獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)建立方法分解課件

1、坐標(biāo)系統(tǒng)建立方法一、投影面與投影帶選擇理論基礎(chǔ)二：投影面與投影帶選擇具體方法三： 投影改正值的變化規(guī)律與坐標(biāo)系的選取四、坐標(biāo)系統(tǒng)最佳位置分析前言 控制測(cè)量其成果不僅要滿足 大比例尺測(cè)圖需要，而且還應(yīng)滿足工程建設(shè)的需要，即坐標(biāo)反算與實(shí)地長(zhǎng)度盡可能相符。但國(guó)家坐標(biāo)系是按一定的間隔(6或3)由西向東有規(guī)律地分布，同時(shí)工程地區(qū)高程與國(guó)家坐標(biāo)系歸化面高程有一定的差距,這兩項(xiàng)稱為高斯投影和高程投影改正。建立獨(dú)立坐標(biāo)系的目的就是為了減小高程歸化與投影變形產(chǎn)生的影響，使計(jì)算出來(lái)的長(zhǎng)度在工程放樣不需要做任何改算一、投影面與投影帶選擇理論基礎(chǔ)(一)：長(zhǎng)度變形產(chǎn)生的原因(1)實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)歸算到參考橢球體面上的變形影響

2、將橢球面邊長(zhǎng)歸算到高斯投影面上的變形影響 Y為歸算邊橫坐標(biāo)均值。規(guī)范要求投影邊相對(duì)變形每公里不大于2.5cm。（二）工程測(cè)量投影面和投影帶選擇 在滿足規(guī)范精度要求的前提下，可采用國(guó)家統(tǒng)一高斯平面直角坐標(biāo)系。當(dāng)邊長(zhǎng)經(jīng)過(guò)兩次歸算投影后不能滿足規(guī)范精度要求時(shí)，可采用以下方法實(shí)現(xiàn)： 選擇合適高程參考面，以抵償分帶投影變形； 移動(dòng)中央子午線以抵償邊長(zhǎng)歸算到橢球面上的高程投影變形；改變 ，來(lái)抵償兩項(xiàng)歸算改正變形二：投影面與投影帶選擇具體方法（一）選擇合適的 高程參考面，以抵償分帶投影變形投影長(zhǎng)度變形為零即： 可以得到相對(duì)變形為： （二）移動(dòng)中央子午線改變 ，以抵償邊長(zhǎng)的投影變形根據(jù)綜合相對(duì)變形 知，測(cè)區(qū)中

3、心離子午線的距離 y 的選擇與允許相對(duì)誤差和測(cè)區(qū)的平均高程有關(guān)將長(zhǎng)度綜合變形的允許值1：4萬(wàn)代入上式，即可得：(三)選擇高程抵償面的任意帶投影影響長(zhǎng)度變形的因素，一是高程引起的變形，二是投影引起的變形。（一）、（二）兩種方法分別是改變其中的一種而將綜合變形控制在允許的范圍之內(nèi)的。而此種方法則同時(shí)改變了兩種變形量。方法為：用高斯正反算將國(guó)家點(diǎn)的平面坐標(biāo)換算為大地坐標(biāo)（ B ，L ）；由大地坐標(biāo)計(jì)算點(diǎn)在選定的中央子午線投影帶內(nèi)的直角坐標(biāo)（ X ，Y ） 。選擇其中一個(gè)點(diǎn)作為不動(dòng)點(diǎn) ，保持該點(diǎn)在選定的投影帶內(nèi)的坐標(biāo)設(shè)為（ , ）不變,其他的國(guó)家控制點(diǎn)可以換算到選定的坐標(biāo)系中去，公式為： 換算后的各點(diǎn)

4、為新獨(dú)立坐標(biāo)系里的控制點(diǎn)，這種方法是將測(cè)區(qū)的平均高程面作為投影面，測(cè)區(qū)的中心子午線為中央子午線，是綜和前兩種坐標(biāo)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)的一種任意高斯投影計(jì)算平面直角坐標(biāo)系，是公路控制測(cè)量經(jīng)常選用的坐標(biāo)系統(tǒng)。假 任 意坐標(biāo)系假 帶坐標(biāo)系就是在控制點(diǎn)坐標(biāo)的坐標(biāo)數(shù)字與標(biāo)準(zhǔn)帶非常相近，但是本質(zhì)上卻滿足規(guī)范對(duì)投影變形的要求。在高等級(jí)公路項(xiàng)目中，采用假帶坐標(biāo)系的話，公路占地圖等與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)投影坐標(biāo)系的位置基本一致，方便直觀。方法為測(cè)區(qū)選擇不動(dòng)點(diǎn) .計(jì)算高斯投影長(zhǎng)度變換因子選擇投影高程基準(zhǔn),計(jì)算高程投影長(zhǎng)度變換系數(shù)計(jì)算控制點(diǎn)假 帶坐標(biāo)三： 投影改正值的變化規(guī)律與坐標(biāo)系的選取測(cè)區(qū)中任一點(diǎn) k 與投影帶東西方向上的距離為y，

