Балтийская система высот
Балтийская система высот (БСВ) — принятая в СССР в 1977 году система абсолютных высот, отсчёт которых ведётся от нуля кронштадтского футштока. От этой отметки отсчитаны высоты опорных геодезических пунктов, которые обозначены на местности разными геодезическими знаками и нанесены на карты.
В настоящее время БСВ используется в России и ряде других стран СНГ.
Нуль Кронштадтского футштока представляет собой многолетний средний уровень Балтийского моря. Система высот по данному исходному пункту создавалась при помощи наземных геодезических измерений, методами нивелирования I и II классов. [1]
Для распространения единой системы высот по территории страны применяется Государственная нивелирная сеть (является частью Государственной геодезической сети). Главной высотной основой сети являются нивелирные сети I и II классов. Кроме установления Балтийской системы высот, они используются для решения научных задач: изучение изменения высот земной поверхности (земной коры), определения уровня воды морей и океанов и т. д. Как минимум, каждые 25 лет проводится повторное нивелирование всех линий нивелирования I класса и некоторых линий II класса. [2] [3]
Нивелирная сеть I класса состоит из сомкнутых полигонов периметром 1200—2000 км. Средняя ошибка определения высоты — менее 0.8 мм на 1 км хода. Нивелирная сеть II класса образует полигоны с периметром в 400—1000 км. Средняя погрешность определения высоты — менее 2 мм на 1 км хода. [4]
Источник
Кронштадтский футшток: нуль метров над уровнем моря
Высота Эльбруса — 5642 метра над уровнем моря. Высота вулкана Ключевская Сопка — от 4750 до 4850 метров и больше над уровнем моря. Высота самой низкой точки побережья Каспийского моря — минус 28 метров над уровнем моря. Произнося эти слова, мы подчас не задумываемся о том, что такое «уровень моря», где и как его измеряют.
В Кронштадте, у Синего моста через Обводный канал, рядом с Итальянским дворцом, находится Кронштадтский футшток. Это массивная чугунная линейка с фарфоровыми делениями, укрепленная в устое Синего моста. Рядом с ней — небольшая медная табличка, обозначающая нуль. Именно отсюда ведется отсчет высот и глубин в нашей стране.
История Кронштадтского футштока
Кронштадтский футшток — один из старейших в мире. Наблюдения за колебаниями уровня Балтийского моря начались по указу Петра I в 1703 году, а с 1707 года в Кронштадте действует футшточная служба. Появление футшточной службы в то время было вызвано потребностью создания точных лоций для молодого русского флота и необходимостью оповещения жителей Санкт-Петербурга при угрозе наводнений.
Канал Обводной (проводной) с чугунной оградой, 1785–1844 годы
На протяжении пятнадцати лет, с 1825 по 1839 год гидрограф, вице-адмирал Михаил Францевич Рейнеке (1801-1859) проводил исследования колебания уровня Балтийского моря. В 1840 году он предложил нанести черту, соответствующую среднему уровню Финского залива по наблюдениям за этот период.
В 1886 году астроном-геодезист Фёдор Фёдорович Витрам (1854-1914) обозначил нуль Кронштадтского футштока с помощью небольшой медной пластины с горизонтальной чертой. В 1913 году заведующий инструментальной камерой Кронштадтского порта Х.Ф.Тонберг установил новую медную пластину с горизонтальной чертой, обозначающей нуль.
Кронштадтский футшток является метрическим, то есть отградуирован в сантиметрах.
Сейчас медная пластина находится под водой. Но если приглядеться, её можно заметить в воде справа от футштока
Существуют специальные реперы для контроля положения нуля футштока. Они представляют собой метки на твердой поверхности суши. Основной репер Кронштадтского футштока расположен на памятнике Петру Кузьмичу Пахтусову около Итальянского дворца. Это горизонтальная высечка буквы «П» в слове «Польза» на основании памятника.
Слово «Польза» высечено с левой стороны постамента памятника П.К.Пахтусову
Другая метка находится в Ораниенбауме (метка №173), на здании железнодорожной станции. Нивелеровки, проводящиеся с 1880 года, показывают неизменность высотного положения нуля Кронштадтского футштока.
От нуля Кронштадтского футштока в нашей стране отсчитываются высоты опорных геодезических пунктов, которые закреплены на местности различными реперами и нанесены на карты. Они служат геодезической основой топографической съёмки местности.
Мареограф
В 1898 году на берегу рядом с Кронштадтским футштоком был установлен мареограф — прибор-самописец для измерения и непрерывной автоматической регистрации колебаний уровня моря. Вскоре его поместили в небольшой павильон с глубоким колодцем.
