所屬欄目:礦業論文 發布日期:2012-12-20 09:35 熱度:
大型廠礦測量具有其本身的特殊性,第一,區域面積具有局限性和獨立性;第二,地形相對高差不大;第三,建設中對構造物的測量精度的要求較高。而《工程測量規范》對平面控制網坐標系的確定作了如下規定:
平面控制網的坐標系統,應在滿足測區內投影長度變形不大于 2.5cm/km 的要求下,作下列選擇:
1 、采用統一的高斯投影 3°帶平面直角坐標系統。
2、采用高斯投影 3°帶,投影面為測區抵償高程面或測區平均高程面的平面直角坐標系統;或任意帶,投影面為 1985 國家高程基準面的平面直角坐標系統。
3、小測區或有特殊精度要求的控制網,可采用獨立坐標系統。
4、在已有平面控制網的地區,可沿用原有的坐標系統。
5、廠區內可采用建筑坐標系統。
二、坐標系的選擇方法
上述對大型廠礦測量坐標系選擇的規定是否滿足建設中對構造物的測量的測量需要呢?答案是肯定的。但如何選擇,非測量專業人員是很難選擇測量坐標系統。
我們知道測量的水平距離投影長度變形有兩部分組成:
1、 歸算到測區平均高程面上的測量邊改正,其每公里改正值為:
△D1≈(Hm—HP )*105/ R (cm)
式中Hm為測量邊的平均高度,HP為投影面的高程,R為地球半徑,單位均為公里。
2、 投影到參考橢球面上的改正,其每公里改正值為:
△D2≈Y2*105/2R2 (cm)
式中Y為測量邊平均橫坐標,單位為公里。
在高差變化較小的地區通過選擇適當的投影面,欲使總的改正值小于2.5cm/km,所選擇坐標系東西方向的跨度可以達到150公里到190公里左右,在一般情況下,可以滿足要求。若其他相對精度較高的構建筑超越東西方向跨度大于190公里時,可以通過分帶的方法解決。
在高差變化較大的地區,如果不考慮投影變形的影響,只考慮歸算改正,欲使其改正值小于2.5cm/km,測區最高點與最底點高差必須小于320米,如果超過320米,那么就要重新選擇一個投影面,這樣一來,在山區特別在高山區,當高底起伏頻繁或高差較大時,勢必要選擇很多投影面,給測量計算特別是勘測設計及施工放樣帶來很大的不便甚至混亂,因此在高差變化較大的地區,規范規定的坐標系的選擇原則很難滿足實際需要,盡管規定了“二級和二級以下建設中對構造物的測量、獨立橋梁、隧道等,可采用假定坐標系”,但采用假定坐標系,測量成果沒有進行有效的計算檢核,勢必留下很大的隱患。
三、坐標系的作用
對于國家平面控制網而言,坐標系的主要任務和作用是滿足我國各行各業基本建設和軍事用途的需要,為了對我國所有版圖進行有效的測量和控制,全國必須布設一個統一的坐標系,以保證全國版圖內坐標的統一,便于測繪資料的統一管理和利用,便于圖紙的拼接。
對于一個具體的工程來講,選擇一個坐標系其作用是能夠對所有的控制測量數據進行計算。在一個坐標系統內,將所有的長度測量值投影歸算到同一個平面上,并通過聯測國家控制點進行平差計算,以檢查測量數據的正確性和可靠性,最后得到一個統一精度的坐標,由此可見工程測量坐標系盡管可以使我們獲得同一個坐標系的坐標,但另一個更重要的作用是可以進行平差計算,并檢查并保證測量成果的正確性和可靠性,從而保證大型廠礦的施工測量的準確性。
四、山區大型廠礦測量坐標系的選擇
誠然,我們在選擇坐標系時力爭做到與國家坐標系的統一,但是大型廠礦測量坐標系必須首先滿足建設中對構造物的測量測設的需要,要滿足建設中對構造物的測量測設的需求,筆者認為首先應滿足以下兩點需要:
1、 首先必須保證全部測量成果的正確性,為此必須選擇一個適當的坐標系和投影面進行計算;
2、 使得測區投影長度變形值不大于2.5cm/km,滿足建設中對構造物的測量建設的各個階段對測量精度的要求,保證施工建設的質量;
以前我們選擇一個坐標系,使得測區投影長度變形值不大于2.5cm/km,當然,其計算的最終坐標也是該坐標系的坐標,這是一種自然的選擇,也是一種最恰當的選擇。但是如前所述,當地形高底起伏頻繁或高差較大時,要保證投影長度變形值不大于2.5cm/km,就要選擇較多的投影面,反之,如選擇較少的投影面,那就很難保證投影長度變形值不大于2.5cm/km,為此,筆者根據上述分析并借鑒以往底等級建設中對構造物的測量的測設辦法,提出與現階段建設中對構造物的測量工程中坐標系選擇理念完全不同的方法,即在一個合適的坐標系中進行計算并平差,而最終成果采用無約束自由網推求坐標,所使用的邊長長度不進行投影變形改正但卻加入平差該正,角度也加入平差改正,在此斗膽提出,與各位同仁商榷,具體方法下如:
1、 首先選擇一個合適的投影面,如測區平均高程面、起點高程面、終點高程面或其它重點構造物高程面,選擇一個合適的中央子午線,組成一個任意帶直角坐標系,在此坐標系中,不一定要滿足測區投影長度變形值不大于2.5cm/km的要求;
2、 將施測的邊長進行兩項改正,并將聯測的國家坐標系中的坐標改算到所選擇的坐標系中;
3、 在所選擇的坐標系中對全測區控制網進行整網平差,得到每一條邊和每一個角度的平差改正數;
4、 將每一條實測的邊長平距加入平差該正值,得到平差后邊長值,將每一個實測角度加入角度改正得到平差后的角度值;
5、 假定控制網中某一點作為起點,過起點某一邊的方向為起始方向,利用第4步中計算的邊長值和角度值推算出測區所有點的坐標。
通過以上方法進行計算,第一滿足了建設中對構造物的測量工程關于測區投影長度變形值不大于2.5cm/km的要求,事實上,通過該方法計算出的坐標和邊長,其投影變形值幾乎等于零,因為參加計算的邊長就是實測邊長;第二,通過第3步的計算,有效地對全部測量數據進行了檢核,通過第4步的計算,對所有的測量觀測值實現了平差改正,消除了觀測誤差。
這一方法在使用時,應充分利用計算機進行計算,應將這種方法體現到平差軟件的設計中去,以避免數據抄錄中出現的錯誤。使用這一方法給坐標轉化帶來了不便,但筆者認為坐標轉化在建設中對構造物的測量勘測中畢竟是一個次要方面。
【參考文獻】
1、《工程測量規范》中華人民共和國建設部與中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布。GB50026-2007。中國計劃出版社出版。
文章標題:大型廠礦測量坐標系的選擇及坐標計算方法
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