Глава 10

СОЗДАНИЕ ВЫСОТНОЙ ОСНОВЫ. УРАВНИВАНИЕ НИВЕЛИРНОЙ СЕГИ

§ 65. НАЧАЛО СЧЕТА ГЕОПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ЧИСЕЛ И ВЫСОТ

Естественным началом счета высот является поверхность моря. Однако физическая поверхность моря непрерывно изменяется, поэтому отсчет высот и геопотенциальных чисел ведут от некото­ рого условного среднего уровня моря. Исходным пунктом ниве­ лирной сети обычно является репер, непосредственно связанный с уровнемерным постом, на котором ведут непрерывные наблюде­ ния уровня моря. Уровнемерный пост снабжается устройством для регистрации колебания уровня моря, в качестве которого ис­ пользуют водомерную рейку (футшток), мареограф или сваи с переносной рейкой. Так, в СССР на постах Государственного комитета по гидрометеорологии и контролю природной среды устанавливали металлические рейки длиной 2,8 м или деревянные рейки длиной 4-5 м. Точность отсчета уровня моря по рейкам составляет 1 см.

Средним уровнем моря называют величину, полученную в ре­ зультате осреднения значений уровня моря за определенный ин­ тервал времени - суточный, месячный, годовой, многолетний. Причем средний уровень за более длительный интервал времени выводят как среднее арифметическое из средних уровней за мень­ шие интервалы. Так, суточный уровень получают как среднее из отсчетов в течение суток, месячный - как среднее из суточных, годовой - средний из месячных, средний многолетний - среднее арифметическое из среднегодовых уровней моря. Ошибка опреде­ ления среднего уровня уменьшается при увеличении интервала осреднения; средний многолетний уровень моря оценивают с точ­ ностью нескольких миллиметров.

Высотная основа уровнемерного поста включает не менее трех реперов: двух основных и одного рабочего. Один из основных реперов должен быть фундаментальным. Основные реперы слу­

313

жат для проверки рабочего репера и закрепления нуля поста. В качестве основного может быть использован репер государ­ ственной нивелирной сети, находящийся не далее трех километ­ ров от поста. Рабочий репер, предназначенный для систематичес­ кого контрольного нивелирования измерительного устройства, располагают в непосредственной близости от этих устройств и вне зоны затопления. Отсчет уровня моря на уровнемерном посту ведут от нуля поста, за который обычно принимают нуль установленной на посту рейки. Схема уровнемерного поста дана на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Устройство водомерного поста и принцип водного нивелирования: 1 - водомерная рейка (футшток); 2 - рабочий репер

Некоторые посты оборудованы приспособлением для непре­ рывной регистрации колебаний уровня моря - мареографом. Схема мареографа приведена на рис. 10.2.

Поплавок 4 колеблется вместе с уровнем моря и вместе с тро­ сиком 5, натянутым противовесом 6, передает свое движение на блок 7. Шестеренка 8, закрепленная на одной оси с блоком 7, приводит в движение зубчатую рейку 9, связанную с самописцем 10. Барабан 11 вращается часовым механизмом 12. Поплавковая камера 1, защищенная от волнений моря, льда, занесения песком, соединяется с морем 3 трубкой 2.

Уровнемерные посты появились в конце XVII - начале XVIII в. (Амстердам, 1682; Кронштадт, 1703; Швеция, 1774; Брест, Франция, 1807). Первый мареограф установлен в Англии (1831); на Кронштадтском уровнемерном посту мареограф установлен в

314

1898 г. Сейчас уровнемерных постов свыше 1500, из них большая часть расположена в северном полушарии. В нивелирную сеть

СССР входило около 200 постов, в Объединенной Европейской нивелирной сети UELN-73 (United European Levelling Network) 76 постов, в США - 125, в Австралии - 30. Ныне на территории России действуют 107 морских уровнемерных постов.

В каждой нивелирной сети
началом счета высот является
средний многолетний уровень
моря в каком-либо уровнемер­
ном посту. В России до 1945 г.
использовали различные ис­
ходные пункты в разных рай­
онах. В 1840 г. М.Ф. Рейнеке
вывел средний многолетний
уровень Балтийского моря за
15 лет (1825-1839 гг.) в ряде
пунктов Финского залива;
этот уровень был зафиксиро­
ван горизонтальными метка­
ми, выбитыми на граните. В
Кронштадте прежний нуль
футштока был опущен отно­	• т ш т т ш
сительно первоначального по­
ложения на 17,5 см и совме­
щен с горизонтальной чертой,	Рис. 10.2. Поплавковый мареограф
выбитой на каменном устое
Синего моста через Обводной

канал. С 1840 г. понятия «нуль Кронштадтского футштока» и «средний уровень Балтийского моря (за 1825-1839)» являются си­ нонимами.

Схема Кронштадтского уровнемерного поста приведена на рис. 10.3.

Для контроля высотного положения нуля Кронштадтского футштока с 1886 г. используют в качестве рабочего репера гори^ зонтальную высечку буквы «П» в слове «ПОЛЬЗА» на памятнике исследователю Новой Земли П.К.Пахтусову.

Островное положение Кронштадтского футштока затрудняет его использование в качестве исходного пункта нивелирной сети. Первая связь Кронштадтского футштока с двумя марками, зало­ женными в здании железнодорожной станции Ораниенбаум (ныне г. Ломоносов) выполнена Н.Я. Цингером в 1872 г. С тех пор ни-

315

Рис. 10.3. Кронштадтский пост: 1 - футшток; 2 - мареограф

велирование между Кронштад­ тским футштоком и материком выполнялась неоднократно, последние работы проведены по дамбе Ленинградских за­ щитных сооружений. В 1947 г. вместо разрушенной во время Великой Отечественной войны марки в Ораниенбауме была заложена марка № 1 в г. Ло­ моносове, которая является фактически исходным пунктом нивелирной сети СССР. Высо­ та этой марки над нулем Крон­ штадтского футштока равна 5,571 м. Нуль Кронштадтско­ го футштока официально при­ нят в качестве начала отсчета высот Постановлением Совета Министров СССР.

Наблюдения за колебания­ ми уровня моря в Кронштадте осложняются из-за строитель­ ства защитных сооружений, на­ рушающих естественный гидро­ геологический режим. В связи

Рис. 10.4. Схема расположения уровнемерных постов

316