基于工程測量抵償坐標系的建立實踐與檢驗分析

賀偉

摘 要：在國土測量與大型項目的開發建設中，通過建立抵償坐標系進行區域變形分析，不僅具有較強的專業性，而且是一項比較復雜的工作。本文通過對工程測量抵償坐標系的建立實踐與檢驗進行相關分析，希望可以為相關技術工作人員提供可參考的借鑒。

關鍵詞：抵償坐標系;長度變形;檢測

中圖分類號：P226 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）10-0116-02

隨著我國土地開發項目的日漸增多，項目工程的建設規模與數量同步增長。這使其對項目土地進行施測時，既對控制點投影有嚴格要求，而且對于其產生的變形也要求限定在可控范圍。這一過程，也使得工程坐標系的實效性作用凸顯，且要求確保工程坐標系與國家坐標系的關聯性，使之在進行具體土地測量時，不僅能準確有效地進行測量區域的施測，還能進一步分析投影變形規律。

在現代工程測量中，坐標系統的建立與選擇不僅是一項基礎性工作，而且對于項目工程的建設實施過程具有極其重要的作用。在坐標系建立過程中，不僅要進行高斯投影反算，還要求實際測量邊長與控制點坐標系中計算得出的邊長具有一致性，與此同時，既要通過高程歸化，也要經由高斯投影。

1 建立工程坐標系的具體實踐

1.1 工程概況

在對某地工程進行抵償坐標測量時，工程主要內容是對土地進行整改。需要整改的土地面積在100m2，中央子午線東經102°，目前平均緯度達到35°53′14″。用來測量的GPS系統其E級點有95個，每個GPS系統其控制點都進行了四等測量，從GPS設備當中可以獲取控制數據，清楚測量區域高程最大數據值為-42.002m，高程最小的值是-40.929m，高程平均值是-41.637m。坐標系統中測量區域的控制點高程最低值是1751.475m，最高值是2029.822m，高程差是在280m左右，高程的平均值是在1848m左右。

1.2 建立坐標系

構建工程坐標系的方案內容是分別選擇各不相同的子午線和抵償投影面，將其作為坐標系參數，在此基礎上對每個GPS系統控制點中的投影變形進行運算，找出控制點的變形區間值并進行深入分析，明確這一工程區域的坐標系。下面針對各類工程坐標系的建立分別做了分析。

（1）具備高斯正形投影功能的坐標系。其主要是以中央子午線經度構建具備高斯正形投影直角坐標系統，然后在去對每一個GPS系統中的控制點其原本的高程進行相關的歸化，并且把高斯投影的長度替換成投影變形值以后再來進行相應的統計和計算。對變形統計進行分析：在中央子午線經度值的基礎上，高斯正形投影的坐標系統其對于每一個GPS控制點中的多個公里經高程完成歸化，這個時候高斯投影其自身長度產生的變形值會在-0.18m到-0.25m之間，區間約在0.05m。高海拔區域中其自身的高程歸化的變形值則超出了高斯投影其自身的變形值，所高出的投影變形值和歸化值并沒有超過四萬分之一這一標準值。

（2）任何帶高斯投影功能的坐標系。為了消除高程歸化的變形值，可把中央子午線轉移到位置以后，再構建任何帶高斯投影功能的坐標系統，然后去對每一個GPS系統其自身控制點處在的多個千米高程歸化以及高斯投影的變形值進行確認。對變形統計進行分析：改變中央子午線的位置以后，構建任何帶高斯投影功能坐標系統，這個時候其獲得的每一個GPS系統控制點都處于其不同千米高程歸化以及高斯投影變形值分別保持在-0.04m至0.05m，其區間值則保持在0.09m，同時其中還有一部分控制點其自身的歸化值以及投影的變形值已明顯超過標準值的四萬分之一。

（3）高程抵償面任何帶高斯投影功能的坐標。使用這一坐標系統進行計算的時候，把測量區域的高程及高程面平均值1848m當作抵償面，在以測量區域的中央經度位置處其需要建立一個坐標系統，然后去對每一個GPS控制點中其千米位置的高程和投影值進行計算和統計。對變形統計進行分析：其主要是將測量區域的高程及高程面平均值1848m當作抵償面，將經度作為中央子的午線，其目的是對于抵償坐標系統進行構建，從而對于每一個GPS控制點里的各公里處高程其自身的歸化值和投影值進行規化，以此保證這兩個數值不會超過四萬分之一的標準范圍。

2 檢驗與審核工程抵償坐標系

由于在整個坐標系統當中，不僅進行了坐標歸化以及投影值其去進行統計的計算，這樣玩的方式還能夠使得二次項變形值進行的計算能夠被控制，同時這樣的一種方式還能夠使得每一個控制點獲得的平均取值都能夠被當成是控制點其自身的一種高程值，這樣其在處于GPS控制點里去對長度變形給予相關分析的時候，自然也會出現誤差。因此，在對于全站儀進行選擇和使用的時候，其本身需要參照工程測量里的四等導線胡偶的邊長測量技術標準，并按10%的比例進行測試區控制點使其能夠隨機的進行抽取。并且還提出實測平距以及工程抵償坐標系進行反算的一種平距精度之比不能超過1：40000。由此驗證了該抵償坐標系既符合實際工程需要，且有利于進行未來土地測量，并能夠保證坐標與圖形的有效轉換，從而全面達到國土規劃與實際管理要求。

