试论高速公路控制测量中坐标系统的选择

张昕

摘 要：随着科技的进步与信息化的发展，高速公路控制测量工作不断进行改革，为了使投影长度变形值符合相关要求，坐标系统的选择是一大关键。基于此，本文以高速公路控制测量中坐标系统的选择为研究目标，通过对控制测量的相关概述分析，探究长度变形的产生与数值的允许范围，分别从投影变形的处理方法、坐标系统的选择和相关实际案例分析等方面阐述高速公路上控制测量中坐标系统的合理选择。

关键词：高速公路；控制测量；坐标系统

0引言：

随着信息化建设的不断推进，国家越来越重视高速公路上公路网的建设工作，因此，关于高速公路上的测量任务也越来越多，由于项目的长度和跨度一般很长，在建立控制测量工作的时候就要根据国家相关规定找寻控制测量的特点，结合相关资料确定坐标系统的选择。坐标系统的合理选择有利于对高速公路中线的定桩、隧道的开通、桥梁的合理架设以及所有高速上施工的精准度有着直接的影响。

1.高速公路控制测量的相关概述

在高速公路施工和桥梁、隧道、涵洞等大型建筑物预测工作中，都需要前期进行精准的平面控制测量工作，主要采用的方法有二三角测量法、导线测量法和三边测量法。其中无论是选点工作还是坐标系统的选择工作都应该保证测量的精准度，在进行测量时应注意以下问题：避开滑坡体和生活区，选择地势较高、视野开阔的地区进行测量；选择坚实的地面，方便安装仪器和实际操作；测试地点避开高压线等强大磁场的干扰，也要避免有自然灾害常发地区，保证测量人员的人身安全和仪器的完好；固定时使用强制对中钢标进行测量，利用已经加工好的十字钢筋埋在坚硬的地点。具体测量工作要根据实际情况进行分析，所有的变化影响尽量控制在最小范围内，从而保证计算得到的长度在实际操作时不需要过多改动就能加以利用。

2.长度变形的产生与允许数值

高速公路测量控制关于长度投影变形计算期初采用的是高斯克吕格的正形投影，这是一种等角投影，优势是投影的前后角度不会改变，但是投影边的长度和图形的面积会发生变化，等到实际测量时归算到目标参考椭球面上。长度变形值其实就是实测边长规划到参考椭球面上和高斯平面上，也就是这两项改正数之和，具体计算如下：

3.高速公路控制测量中坐标系统的选择

3.1投影变形的处理方法

高斯投影是一种横轴等角切圆柱投影，它将地球看做成一个球体，并假想出一个平面卷成了一个横圆柱面，将横圆柱面套在球体外，使圆柱的轴心通过球心，球面的子午线与圆柱面相切。子午线在圆柱面上的投影形成一条直线，赤道面与圆柱面的交线是与子午线投影垂直的直线，将横圆柱面展开成平面，由这两条正交直线就构成高斯平面直角坐标系。

3.2控制測量坐标系统的选择

控制测量坐标系统的选择：（1）将抵偿高程面作为投影面，在正形投影3°带坐标系中，依然采用高斯投影原理，但是这次投影面不再去参考椭球面了，而是根据补偿高斯投影的长度变形选择参考面，这种选择方法适合子午线附近且平均高程面比较高的丘陵山地地带。（2）如果选择高斯正形投影任意带的坐标系统，仍然以椭球面为参考，但是投影带中央子午线不按3°带进行划分，根据补偿高程面计算长度变形，选择的也是其中一条子午线去做中央子午线，这种坐标系统适用于距离3°带较远且海拔较低的丘陵、平原地区。（3）如果选择的是高程抵偿面的任意带高斯正形投影面的坐标系统，这种方法将前面两种方法综合起来，有效的对两种变形进行补偿。

3.3实际案例分析

以测试区在1954年北京坐标系统下投影变形分析为例，测试区的高程为700-1250m，测区控制网采用的是1954年北京坐标系统3°分带，根据公式 得知，测区内每千米投影长度变形统计表如下表1。

通过表1可知，测试区在北京1954坐标系统中每千米的投影长度变形值，部分区域长度变形远远大于规范规定的2.5cm/km要求，因此该测试区不建议选择1954北京坐标系统。

抵偿高程面任意高斯正形投影平面直角坐标系统下测区投影变形分析，根据公路在中央子午线的西侧，最远距离中央子午线110km，最近为45km，高程在700-1200情况下，去横坐标y轴的中数为新的中央子午线，取测区平均高程950m为抵偿面高程，每公里的长度变形统计如下：

由上表可知，测区每千米投影长度变形值在-3.9-5.3间，部分区域长度变形大于了规范的2.5cm/km，因此这种坐标系统也不能满足本项目测量要求，应该采取分段抵偿高程面独立坐标系统的方式进行具体投影计算。

4.总结

总而言之，本文详细举例分析了公路控制测量长度的整体综合变形情况、允许值以及国家统一标准下坐标系统的选择范围，结合高速公路测量的具体情况提出了不同地理条件下应该选择的测量坐标系统，从而将误差降低到最小，解决控制网中长度综合变形产生的影响，满足实际工作需求，在保证工作相关规范时减少测量时间，提高测量效率，保证最终实际测量的结果是准确无误的，不断引进先进测量技术，加强对坐标系统的研究与实验，为公路的实施阶段提供数据保障。

参考文献：

[1]卢石坤.高速公路测量中坐标系统的选择和建立[J].黑龙江科技信息，2009（30）：48.

[2]曹理想.高速公路控制测量中坐标系统的选择[J].工程与建设，2008（02）：197-199.