线路独立坐标系的建立方法研究

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1、线路独立坐标系的建立方法研究第一页1绪论坐标系统的选择对一项工程来说是一项首先必须进行的工作，同时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和必须的工作。我国《规范》规定：所有国家的大地点均按高斯正形投影计算其在带内的平面直角坐标……。在1：1万和更大比例尺测图的地区，还应加算其在带内的直角坐标系。我们通常将这种控制点在带或带内的坐标系称为国家统一坐标系统。在实际应用中，国家统一坐标系统往往不能满足工程建设的需要，所以必须针对不同的工程采用适合它的独立坐标系统。

2、线路独立坐标系的建立方法研究主要是研究线路工程中如何建立坐标系统而使其精度能满足工程需要。由于线路测量的特点是跨度较长，当采用国家统一坐标系时往往会因为离开中央子午线较远而使变形量超限，因此必须采用独立坐标系统。由于线路工程的不同，因此需采用的独立坐标系统也不尽相同。所以针对不同的线路工程应采用不同的独立坐标系统。当线路工程是南北走向时由于线路基本上位于中央子午线上,因此不必要对多个独立坐标系统的转换衔接问题进行研究。当线路工程是东西走向时由于线路跨度较长而往往需要建立多个独立坐标系统，因此需要对多个

3、独立坐标系统的转换衔接问题进行研究。公路、铁路、架空送电线路以及输油管道等均属于线型工程，它们的中线统称线路。一条线路的勘测和设计工作，主要是根据国家的计划与自然地理条件，确定线路经济合理的位置。为达此目的，必须进行反复地实践和比较。线路在勘测设计阶段首先要进行控制测量工作，由于在线路控制测量过程中，每条线路所在测区的位置不同且距离不可能很短,有的可能跨越一个投影带,二个投影带甚至更多,所以,在线路控制测量中,投影长度变形很容易超限，这就需要我们采取一定的措施来使投影长度变形减弱，将投影长度变形控制在

4、允许的范围之内。最有效的方法就是建立与测区相适应的坐标系统。坐标系统是所有测量工作的基础，所有测量成果都是建立在其上的,因此坐标系统选择的适当与否关系到整个工程的质量问题。对于线路工程而言，使投影长度变形控制在允许的精度范围之内是建立独立坐标系统主要解决的问题，因此，独立坐标系统的建立主要是根据线路的长度和所在测区的不同而建立与本测区和本线路相适应的坐标系统，从而使其投影长度变形控制在允许范围之内。本文以线路控制测量为例，详细论述了线路独立坐标系统的建立方法。2高斯平面直角坐标系的建立我们已经知道，大

5、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，本章就高斯平面直角坐标系的建立及相关问题进行了讨论。2.1.1地球椭球的基本几何参数参考椭球具有一定的几何参数、定位及定向的用以代表某一地区大地水准面的地球椭球叫做参考椭球。地面上一切观测元素都应归算到参考椭球面上，并在该面上进行计算，它是大地测量计算的基准面，同时又是研究地球形状和

6、地图投影的参考面。有关元素如图1O为椭球中心；NS为旋转轴；a为长半轴；b为短半轴；子午圈（或径圈或子午椭圆）；平行圈（或纬圈）；赤道。旋转椭球的形状和大小是由子午椭圆的五个基本几何参数（元素）（图1：椭球参数示意图）来决定的，即：椭圆的长半轴：a椭圆的短半轴：b椭圆的扁率：(2-1)椭圆的第一偏心率：(2-2)椭圆的第二偏心率：(2-3)其中：a、b称为长度元素；扁率反映了椭球体的扁平程度，如=0时，椭球变为球体；=1时，则为平面。e和e/是子午椭圆的焦点离开中心的距离与椭圆半径之比，它们也反映了椭

7、球体的扁平程度，偏心率越大，椭球愈扁。五个参数中，若知道其中的两个参数就可决定椭球的形状和大小，但其中至少应已知一个长度元素（如a或b），人们习惯于用和表示椭球的形状和大小，便于级数展开。引入下列符号：(2-4)式中B为大地纬度，c为极曲率半径（极点处的子午线曲率半径）。两个常用的辅助函数，W第一基本纬度函数，V第二基本纬度函数。(2-5)传统大地测量利用天文大地测量和重力测量资料推求地球椭球的几何参数，自1738年（法国）布格推算出第一个椭球参数以来，200多年间各国大地测量工作者根据某一国或某一地

8、区的资料，求出了数目繁多，数值各异的椭球参数。由于卫星大地测量的发展，使推求总地球椭球体参数成为可能，自1970年以后的椭球参数都采用了卫星大地测量资料。长半经变化于m～m之间，扁率分母变化于298.25～298.26之间，可见精度已很高。比较著名的有30个椭球参数，其中涉及我国的如表1示：（表1：椭球参数表）椭球参数年代长半径m扁率分母采用国家、地区海福特1906297.8美、阿根廷、比利时、大洋洲克拉索夫斯基1940298.3苏、东欧、中、朝鲜等19