Существующий ныне павильон был построен в 1950 году. Он представляет собой сооружение в петровском стиле. Внутри него находится колодец глубиной 7 метров, сообщающийся с Финским заливом Балтийского моря. На поверхности воды находится специальный поплавок, соединенный с самописцем, непрерывно рисующим кривую колебаний уровня Балтийского моря. Средняя величина уровня Балтийского моря приведена к нулю Кронштадтского футштока. Это так называемый прибрежный мареограф — поплавковый самописец уровня моря.
В наши дни работа мареографа полностью автоматизирована. Однако, в соответствии с традицией, четыре раза в сутки метеоролог вручную снимает показания с бумажного самописца.
Рассказывают такую легенду (а может, это правда), когда Юрию Гагарину показали Кронштадтский футшток и павильон с мариографом, он воскликнул: «Теперь я знаю, где находится Пуп Земли!»
Павильон с мареографом
Национальные системы высот
В 1977 году в СССР была принята Балтийская система высот, которая сейчас используется в России и странах СНГ. За точку отсчета принят нуль Кронштадтского футштока — многолетний средний уровень водной поверхности Балтийского моря. По нему в нашей стране считают высоты и глубины, к нему привязаны высоты самолетов и даже орбиты космических кораблей.
Минусом Балтийской системы высот является то, что нуль на Кронштадтском футштоке не отражает изменения высоты футштока, вызванного вертикальными движениями литосферной плиты под Кронштадтом.
Исходный пункт нивелирной сети России (нуль Кронштадтского футштока). Изготовлен в 1840 году, реставрирован в 1981 году
В каждой стране или группе стран используются свои национальные системы высот, которые время от времени уточняются с учетом вертикальных и горизонтальных движений земной коры, усовершенствованием методов геодезии. Например:
- Ordnance Datum Newlyn(ODN) — система высот, принятая в Великобритании. За нуль принят средний уровень воды в гавани Ньюлин с 1915 по 1921 год.
- Normalhöhennull (NHN)— система высот, принятая в Германии в 1992 году. Отсчет ведется от отметки на церкви святого Александра в Валленхорсте (Нижняя Саксония).
- European Terrestrial Reference System 1989 (ETRS89) — система высот, принятая в Италии и ряде других европейских стран. Отсчет ведется по уровню Евразийской литосферной плиты, которая признается в данной системе неподвижной.
- Amsterdam Ordnance Datum или Normaal Amsterdams Peil (NAP)— система высот, принятая в 1879 году в Нидерландах и которая используется большей частью европейских стран. За точку отсчета принята отметка в центре Амстердама, которая находится на высоте 9 футов 5 дюймов (2,67 м) над уровнем моря.
- North American Datum (NAD) — система высот, принятая в Северной Америке: на территории США, Канады и Мексики. За свою историю уточнялась четыре раза. Последняя версия этой системы получила название «North American Vertical Datum of 1988 (NAVD88)». Это формализованное описание формы Земли с учетом специальных реперных точек, привязанных к координатам.
Отметка наводнения 1824 года
Над футштоком есть еще одна отметка: 3,67 метров, 1824 год. 7 (19) ноября 1824 года произошло самое разрушительное наводнение за всю историю Санкт-Петербурга и Кронштадта.
… Ни одно сражение эпохи парусных кораблей не нанесло таких потерь русскому флоту. … Только 12 кораблей смогли удержаться на якорях и швартовах. 53 линейных корабля и фрегата и 40 более мелких судов сорвало с мест и частично сбило в кучу в углу Военной гавани. Многие суда затонули, другие вынесло на берег, посадило на мель, стенки гаваней или на корпуса затонувших. — В.Я.Крестьянинов. Кронштадт. Крепость, город, порт. СПб., 2014. С.27
Под воду ушла практически вся территория Кронштадта, за исключением «Горы» — возвышенного участка в районе нынешних Интернациональной улицы (бывшая Богоявленская) и улицы Аммермана (бывшая Песочная). В целом, в городе не осталось ни одного неповрежденного военного или гражданского здания. Серьезный ущерб был причинен крепостным постройкам и фортам. Погибло 96 человек гражданского населения и военные, которые не могли оставить свой пост. Ущерб оценивался в несколько миллионов рублей — огромную по тем временам сумму.
