分析抵償投影面坐標(biāo)系的優(yōu)勢(shì)及其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘察中的應(yīng)用

■閔道勇 司志偉

（江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院 江西 南昌330001）

分析抵償投影面坐標(biāo)系的優(yōu)勢(shì)及其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘察中的應(yīng)用

■閔道勇 司志偉

（江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院 江西 南昌330001）

抵償投影面坐標(biāo)系在地質(zhì)勘查中具有很大的優(yōu)勢(shì)，目前其在大型工程項(xiàng)目中得到了廣泛的應(yīng)用。本文將對(duì)抵償投影面坐標(biāo)系的優(yōu)勢(shì)和其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘察中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

抵償投影面坐標(biāo)系優(yōu)勢(shì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘察坐標(biāo)成果

在現(xiàn)代社會(huì)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平不斷的提高，國(guó)家統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)在具體工程施工中已經(jīng)出現(xiàn)了不足之處。如果具體工程的位置偏離國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的中央子午線較遠(yuǎn)，就會(huì)給工程的施工帶來(lái)很大的影響，使工程施工的精度達(dá)不到相關(guān)的要求。在工程施工中把抵償投影面選擇為投影面，能夠?qū)Ω咚蛊矫娴闹苯亲鴺?biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，避免出現(xiàn)投影變形的問(wèn)題。

1 提高測(cè)量結(jié)果實(shí)用性的措施

在工程測(cè)量中，為提高測(cè)量結(jié)果的實(shí)用性，保證測(cè)量結(jié)果能夠被直接使用，我們可以通過(guò)三種措施對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處理。（1）抵償投影面的高斯正形投影。這種方法是通過(guò)改變歸算邊高出參考橢球面的平均高程Hm的方式對(duì)高程參考面進(jìn)行科學(xué)的選擇，從而對(duì)分帶投影變形進(jìn)行抵償。（2）任意帶高斯正形投影。這種方式是通過(guò)改變歸算邊兩端點(diǎn)橫坐標(biāo)平均值Ym，實(shí)現(xiàn)對(duì)中央子午線的適當(dāng)移動(dòng)，這種方式能夠?qū)Ω叱堂娴倪呴L(zhǎng)歸算到參考球面上的投影變形進(jìn)行抵償。（3）具有高程抵償面的任意到高斯正形投影。這種方式是通過(guò)改變高程參考面和移動(dòng)中央子午線來(lái)對(duì)歸算改正變形進(jìn)行共同的抵償。

2 工地長(zhǎng)度綜合變形判斷

在地質(zhì)礦產(chǎn)勘察中，判斷工地長(zhǎng)度變形的措施主要是測(cè)量其投影的相對(duì)變形，如果相對(duì)變形小于2.5cm/km，則我們就可以認(rèn)定測(cè)區(qū)的地形情況能夠滿足地質(zhì)勘察和礦山施工的要求，我們應(yīng)該把抵償投影面當(dāng)做投影面計(jì)算出高斯平面的直角坐標(biāo)。

3 抵償投影面坐標(biāo)系的優(yōu)勢(shì)

抵償投影面坐標(biāo)系的主要工作思路是在測(cè)量中對(duì)中央子午線測(cè)區(qū)進(jìn)行移動(dòng)，移動(dòng)的方向是測(cè)區(qū)范圍的中心。這樣就能夠把地面邊長(zhǎng)值投影到這一地區(qū)的平均高面或比它稍低一些的高程面上。這個(gè)時(shí)候通過(guò)高斯正形投影的方法就能夠把其在平面直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)計(jì)算出來(lái)。這種方式本身包含有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3度帶的高斯正形投影平面直角坐標(biāo)系和任意高斯正形投影平面坐標(biāo)系兩種坐標(biāo)系的優(yōu)勢(shì)，用這種方案建設(shè)的坐標(biāo)系能夠很好的抵償兩種投影引起的長(zhǎng)度變形。同時(shí)，抵償投影面坐標(biāo)系的優(yōu)勢(shì)主要是可以與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)通過(guò)坐標(biāo)換帶進(jìn)行相互換算。通過(guò)抵償投影面坐標(biāo)系能夠把獨(dú)立的控制網(wǎng)和國(guó)家控制網(wǎng)聯(lián)系在一起。

4 抵償投影面的建立

4.1 選擇抵償投影面

在投影計(jì)算中一般會(huì)存在兩種問(wèn)題，一種是把距離由較高的高程面換算成較低的橢球面，另一種是把橢球面距離換算成高斯平面。在第一種情況中，會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)度減小的問(wèn)題，在第二種情況會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)度增加的情況。從這兩種情況中，我們可以看出，投影的過(guò)程會(huì)對(duì)長(zhǎng)度的變形具有抵償?shù)男再|(zhì)。如果在投影的過(guò)程中選擇適合的橢球半徑，就能夠把距離化算到橢球面上時(shí)減小的樹(shù)枝與橢球化算到高斯平面時(shí)增加的數(shù)值相等。這樣就能夠使實(shí)際的測(cè)量距離和高斯平面上的距離具有一致性。在測(cè)量中，抵償投影面的位置在平均高程下的，抵償面的投影面高程是Hd。

