Балтийская система высот

Балтийская система высот (БСВ) — это принятая в России и ряде стран постсоветского пространства система отсчёта абсолютных высот, в которой за нулевую отметку принят средний многолетний уровень Балтийского моря у города Кронштадт. Является государственной высотной основой для топографических, геодезических, инженерных и картографических работ на территории Российской Федерации.

История

Предпосылки и создание

До середины XX века в СССР и на сопредельных территориях использовались различные местные системы высот, привязанные к уровню Чёрного, Азовского, Каспийского и других морей. Это создавало значительные неудобства при сведении топографических карт, строительстве крупных гидротехнических сооружений и прокладке транспортных магистралей. Отсутствие единого реперного пункта приводило к расхождениям в данных о высотах на границах съёмок.

В 1940-х годах Главное управление геодезии и картографии (ГУГК) при Совете Министров СССР инициировало создание единой системы высот. В качестве исходного пункта был выбран Кронштадтский футшток — один из старейших гидрологических приборов России, установленный ещё в 1703 году. Выбор был обусловлен длительным (с 1840 года) рядом непрерывных наблюдений за уровнем Балтийского моря, что позволяло с высокой точностью вычислить средний многолетний уровень.

Внедрение и нормативное закрепление

Официально Балтийская система высот была введена в действие постановлением Совета Министров СССР в 1946 году. С этого момента все топографические карты, планы городов, проекты строительства и геодезические сети на территории страны начали пересчитываться в БСВ. Переход на единую систему позволил устранить нестыковки на стыках карт разных масштабов и регионов, а также создать единую государственную нивелирную сеть (ГНС).

Современный период

После распада СССР Балтийская система высот сохранила своё значение в России и большинстве стран СНГ. В 1990-е годы была проведена ревизия и переуравнивание нивелирной сети, что привело к уточнению значений высот пунктов государственной геодезической сети. В 2000-х годах началось внедрение спутниковых методов (ГЛОНАСС/GPS) в высотное обоснование, однако БСВ остаётся официальной системой отсчёта высот, используемой при кадастровых работах, строительстве и картографии. В 2017 году в России были утверждены новые правила установления и использования системы высот, подтвердившие статус БСВ.

Принцип определения

Кронштадтский футшток

Исходным пунктом Балтийской системы высот служит нуль Кронштадтского футштока — горизонтальная черта на медной доске, закреплённой на устое Синего моста через Обводный канал в Кронштадте. Этот нуль соответствует среднему многолетнему уровню Балтийского моря, вычисленному по данным наблюдений с 1825 по 1840 год. Футшток представляет собой рейку с делениями, по которой ежедневно фиксируется уровень воды. Сама отметка нуля футштока была вынесена на материк через систему нивелирных ходов и закреплена реперами.

Нивелирная сеть

От нуля Кронштадтского футштока через систему нивелирования I, II, III и IV классов высота передаётся на всю территорию страны. Нивелирная сеть представляет собой совокупность пунктов (реперов, марок), закреплённых на местности, высоты которых определены с высокой точностью. Пункты I класса (наиболее точные) образуют замкнутые полигоны вдоль железных дорог и крупных рек. От них развиваются сети II класса, а затем и более низких классов, используемые для топографических съёмок и строительства.

Связь с уровнем моря

Балтийская система высот не учитывает приливов, сейш (стоячих волн) и других кратковременных колебаний уровня моря. Она опирается на средний многолетний уровень, который считается стабильным. Из-за тектонических движений земной коры и изменения климата фактический уровень Балтийского моря может незначительно отклоняться от нуля БСВ, но эти отклонения компенсируются при переуравнивании сети.

Классификация высот

В рамках Балтийской системы высот различают два основных понятия:

• Абсолютная высота — высота точки земной поверхности над нулём Кронштадтского футштока. Обозначается как «абс. высота» или «высота над уровнем моря».
• Относительная высота — превышение одной точки над другой, не привязанное к БСВ. Используется в строительных чертежах и ситуационных планах, где за условный нуль принимается уровень пола первого этажа (отметка 0.000).

