Высота над уровнем моря

Системы высот в Европе.

Высота́ над у́ровнем мо́ря, абсолютная высота́ — линейная мера разности потенциалов в точке земной поверхности и в начале счёта высот (исходном пункте). В исходном пункте высота принимается равной нулю.

Высота над уровнем моря может быть приблизительно определена как расстояние по вертикали от объекта до среднего уровня поверхности моря, не нарушенного волнением и приливами, или (если объект располагается на суше) до поверхности геоида. Высота точки, лежащей выше уровня моря, считается положительной, ниже — отрицательной.

Разность потенциалов силы тяжести в полной мере характеризует положение двух точек по высоте: вода течёт из точки с меньшим потенциалом в точку с большим потенциалом.

Следует отличать следующие понятия:

• высоту (разность высот) в используемой системе от простой суммы нивелирных превышений: сумма нивелирных превышений зависит от пути, по которому выполнено геометрическое нивелирование.
• высоту (разность высот) в используемой системе от геодезической высоты точки. Геодезическая высота точки — расстояние от точки до поверхности отсчётного земного эллипсоида, она не связана с разностью потенциалов (то есть вода может течь в сторону возрастания геодезической высоты). Геодезическая высота отличается от высоты над уровнем моря на аномалию высоты.

История понятия

К середине XIX века стало ясно, что при определении высот из геометрического нивелирования нельзя более полагать выводимые превышения равными разностям расстояний от центра Земли — необходимо иметь в виду нецентральность земного гравитационного поля, непараллельность уровенных поверхностей потенциала земной силы тяжести. А. П. Болотов, следуя французскому академику Л. Пюиссану отметил возможность счёта высот по перпендикулярам к сфероидальным поверхностям, параллельным поверхности океана. Л. Пюиссан в книге 1805 года описал принципы геометрического нивелирования, не использовав сам термин «нивелирование» (сс. 230—237), но имея в виду поправки за рефракцию по Лапласу (сс. 223—229). Разности высот считал равными разностям расстояний до центра сферической Земли. Термин «нивелирование» появился в книге Пюиссана 1807 г. Лаплас дал описание астрономической и земной рефракции и измерение высоты барометром.

Внимание геодезистов к этому кругу вопросов привлекла в 1870 году невязка примерно в 1,2 м полигона геометрического нивелирования, пересёкшего Альпы у Симплона и Сен-Готарда. Позднее выяснилось, что эта невязка — результат просчёта, и влияние силы тяжести в подобных случаях едва ли будет больше дециметра. Теодор Ванд, Г. Захарие (G. Zachariae), Ф. Р. Гельмерт опубликовали свои работы о счёте высот в земном гравитационном поле в этот период. Вклад выдающегося немецкого геодезиста Гельмерта (и последующие публикации) особенно значителен. Именно он правильно оценил упомянутое влияние, им предложены динамические высоты, до сих пор сохранившие свою роль в теории и практике нивелирования (термин появился позднее) и метод вычисления ортометрических высот, служивший в СССР до замены таких высот нормальными. Разрабатывая теорию ортометрических высот — высот над геоидом Гаусса-Листинга, Гельмерт отметил принципиальную невозможность точного их определения по результатам измерений на земной поверхности.

В 1945 году М. С. Молоденский (ЦНИИГАиК) впервые использовал нормальные высоты для решения задачи совместного определения фигуры Земли и внешнего гравитационного поля. Дальнейшее развитие система нормальных высот получила в работах канд. техн. наук В. Ф. Еремеева (ЦНИИГАиК), и окончательно разработана к 1972 г.

