Создание местной системы высот

Введение
Чтобы определить положение очки на физической земной поверхности, кроме координат точки, надо знать её высоту.Высота точки – это расстояние от основной уровенной поверхности до точки по отвесной линии.В Российской Федерации высоты всех точек определяются в Балтийской системе абсолютных высот. Началом считается нуль Кроштадского футштока. Чтобы получить топографическую карту, все точки земной поверхности переносят на эллипсоид или плоскость. Полученное изображение называют проекцией. В геодезии применяют ортогональную (прямоугольную) проекцию. В этой проекции точки проектируют отвесными линиями, которые параллельны друг другу и перпендикулярны горизонтальной плоскости.
Объектом исследования является местные системы высот.
Предметом исследования является создание местной системы высот.
Цель работы заключается в изучение создания местной системы высот.
Исходя из поставленной цели, мы ставим перед собой следующие задачи:
1. проанализировать основные нормативные документы, которые используются для создания местной и государственной системы высот;
2. изучить понятие и виды систем высот;
3. определить последовательность перехода местной системы координат к государственной системе высот.

1. Основные нормативные документы, используемые при создании местной и государственной системы высот
Одним из основных документов в сфере геодезии является Федеральный закон от 30.12.2015 № 431-ФЗ «О геодезии, картографии и пространственных данных и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
Данный закон регулирует отношения, которые возникают при осуществлении геодезической и картографической деятельности. Согласно этому закону, геодезические работы – это работы по определению координат и (или) высот точек земной поверхности, пространственных объектов, изменений во времени указанных координат и высот, по определению параметров фигуры Земли, ее гравитационного поля в этих целях, а также по созданию геодезических сетей (в том числе геодезических сетей специального назначения), государственных нивелирных сетей и государственных гравиметрических сетей.В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 24.11.2016 №1240 «Об установлении государственных систем координат, государственной системы высот и государственной гравиметрической системы» установлено, что в качестве государственной системы высот используется Балтийская система высот 1977 года, отсчет нормальных высот которой ведется от нуля Кронштадтского футштока, являющегося горизонтальной чертой на медной пластине, укрепленной в устое моста через обводной канал в г. Кронштадте.

2. Понятие и виды систем высот
Высотой принято называть расстояние по отвесной линии от уровенной поверхности до точки физической поверхности Земли. Рис. 1 Система высот
В геодезии для определения отметок точек применяются следующие системы высот:
1. ортометрическая (абсолютная);
2. геодезическая;
3. нормальная (обобщенная);
4. относительная (условная).
Ортометрическая (абсолютная) высота HА – расстояние, отсчитываемое по направлению отвесной линии от поверхности геоида до данной точки.
Рис.2 Ортометрическая высота
Геодезическая высота Hг – расстояние, отсчитываемое по направлению нормали от поверхности референц-эллипсоида до данной точки. В нормальной системе высот отметка точки Hн отсчитывается по направлению отвесной линии от поверхности квазигеоида, близкой к поверхности геоида.Квазигеоид («якобы геоид») – фигура, предложенная в 1950-х г.г. советским учёным М.С. Молоденским в качестве строгого решения задачи определения фигуры Земли. Квазигеоид определяется по измеренным значениям потенциалов силы тяжести согласно положениям теории М.С. Молоденского.
Рис.3 Нормальная высота Молоденского
На рисунке 3 нормальная высота является отрезком 1-2γ силовой линии нормального поля, но поскольку кривизна силовой линии мала, длину ее отрезка считают равной длине отрезка Ро2γ нормали к эллипсоиду; Ро – проекция точки Р на эллипсоид.
Относительная высота Hв – измеряется от любой другой поверхности, а не от основной уровенной поверхности.
Рис.4 Относительная высота
В России для отсчета абсолютных высот принята уровенная поверхность, совпадающая со средним многолетним уровнем Балтийского моря в районе Кронштадта. Этот уровень в натуре зафиксирован так называемым Кронштадтским футштоком - водомерным знаком, представляющим собой медную пластину, вмонтированную в опору моста через обводной канал в Кронштадте. На пластину нанесена горизонтальная черта, обозначающая средний из наблюдавшихся в течение многих лет непосредственно на футштоке уровень Балтийского моря.
А сама эта система абсолютных высот называется у нас в стране Балтийской (чем подчеркивается, что отсчет высот ведется именно от уровня Балтийского, а не какого-либо другого моря, коих в нашем отечестве предостаточно).

3. Последовательность перехода местной системы высот к государственной системе высот

