任意带高斯正形投影平面直角坐标系统在武广客运专线勘测设计中的应用

由于定义国家大地坐标系的椭球面是一个凸起的不可展平的曲面,当采用高斯正形投影将曲面上的元素投影到平面上时,投影后的长度就会发生改变。当边长的两次归算投影改正不能满足2.5 cm/km的要求时,需要对坐标系统进行修正。结合武广客运专线勘测设计,分析引起投影变形的因素,研究改正投影误差的方法,并对任意带高斯正形投影平面直角坐标系统进行实践,取得良好的效果。     

客运专线施工坐标系设计方案的研究

研究目的:为了实现高速度、高舒适度、高安全性的目标,客运专线对影响铁路平顺性的轨道几何尺寸和 定位精度,提出了较高的标准要求。客运专线施工坐标系,作为铁路线路勘测、设计、施工、运营和养护维修的测 量定位基准系统,其设计方案是否合理,投影变形是否能够得到有效控制,将对铁路工程建设质鼍产生直接影 响。传统的Ⅰ级铁路直接采用国家统一3°带坐标系,作为铁路线路施工坐标系的方案,已经不适应客运专线建 设标准的要求。本文研究的目的是设计并合理选定客运专线施工坐标系方案,有效控制投影变形对工程的影 响,以保证工程建设顺利实施和工程质量。 研究方法:本文通过对投影变形的基本原理、主要特征以及满足客运专线2．5 cm／km投影变形要求的区域 变化趋势分析,研讨了以铁路线路变坡点的国家统-3°带坐标和路肩设计高程为基本参数,设计客运专线施工 坐标系的方法。 研究结果:研究得出了在铁路线路ym-Hm断面趋势不同的条件下,客运专线线路施工坐标直接采用国家统 -3°带高斯正形投影平面直角坐标系,或设计采用抵偿投影面的3°带高斯正形投影平面直角坐标系、任意带 高斯正形投影平面直角坐标系、具有抵偿高程面的任意带高斯正形投影平面直角坐标系四种设计方案。 研究结论:研究得出的客运专线线路施工坐标系方案,达到了有效控制了投影变形对客运专线工程影响的 目的。     

具有抵偿高程面的任意带坐标系设计原理与方法

高速铁路对边长投影变形提出了2.5cm/km(1/40000)的控制要求,长期以来一直采用的3°带高斯正形投影平面直角坐标系,已难以满足铁路建设的精度要求。对投影变形问题进行了分析,阐述了具有抵偿高程面的任意带坐标系设计原理,并结合某铁路客运专线的实例,介绍了该形式坐标系的设计方法。具有抵偿高程面的任意带坐标系,克服了3°带坐标系的局限性,能有效地实现两种长度变形的相互抵偿,从而达到控制投影变形的目的。     

高速铁路测量中高斯平面坐标与斜轴墨卡托平面坐标的转换

在高速铁路测量中,要求在建立平面坐标系时应满足投影的长度变形不超过10 mm/km。对于大致呈东西走向的线路来说,建立高斯平面坐标系时,为了控制长度投影变形,就要分多个投影带进行投影,这样就产生了多个高斯平面坐标系。墨卡托投影,既可以满足长度变形值要求,又可以有效解决因分带过多而带来的坐标系不统一问题。研究了高斯平面坐标向斜轴墨卡托平面坐标的转换模型,并且结合某条高速铁路测量数据进行了计算、分析和实际应用,表明本文研究的方法是正确的。     

通用墨卡托(投影)平面直角坐标系下的施工测量

中国国家坐标系采用的是高斯投影坐标系，有些国家采用通用横轴墨卡托投影坐标系，这两种投影方式既相似又有一定的区别。介绍一些在通用横轴墨卡托（投影）平面直角坐标系下施工测量的特点和实际操作，旨在为将来有可能接触到这种投影方式的测量施工人员提供一些借鉴。     

高斯投影变形对高速铁路线路设计的影响

研究目的:我国高速铁路工程测量平面坐标系采用工程独立坐标系统,投影方式为高斯投影。通常把高速铁路平面坐标系划分为若干个投影分带,以满足投影长度的变形值不大于10 mm/km的要求。大家普遍认为高斯投影后角度不变,但在高速铁路线路设计中却发现高斯投影可引起相邻投影带间的角度变形。需要研究此问题对高速铁路线路设计的影响,并提出相应的解决办法和建议。研究结论:高斯投影在不同中央子午线的坐标投影带间会产生角度变形,对高速铁路线路设计产生不利影响,特别是高速铁路直线边较长,此影响不能忽视;可以通过优化工程独立坐标投影分带的位置、控制相邻投影带间中央子午线的跨度及角度变形值的大小等办法来减小对高速铁路线路设计的影响;应积极开展工程测量投影模型和计算方法研究,最终实现一个项目不换带或少换带的目的。     

高速铁路测量建立独立坐标系的数学模型

研究目的：在高速铁路线路测量中,由于线路长,常常跨越多个投影带,在统一坐标系中投影变形大,不能满足高速铁路测量精度的要求.针对这一问题,必须采取有效的约束条件和措施,使得长度变形小于1/40 000,从而满足铁路测量精度要求. 研究方法：本文从解决铁路测量坐标系中存在的长度变形出发,首先分析了高斯投影长度变形,然后提出了建立分段独立坐标系的方法,使其投影长度变形不大于1/40 000. 研究结果：文中给出了高速铁路测量建立独立坐标系的4种数学模型,有效的解决了在投影过程中长度变形问题. 研究结论：利用模型可以很好的解决投影变形对工程建设的影响,容易满足高速铁路测量精度要求,方便了工程施工测量,对高速铁路的建设有很好的实用性.若在铁路测量中应用,可极大地提高勘测精度,有着广阔的应用前景.     

