История возникновения Балтийской системы высот

Отметки марок брались “по Рыльке”, “по Шокальскому”,“по Главному штабу” и т. д., что приводило к путанице. Поэтому в Постановлении от 7 апреля 1946 года в соответствии с ранее высказанным предложением известного советского океанографа и картографа Юлия Михайловича Шокальского (1856 - 1940) в качестве исходного уровня высот был определён не средний многолетний уровень Балтийского моря, а нуль Кронштадтского футштока.

В связи с тем, что связанная с этим нулём нивелирная марка № 173 на материке во время Великой Отечественной войны была утрачена, то зимой 1947 года под руководством А. В. Драке был вновь проложен нивелирный ход по льду от Кронштадта до материка. Всего было забито 118 свай через 100 м парами на расстоянии 4 - 5 м друг от друга. Это позволило закрепить нуль Кронштадтского футштока фундаментальным репером № 6521 Главного управления геодезии и картографии при Совете Министров СССР, заложенном в парке г. Ломоносова. С этих пор головка этого репера является исходным пунктом для измерения высот в СССР и странах Восточной Европы в так называемой Балтийской системе высот.

Так усилиями нескольких поколений гидрографов и геодезистов была создана возможность путём проведения нивелирований между нулём футштока в Кронштадте и фундаментальным репером в г. Ломоносове сравнивать их высоты и следить за колебаниями уровня Балтийского моря. Отсчёт высот принято производить по нормали к уровенной поверхности, проходящей через исходный нуль, то есть относительно геоида. Однако в силу того, что уровенные поверхности, лежащие на разной высоте, не параллельны между собой, то измеренные в результате нивелирования высоты оказываются отнесёнными не к геоиду, а к другой, близкой ему поверхности, названной советским геофизиком-геодезистом М. С. Молоденским квазигеоидом.

 Квазигеоид только на материках, да и то незначительно, отступает от уровенной поверхности геоида, принимаемой за “уровень моря”. В качестве основнойсистемы отсчёта высот государственной нивелирной сети Российской Федерации принята нормальная система высот, то есть высот, отсчитываемых по нормали от поверхности квазигеоида, которые и обозначаются на топографических и морских картах. В точке нуля Кронштадтского футштока поверхности геоида и квазигеоида совпадают.

 

Особенности

В этом состоит уникальность Кронштадтского футштока из-за его удалённости от материка. Само понятие “нуль Кронштадтского футштока” является чисто условным. Действительно, на устое Синего моста укреплён футшток, по которому можно судить о фактическом (мгновенном) уровне моря. Однако систематические наблюдения ведутся с помощью самописца уровня моря, установленного в специальном павильоне, расположенном рядом. Поэтому правильнее говорить не о Кронштадтском футштоке, а о Кронштадтском уровенном посте.

Вместе с тем, понятие “нуль Кронштадтского футштока” не идентично понятию “нуль Кронштадтского уровенного поста”, поскольку за единый нуль постов, от которых производится отсчёт уровня моря на всех акваториях бывшего СССР, связанных с океаном, принят горизонт, лежащий на 5 м ниже нуля Кронштадтского футштока. Сделано это для того, чтобы избежать осушения нулей водомерных реек на уровенных постах.

Таким образом, нуль Кронштадтского футштока - это не нулевое деление на данном футштоке и не нуль Кронштадтского уровенного поста, а средний многолетний уровень моря, измеренный на Кронштадтском уровенном посту за период с 1825 по 1840 год и закреплённый в виде репера в г. Ломоносове. 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 результате уравнивания нивелирной сети отметки средней уровеннойповерхности морей относительно нуля Кронштадтского футштока получились следующими: 
Баренцева моря (Мурманск) -0,467 м; 
Белого моря (Архангельск) +0,015 м; 
Чёрного моря (Севастополь) -0,433 м; 
Азовского моря (Таганрог) -0,446 м; 
Японское море (Владивосток) -0,517 м. 

Определение разностей уровней морей СССР особенно для Тихоокеанского побережья стало большим научным достижением, имевшим мировое значение. Так вводилась единая Балтийская система высот, которую иногда называют Балтийской системой высот 1942 года. В 1951 году пластина Тонберга на устое Синего моста была закрыта специальной защитной металлической рамкой, на которой выгравирано: “Исходный пункт нивелирной сети СССР”. Растущие потребности в высокоточном нивелировании территории бывшего СССР вызвали разработку новой программы работ.

Такая программа была разработана и одобрена 29 января 1968 года. Программа предусматривала схему развития новых нивелирных линий, совершенствование морских уровнемерных постов, изучение современных вертикальных движений земной коры, обусловленных тектоникой, сейсмичностью и крупным гидротехническим строительством. Работы по программе велись почти 10 лет. В результате уравнительных вычислений были получены разности высот многих уровнемерных постов относительно нуля Кронштадтского футштока Балтийского моря. Все уровни морей страны оказались ниже уровня Балтийского моря. Государственная геодезическая служба решила задачу огромной научной важности, передав через территорию всей страны на восток, выявив, что уровень Тихого океана ниже уровня Балтийского моря и повышается на север в пределах от 1 м во Владивостоке до 0,3 - 0,5 м к Берингову проливу. В 1977 году были подготовлены к изданию пять томов Каталога нивелирования, а также Каталог всех уровнемерных станций страны.