Высотная геодезическая сеть предназначена для создания единой системы высот на территории государства, для решения научных и прикладных задач. В настоящее время наряду с традиционными методами нивелирования применяются современные методы определения высотного положения геодезических пунктов с помощью спутниковых и лазерных приборов, что позволяет сократить время и средства на выполнение данной работы.
Рис. 5 Спутниковые геодезические приёмники Leica GPS1200Высотная геодезическая сеть создаётся методом нивелирования с применением высокоточных приборов. По точности определения высот государственное нивелирование подразделяется на четыре класса.
Нивелирование I класса (высшей точности) производится по особо намеченным трассам, связывающим удалённые пункты и основные морские водомерные посты.
Нивелирование I класса выполняется с применением высокоточных нивелиров и штриховых инварных реек по специально выбранным вдоль шоссейных и железных дорог линиям, морских и речных побережий и иным трассам, представляющих важность в том или ином отношении. Касательно линий нивелирования I класса, среднеквадратическая случайная ошибка определения высот не станет превышать ±0,5 мм.
При работах, производимых в случае I класса, потребуется применение высокоточного оптического нивелира с установлением перед объективом плоскопараллельной пластиной зрительной трубы. Подобная пластинка будет представлять составной элемент оптического микрометра. При этом геодезический прибор должен будет комплектоваться компенсатором либо контактным уровнем, а пузырек уровня должен хорошо различаться в поле зрения зрительной трубы.
Между пунктами нивелирования I класса прокладываются линии нивелирования II класса, формирующие полигоны с периметром 500—600 км и характеризующиеся средней квадратичной случайной ошибкой (около ±1 мм) и систематической (±0,2 мм на 1 км хода).
При II классе также отмечается применение оптических высокоточных нивелиров с наличием плоскопараллельных пластин, компенсаторов или контактных уровней, чьи пузырьки отчетливо фиксируются в поле зрения трубы.
Нивелирные линии III и IV классов будут прокладываться, согласно линиям высших классов и служить в целях последующего сгущения пунктов нивелирной сети. С целью долговременной сохранности, нивелирные пункты, которые выбираются каждые 5—7 км, закрепляют на местности за счет реперов или марок.
Для III класса применим оптический нивелир с наличием компенсатора встроенного типа. В случае с IV классом точности, предпочтение отдается приборам с уровнем и с присутствием компенсатора
На примере нивелирования IV класса рассматривается порядок действий при измерениях, осуществляемых в одном направлении «методом средней нити»:
1. За счет цилиндрического (или контактного) уровня прибор начинают приводить в рабочее положение;
2. Зрительную трубу наводят на заднюю рейку, а пузырек уровня при этом приводится в «нуль-пункт» посредством подъемных винтов;
3. Выполняется наведение зрительной трубы на переднюю рейку, снимается отсчет;
4. Осуществляется наведение зрительной трубы на красную сторону у передней части рейки, впоследствии снимается отсчет по сетке (согласно среднему ее штриху);
5. Труба наводится на черную сторону задней стороны рейки, и далее снимается отсчет.В условиях съемки (в процессе ее выполнения) все наблюдения будут заноситься наблюдателями в полевой журнал, а при условии наличия регистратора, вводят в его запоминающее устройство.
После получения расхождения в значениях превышения на станции, определяемого по двум сторонам реек свыше 5 мм (учитывая разницу высот нулей реек) измерения повторно выполняются. При этом меняется высота прибора на 3 см и больше. После завершения полевых работ, по итогам заполняется соответствующая ведомость превышений строго установленного образца. Предварительно подсчитывается неувязка по линии хода (между исходными реперами). У нее не должно быть превышения значения в 20 мм.

Заключение

Таким образом, под высотой точки понимается расстояние по отвесной линии из этой точки до уровенной поверхности, принятой за отсчетную.
В России для отсчета абсолютных высот принята уровенная поверхность, совпадающая со средним многолетним уровнем Балтийского моря в районе Кронштадта. Этот уровень в натуре зафиксирован так называемым Кронштадтским футштоком - водомерным знаком, представляющим собой медную пластину, вмонтированную в опору моста через обводной канал в Кронштадте.
На пластину нанесена горизонтальная черта, обозначающая средний из наблюдавшихся в течение многих лет непосредственно на футштоке уровень Балтийского моря. А сама эта система абсолютных высот называется у нас в стране Балтийской (чем подчеркивается, что отсчет высот ведется именно от уровня Балтийского, а не какого-либо другого моря, коих в нашем отечестве предостаточно).Следует отметить, что в отдельных территориях нашей страны, географически прилегающих к различным морям и океанам, для того, чтобы избежать положительных или отрицательных отметок на береговых линиях этих территорий используются местные условные системы высот, привязанные к фактическим уровням морей и океанов на соответствующих береговых линиях.
Так, например, существует Тихоокеанская система высот на Дальнем Востоке, и Черноморская - в окрестностях черноморского побережья. Наверняка есть и Каспийская система высот, привязанная к уровню Каспийского моря, которое примерно на 27 метров ниже уровня мирового океана. В общем, наличие всех этих различных систем отсчета высот на разных территориях лишний раз говорит об условности (или относительности) любых абсолютных высот.
Для создания единой системы высот на территории государства, для решения научных и прикладных задач создается высотная геодезическая сеть. Она создается методом нивелирования с применением высокоточных приборов.

Список используемых источников

1. Федеральный закон от 30.12.2015 № 431-ФЗ «О геодезии, картографии и пространственных данных и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» // Собрание законодательства РФ.2. Постановление правительства РФ от 24 ноября 2016 года № 1240 «Об установлении государственных систем координат, государственной системы высот и государственной гравиметрической системы»3. Большаков В.Д. Справочник геодезиста (в двух книгах)/ В.Д. Большаков, Г.П. Левчук. – М.; Недра, 1975. – 1056 с.4. Огородова Л.В. Высшая геодезия. Часть II: учебное пособие/ Л.В.Огородова – М., Из-во Геодезкартиздат, 2006 г., 384 стр5. Огородова Л.В., Половнев О.В. Высшая геодезия и основы координатно-временных систем: учебно-методическое пособие/ Л.В. Огородова, О.В. Половнев – М., Из-во МИИГАиК, 2016 67 с6. Мазуров, Б. Т. Высшая геодезия: учебник / Б. Т. Мазуров. – Новосибирск : Из-во СГУГиТ, 2016. – 203 с.