2.5. Государственная нивелирная сеть России

Государственной нивелирной сетью (ГНС) называется совокупность размещенных на территории государства и закрепленных на местности геодезических пунктов, высоты которых определены в единой системе от одного исходного пункта, принятого за начало счета высот. У пунктов высотной сети есть специальное название, их называют реперами. ГНС является главной высотной основой всех топосъемок и геодезических измерений, выполняемых для удовлетворения потребностей хозяйственной деятельности и обороны, а также для решения научных и инженерно-технических задач. Высоты реперов ГНС в России вычисляются в системе нормальных высот. Началом счета высот служит нуль Кронштадского шутштока, поэтому геодезисты часто говорят, что используют Балтийскую систему высот.

Государственная сеть строится по принципу перехода от общего к частному и подразделяется на геодезические построения четырех классов. Различают I, II, III и IV классы нивелирования. Высоты реперов всех государственных нивелировок пока определяются только способом геометрического нивелирования. Один класс нивелирной сети от другого отличается точностью полевых измерений, программой построения и решаемыми задачами. Точность полевых измерений в ГНС I класса самая высокая и характеризуется случайной средней квадратической ошибкой 0.8 мм на один километр хода. Постепенно эта точность убывает и в IV классе случайная средняя квадратическая ошибка на один километр хода составляет уже 10 миллиметров.

Нивелирная сеть I, II классов является главной высотной основой с помощью, которой устанавливается единая система высот на территории страны. Кроме этого, она предназначена для решения таких важных научных задач, как изучение фигуры Земли и ее внешнего гравитационного поля, изучение вертикальных движений земной поверхности, определение разностей высот средних уровней поверхности воды в морях и океанах. Государственные сети III, IV классов служат для высотного обоснования топографических съемок и решения различных инженерных задач.

ГНС I класса состоит из ходов геометрического нивелирования, которые на территории России образуют замкнутые полигоны периметром 1200-2000 километров. Нивелирная сеть II класса точности создается ходами, которые опираются на реперы нивелирования I класса и образуют вместе с ним полигоны периметром 400-1000 километров. Хода геометрического нивелирования I и II классов прокладываются преимущественно вдоль дорог, линейных сооружений, берегов рек и озер и должны обязательно проходить через морские и речные водомерные посты. Для составления карт современных вертикальных движений земной поверхности полевые измерения в ходах I и II классов периодически повторяются не реже, чем один раз в 25 лет.

Сети III класса строятся путем проложения на местности отдельных ходов таким образом, чтобы они совместно с нивелировками I и II классов создавали полигоны периметром 60-300 километров. Хода геометрического нивелирования IV класса проходят внутри полигонов высших классов так, чтобы получались полигоны периметром 20-80 километров.

Государственная нивелирная сеть всех классов закрепляется на местности реперами или марками через 5-7 километров вдоль соответствующих ходов. Различают следующие виды реперов: рядовые, фундаментальные, вековые. Рядовые грунтовые репера принципиально не отличаются от подземных центров (Рис. 8), которые устанавливаются на пунктах ГГС. Кроме грунтовых могут применяться стенные репера и марки, которые закладываются на цементном растворе в стены зданий и сооружений. Фундаментальными реперами закрепляются нивелирные хода I II классов примерно через каждые 60 километров. Якорь такого репера должен располагаться на глубине не менее, чем 1 метр ниже линии наибольшего промерзания грунта зимой (или его оттаивания летом в районах вечной мерзлоты). Вековые репера устанавливаются только вдоль нивелирных ходов I класса. Глубина их закладки и тип центра выбираются индивидуально для каждого конкретного района работ.

Объемы выполненных нивелировок к нашей стране поражают воображение. Если все хода нивелирования I класса выстроить в одну цепочку, то их длина будет превышать 160 тысяч километров. Нивелирные хода II класса имеют общую длину более 500 тысяч километров, а совместная протяженность всех ходов I-III классов превышает 3 миллиона километров. Для сравнения можно привести следующие цифры: длина земного экватора составляет 40 тысяч километров, а среднее расстояние от Земли до Луны равно 400 тысяч километров.