Совместным приказом Главного управления геодезии и картографии и Военно-топографического управления Генерального штаба была введена Балтийская система высот на эпоху 1977 года. Балтийская система высот 1977 года действует до сих пор. Перед началом выполнения программы по созданию Балтийской системы высот 1977 года в 1969 году Геодезической группой Института физики и астрономии АН ЭССР и предприятием № 10 Главного управления геодезии и картографии под руководством Л. Я. Тамме методом гидростатического нивелирования выполнено 213 измерений превышений между Кронштадтом и Ломоносовым. Измерения проводились в течение 3 суток с интервалами 15 - 30 мин. К концу минувшего столетия геодезистам и гидрографам стало окончательно понятно, что необходимо реорганизовать национальные уровнемерные сети.

С одной стороны, это вызвано вертикальными колебаниями участков земной поверхности и колебаниями уровня моря, с другой стороны, необходимость реорганизации обусловлена быстро возрастающей точностью спутниковой альтиметрии, позволяющей на высоком научно-техническом уровне решать целый ряд задач в области океанографии, геодезии, геодинамики и создании единой глобальной системы высот .

Большинство действующих уровнемерных постов находятся в районах с активной хозяйственной деятельностью человека. Освоение шельфа Мирового океана, эксплуатация артезианских вод, добыча нефти и газа, сооружение гидротехнических комплексов вызывает изменение уровня. Нередко это приводит к деформациям земной поверхности в местах расположения уровнемерных постов и фундаментальных геодезических пунктов, что, в свою очередь, неизбежно искажает однородность продолжительного ряда наблюдений, которые невозможно учесть традиционными способами.

Примером тому может служить Таллиннский уровнемерный пост, территория которого из-за эксплуатации подземных вод опустилась более чем на 68 см с 1911 года .С точки зрения обеспечения инструментального контроля за движением нуль-пунктов уровнемерных постов исследование колебаний уровня океана неразрывно связано с задачей изучения вертикальных движений земной коры.

В связи с предстоящим строительством гидротехнического комплекса защиты Ленинграда от наводнений в районе Кронштадтского футштока должен быть нарушен уровенный режим, а сам пост окажется внутри акватории Невской губы, отгороженной от Финского залива дамбой. Поэтому вполне обоснованно возникли сомнения в высотной стабильности фундаментального репера в г. Ломоносове. Одновременно выяснилась недостаточная геолого-тектоническая изученность региона, где существуют протяжённые зоны тектонических нарушений, пересекающих Кронштадт и Ломоносов. И, как оказалось, общее состояние уровнемерной сети на Балтийском море не позволило обеспечить преемственность Кронштадтского уровнемерного ряда наблюдений на каком-либо другом посту.

По этим причинам 11 - 13 апреля 1983 года в Ленинграде состоялось Межведомственное совещание по вопросу “Состояние наблюдений за уровнем моря и проблема Кронштадтского футштока”. На совещании были разработаны следующие мероприятия по решению этой проблемы:  
- создание в дополнение к действующему в Кронштадте нового опорного уровнемерного поста; - организация синхронных наблюдений за уровнем моря на трёх уровнемерных постах в Кронштадте, Ломоносове и на дублёре Кронштадтского футштока в целях определения и учёта величин, характеризующих изменения уровенного режима, вызванного строительством сооружений Ленинграда, предотвращающих наводнения; 
 
- сооружение трёх специальных глубинных скважин реперных постов в Кронштадте, Ломоносове и в районе маяка Шепелевский длядолговременного (векового) закрепления высотной основы и систематических привязок нулей футштоков и мареографов.  
Дублёр Кронштадтского футштока построен примерно в 40 км к западу от г. Ломоносова южнее маяка Шепелевский в районе мыса Каменный бухты Батарейная.

Дублёр представляет собой гидрометеорологический и уровнемерный комплексы. В состав последнего входят здание обсерватории со служебными и жилыми помещениями, морская часть (башня мареографа, подводящие трубы, приёмные колодцы), подходная дамба, соединяющая колодец мареографа с берегом, глубинный скваженный пост. Наблюдения на Шепелевском посте синхронизированы с наблюдениями на уровнемерных постах в Кронштадте и Ломоносове и регулярно проводятся с 1 ноября 1987 года. Кронштадтский футшток сыграл свою выдающуюся роль благодаря многолетним систематическим наблюдениям и обобщающим трудам, выполненным русскими военными гидрографами, геодезистами, топографами и советскими гидрометеорологами.

В 1990 году исполнилось 150 лет со дня установления гидрографом М. Ф. Рейнеке нуля Кронштадтского футштока, имеющего особое значение в истории русской и мировой гидрографии и картографии.

Устройство

1– мареограф;2– копинист;3– столик мареографа;4– шток задвижки;

5– задвижка Лудло;6– футшток; 7– металлический трап;

8– пластина Тонберга;9– отстойник мареографа;10– устой моста

 

 
Список литературы 
1. Билич Ю.С., Васмут А.С. Проектирование и составление карт: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1984. 
2. Борщ-Компониец В.И. Геодезия, основы аэрофотосъемки и маркшейдерского дела: Учебник для вузов. М.: Недра, 1984. 
3. Борщ-Компониец В.И. Геодезия. Маркшейдерское дело: Учебник для вузов. М.: Недра, 1989. 
4. Васмут А.С. Моделирование в картографии с применением ЭВМ. М.: Недра, 1981. 
5. Вахрамеева Л.А. Картография. М.: Недра, 1981. 
6. Леонтьев Н.Ф. Тематическая картография. М.: Наука, 1981. 
7.Смирнов Л.Е. Трехмерное картографирование. Л.: ЛГУ, 1982. 
8.Составление и редактирование специальных карт/ А.И.Прео-браженский, В.И.Сухов, Ю.С.Билич и др. М.: Геодезиздат, 1961.