9.5. Системы высот

Создание системы высот и распространение ее на всю территорию СССР проходило в несколько этапов.

Первый этап охватывает период с 1894г., когда было произведено первое уравнивание нивелирных линий, до 1933г., когда было выполнено второе уравнивание нивелирной сети, созданной в Европейской части СССР с 1875до 1932г. общей протяженностью 69450км. По результатам уравнивания установлено, что уровень Черного моря на футштоках Севастополя, Одессы, Феодосии и Новороссийска ниже Балтийского на 0,41м, а Азовского моря –на 0,39м. В уравнивание не вошла нивелирная связь с Владивостоком по причине большого расхождения в 1,873м на стыке Европейской и Сибирской нивелировок. По окончании уравнивания в 1934г. был составлен Каталог нивелировок на Европейскую часть СССР. В Сибири было признано целесообразным оставить Тихоокеанскую систему высот. До 1943г. применялась еще Черноморско-Балтийская система высот. Постановлением СМ СССР от 7.04.1946г. была введена единая для всей страны система высот – Балтийская, средний многолетний уровень Балтийского моря - от нуля Кронштадтского футштока.

Третье всеобщее уравнивание нивелирных сетей протяженностью 139 тыс. км было завершено в 1950г. Оно окончательно установило единую систему высот (Балтийскую -1946г.) на всей территории страны. Попутно решалась научная задача – учитывались аномалии силы тяжести при вычислении нормальных высот.

В средине 70-х годов было выполнено четвертое уравнивание нивелировок. К этому времени было проложено: 70тыс. км нивелирных линий 1кл. и 360тыс. км 11кл. В 1977г. был выпущен новый Каталог высот и в стране введена Балтийская система высот на эпоху 1977г, которая после уравнивания нивелировок 111 и 1\/ классов и издания каталога высот стала применяться при производстве топографических съемок.

Была введена также система нормальных высот (от поверхности эллипсоида). Высоты наиболее удаленных от Кронштадтского футштока пунктов определены с ошибкой порядка 15см. Выявлено также, что уровень Тихого океана ниже уровня Балтийского моря на 1,0м во Владивостоке и повышается на север до 0,3-0,5м к Берингову проливу. Белое море ниже Балтийского на 0,3м в Архангельске. К 1990г. общая протяженность линий нивелирования составляла: 1кл. – 160тыс.км, 11кл. – 500тыс. км.

9.6. Создание государственной гравиметрической сети

В систему государственного геодезического обеспечения (ГГО) страны входят:

- Государственная геодезическая сеть (ГГС);

- Государственная нивелирная сеть (ГНС);

- Государственная фундаментальная гравиметрическая сеть (ГФГрС);

- Система геодезических параметров Земли (ПЗ), включающая геоцентрическую систему координат (ГСК), закрепленную пунктами космической геодезической сети (КГС); фундаментальные геодезические постоянные, параметры фигуры и гравитационного поля Земли (ГрПЗ), параметры связи систем координат.

Изучение гравитационного поля Земли осуществляется с помощью построения государственной гравиметрической сети (ГГрС) и гравиметрической съемки, позволяющих решать следующие основные задачи:

1.определение планетарных параметров гравитационного поля Земли с целью обеспечения точного прогноза орбит искусственных спутников Земли (ИСЗ) и решения специальных баллистических задач для военных целей;

2.обеспечение решения задач редуцирования результатов геодезических измерений на поверхность относимости (эллипсоида).

Государственные гравиметрические работы в СССР начались после принятия в 1932г. Постановления Совета Труда и Обороны (СИО) об организации общей гравиметрической съемки страны для обеспечения решения геодезических задач, разведки полезных ископаемых и изучения внутреннего строения Земли. Общая гравиметрическая съемка была завершена к средине 50-х годов, было определено 16795 маятниковых пунктов. Реализация съемки осуществлялась в соответствии с инструкцией, составленной в 1933г. комиссией под председательством И.А. Казанского и отредактированной и доработанной проф. А.А.Михайловым и Д.В.Сорокиным. В методическом плане этот нормативный документ до сих пор не утратил своего значения. Инструкция переиздавалась в 1937г., а в 1943г. была составлена и утверждена ГУГК новая «Инструкция по общей гравиметрической (маятниковой) съемке».

Первые измерения выполнялись импортными маятниковыми приборами типа Штюкрат. Точность гравиметрических измерений в 30-х годах была невысокой,5мГал и более, в 40-х годах уже на порядок выше, а в 70-х годах повысилась до 0,01-0,03мГал. За 100лет (с 1900г.) точность измерений силы тяжести повысилась на 4 порядка.