Применение

Топография и картография

БСВ является основой для создания всех топографических карт масштаба 1:10 000 и мельче, а также для цифровых моделей рельефа. Все высоты на картах, горизонтали и отметки точек приводятся в Балтийской системе.

Строительство и инженерные изыскания

В строительстве БСВ используется для:

• Проектирования фундаментов зданий и сооружений.
• Расчёта уклонов дорог, железнодорожных путей, каналов.
• Определения отметок заложения трубопроводов и кабельных линий.
• Гидротехнического строительства (плотины, дамбы, порты).

Геодезия и кадастр

При межевании земельных участков, кадастровом учёте и топографической съёмке для строительства все высотные отметки указываются в БСВ. Это обеспечивает однозначность и сопоставимость данных на всей территории страны.

Навигация и гидрология

В морской и речной навигации глубины на картах часто приводятся к нулю БСВ (или к местному нулю глубин, пересчитанному в БСВ). Гидрологические прогнозы уровней воды также опираются на данные БСВ.

Точность и ограничения

Погрешности

Точность определения высот в БСВ зависит от класса нивелирования:

• Нивелирование I класса: погрешность не более 0,5 мм на 1 км хода.
• Нивелирование II класса: погрешность не более 1,0 мм на 1 км хода.
• Нивелирование III класса: погрешность не более 2,5 мм на 1 км хода.
• Нивелирование IV класса: погрешность не более 5,0 мм на 1 км хода.

Для топографических съёмок масштаба 1:10 000 погрешность определения высот точек обычно не превышает 0,2 м.

Ограничения

• Тектонические движения: В районах с активными тектоническими процессами (например, на Кавказе, Камчатке, Сахалине) высоты реперов могут изменяться со временем, что требует периодического переуравнивания сети.
• Региональные особенности: В некоторых регионах (например, в горах) плотность нивелирной сети недостаточна, что приводит к накоплению погрешностей.
• Спутниковые методы: Высоты, полученные по данным ГЛОНАСС/GPS, относятся к эллипсоиду (геодезические высоты) и отличаются от ортометрических высот БСВ на величину геоида. Для пересчёта используются специальные модели геоида.

Сравнение с другими системами

• Балтийская система высот (БСВ): Нуль — средний уровень Балтийского моря (Кронштадт). Используется в России, странах СНГ, Прибалтике.
• Черноморская система высот: Нуль — средний уровень Чёрного моря. Использовалась в СССР до 1946 года, а также в некоторых странах Восточной Европы. Отличается от БСВ примерно на 0,3 м (Черноморская система выше).
• Система высот WGS-84 (эллипсоидальная): Используется в глобальных спутниковых навигационных системах. Высоты отсчитываются от математической модели Земли (эллипсоида), а не от уровня моря. Разница с БСВ может достигать нескольких метров в зависимости от региона.
• Североамериканская система высот (NAVD 88): Нуль — средний уровень океана у берегов Канады и США. Используется в Северной Америке.

Интересные факты

• Кронштадтский футшток является одним из старейших непрерывно действующих гидрологических приборов в мире. Его нуль был установлен по результатам наблюдений за 16 лет (1825–1840).
• В 1970-х годах было проведено переуравнивание нивелирной сети СССР, в результате которого высоты некоторых пунктов изменились на несколько сантиметров.
• В некоторых странах Балтии (Литва, Латвия, Эстония) после выхода из состава СССР Балтийская система высот была официально заменена на Европейскую систему высот (EVRF2007), однако на практике в ряде инженерных задач продолжает использоваться БСВ.

Источники

• Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов. ГКИНП (ГНТА)-03-010-02. — М.: ЦНИИГАиК, 2003.
• О введении в действие государственной системы координат и системы высот. Постановление Правительства РФ от 28.12.2012 № 1463.
• Геодезия: учебник для вузов / В. Ф. Лукьянов, В. Е. Новак, Н. Н. Загрядская и др. — М.: Недра, 1987.
• Справочник по геодезии / Под ред. В. Д. Большакова, Г. П. Левчука. — М.: Недра, 1985.
• Кронштадтский футшток и Балтийская система высот. — СПб.: Росгидромет, 2005.