龔正選

【摘 要】分析測(cè)量學(xué)中地圖投影的方式、長(zhǎng)度變形的成因，及其對(duì)油田等涉及區(qū)域較大的工程測(cè)量項(xiàng)目的影響。結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目分類分析，探討再不同狀況下，如何建立測(cè)量成果滿足精度要求的坐標(biāo)系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】變形；投影；坐標(biāo)系

中圖分類號(hào)： TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）20-0242-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.20.111

【Abstract】In surveying，the mode of map projection，the cause of length deformation，and its influence on engineering surveying projects involving large areas，such as oil fields，are analyzed.Combining with the classification and analysis of actual projects，this paper discusses how to establish coordinate system for measuring results to meet the accuracy requirements under different conditions.

【Key words】Projection；Deformation；Coordinate system

0 引言

在進(jìn)行國(guó)外油氣田項(xiàng)目的測(cè)繪時(shí)，由于要適應(yīng)自己國(guó)家的具體情況，每個(gè)國(guó)家都有自己定義的參考橢球和投影方式，作為基礎(chǔ)地圖的投影方式。通過(guò)對(duì)國(guó)外項(xiàng)目中所涉及的常用地圖投影方案的分析，研究投影變形對(duì)工程項(xiàng)目的影響，根據(jù)工程種類分類探討坐標(biāo)系投影的選擇方法，結(jié)合實(shí)例探討如何選擇橢球參數(shù)、投影方式、投影面，建立適合該區(qū)域施工的坐標(biāo)系統(tǒng)，符合規(guī)范和測(cè)量精度的要求。

1 工程測(cè)量中幾種經(jīng)常采用的直角坐標(biāo)系

1.1 以3°分帶的高斯正形投影平面直角坐標(biāo)系，當(dāng)長(zhǎng)度綜合變形滿足大比例尺測(cè)圖和工程放樣精度1/40000的要求，可直接采用這種這種方法。

1.2 UTM坐標(biāo)系，這種坐標(biāo)系又稱0.9996倍的高斯投影坐標(biāo)系，為很多西方國(guó)家的基本坐標(biāo)系，在我們的施工區(qū)域也大都采用這種坐標(biāo)系作為基本坐標(biāo)系。對(duì)于一些范圍比較大，測(cè)量精度要求不高的工程，這種坐標(biāo)系的適用范圍還是很大的。

1.3 抵償投影面的3°帶高斯正形投影平面直角坐標(biāo)系。包含兩點(diǎn)：一是仍采用3°帶高斯投影；二是投影的高程面不是參考橢球面，而是根據(jù)為了補(bǔ)償高斯投影長(zhǎng)度變形而采用的高程參考面，如圖1。

在計(jì)算投影坐標(biāo)時(shí)，參考橢球扁率保持不變，僅需要將參考橢球的長(zhǎng)半軸修改為a'=a+？駐a，？駐a為抵償高程。另一種簡(jiǎn)單的辦法是將原有的坐標(biāo)直接乘以比例系數(shù)實(shí)現(xiàn)，需要注意的是在提交坐標(biāo)成果時(shí)一定要給出計(jì)算方法，以便于轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)。這樣處理方法在使用很多商用軟件時(shí)較為實(shí)用。

1.4 任意帶高斯正形投影平面直角坐標(biāo)系，即：觀測(cè)結(jié)果仍然投影到參考橢球面上，但不采用高斯投影所規(guī)定的中央子午線，選擇一條能滿足測(cè)區(qū)精度要求的子午線來(lái)作為中央子午線。

1.5 結(jié)合1.3和1.4，將中央子午線選取在測(cè)區(qū)中央，觀測(cè)數(shù)據(jù)歸算到該測(cè)區(qū)的平均高程面上，最大程度的減少了投影產(chǎn)生的變形。

1.6 當(dāng)測(cè)區(qū)的控制面積較?。ㄐ∮?0km×10km）時(shí)，可假定起算坐標(biāo)，再測(cè)算邊長(zhǎng)和方位，建立起假定的平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)；如果有條件可與附近的具有一定等級(jí)的控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)達(dá)到測(cè)量結(jié)果連續(xù)的效果。該方法僅限于部分小范圍項(xiàng)目中。

2 實(shí)例比較幾種坐標(biāo)投影變形值的大小

由表1可見(jiàn)，對(duì)于施工區(qū)域面積較大時(shí)，如果高差也較大，可能無(wú)法保證該區(qū)域的任何地方都要達(dá)到1/40000的要求。所以，應(yīng)該首先在該國(guó)家現(xiàn)有坐標(biāo)系下進(jìn)行計(jì)算，如果符合精度要求，可沿用，如果不能滿足便要重新考慮建立新的坐標(biāo)系統(tǒng)。

3 建立工程測(cè)量坐標(biāo)系的應(yīng)用實(shí)例

這里以某國(guó)外油田項(xiàng)目工程坐標(biāo)系為例，敘述一下坐標(biāo)系的建立過(guò)程。當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系統(tǒng)參數(shù)如下：

坐標(biāo)系統(tǒng)：POINT 58，參考橢球CLARKE 1880

投影：UTM，中央子午線=13°E，大地水準(zhǔn)面高程模型：EGM96

根據(jù)《油氣田工程測(cè)量規(guī)范》，要求投影變形長(zhǎng)度變形值不大于2.5cm/km。經(jīng)計(jì)算現(xiàn)有坐標(biāo)系采用UTM投影不能滿足工程需要。

根據(jù)前面的方法，建立新的坐標(biāo)系統(tǒng)。該區(qū)域基本情況：測(cè)區(qū)到中央子午線13°E的距離最大為52km，平均高程Hm=340m，參考橢球面到大地水準(zhǔn)面的平均距離為Nm=20m，整個(gè)工程區(qū)規(guī)劃：東西52公里，南北56公里，線路大致方向西北-東南。

經(jīng)過(guò)以上計(jì)算，我們可以得到一個(gè)結(jié)論：若子午收斂角沒(méi)有變化，測(cè)區(qū)在一個(gè)坐標(biāo)系下成的地形圖，通過(guò)以上的計(jì)算得出縮放比例，可將地形圖通過(guò)一個(gè)公共點(diǎn)進(jìn)行平移和縮放，即可得出在另一個(gè)坐標(biāo)系中的地形圖。下面是通過(guò)縮放得出的坐標(biāo)與工程坐標(biāo)系下的投影坐標(biāo)對(duì)比。