Абсолютные и относительные высоты точек местности.
Как уже говорилось, для многих практических целей геодезии и маркшейдерского дела можно допускать, что поверхности геоида и референц-эллипсоида на данном участке совмещены и образуют горизонтальную поверхность. Следовательно, можно пользоваться средней уровенной поверхностью вместо поверхности земного сфероида. Это тем более оправдано, так как при геодезических измерениях инструменты устанавливают на физической поверхности Земли при помощи уровней, т.е. совмещая вертикальную ось инструмента с отвесной линией в данной точке.
Физическая поверхность Земли имеет неровности и, следовательно, отдельные точки земной поверхности будут иметь разные высоты над уровнем океана. Вследствие этого для определения положений точек физической поверхности их проектируют отвесными линиями на какую-либо уровенную поверхность, принятую в качестве начальной (обычно на среднюю уровенную поверхность). В результате положение любой точки физической поверхности в пространстве определяется:
- по положению её горизонтальной проекции на средней уровенной поверхности (плановые координаты);
- по высоте точки над средней уровенной поверхностью (высотная отметка).
Расстояние по отвесной линии в метрах от средней уровенной поверхности до точки физической поверхности Земли называется абсолютной отметкой (высотой) точки и обозначается буквой Н.
Расстояние по отвесной линии в метрах от любой другой уровенной поверхности до данной точки называется относительной отметкой. (высотой) и обозначается буквой h.
Определение средней уровенной поверхности по высоте осуществляется в результате многолетних наблюдений за уровнем Мирового океана, поскольку реальная поверхность его не является стабильной, а претерпевает непрерывные изменения во времени.
Изменения уровня Мирового океана вызываются сложным комплексом причин, основными из которых являются:
- космические, или приливообразующие;
- геодинамические и геотермические, возникающие вследствие процессов, протекающих в недрах земной коры (землетрясения, моретрясения, извержения вулканов на суше и в океане, вековые и современные проявления тектонизма);
- радиационные (механические и фотохимические), являющиеся следствием воздействия солнечной радиации на поверхность и атмосферу Земли и вызывающие различные тепловые явления в океане, перемещения воздушных масс, выпадение осадков, таяние ледников и др.
Колебания уровня Мирового океана, а, следовательно, и средней уровенной поверхности, подразделяются на периодические, непериодические и вековые.
К периодическим относятся колебания приливно-отливные, метеорологические и колебания, связанные с периодическими изменениями направления ветра.
Приливно-отливные колебания вызываются взаимодействием масс Земли, Луны и Солнца. В открытом океане величина приливов составляет в среднем 0.8-1.0 м. Вблизи суши на величину приливов существенное влияние оказывают изрезанность береговой линии, уменьшение глубин и т.д. Максимальная величина прилива 16.2 м зафиксирована в заливе Фунди, расположенном между полуостровом Новая Шотландия и материком.
Непериодические колебания уровня моря обусловлены случайными изменениями климатических факторов, в частности, количества осадков, испарения и стока, воздействием ветра случайного направления, временными течениями, изменениями атмосферного давления и плотности воды, а также случайными воздействиями геодинамических факторов, например, подводными землетрясениями и извержениями, в результате которых могут образовываться цунами, и т.д. В океанах непериодические изменения уровня во времени вследствие климатических причин не превышают 20 см, в морях, изолированных от океана, они могут достигать 50 см и более.
Вековые колебания уровня Мирового океана, в свою очередь, подразделяются на эвстатические и тектонические.
Эвстатические колебания происходят вследствие изменения общего объёма воды, объясняемого изменением климата планеты, интенсивностью образования или таяния ледников, а иногда изменением гидрологического режима питающих рек. Тектонические изменения происходят в результате медленных вертикальных движений материков и земной коры в целом.
Таким образом, перечисленные причины обуславливают необходимость осреднения уровня океана за какой-то определённый период наблюдений. В нашей стране подобные наблюдения выполнены в Кронштадте. За начало отсчета абсолютных высот принят нуль Кронштадтского футштока в виде горизонтальной черты на медном листе, вделанном в устой моста. Горизонтальная черта, соответствует среднему уровню Балтийского моря за период 1825-1840 г.г. Дальнейшие наблюдения свидетельствуют об устойчивости этого среднего значения во времени. Данная система высот получила название Балтийской.
В настоящее время, в связи со строительством сооружений для защиты С-Петербурга от наводнений заложен дублёр Кронштадского футштока в 40 км к западу от г. Ломоносова и наблюдения за уровнем моря будут продолжены.
Необходимо отметить, что в принципе средний многолетний уровень океана меняется от пункта к пункту и в значительной степени зависит от гидрометеорологических условий конкретного района. Для побережий океанов многолетний уровень можно считать постоянным на расстояниях, не превышающих 500 км, для морей это расстояние сокращается до 70-100 км.