5、與測(cè)區(qū)平均高程的高差為h ， k 點(diǎn)的大地水準(zhǔn)面投影改正為：令 可知高差h與投影改正的變化量成正比。k點(diǎn)的高斯平面投影改正為：令 成正比關(guān)系，與y 成拋物線的關(guān)系。有了上述關(guān)系式后，我們就可知道，測(cè)區(qū)中h和y 允許的最大值取S= 1 km，d = 25 mm ，設(shè)測(cè)區(qū)任一點(diǎn)與平均高程的高差允許值由式可以寫成 四、坐標(biāo)系統(tǒng)最佳位置分析150 km ，則 =15.7 mm ，可得： ，這對(duì)測(cè)區(qū)的范圍要求是非常嚴(yán)格的，因此，在山區(qū)測(cè)量時(shí)應(yīng)特別注意。建立獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)，選擇中央子午線和投影面的位置時(shí)，要保證測(cè)區(qū)中任一點(diǎn)的兩項(xiàng)投影改正之和不超過(guò)1：4萬(wàn)的精度要求即可，即：根據(jù)上式分析可知：（1）一般情況下

6、，采用抵償高程面建立坐標(biāo)系統(tǒng)是一種簡(jiǎn)便實(shí)用的方法。但在測(cè)區(qū)距中央子午線較遠(yuǎn)，測(cè)區(qū)范圍或地形起伏比較大時(shí)，這種方法就需要仔細(xì)的分析和準(zhǔn)確的計(jì)算。四、坐標(biāo)系統(tǒng)最佳位置分析2）將中央子午線設(shè)在測(cè)區(qū)中心后，還需考慮投影面的位置。當(dāng)測(cè)區(qū)地形起伏較大而相對(duì)范圍較小的地區(qū)，將投影面設(shè)在測(cè)區(qū)的平均高程面上是一種比較好的方法。但是對(duì)于地形平坦而范圍相對(duì)較大的測(cè)區(qū)，取平均高程面作投影面并不是理想的選擇。選擇最佳投影面位置的基本方法是：由于高斯平面投影始終為正值，中央子午線設(shè)在測(cè)區(qū)中心，則高斯平面投影改正最小值就在測(cè)區(qū)中心，其值為0 。這時(shí)應(yīng)考慮將投影面盡可能的下移使在橢球面上投影改正為負(fù)值以盡可能的控制最大的測(cè)區(qū)

7、范圍。具體要求是：測(cè)區(qū)中心處的參考橢球面投影改正值不超過(guò)其允許值h；測(cè)區(qū)邊緣兩項(xiàng)改正之和不超過(guò)其允許值d。四、坐標(biāo)系統(tǒng)最佳位置分析設(shè)測(cè)區(qū)中心地區(qū)的高程為 ，測(cè)區(qū)邊緣與中心處的高差為 當(dāng)整個(gè)測(cè)區(qū)地形條件允許時(shí)，投影面的最佳位置為。測(cè)區(qū)邊緣的大地水準(zhǔn)面投影改正為：兩項(xiàng)改正之和為：當(dāng)測(cè)區(qū)地形平坦的時(shí)， 。這樣盡可能的加大測(cè)區(qū)范圍，對(duì)于大型公路工程測(cè)量工作具有重要意義。五 總結(jié) 當(dāng)測(cè)量具有較大的跨度性，當(dāng)采用國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，往往會(huì)因?yàn)橥队伴L(zhǎng)度變形超限而不能滿足工程需要，就需要考慮建立獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)的建立是使高斯投影長(zhǎng)度變形控制在規(guī)范精度要求的范圍之內(nèi)。這時(shí)就需要對(duì)抵償高程面的最佳位置以及中央子午線的最佳位置進(jìn)行分析討論。當(dāng)采用抵償高程面作投影面建立獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，不但要考慮測(cè)區(qū)距中央子午線的位置和測(cè)區(qū)的平均高程還要仔細(xì)分析測(cè)區(qū)的高低起伏情況以及測(cè)區(qū)的大小。當(dāng)以測(cè)區(qū)中心為中央子午線建立獨(dú)