工程测量中不同坐标系变换与精度分析李东平

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1、工程测量中不同坐标系变换与精度分析李东平宁夏地球物理地球化学勘查院宁夏银川750004摘要：在工程测量中，对于投影的长度变形都有一定的要求，变形不能过大。由于高斯投影边长存在变形，会使高斯投影计算边长与实测边长产生差异。因此，在工程测量中，为了工程测量和施工的方便，经常采用独立的工程坐标系。这就必然涉及到国家坐标系和地方坐标系与工程坐标系的相互变换。木文对工程测量中不同坐标系变换与精度进行分析。关键词：工程测量；坐标系；变换；精度坐标系变换是测量中经常需要解决的问题。在小IX域范围内，可将地方独立坐标系和工程坐标系

2、视为在平面上建立的坐标系，而不需考虑投影产生的距离和方向变形，从而采用平面上的染标系相似变换方式实现两个染标系的想互变换。一、坐标系简介1.在测量中，平面坐.标系有国家统一坐.标系，地方独立染标系和工程染标系。国家统一坐标系，投影面采取国家大地基准所确定的国家参考椭球面，按照6°带或3°带分带进行投影，投影中央子午线为投影分带的中央子午线。按照6°带投影则投影中央子午线为l=6n-3;按照3°带投影则投影中央子午线为l=3n。在投影面上，投影中央子午线的投影为X轴，赤道投影为Y轴。采

3、用国家统一坐标系，有利于测绘成果的统一和成果一测多用，有利于地球空间数据的交流和共享。为满足施工放样和测图控制的要求，由控制点平面染标反算的边长应与实测平距相接近。只有当3°带中央子午线在测区附近，且测区的平均海拔高度又不太大时，才可采用岡家3°带高斯平面直角坐标系。当不满足上述基木原则时，须采用不同于国家统一3°度带坐标的地方独立坐标系。因此，基于限制变形、方便、实用和科学的目的，在许多城市和工程测量中，常常会建立适合木地区的地方独立坐标系。1.地方独立坐标系有两种：一种是以测区的平均高程

4、面为投影面的任意高斯平面直角坐标系，即任意带坐标系。苏中央子午线经过测区东西向的中心附近，或是经过某一控制点，或是其经度取某一整度；另一种是以抵偿高程面为投影面的3带高斯平面直角坐标系，即抵偿坐标系，其中央子午线仍取最靠近的统一3带的中央子午线。在某些工程建设和管理中，出于施工方便和保密等原则，既不采用国家统一坐标系，也不采用地方独立坐标系，而是自定一个工程坐标系。工程坐标系一般是独立平面直角坐标系，即选一个自定义投影带，采用与测区平均高程面相切且与参考椭球面相平行的椭球面，通过测区中部的子午线作为中央子午线。当测

5、区面积大于25平方公里，须采用按高斯正形投影的平面直角坐标系。对于面积小于25平方公里的区域，只须使中央子午线大致通过测区中央部分，边长和方向观测值的高斯投影改化均甚小，高斯正形投影任意带的平面直角坐标系几乎等价于一般的平面直角坐标系。因此，当测区的面积小于25km2,可不进行方向和距离改正，直接把局部地球表面作为平面建立独立的平面直角坐标系。二、测量成果坐标基准变换1.重合点资料整理与分析。在完成的某工程D级GPS网上得到不冋大地基准点成果，利用本控制网的10个D级点和3个C级点及周边2个C级点，经计算、分析后选

6、得出4个均匀布置的高级点用于计算转换参数，4个点包容了整个变换区。2.重合点选取方法。首先按控制网起始点的兼容性对重合点作检核，即用无约束平差的坐标计算变换参数，以无约束平差坐标冋代转换出其4个选中点的坐标，正常在小区内各控制点的转换改正量是接近的，若某点改正量绝对值大于周围控制点的改正量平均值的3倍或小于1/3倍，则初步认为该点是异常点，不参与计算求坐标转换参数，以此方法剔除、判断含存不兼容的选中点，使选上的点应有较好的内符合精度。其变换坐标与已知值间改正量很小（小于2mm）,且位置中误差的置信度集中在1〜1.8

7、8mm范围，表明4个点兼容性强、精度高。1.变换参数计算方法和变换模型。坐标系间的变换一般采用七参数法或三参数法；2个椭球间的坐标转换，需要3个以上已知点建立模型和选择变换参数计算方法，用所确定的重合点坐标，利用最小二乘法计算参数。成果要求同吋提供二套系统坐标：一是水深地形图数据采用84系；二是数字高程模型制作采用80系。工程实施方案：我们用GPS采集84坐标满足水深地形图要求。2.参数精度估计。经精度检核后求出的七参数建立的变换模型即可进行坐标转换精度评定工作，具体方法简述如下。先进行变换参数内检核评估，用七参数

8、对参加参数计算的重合点开始坐标变换，将变换坐标与已知S合点比较，计算坐标变换残差中误差以评估转换精度。其次，选择GPS网中均匀分布的重合点检核外部坐标变换精度，外检核点要求不参与变换参数计算，用变换模型进行外检核点的84变换为80坐标，并与己知坐标比较，评估外部变换精度。均匀分布的5个D级重合点进行检核，按1:1800工程测图评定点位平均精度应小于图上0.1