徐安民
山丹縣自然資源局山丹縣地質(zhì)礦產(chǎn)與地理信息中心 甘肅張掖 734100
數(shù)字城市建設(shè)促進(jìn)了城市基礎(chǔ)測繪設(shè)施的改善,2000 國家大地坐標(biāo)系的開放加速了城市平面獨立坐標(biāo)系的建設(shè)和轉(zhuǎn)型。但是,根據(jù)國臺辦發(fā)〔2017〕30 號文的規(guī)定,許多人提出在城市基礎(chǔ)測繪中也應(yīng)采用2000 國家坐標(biāo)系,以避免多坐標(biāo)系的混淆[1]。但持相反意見的人建議,按照《城市測量規(guī)范》(CJJ/j8-2011)的有關(guān)規(guī)定,在城市建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)采用原有的地方坐標(biāo)系。
目前常用的高斯-克魯格投影是正形投影(保角投影),它具有長度和面積的變形,即在曲面上測得的長度和面積與對應(yīng)地圖曲面的長度和面積略有不同。當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離投射區(qū)的中央子午線時,這種差異會增大。但是,通過選擇合適的中央子午線和限制投影區(qū)的寬度,可以改善投影區(qū)的形狀變化,使其在可接受的范圍內(nèi)變化。因此,在平面控制測量中,當(dāng)長度變形不大于25mm/km 時,應(yīng)采用高斯-克魯格投影統(tǒng)一3°帶的平面直角坐標(biāo)系,否則應(yīng)建立補償投影[2]。
廈門位于國家標(biāo)準(zhǔn)投影帶39 號帶邊緣,距帶中心子午線約115km,投影變形約1/6000,遠(yuǎn)高于1/40000 技術(shù)規(guī)范要求。因此,廈門地方坐標(biāo)系建立于上世紀(jì)50 年代,至今仍在使用。廈門地方坐標(biāo)系以54 橢球體為基準(zhǔn),中心子午線118°30',投影面高程0米,建于20 世紀(jì)50 年代末,1992 年重建,2010 年優(yōu)化。它是廈門空間框架中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施。1992 年以來,廈門地方坐標(biāo)系被稱為廈門92 坐標(biāo)系。
城市獨立坐標(biāo)系主要用于城市測量和工程放樣過程中,將地面長度減少到橢圓體長度并將其投影到高斯平面上。工程勘測規(guī)范將此差異(AS)限制為2.5cm/km,相對誤差為1:40000。在大比例尺數(shù)字測圖和工程測量領(lǐng)域,采用國家坐標(biāo)系還是地方坐標(biāo)系,取決于測量的方便性。如果坐標(biāo)系選擇不當(dāng),儀器測得的距離(光電測距、鋼尺測邊)與拉深面上表示的距離相差過大[3]。如果直接用于測圖而不進(jìn)行投影修改,投影差會不均勻,圖面會被擠壓或撕裂,這與地形圖的科學(xué)原理背道而馳;如果每一個測點或每一個測邊都必須改變成平面圖,則工作效率低、效率高錯誤率高,給現(xiàn)場測量帶來很大不便。
隨著中國城市化進(jìn)程的發(fā)展,特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),土地(區(qū))的拆除模式和城市建設(shè)已形成。此外,農(nóng)村人口涌入大城市刺激了城市面積的擴(kuò)大。根據(jù)小城鎮(zhèn)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要,需要高精度、變形小的測量和工程建設(shè)。由此進(jìn)行測量的準(zhǔn)備工作如下:
試驗地點位于廈門市翔安區(qū)內(nèi)厝鎮(zhèn)徐厝村。2018 年,市基礎(chǔ)測繪項目完成全村e 級GPS 網(wǎng)布測。網(wǎng)中各控制點計算廈門92坐標(biāo)結(jié)果。該項目已通過福建省測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗部門檢驗,產(chǎn)品合格。使用x18e0034 和x18e0035 的兩組坐標(biāo)結(jié)果作為測試的起始數(shù)據(jù),如圖1 所示。x18e0034 與x18e0035 之間的空間通視,距離約500m,海拔約14m;待測地物位于圖1 目標(biāo)區(qū),為2 層磚房,轉(zhuǎn)角規(guī)則,房屋距離兩側(cè)控制點約260m。
本試驗所用儀器為RTK 和全站儀。RTK 通過移動網(wǎng)絡(luò)接入xmcors,通過配置不同參數(shù),對現(xiàn)有控制點成果和輔助起點(J34、j35)的2000 個國家坐標(biāo)和廈門92 坐標(biāo)進(jìn)行校核;全站儀用于導(dǎo)線測量和目標(biāo)地物坐標(biāo)測量的連接。RTK 使用的儀器為徠卡atx1230(GG)(動態(tài)測量平面標(biāo)稱精度為10mm+1ppm),全站儀為leicatcr702(標(biāo)稱測距精度為2mm+2ppm),任務(wù)是基于廈門92 坐標(biāo)系進(jìn)行目標(biāo)表面測量。
通過參數(shù)配置,RTK 工作在廈門92 坐標(biāo)系模式下,利用網(wǎng)絡(luò)RTK 檢查起點x18e0034、x18e0035 坐標(biāo),測量廈門92 輔助控制點J34、j35 的坐標(biāo);全站儀測量地面控制點(x18e0035、x18e0035)之間的水平距離比較廈門92 坐標(biāo)反算距離與這兩點實測值的差異,從x18e0035(后視圖j35)開始,通過導(dǎo)線測量將控制引至目標(biāo)區(qū)域附近,然后測量目標(biāo)建筑物,然后將其附在x18e0034-j34 上;從x18e0034(后視圖J34)開始,通過導(dǎo)線測量將控制引至目標(biāo)區(qū)域附近,確定同一目標(biāo)建筑物,然后將其附回到x18e0035-j35 上,最后比較目標(biāo)建筑物兩次測量結(jié)果的位置差。
基于廈門92 坐標(biāo)系。①檢查起點的正確性。在訪問xmcors后,利用RTK(leicaatx1230(GG))對x18e0034 和x18e0035的152 個測量和空間地理信息進(jìn)行了測量,確定了廈門市2020 年的92 個坐標(biāo)。與靜態(tài)GPS 測量結(jié)果對比見表1。
表1 廈門92 坐標(biāo)系下R TK 檢測已知點點位
從表1 可以看出,所引用的靜態(tài)GPS 坐標(biāo)是可靠的,可以作為本次試驗的起始數(shù)據(jù)。
②距離比較。全站儀設(shè)置在x18e0035,棱鏡設(shè)置在x18e0034。兩點間的水平距離用光電測距法測量。見表2。
表2 廈門92 坐標(biāo)系下檢測已知點間距
由表2 可知,實測水平間距為489.306m,與廈門92 坐標(biāo)結(jié)果相差7mm,相對誤差為1/70000,符合較好。兩次測量的建筑物平均點位差為3.2cm,兩張圖紙基本吻合,無明顯“重影”現(xiàn)象。
現(xiàn)場測繪實驗表明,城市基礎(chǔ)測繪領(lǐng)域中廈門92 坐標(biāo)系的構(gòu)建適合于地理位置。在用于日常工程測量(坐標(biāo)測量,放樣)和大型測量的工作中。其不僅可以照常工作,由于無需對詳細(xì)的測量點或光電范圍進(jìn)行額外的投影失真校正,所以比2000 國家坐標(biāo)系更方便和更適合。