4.2 換算控制點(diǎn)坐標(biāo)成果

在選擇好抵償面之后，我們可以在測(cè)區(qū)的中部選擇一個(gè)控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)的坐標(biāo)值要與國(guó)家統(tǒng)一的坐標(biāo)值保持一致。在進(jìn)行控制點(diǎn)坐標(biāo)成果換算的時(shí)候，我們可以把其他控制點(diǎn)的坐標(biāo)換算到抵償面的坐標(biāo)系當(dāng)中。

5 投影抵償面坐標(biāo)系在地質(zhì)礦產(chǎn)勘察中的應(yīng)用

5.1 某地質(zhì)勘察工程概況

某礦區(qū)具有較大的地形起伏，對(duì)礦區(qū)的勘察需要采用GNSS技術(shù)施測(cè)首級(jí)控制網(wǎng)。在這測(cè)量工程中，測(cè)區(qū)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中央子午線較遠(yuǎn)，在測(cè)量的時(shí)候投影的變形會(huì)超過(guò)限制。在工程中，首級(jí)控制網(wǎng)包含13個(gè)D級(jí)點(diǎn)，每個(gè)D級(jí)點(diǎn)都具有兩個(gè)以上通視方向，抵償面投影坐標(biāo)系：G01、G02、G03、G04、G05、G06、G07、G08、G09、G010、G011、G012、G013的X坐標(biāo)分別為：*936.823、*438.51、*903.404、*465.993、*588.261、*752.841、*434.707、*895.930、*685.777、*532. 869、*301.984、*257.041、*919.089；Y坐標(biāo)分別為：*392.370、*341. 932、*650.131、*499.188、*017.446、*430.503、*251.369、*301.752、*908.928、*124.964、*862.512、*641.391、*372.431。

5.2 數(shù)據(jù)處理

勘察中的數(shù)據(jù)處理主要包括對(duì)5個(gè)方面的數(shù)據(jù)處理。（1）首級(jí)GNSS網(wǎng)。在國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)中首級(jí)GNSS網(wǎng)的西安80坐標(biāo)系3度帶坐標(biāo)成果的得出方式是通過(guò)國(guó)家大地控制點(diǎn)進(jìn)行二位約束平差的方式。在這個(gè)過(guò)程中，使用的國(guó)家大地控制點(diǎn)有3個(gè)。（2）通過(guò)計(jì)算得出投影長(zhǎng)度變形比，這個(gè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超限。（3）計(jì)算抵償投影面。從數(shù)據(jù)上看，測(cè)區(qū)的平均高程Hm是1120m，抵償投影面Hd是430m。（4）在保證測(cè)區(qū)中部控制點(diǎn)G90坐標(biāo)固定的情況下，換算控制點(diǎn)成果。（5）進(jìn)行邊長(zhǎng)比較。

5.3 精度分析

在礦區(qū)測(cè)量中，投影區(qū)變形的要求是小于2.5cm/km。從測(cè)量的結(jié)果中我們可以得出，國(guó)家坐標(biāo)根本不能滿足投影去變形的要求。在這一礦區(qū)，投影區(qū)變形的平均值是-0.72cm/km，最大值是-1. 32cm/km。為了使測(cè)量滿足投影區(qū)變形的要求，我們應(yīng)該使用抵償投影坐標(biāo)系。

6 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)階段的地質(zhì)勘查中，國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)度變形過(guò)大等問(wèn)題，對(duì)于測(cè)量的精度會(huì)產(chǎn)生很大的影響。為了提高工程測(cè)量的精度，確保工程的質(zhì)量，我們應(yīng)該對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的選擇。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，抵償投影面坐標(biāo)能夠很好的彌補(bǔ)國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)的不足，對(duì)于提高測(cè)量的精度具有重要的意義。

[1]付兆祥,李梅玉,唐紅濤,等.抵償投影面坐標(biāo)系在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用 [J].北京測(cè)繪, 2015(3):144-146.

[2]陳儉.抵償高程投影面坐標(biāo)換算在軌交工程中的應(yīng)用 [J].北京測(cè)繪,2015(1):131-133.

[3]張宏,方向平.高海拔地區(qū)抵償坐標(biāo)系投影面的選擇及應(yīng)用 [J].西部探礦工程,2005,17 (3):93-95.

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-272-1