Памятник блокадной колюшке
Напротив здания мареографа на стенке Обводного канала находится небольшой, но важный памятник рыбке-колюшке. Колюшка — совсем маленькая рыбка. В блокадном городе, когда не осталось никаких других рыб, её ловили сачками. Из фарша колюшек жарили котлеты, которые казались настоящим деликатесом. Благодаря этой рыбешке тысячи блокадников избежали голодной смерти.
Памятник колюшке на стенке Обводного канала
Памятник колюшке был открыт 8 мая 2005 года. На металлической табличке на ограде канала над памятником выбиты стихи кронштадтской поэтессы Марии Таисовны Аминовой, посвященные колюшке:
Обстрелы смолкли и бомбёжки.
Но до сих пор звучит хвала
Блокадной маленькой рыбёшке,
Что людям выжить помогла…
Памятник блокадной колюшке
По кронштадтской примете, перед рыбалкой обязательно надо обязательно подойти к колюшке, и тогда улов будет хорошим.
Источник
Балтийская система высот
Из Википедии — свободной энциклопедии
Балтийская система высот (БСВ) — принятая в СССР система нормальных высот, отсчёт которых ведётся от нуля Кронштадтского футштока. От этой отметки отсчитаны нормальные высоты реперов, образующих нивелирную сеть России. Нуль Кронштадтского футштока представляет собой многолетний средний уровень Балтийского моря. При использовании уровнемерных постов в качестве исходных пунктов для определения начала счета высот подразумевается совпадение среднего уровня всех морей в этих пунктах с поверхностью геоида. Таким образом, вся нивелирная сеть на территорию России опирается на один исходный пункт, не имеет внешнего контроля и уравнивается как свободная система.
Служба наблюдения за уровнем Балтийского моря была создана в 1707 году. В 1840 году Михаилом Рейнеке на граните Кронштадтского Синего моста через Проводной канал была нанесена метка, соответствующая среднему уровню воды в Финском заливе за период с 1825 по 1839 год.
В 1873 начато создание государственной нивелирной сети методом геометрического нивелирования. Первая линия пролегла по Николаевской железной дороге средняя квадратичная погрешность составила 6мм/1км. В 1893 г. начаты работы по проложению двойного нивелирного хода на линии Омск-Семипалатинск-Верный-озеро Зайсан протяженностью 2305 верст. Работы закончены 1895г. С 1901 г началось установление нивелирной связи (нивелирование вдоль Транссибирской магистрали) уровня Тихого океана и Кронштадтского нормального нуля под руководством военного геодезиста А.А. Александрова. В 1911 году работы достигли Байкала – района с высокой сейсмичной активностью. Нивелирование закончено во Владивостоке в 1928 году. Финальная марка представляет из себя укрепленную чугунную доску с чертой на здании железнодорожного вокзала станции Владивосток, от которой отсчитывался уровень Балтийского ординара. Доска сохранилась до сих пор. Погрешность определения превышений составляет -0,70 м. Работы позволили связать Тихоокеанскую систему высот с Балтийским морем. [1] [2]
В период с 90-х годов XIX века до 30-х годах XX века геометрическое нивелирование поверхности широко применялось при строительстве железнодорожных и водных путей: Транссибирской магистрали, Северной железной дороги, Беломорско-Балтийского канала, Канала имени Москвы. В 1926 г состоялось 1 геодезическое совещание, на котором было принято несколько следующих решений: признать нуль Кронштадтского футштока основным и в самое непродолжительное время произвести установление нивелирной связи всех водомерных постов европейской части СССР (Чёрного, Белого и Балтийского морей) с Тихим океаном. Результатом стало созданием постоянных уровенных постов [0] на всех морях, омывающих Европейскую часть России. [3]
К 1950 году были завершены нивелирные работы в Европейской и в восточных регионах СССР. Восточная нивелирная сеть состояла уже из 140, а западная из 100 полигонов протяжением 108 тыс. км и 30 тыс. км соответственно. По результатам нивелирных работ и их уравнивания был издан в 1952 году Каталог высот нивелирной сети СССР. В 1954 намечены трассы 28 линий I класса обеспечивающие связи уровней всех морей, омывающих СССР. Программа по их прокладке одобрена 29 января 1968 года. Она предусматривала развития новых нивелирных линий, совершенствование морских уровнемерных постов, изучение современных вертикальных движений земной коры, обусловленных тектоникой, сейсмичностью и крупным гидротехническим строительством. К середине 70-х годов в СССР была построена высокоточная нивелирная сеть I и II классов. В 1977 г. было закончено переуравнивание в систему нормальных высот (БСВ-77). Общая протяженность линий I класса составила 