3 工程坐標系建立實踐

3.1 工程區域基本情況

測區位置：青海的某地區，工程涉及到的內容：對土地進行有效的整理，面積為100m2。中央子午線東經102°，目前平均緯度達到35°53′14″。GPS E級點的數量是95，并且每個GPS控制點可以測量四個級別，并且來自當前的GPS。在控制的相關數據中，我們可以得到該區域的海拔異常值，其最大值達到-42.002m，而最小的海拔異常值達到-40.929m，海拔的平均值為ξ=-41.637m，其自身控制點的高程為：最高為2029.822m，最低為1751.475m，高差為280m，平均海拔為1848m。

3.2 工程坐標系的建立

工程坐標系設置的相關思路，其本身要求針對不同的中央子午線和抵償投影面的不同去對其能夠獲得所需要的參數進行選擇，然后去對各GPS控制點其自身的投影變形情況進行確認，然后對于GPS控制點其自本身進行變形的區間去給予適當的設置，這樣的一種情況能夠使得這一區域里的工程坐標系可以獲得適當的控制以及確認。

3.2.1 設置統一坐標帶

國家統一3°帶高斯正形投影工程主要是把當前的中央子午線L0=102°00′00″同時設置國家規定的3°帶高斯正形投影的一種平面的直角的坐標系統，除此之外，有必要對每個GPS控制點的每公里高程進行標準化，以便高斯投影本身可以對投影本身的變形值進行相關統計和改進。

變形統計分析：中央子午線L0=102°00′00″全國統一3°坐標系與高斯正投影平面直角，每個當前GPS控制點均進行高程歸一化和高斯每公里變形投影長度產生的值可以增加到-0.18m到-0.25m，間隔保持在0.05m。這種情況可以表明，高空歸化變形值的當前高度超過高斯變形。該值及其過度歸化和投影變形值不超過1/40000（不超出2.5cm/km）。

3.2.2 任意帶高斯正形投影工程坐標系

其主要的目的是使得高程歸化變形值得到抵消作為主要的發展目的，并且把中央子午線使其能夠移動到101°07′00″之后去設置任意的帶高斯正形投影平面直角的一種坐標系統，同時，還需要對多個GPS控制點進行每公里高程的定位，并改變高斯投影的長度，以便能夠對投影本身的變形值進行有效統計。并對其變形進行統計分析：將其移動到中央子午線后，還需要設置一個帶有高斯正交投影的平面直角坐標系，不同的GPS控制點每公里進行一次升高。歸化和使用高斯投影長度允許投影本身具有-0.04m至0.05m的變形值并且將其間隔保持在0.09m。目前有一些控制點超出了歸化和投影變形值，不超過1/40000。并且它在投影中的中央子午線也超出了調查區域所指定的3°高斯法線的投影范圍。

3.2.3 高斯正投影工程坐標與高程補償面

通過該計算，可以得到測量區域當前高程的高程面H=1848m，以便為補償面和測量中心的中心和經度設置中央子午線的補償坐標系L0=102°49′00″，還需要多個GPS控制點執行每公里高程的定位，同時改變高斯投影長度的投影變形值，給出相關的統計數據。分析變形統計后：使平均高程面H=1848m作為補償面，中心經度L0=102°49′00″的測量區域使其能夠設置補償坐標系作為中心經絡，不同的GPS控制點正在執行高程歸一化和高斯每公里。投影長度可以使得投影變形值滿足-0.023至0.022μm。它還使高程歸一化和高斯投影變形值不超過1/40000規格。

4 結語

總體來說，工程測量抵償坐標系作為基礎數據，不僅要求其具有廣泛的適用性，而且同時兼具服務性。前面幾種選取適合的測量方法用不用方法進行從中分析：選取前面一個加后面一個實驗方法表明比較實用。局限部分地區出現小部分問題。前面兩個用途不同方法使得整個影平面達到目的角度進行優化調整不同角度布局、呈現角度獨特形式多樣的設計;前面三個取決于不同角度中央子位置午線、不同方法選取不同程度來決定是否繼續維持，普遍不同程度清透、加上不同程度的優點，需要加強新坐標體系和國際坐標體系之間的差異;前四個階段普遍用取決于之前投影面，同時還需與適當的去對投影設備上抵償運行機制不同程度的進行修改和提升，前幾種普遍存在問題不利于解決其自身出現的問題，在不同階段進行研究改系之后新坐標和原本的國家規定坐標之間進行更改的幅度。在對具體工程展開實際測量的過程中，從體系的建立，到檢驗過程的完成，不僅提出了較為合理的體系建立方案，而且在滿足工程區域適用性的基礎上，針對抵償坐標系的建立進行了正確的理論性驗證，由此確保其生產服務性，并取得了良好的實踐應用效果。

參考文獻

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