在水利水电工程中如何解决UTM投影变形问题的探讨.pdf

《在水利水电工程中如何解决UTM投影变形问题的探讨.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年第34卷第3期·DWRHE水利水电512程设计·15·在水利水电工程中如何解决UTM投影变形问题的探讨杨贵崇曹家印摘要水电工程跨国任务与日俱增，涉及的区域比较广泛，由于其采用的参考椭球、地图投影方式、分带原则等-0我们国内区别较大，在国内水电工程测量中大多采用高斯投影，采用克拉索夫斯基椭球，高斯投影3。分带。而国外这些地区普遍采用UTM投影，一般为6。分带。由于投影方式的不同，导致变形也不一样，一般投影变形涉及2个方面：一是地面水平距离投影到椭球面的长度变形；二是椭球面距离投影到投影平面的长度变形，在工程上“控制点坐标反算的距离应与实地量测的距离相等”，即设计距离与实测

2、距离相等为原则。水利水电规范中要求。长度投影变形值不应大于5cm／km，那么如何应对国际工程项目中测量的变形问题，具有重要的现实意义。关键词UTM投影长度变形工程投影面工程投影带投影计算中图分类号P22文献标识码B文章编号1007—6980(2015)O3—0015—02球面至UTM投影面的长度变形值：1理论基础V=mu,~-I=-0．0004+血Ⅱ，1．9992m(2)1．1U田Ⅵ投影1．4实量边长归算到参考椭球面上的变形影响UTM投影通称为“通用横轴墨卡托投影”。投影方法图2为地面边长投影至参考椭球面变形示意图。为：椭圆柱割地球于南纬80。，北纬84。两条等高圈，投影后2条相

3、割的经线上没有变形．而中央经线上长度比m-0．9996．2条割线距离中央经线为180km。此2处m=l没有变形。而高斯投影中央经线处m=l，距离中央经线越远变形越大。如图1所示UTM投影示意图。m=0．9996／／，中央’、＼m=1’I＼＼经线d8O1d图2地面边长投影至参考椭球面变形示意图／实量边长归算到参考椭球体面上的变形影响，由图2可知：图1UTM投影示意图S／So=(R+H)／R，推出So=RxS／(R+Hm)，则变形量AS=1．2UTM投影变形So一．s=一『mxS／(R+H瑚)，由于远远大于日，则埘一R，由高斯投影与UTM投影关系推导UTM的长度比。若即高斯坐标分别用

4、所、Y表示，高斯投影长度比为m，AS=一R(3)椭球半径为R，在高斯投影下长度m=l／z瑚，而式中日。归算边高出参考椭球面的平均高程；UTM投影的长度比m=O．9996m，)，．血．=0．9996y，由．s——归算边的长度：m~-12m推导出：——参考椭球面上的长度；m．=0．99961．9992m(1)——归算边方向参考椭球法截弧的曲率半径。1．3删投影长度变形量由公式可以看出：AS的值总为负，即地面实量长度归投影变形实际上是投影长度比与1的差值．即参考椭算至参考椭球体面上，总是缩短的；△S值与日成正比，·16·水利水电工程设计DWRHE·2015年第34卷第3期随日增大而增大

5、。2．3GPS控制网的解算及其换带、投影计算1．5地面边长投影至UTM投影面2．3．1控制网点解算此部分实际上由两部分影响，一是地面水平距离投影整个工程区域共布设了18座GPs点，包括已知点3到椭球面的长度变形，二是椭球面距离投影到UTM投影座，按三等精度施测，采用LGO1．6进行基线解算，天测平面的长度变形，即总的变形值△=△

6、s+=一HxS／R~一GPSNET软件进行平差计算，整个控制网解算精度满足规0．0004+．1．9992R，当满足A≤5cm／km时，为使测范要求。量结果一测多用，应采用国家统一的UTM投影坐标系，将2．3．2坐标换带、投影计算观测结果归算至参考椭球面上

7、。由于GPS平差解算是在国家坐标下进行解算的．如变当A>5cnfkm时，则为保证测量结果的直接利用和计为工程坐标系下的坐标。需进行坐标换带及投影。由国家算的方便．可采用任意带的独立平面直角坐标系，归算测坐标系中央子午线为15。的坐标转换为13。23的工程坐标，量结果的参考面可自己选定。然后由换带后的坐标投影至400nl工程面。换带工作比较简单，在此不再赘述，坐标投影至投影面较为复杂。2应用坐标投影计算思路：坐标都可以表达为X=xo+Dxcos．Y=Dxsin0c，0，Yo为投影原点的坐标，D为投影原点到2．1工程概况刚果(金)某水电站为低坝引水式水电站，主要由枢纽某点的距离，为投

8、影原点到某点的方位角。只要能求出D区、引水隧洞、厂房区等部分区域组成．整个测区南北长和。则投影后的坐标即可计算出来。3km，东西长5km，测区平均高程为400m，y~=12km，2．4投影关系的验证测区给定的坐标系统采用UTM投影，中央子午线为15o．为验证投影带及高程面的选择是否正确．利用全站仪尺取6356816m，经计算投影变形达到了一1O．3cm／km，超进行GPS边长的检核．检核结果见表1。过了规范±5cm／km的要求，无法满足施工精度要求。表1GPS控制点间反算距离与全