工程独立坐标系的建立方法讨论

刘锋

(西安铁路职业技术学院,陕西西安 710600)

工程独立坐标系的建立方法讨论

刘锋

(西安铁路职业技术学院,陕西西安 710600)

坐标系统的建立对一项工程来说是一项首先必须进行的工作,坐标系统选择的适当与否关系到整个工程的质量问题,因此对坐标系统的研究是一项非常重要的工作。文章根据目前工程项目建设的不同,讨论了几种不同坐标系建立的方法。

独立坐标 坐标换带 投影面 投影带

1 引言

不同的工程，可以使用不同的坐标系，普通工程一般使用国家坐标系。对于线路工程，为使投影长度变形控制在允许的范围之内，需要沿线分段建立坐标系。当测区控制面积较小，直接把局部地球表面作为平面，可采用假定坐标建立独立平面坐标系。

2 高斯平面直角坐标系的建立

大地坐标系是以椭球面为基准面的坐标系，它可以用来确定地面点在椭球面上的位置，但是如果用于大比例尺测图控制网以及工程控制网则不适应。因此通常是将椭球面上的元素，如大地坐标、长度、方向等转化至平面上，采用平面直角坐标系进行计算。

2.1 高斯投影与高斯平面直角坐标

高斯投影是将一椭圆柱面横套在地球椭球体外面，并与某一条子午线相切，椭圆柱的中心轴通过椭球体中心，然后用一定的投影方法将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面展开即成为投影面。在投影面上，中央子午线和赤道的投影都是直线，并且以中央子午线和赤道的交点O作为坐标原点，以中央子午线的投影为纵坐标轴，以赤道的投影为横坐标轴，这样便形成了高斯平面直角坐标系。

2.2 坐标的换带计算

由于中央子午线的经度不同，使得椭球面上统一的大地坐标系，变成了各自独立的平面直角坐标系，就需要将一个投影带的平面直角坐标系，换算成另外一个投影带的平面直角坐标，称为坐标换带。坐标换带计算方法是先根据第一带的平面坐标x，y和中央子午线的经度L。按高斯反算公式求得大地坐标B，L然后根据B，L和第二带的中央子午线经度按高斯正算公式求得在第二带中的平面坐标。

3 独立坐标系统的建立

建立独立坐标系的主要目的就是为了减小高程归化与投影变形产生的影响，必须将它们控制在一个微小的范围内，使计算出来的长度在实际利用时不需要做任何改算。

3.1 测量投影面与投影带的选择

一般工程要求两控制点坐标反算的边长与实地量得的边长相等，即由高斯投影归算带来的变形，不得大于施工放样的精度要求。工程测量投影面和投影带选择的基本出发点:

(1)在满足精度要求的前提下，为使测量结果一测多用，采用国家统一的高斯坐标，将观测结果归算至参考椭球面上。(2)当归算投影改正不能满足上述要求时，为保证测量结果的直接利用和计算的方便，可采用任意带的独立高斯坐标，归算测量结果的参考面可自己选定。为此可用以下手段实现:通过改变投影高程从而选择合适的高程参考面，将抵偿分带投影变形；改变中央子午线，以抵偿由高程面的边长归算到参考椭球面上的投影变形；通过既改变高程参考面，又改变中央子午线，来抵偿两项归算改正变形。

表1 每公里投影长度变形值

3.2 投影改正值的变化规律

坐标系内各点与的投影中央子午线都是有一定的距离，坐标系统的高程归化面也不一致，这将产生高斯投影变形改正和高程归化改正，经过这两项改正后的长度不可能与实测的长度相等。不同的高程面和不同的偏离中央子午线对应的每公里投影长度变形值，如表1所示。

表中为测区中任一点与测区中央子午线的距离；为测区平均高程的高程。为每公里投影长度变形值。

3.3 独立平面直角坐标系

当测区控制面积较小，不必进行方向和距离改正，直接把局部地球表面作为平面而建立的独立平面直角坐标系。这种坐标系可与国家控制网联系，取得起始坐标及起始方位角；亦可采用假定坐标。

[1] 王继刚,王坚,于先文.具有抵偿面的任意带高斯投影直角坐标系的选取方法[J].测绘通报,2002(11).

[2] 刘长星.建立独立坐标系统的研究[J].测绘技术装备,2002(1).

[3] 施一民,李健,周拥军,张文卿.地方独立坐标系的性质与区域性椭球面的确定[J].测绘通报,2001(9).

[4] 孔祥元,梅是义主编.控制测量学:(下册)[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社,1996.

[5] 陈士银.建立地方独立坐标系的方法[J].测绘通报,1997(10).