試論高速公路控制測量中坐標系統的選擇

張昕

摘 要：隨著科技的進步與信息化的發展，高速公路控制測量工作不斷進行改革，為了使投影長度變形值符合相關要求，坐標系統的選擇是一大關鍵?；诖?，本文以高速公路控制測量中坐標系統的選擇為研究目標，通過對控制測量的相關概述分析，探究長度變形的產生與數值的允許范圍，分別從投影變形的處理方法、坐標系統的選擇和相關實際案例分析等方面闡述高速公路上控制測量中坐標系統的合理選擇。

關鍵詞：高速公路；控制測量；坐標系統

0引言：

隨著信息化建設的不斷推進，國家越來越重視高速公路上公路網的建設工作，因此，關于高速公路上的測量任務也越來越多，由于項目的長度和跨度一般很長，在建立控制測量工作的時候就要根據國家相關規定找尋控制測量的特點，結合相關資料確定坐標系統的選擇。坐標系統的合理選擇有利于對高速公路中線的定樁、隧道的開通、橋梁的合理架設以及所有高速上施工的精準度有著直接的影響。

1.高速公路控制測量的相關概述

在高速公路施工和橋梁、隧道、涵洞等大型建筑物預測工作中，都需要前期進行精準的平面控制測量工作，主要采用的方法有二三角測量法、導線測量法和三邊測量法。其中無論是選點工作還是坐標系統的選擇工作都應該保證測量的精準度，在進行測量時應注意以下問題：避開滑坡體和生活區，選擇地勢較高、視野開闊的地區進行測量；選擇堅實的地面，方便安裝儀器和實際操作；測試地點避開高壓線等強大磁場的干擾，也要避免有自然災害常發地區，保證測量人員的人身安全和儀器的完好；固定時使用強制對中鋼標進行測量，利用已經加工好的十字鋼筋埋在堅硬的地點。具體測量工作要根據實際情況進行分析，所有的變化影響盡量控制在最小范圍內，從而保證計算得到的長度在實際操作時不需要過多改動就能加以利用。

2.長度變形的產生與允許數值

高速公路測量控制關于長度投影變形計算期初采用的是高斯克呂格的正形投影，這是一種等角投影，優勢是投影的前后角度不會改變，但是投影邊的長度和圖形的面積會發生變化，等到實際測量時歸算到目標參考橢球面上。長度變形值其實就是實測邊長規劃到參考橢球面上和高斯平面上，也就是這兩項改正數之和，具體計算如下：

3.高速公路控制測量中坐標系統的選擇

3.1投影變形的處理方法

高斯投影是一種橫軸等角切圓柱投影，它將地球看做成一個球體，并假想出一個平面卷成了一個橫圓柱面，將橫圓柱面套在球體外，使圓柱的軸心通過球心，球面的子午線與圓柱面相切。子午線在圓柱面上的投影形成一條直線，赤道面與圓柱面的交線是與子午線投影垂直的直線，將橫圓柱面展開成平面，由這兩條正交直線就構成高斯平面直角坐標系。

3.2控制測量坐標系統的選擇

控制測量坐標系統的選擇：（1）將抵償高程面作為投影面，在正形投影3°帶坐標系中，依然采用高斯投影原理，但是這次投影面不再去參考橢球面了，而是根據補償高斯投影的長度變形選擇參考面，這種選擇方法適合子午線附近且平均高程面比較高的丘陵山地地帶。（2）如果選擇高斯正形投影任意帶的坐標系統，仍然以橢球面為參考，但是投影帶中央子午線不按3°帶進行劃分，根據補償高程面計算長度變形，選擇的也是其中一條子午線去做中央子午線，這種坐標系統適用于距離3°帶較遠且海拔較低的丘陵、平原地區。（3）如果選擇的是高程抵償面的任意帶高斯正形投影面的坐標系統，這種方法將前面兩種方法綜合起來，有效的對兩種變形進行補償。

3.3實際案例分析

以測試區在1954年北京坐標系統下投影變形分析為例，測試區的高程為700-1250m，測區控制網采用的是1954年北京坐標系統3°分帶，根據公式 得知，測區內每千米投影長度變形統計表如下表1。

通過表1可知，測試區在北京1954坐標系統中每千米的投影長度變形值，部分區域長度變形遠遠大于規范規定的2.5cm/km要求，因此該測試區不建議選擇1954北京坐標系統。

抵償高程面任意高斯正形投影平面直角坐標系統下測區投影變形分析，根據公路在中央子午線的西側，最遠距離中央子午線110km，最近為45km，高程在700-1200情況下，去橫坐標y軸的中數為新的中央子午線，取測區平均高程950m為抵償面高程，每公里的長度變形統計如下：

由上表可知，測區每千米投影長度變形值在-3.9-5.3間，部分區域長度變形大于了規范的2.5cm/km，因此這種坐標系統也不能滿足本項目測量要求，應該采取分段抵償高程面獨立坐標系統的方式進行具體投影計算。

4.總結

總而言之，本文詳細舉例分析了公路控制測量長度的整體綜合變形情況、允許值以及國家統一標準下坐標系統的選擇范圍，結合高速公路測量的具體情況提出了不同地理條件下應該選擇的測量坐標系統，從而將誤差降低到最小，解決控制網中長度綜合變形產生的影響，滿足實際工作需求，在保證工作相關規范時減少測量時間，提高測量效率，保證最終實際測量的結果是準確無誤的，不斷引進先進測量技術，加強對坐標系統的研究與實驗，為公路的實施階段提供數據保障。

參考文獻：

[1]盧石坤.高速公路測量中坐標系統的選擇和建立[J].黑龍江科技信息，2009（30）：48.

[2]曹理想.高速公路控制測量中坐標系統的選擇[J].工程與建設，2008（02）：197-199.