Основные системы высот над уровнем моря

1. Динамическая высота (перевод разности потенциалов на линейную меру делением на постоянную величину, близкую к средней силе тяжести, например, среднее значение нормальной силы тяжести на широте 45°). Динамические высоты удобно применять вблизи одной и той же уровенной поверхности замкнутого водоёма или гидротехнического сооружения, в этом случае измеренные превышения не будут отличаться от соответствующей разности динамических высот. Применение динамических высот для решения геодезических задач неудобно, поскольку потребуется вводить поправку за переход к динамическим даже в линии нивелирования низкой точности.
2. Ортометрическая высота (отрезок силовой линии реального поля силы тяжести от геоида Брунса до точки земной поверхности; разность потенциалов переводится в линейную меру делением на среднее интегральное значение реальной силы тяжести вдоль этого отрезка). Приращения ортометрической высоты по вертикали в точности равны приращению длины.
3. Нормальная высота (отрезок силовой линии нормального поля силы тяжести от поверхности уровенного эллипсоида вверх до точки, в которой разность нормального потенциала равна разности реального потенциала; разность потенциалов переводится в линейную меру делением на величину среднего интегрального значения нормальной силы тяжести вдоль этого отрезка). Отметки нормальных высот, хотя и в общем случае непостоянны для одной и той же уровенной поверхности, лучше характеризуют уровенные поверхности с разными потенциалами, чем ортометрические. Приращения нормальной высоты по вертикали не равны приращению длины и соответствуют затуханию аномального гравитационного поля с высотой.
4. Нормально-ортометрическая высота (отрезок силовой линии нормального поля силы тяжести от земной поверхности вниз до точки, в которой разность нормального потенциала равна разности реального потенциала; разность потенциалов переводится в линейную меру делением на величину среднего интегрального значения нормальной силы тяжести вдоль этого отрезка).

Исходный пункт счёта высот

Основная статья: Национальные системы высот в геодезии

В разных странах используются различные исходные пункты счёта высот.

В России в качестве государственной системы высот используется Балтийская система нормальных высот 1977 года, определённая по результатам уравнивания измерений на пунктах государственной нивелирной сети I и II классов главной высотной основы, выполненного ГУГК СССР в 1977 году. В России и в Казахстане высоты точек земной поверхности над уровнем моря отсчитывают от среднемноголетнего уровня Балтийского моря, зафиксированного отметкой на Кронштадтском футштоке. В разных странах используются различные исходные пункты счёта высот.

Примеры

• Самая высокая точка суши в мире — гора Джомолунгма в Гималаях: 8848 м над уровнем моря.
• Самый низкий участок суши в мире — побережье Мёртвого моря: 417,5 м ниже уровня моря.

Высоты горных вершин над уровнем моря определены наклонным визирным лучом тригонометрического нивелирования с точностью около 1 м, тогда как геодезическая высота вершины над отсчётным эллипсоидом может быть определена с точностью до 1 см с помощью геодезических ГНСС-приёмников.

См. также

• Высота (география)
• Балтийская система высот
• Относительная высота вершины

Ссылки

• Гравиметрия и геодезия (Бровар Б. В., Юркина М. И., Тулин В. А., Спиридонов А. И., Демьянов Г. В., Галаганов О. Н., Родкин М. В., Таранов В. А., Кафтан В. И., Жаров В. Е., Авсюк Ю. Н., Светлосанова З. П., Толчельникова С. А., Пик М. В., Молоденский С. М., Денисов В. И., Мельников В. Н., Измайлов В. П., Карагиоз О. В., Колосницын Н. И., Нейман Ю. М., Бывшев В. А., Гусев Н. А., Баграмянц В. О., Копаев А. В., Сорока А. И., Непоклонов В. Б., Кузнецов Ю. Г., Майоров А. Н., Щеглов С. Н., Медведев П. П., Лебедев С. А., Зуева А. Н., Плешаков Д. И., Дубовской В. Б., Конопихин А. А., Соловьев Ю. Ю., Чуйкова Н. А., Пасынок С. Л., Максимова Т. Г., Казарян С. А., Васин М. Г., Попков Д. И., Леонтьев В. И., Сбитнев А. В., Жильников В. Г., Латышев Д. Д., Четверикова А. А.) М.: Научный мир, 2010, 562 с. ISBN 978-5-91522-189-4

Литература

• Абсолютная высота — статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)