城市地方坐标系统改变投影面后的解决办法

　　摘要：在某测绘工程中为保证测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km而选取了两个投影面，所面临的主要问题是如何不分割测区地形图以方便工程设计，并能够将相关图件套合于原城市地形图上。本文结合工程实际情况提供一种解决此问题的办法，旨在提供一种思路。
　　关键词：城市地方坐标系统，投影面正常高，“假城市地方坐标系统”
　　
　　一、工程概况
　　某高速公路工程位于某特大城市的西部山区，大致为东南至西北走向。工程长约30千米，最低处约150米，最高处约600米。
　　技术设计要求工程坐标系统采用该城市地方坐标系统，首级平面控制网为四等，高程控制网为三等。为保证测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km，选取投影面正常高分别为300米和500米。后经高精度全站仪实测平距与坐标反算距离比较满足上述要求。
　　二、主要存在的问题
　　1．控制网坐标系统的问题
　　城市地方坐标系统的各项参数一般不易获得，仅知该城市地方坐标系统的参考椭球体为1954年北京坐标系参考椭球，中央子午线为×××°××′。根据该市主要地形推断其地方坐标系统未选取投影面。根据某一C级GPS点成果（345423.076，490147.125）判断其地方坐标系统的原点与1954年北京坐标系统原点不重合。
　　选取了投影面的工程坐标系统与城市地方坐标系统坐标相差分别达到了17米和29米左右。
　　2．地形图坐标系统的问题
　　由于上述问题的存在使得测区地形图成为不能自然拼接的两个坐标系统的地形图，虽然可以通过提供投影分区附近两套坐标系统的地形图来解决工程设计问题，但依然存在诸多不便的地方。
　　3．与原城市地形图套合的问题
　　同样由于选取了投影面的工程坐标系统与城市地方坐标系统坐标相差很大，所测绘的地形图不能与原城市地形图套合，不符合城市规划委员会的相关要求。
　　4．两投影带坐标不一致的问题
　　不同投影面坐标系统坐标之间存在差异是必然的，可以通过提供投影分区附近控制点的两套坐标解决工程测量的相关问题，但常常令施工测量人员感到不解。
　　三、处理办法
　　由于坐标系统的不同使得上述问题比较复杂，从地形图的测绘到高速公路的设计再到施工测量都非常不便。本工程通过以下几个步骤有效的解决了此问题。
　　1．建立工程坐标系统：1954年北京坐标系参考椭球，中央子午线×××°××′，投影面高程300（500）米，其它参数不变。首先将高等级控制点成果分别转换为投影面正常高为300米和500米的成果，中央子午线不变；然后分别在投影面正常高为300米和500米的工程坐标系统中平差，得到两套坐标。
　　⑴将投影面正常高为300米的坐标整体平移使其中的一个高等级控制点（本工程为N131，见下图。该点最好位于测区中部）与城市地方坐标重合。本工程平移量为:X=-16.3016,Y=0.4650。
　　
　　
　　⑵本测区300米与500米分区大致处于IVY06处，因此将投影面正常高为500米的坐标整体平移使得IVY06的坐标与经过上述平移后得到的IVY06的坐标不变。
　　经过以上两次平移后得到了新的坐标系统，可以称之为“假城市地方坐标系统”。经计算，经过两次平移后高等级控制点N200的坐标与原坐标相差1.84米，高等级控制点0002的坐标与原坐标相差1.4米，由此推算位于线路终点附近的IVY12的坐标差约为1.6米。依照《1：5001：10001:2000航测数字化测图规范》和《公路勘测规范》中相关要求，山地地物点的平面位置中误差在1:2000地形图上不大于±1.6米，此精度可以接受。况且此精度是与原地形图套合精度，不代表实际成图精度。如果第一次平移的重合点位于测区中部其精度会有大幅提高。
　　2.在这种“假城市地方坐标系统”下的地形图可以形成整体，即使投影面不同，分区处的地形图拼接误差也远高于规范要求。在这种地形图上进行工程设计十分便利。这种地形图与原城市地形图可完全套合，符合城市规划委员会的相关要求。
　　3.不必提供投影分区附近控制点的两套坐标，IVY06以前的控制点提供投影面正常高为300米的成果，IVY06以后的控制点提供投影面正常高为500米的成果，为将来的施工测量带来了方便。
　　四、结论
　　本工程解决城市地方坐标系统在改变投影面正常高后出现相关问题的方法，不一定适合所有测绘工程，仅作为一种思路供大家参考。在选取了投影面的同时改变了中央子午线（即采用投影于抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系）另需积极研究。