Альтитуда — значение и применение термина¶
Альтитуда — термин, используемый в геодезии, картографии, авиации и ряде прикладных областей для обозначения высоты точки над принятой поверхностью отсчёта, чаще всего над уровнем моря. В узком смысле слово является синонимом абсолютной высоты (абсолютной отметки) точки местности. В более широком употреблении термин может обозначать вычисленную или измеренную высотную координату объекта в заданной системе отсчёта, а также числовое значение этой координаты, фиксируемое в документации.
Слово происходит от латинского altitudo — «высота», «глубина». В русский язык оно вошло через западноевропейскую геодезическую и морскую терминологию. В профессиональной речи термин употребляется наряду с выражениями «абсолютная высота», «отметка высоты», «высота над уровнем моря».
¶Место в системе высотных координат
В геодезии различают несколько видов высот:
- Абсолютная высота (альтитуда) — расстояние по отвесной линии от точки до поверхности, принятой за начало отсчёта, обычно до среднего уровня моря.
- Относительная высота — превышение одной точки над другой, например вершины над подошвой склона или над уровнем ближайшей долины.
- Геодезическая высота — расстояние от точки до поверхности эллипсоида, используемого в данной системе координат.
- Нормальная (ортометрическая) высота — величина, связанная с потенциальной энергией поля силы тяжести и применяемая в государственных нивелирных сетях.
Различие между этими величинами существенно: одна и та же точка может иметь разные числовые значения высоты в зависимости от того, какая поверхность принята за нулевую и какая модель фигуры Земли использована.
¶Системы отсчёта высот
Исторически в разных странах и в разное время за нуль высот принимали разные уровни. В России и большинстве стран постсоветского пространства используется Балтийская система высот, в которой за нуль принят средний уровень Балтийского моря, зафиксированный по Кронштадтскому футштоку. От этой отметки ведётся отсчёт абсолютных высот всех пунктов государственной нивелирной сети.
В других государствах применяются собственные системы: в Западной Европе долгое время использовались национальные нули (например, амстердамский футшток в Нидерландах), в Северной Америке — Североамериканская вертикальная datum, неоднократно пересматривавшаяся. Различия между системами могут достигать десятков сантиметров, что важно учитывать при сопоставлении данных разных стран.
С развитием спутниковых навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS) появилась возможность определять геодезическую высоту непосредственно по измерениям, однако для получения привычной альтитуды над уровнем моря требуется пересчёт с использованием модели геоида.
¶Способы определения
Основные методы получения значений высоты:
| Метод | Сущность | Точность |
|---|---|---|
| Геометрическое нивелирование | Последовательное измерение превышений нивелиром и рейками | Наивысшая, до миллиметров |
| Тригонометрическое нивелирование | Вычисление превышения по углу наклона и расстоянию | Средняя |
| Барометрическое нивелирование | Определение высоты по атмосферному давлению | Низкая, зависит от погоды |
| Спутниковые измерения | Определение геодезической высоты по сигналам навигационных спутников | Высокая, но требует пересчёта |
| Аэрофотосъёмка и лазерное сканирование | Построение цифровых моделей рельефа | Высокая, массовая |
Геометрическое нивелирование остаётся основным способом построения государственных высотных сетей, поскольку обеспечивает наименьшую накопляемую погрешность на больших расстояниях.
¶Применение
Альтитуда используется в самых разных сферах:
- Картография и топография — нанесение отметок высот на карты, построение горизонталей, изображение рельефа.
- Строительство — привязка зданий и сооружений к местности, проектирование дренажа, вертикальная планировка площадок.
- Авиация — указание высоты аэродромов, препятствий и контрольных точек; при этом лётные высоты отсчитываются по барометрическому высотомеру и требуют учёта атмосферного давления.
- Геология и горное дело — определение положения пластов, маркшейдерские работы в шахтах и карьерах.
- Метеорология и климатология — привязка метеостанций, расчёт зависимости температуры и давления от высоты.
- Спорт и туризм — высотные характеристики маршрутов, акклиматизация в горах.
В инженерной документации альтитуда обычно указывается в метрах с точностью до сантиметра или миллиметра в зависимости от требуемой точности работ.
¶Альтитуда в авиации
В авиационной практике термин применяется для обозначения высоты аэродрома над уровнем моря — так называемой альтитуды аэродрома. Этот параметр входит в лётно-технические характеристики и публикуется в сборниках аэронавигационной информации. От альтитуды аэродрома зависит расчёт безопасных высот полёта, посадочных минимумов и процедур захода на посадку. Кроме того, в расчётах используются альтитуды отдельных точек местности и искусственных препятствий в районе аэродрома.
¶Смежные понятия
Термин тесно связан с рядом других:
- Превышение — разность высот двух точек.
- Горизонталь (изогипса) — линия равных высот на карте.
- Геоид — фигура, приближённо совпадающая со средним уровнем моря и служащая основой для отсчёта высот.
- Футшток — устройство для наблюдения за уровнем воды, от которого устанавливается нуль высот.
- Балтийская система высот — принятая в России система отсчёта абсолютных высот.
¶Значение и точность
Точность определения альтитуды критична для многих отраслей. Ошибка в несколько сантиметров при строительстве может привести к нарушению уклонов коммуникаций, а в авиации — к неверному расчёту безопасной высоты. Поэтому государственные нивелирные сети регулярно обновляются, а системы высот периодически увязываются между собой. Современные технологии, включая глобальные навигационные спутниковые системы и цифровые модели рельефа, позволяют получать высотные данные с высокой детальностью, однако классические методы нивелирования сохраняют значение как эталон точности.
Источники: геодезические справочники и учебники по высшей геодезии, нормативные документы по государственным нивелирным сетям, аэронавигационные публикации, материалы по картографии и топографии.