70 000 км, а линий II класса — 360 000 км. Для упрощения уравнивания вся сеть была разбита на 2 блока — «Запад» и «Восток», граница между которыми проходила по линии I класса Архангельск — Казань — Аральское море — Арысь. Система состоит из 500 полигонов общей протяженностью более 110 000 км и отсчитывается от нуля Кронштадтского футштока. СКП на 1 км нивелирного хода составили: в I и II классе Блок «Запад» — 1.6 мм и 2.1 мм в Блоке «Восток» и 2.7 мм и 3.6 мм соответственно. Наиболее удаленные от Кронштадтского футштока пункты, более, чем на 10 000 км, определены со средней квадратической ошибкой не более 15 см. В 1977 году были подготовлены к изданию пять томов Каталога нивелирования, а также Каталог всех уровнемерных станций страны [4] [5]
В середине 1980-х в связи с предстоящим строительством гидротехнического комплекса защиты Ленинграда (ныне Санкт-Петербурга) от наводнений были созданы дублеры в Кронштадте и г. Ломоносове (на основе репера № 6521 и маяка Шепелевский [1] ). Одновременно выяснилось недостаточная геолого-тектоническая изученность Балтийского региона. [6]
В настоящее время в России и ряде других стран СНГ используется система нормальных высот (БСВ-77). Действующая система высот после очередного цикла уравнивания и редукции нивелирной сети СССР была введена приказом ГУГК при СМ СССР и ВТУ ГШ ВС СССР от 05.06.1978 г. № 7/155 «О введении в действие каталога главной высотной основы СССР». Балтийская система высот использовалась в некоторых странах-членах СЭВ (Болгарии, Венгрии, Чехословакии и ГДР). В настоящее время эта система применяется в Болгарии, Эстонии, Латвии, Литве, Сербии, Словакии, Чехии и Венгрии [7] .
Для распространения единой системы высот по территории страны применяется Государственная нивелирная сеть (является частью Государственной геодезической сети). Главной высотной основой (ГВО) сети являются нивелирные сети I и II классов. Кроме установления Балтийской системы высот, они используются для решения научных задач: изучения изменения высот земной поверхности (земной коры), определения уровня воды морей и океанов и т. д. Как минимум, каждые 25 лет проводится повторное нивелирование всех линий нивелирования I класса и некоторых линий II класса [8] [9] .
Общая протяженность сетей нивелирования I и II классов составляет порядка 400 тысяч км. Нивелирная сеть I класса состоит из полигонов периметром 1200—2000 км. Средняя квадратическая ошибка определения высоты — менее 0,8 мм на 1 км хода. Нивелирная сеть II класса образует полигоны с периметром в 400—1000 км. Средняя квадратическая погрешность определения высоты — менее 2 мм на 1 км хода. На основе пунктов нивелирования I и II классов развивается сеть государственного нивелирования III и IV классов [10] .
Проблемы установления и использования единой государственной системы высот
Значительная часть существующих уровнемерных постов, созданных различными ведомствами на морских побережьях, крупных водохранилищах и реках, имеет высоты в существовавших ранее системах высот (Охотской, Восточно-Сибирской, Тихоокеанской, Балтийско-Черноморской), а также в условных системах, принятых при проектировании и строительстве водных объектов (таких как «система высот Волгостроя», «Беломорская система высот», «система высот Истрстроя» и т. п.), отличающихся от Балтийской системы высот 1977 года. Условные системы высот некоторых крупных водохранилищ отличаются от Балтийской системы высот 1977 года на величины от −0,18 м до +0,88 м:
Главная высотная основа РФ модернизируется в соответствии с ведомственными программами, которые определяют перечень линий нивелирования ГВО, на которых выполняются повторные измерения или измерения по новым линиям. Последние работы по модернизации и развитию ГВО проводились по Программе модернизации ГВО на период 1991—2000 гг. («Программа 1991») и по Программе модернизации ГВО на период 2001—2010 гг. («Программа 2010»). Из запланированных «Программой 1991» объемов нивелирования было выполнено: 45 % объемов работ по нивелированию I класса и 22 % по нивелированию II класса. Из запланированных «Программой 2010» объемов нивелирования выполнено 17,3 % нивелирования I класса и 4,8 % нивелирования II класса. В настоящее время работы по модернизации и развитию ГВО осуществляются в рамках двух мероприятий Росреестра — «Оптимизация Главной высотной основы (ГВО) в пограничных областях России с целью формирования полигонов I класса» и «Модернизация Главной высотной основы (ГВО) России с целью обновления высот по линиям нивелирования ГВО, измеренных в 60-х и 70-х годах прошлого столетия» [11] .
Источник