河道独立坐标系建立方法的研究

摘要

河道控制网属于线路工程控制网，其主要特点是狭长，多跨越不同投影带，长度综合变形较大。中国工程测量规范要求，平面控制网的坐标系统应该保证长度综合变形不超过2.5cm/km，而大多区域都不能满足此要求，这样的长度综合变形对于河道工程建设来说是十分不利的，因此研究关于河道的独立坐标系建立方法是有很大的实用价值的。建立河道独立坐标系统除了要满足边长长度综合变形在国家规定的长度综合变形容许范围内，而且要求尽可能少的选择投影带，以减少不同投影带的坐标转换次数。中国国家统一坐标系统采用高斯正形投影，在工程建设中也往往采用高斯正形投影进行投影变形分析和建立独立坐标系。 本文通过对长度综合变形的分析，针对河道独立坐标系建立的方法，进行了系统性的分析和实践，主要工作有： (1)研究了坐标系统、参考椭球及高斯投影的基础理论。 (2)分析了投影变形误差来源和改正方法，系统总结了建立独立坐标系的方法和各种方法的适用范围。 (3)根据相关公式，运用Excel表格编制了建立独立坐标系时相关椭球参数的计算表格、高斯坐标正反算表格、变换椭球时控制点大地纬度的变化量及其新的大地纬度计算表格以及不同投影带间坐标转换计算表格。 (4)根据工作实践，总结出一种通过缩放控制点间距离建立独立坐标系的方法，该方法的核心思想是反向考虑测量长度综合变形产生的原因，将高斯平面上控制点的距离投影至参考椭球面，再将参考椭球面上的长度投影至大地水准面，最后将大地水准面上的长度归算至某一指定的高程面，并用它与高斯平面上控制点在国家统一坐标系统下计算出的两点间边长相比，得到两点边长的缩放系数。根据两点间边长的缩放系数，建立独立坐标系。 (5)结合渭河下游GPS控制网的建立，对河道独立坐标系的建立过程进行了系统性的研究和总结，并对成果进行了精度分析。

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