独立坐标系统的建立方法与研究

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1、独立坐标系统的建立方法与研究【摘要】坐标系统是所有测量工作的基础，测量工作中坐标系统的选择是一项非常重要的工作，它影响到测量成果的正确性和可靠性以及工程项目能否顺利实施，而且针对不同的测量工作选择恰当的独立坐标系统将会测量工作事半功倍。【关键字】独立坐标系高斯投影带抵偿高程面新椭球常数坐标转换归化高程面目录绪论……………………………………………………………………………………2第一章坐标系统的建立…………………………………………………………5§1–1坐标系统的概述………………………………………………………………5§1–2长度改正的计算…………………………………

2、……………………………6第二章建立地方独立坐标系统……………………………………………………16§2–1建立独立坐标系应注意的问题……………………………………………16§2–2建立地方独立坐标系统的方法………………………………………………21第三章相邻投影带的坐标换算……………………………………………………32§3–1概述……………………………………………………………………………32§3–2换算方法………………………………………………………………………33§3–3计算新椭球常数………………………………………………………………35第四章小结……………………………

3、………………………………………38第五章参考文献和后记…………………………………………………………3936绪论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之上的，一个工程建设应尽可能地采用一个统一的坐标系统。这样既便于成果通用又不易出错。例如对于一条线路,如果长度变形超出允许的精度范围，我们将建立新的坐标系统加以控制。这就涉及到一个非常关键的问题，既坐标系统的建立与统一。对于不同的情况，我们可以采用适应的方法尽可能建立统一的坐标系统，且使其长度变形在允许范围之内。如果适当选择椭球的半径，使距离归算到这个椭球面上所减小的数值，恰好等于由这个椭球面化算

4、至高斯平面所增加的数值，那么高斯平面的距离同实地距离就一致了。这就是抵偿高程面。对于高低起伏较大线路，在建立坐标系统时，以测区的平均高程为抵偿高程面建立独立坐标系统。在东西长度较大的线路测量将几个独立坐标系统数值统一到一个坐标系统中来，它是通过旋转和平移而得到。在本文中我将讨论如何建立各种坐标系统以及坐标系统之间的关系。由于地球表面高低不平很不规则，以及地层内部密度的不均匀，地球的运动等原因，内外业采用了不同的基准线和基准面，为了便于野外数据的采集与室内的计算，外业通常采用铅垂线为基准线，以大地水准面为基准面。而内业计算时以参考椭球面为基准面，以椭球法线为基

5、准线。因此，使得外业数据与内业计算的不一致。再加上大多数工程中采用的是平面直角坐标系，这就要将椭球面上的长度坐标等数据换算为平面直角坐标系。通常的方法是利用高斯—克吕格投影来实现。但是，依据不同的用途和工程项目，应分别采用不同的坐标系来满足工程项目的需要，限制误差。地球是一个椭球体，将椭球面上的大地坐标系转换为平面直角坐标系不可避免的会发生长度变形，测区范围越大，形变就越大。为了限制长度变形，国家控制网通常采用分带的方法，将投影区域限制在中央子午线两旁的狭窄范围之内。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

6、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。高斯投影分带有效的限制了长度变形，但是在投影带的边缘地区，其长度变形仍然达到了很大的数值，以至不能适合于城市和工程控制测量的应用。各行业测量规范如《公路勘测规范》、《工程测量规范》、《地籍测量规范》等都规定了：投影变形应满足1km边长不大于2.5cm变形精度的要求，即投影变形精度应达到1：4万的精度。这样，除了高等级的控制测量以外的绝大多数测量工作就可不加边长投影改正。36为了达到城市和工程建设的要求，就必须对长度变形加以限制，这就要考虑化算至椭球面

7、的改正和投影至高斯平面的改正。一般情况下，可以考虑建立独立坐标系，目的是减小高程归化与投影长度变形产生的影响，将它们控制在一个微小的范围，使计算出来的长度在实际应用时（如工程放样）不需要做任何的改正。独立坐标系的建立有多种方法，在如何建立独立坐标系时应考虑到测区的实际情况。在本文中我将讨论如何建立各种坐标系统以及坐标系统之间的关系，各种方法的优缺点，以及如何选取独立坐标系进行探讨。第一章坐标系统的建立§1–1坐标系统的概述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之上。由于线路测量的特殊性，坐标系统的选择相当重要。坐标系统的选择影响到测量成果的正

8、确性和可靠性。选择一个合适的坐标系统，它能为工程带来