В Советском Союзе были приняты меры по изготовлению гравиметрических приборов и в 1935г. был создан первый отечественный маятниковый гравиметр на заводе «Аэрогеоприбор». В государственном астрономическом институте им. Штернберга (ГАИШ) был построен маятниковый прибор облегченного типа (Л.В.Сорокин) для измерений в труднодоступных районах. Был разработан также упругий маятник, а в 1942г. разработан пружинный гравиметр.

В 1947г. выполнены первые морские определения силы тяжести и в дальнейшем морские гравиметрические экспедиции проводились регулярно.

В 50-х годах были созданы точные кварцевые гравиметры для морских измерений. Морские гравиметры в эти годы изготавливались и за рубежом: Графа GSS-2, GSS-3; «Аскания», Ла-Косте-Ромберга. Гравиметрическая съемка Мирового океана проводилась планомерно путем подводных маятниковых измерений. Проводились гравиметрические определения и на дрейфующих льдах. Было создано более 5000подводных пунктов.

Во второй половине 20в. в ЦНИИГАиК было создано семейство приборов по измерению силы тяжести:

ВМП – с кварцево-металлическими маятниками, с точностью измерений 0,25мГал;

ММП-П – морской маятниковый прибор, точности 2мГал;

ОВМ – вакуумированный маятниковый, точности 0,06-0,08мГал;

АМП-1 – точности 1.5мГал, предназначенный для измерения ускорения силы тяжести с подводных лодок;

«Агат» - маятниковый комплекс, точности 0,04мГал, разработан в 1976г.;

ГАБЛ – баллистический гравиметр для абсолютных определений ускорения силы тяжести;

ГБЛ – лазерный баллистический гравиметр, точности 0,01мГал;

ГБЛ-П – полевой вариант ГБЛ;

СМК – стационарный маятниковый комплекс для высокоточных измерений, с точностью 0,01мГал;

ГАК – астазированный кварцевый;

ГАГ-2, ГНУ-КВ (ГНУ-К1), ГНУ-КС, эти приборы использовались в 80-х годах.

В период 1965-1970гг. в СССР с помощью высокоточных приборов была построена гравиметрическая сеть точности 0,33мГал.

В 70-е годы проведены гравиметрические измерения в Антарктиде. С 1968 по 1974гг. на территории социалистических стран была создана высокоточная гравиметрическая сеть.

Основателем фундаментальных опорных гравиметрических сетей был Ю.Д. Буланже (1911-1997). Он разработал методику измерений больших разностей силы тяжести методом многократных групповых измерений с самолета.

Все гравиметрические сети подразделяются на мировую, государственную (национальную) и местную (полевую).

Мировая именуется Международной гравиметрической стандартной сетью 1971г. – МГСС-71 (IGSN-71). Точность этой сети 0,05мГал. В нее входят пункты Ледово (в Подмосковье, с 1958г.), в Одессе, Мурманске, Находке. Эти пункты стали основой развития ГГрС 1и 2 классов на территории СССР. Пункты 1кл. располагались преимущественно на аэродромах крупных городов и в населенных пунктах на расстоянии 300-500км друг от друга.

К концу 70-х годов возросли требования к точности, плотности и надежности пунктов гравиметрической сети. Этим требованиям ранее созданная сеть не отвечала, поэтому была разработана новая структура сети и с 1978г. начаты работы по созданию высокоточных государственных гравиметрических сетей (ГГрС) двух категорий: Фундаментальной (ГФГрС), 1кл. (ГГрС-1) и ГГрС-2.

По результатам совместного уравнивания ГФГрС и ГГрС-1 (1200 пунктов 1кл. и 11 фундаментальных) ср.кв.ошибка измерения силы тяжести получилась – на пунктах ГФГрС – 0,008-0,010мГал, на пунктах 1кл. – 0,03мГал.

Три пункта - Москва, Санкт-Петербург и Иркутск включены в международную сеть абсолютных опорных гравиметрических пунктов (JFGRN). В высокоточных гравиметрических измерениях использовались приборы «Агат» и ГАБЛ. Государственные гравиметрические сети позволили детальную площадную гравиметрическую съемку на всей территории России, на акваториях внутренних морей и шельфовой зоне внешних морей в масштабе 1:100000. В масштабе 1:200000 покрыта съемками территория 80% суши и часть морских акваторий и континентального шельфа. Одним из результатов площадной гравиметрической съемки стало определение высот квазигеоида. Разработана программа развития ГГрС-1 и ГФГрС до 2000г.