某段缅甸铁路独立坐标系投影方式的选择

结合缅甸铁路独立坐标系的建立过程,详细比较了UTM投影与高斯-克吕格投影的异同点,对两种投影变形进行了分析.其中,着重对在独立坐标系设计过程中两种不同投影下的设计数据进行了对比,最终选定出了最合适的投影方式.     

客运专线无碴轨道精密工程测量平面坐标系的探讨

依据地图投影归化的基本原理,结合客运专线独立坐标系统精度要求,对投影长度综合变形进行了详细的分析;对投影方法、中央子午线和参考投影面的合理选择进行了详细的介绍.采用斜轴墨卡托投影对郑西客运专线的精密测量网进行了试算和分析.结果表明,斜轴墨卡托投影能较好地解决长距离地图投影变形问题,可避免频繁换带的计算过程.     

斜轴墨卡托投影模型及其应用分析

高速铁路测量采用高斯投影独立坐标系,其每个投影带可控制范围太小,当线路东西跨度较大时,建立工程独立坐标系所要进行的坐标转换繁琐且长度变形难以控制,因此引入斜轴墨卡托投影。目前对于斜轴墨卡托投影的研究一般是通过建立极坐标系来计算投影圆球的经纬度,介绍另外一种斜轴墨卡托投影模型,其数学公式严谨,并能较好地控制高差投影差的影响。     

兰勃特投影在铁路工程独立坐标系设计中的应用

文章探讨了铁路工程独立坐标系选择设计的问题,以委内瑞拉北部平原铁路为例,介绍了兰勃特投影在铁路工程测量平面坐标系设计中的应用.为铁路工程测量选取既能满足投影长度变形要求,又尽可能减少投影分带数量的工程独立坐标系提供了一种新的思路和解决方法.     

高速铁路GPS控制网投影变形处理方法的探讨

针对高速铁路GPS控制网投影变形问题,探讨了任意中央子午线任意高程面的高斯投影处理方法、斜轴墨卡托投影处理方法(斜轴圆柱投影转换为横轴圆柱投影的处理方法、斜轴圆柱投影转换为正轴圆柱投影的处理方法)。并以某段高速铁路CPⅠ级GPS控制网为例,对以上两类投影处理方法进行了比较与分析。得出了有益结论:对于线路GPS控制网,特别是高速铁路GPS控制网,在保持边长投影与地面网的边长尺度一致方面,斜轴墨卡托投影比高斯投影更加适用。     

高速铁路CPⅢ平面控制网长度投影变形处理方法研究

在建立CPⅢ平面控制网时,由于设计和现场客观因素将造成测量数据发生长度投影变形,对CPⅢ平面控制网的整网精度产生影响。为了尽量消除长度投影变形,令在地面上观测的长度能与设计值相匹配,提高CPⅢ平面控制网的精度,提出了两化改正及尺度改化两种方法对CPⅢ平面控制网的观测数据进行处理,并将改化前后数据的约束平差结果进行对比,证明长度投影变形改化方法的处理结果与原成果基本一致,并且可消除长度投影变形,提高CPⅢ平面控制网的精度。     

铁路工程控制网斜轴圆柱投影计算方法研究及软件研制

探讨斜轴圆柱投影处理方法:对高斯投影(横切圆柱投影)进行旋转,使圆柱投影的切线方向接近线路走向,缓解投影长度变形的影响。采用Visual Studio 2008作为软件开发平台,开发斜轴圆柱投影数据处理软件,并以郑徐客专CPI级控制网为算例进行分析。对于铁路工程控制网,在缓解投影变形方面,斜轴圆柱投影更加适用。     

客运专线高精度无换带GPS控制网建网方法研究

提出了一种新的客运专线GPS控制网建网方法,在满足投影长度变形小于10 mm/km的前提下,实现了全网无换带坐标系统的建立。选取某新建东西走向铁路的GPS数据,以本文方法进行建网,并与采用传统方法建网的数据及全站仪实测边长进行了比对。结果表明,本文方法能够控制全网的方向,并更好地控制了边长投影长度变形。     

高斯投影正反算与换带计算True BASIC程序

实际测量工作中,经常需要进行高斯投影正、反算与换带计算,如果用手工完成,则计算量庞大,且容易出错.为此,利用True BASIC编写了计算程序,只需输入高斯平面坐标,就能在克拉索夫斯基和IUGG-1975参考椭球面上进行高斯投影正、反算和换带计算,还可将计算成果导入CASS中展点,或上传到全站仪内存中使用.     

空间矩形物体的变形测量与数据处理

阐述了空间矩形物体变形测量的数据采集以及处理方法.用全站仪观测矩形物体边缘一系列的空间坐标,拟合空间平面,点到平面的距离就是平整度,将点投影到平面上,在此平面内拟合矩形,再计算中心点坐标及边长.此方法在工程及构件检测中简单实用.     

赞比亚高速公路控制测量技术研究

为了解决赞比亚当地UTM坐标系统投影变形大、已知点精度低、兼容性差等问题,以当地某高速公路控制测量项目为研究对象,设计了一种基于高斯投影的任意带抵偿坐标系,其工程区域内投影长度变形最大值小于25 mm/km,满足《公路勘测规范》的技术要求;提出了分级布网、分区段控制和相邻区段之间搭接联测的公路GPS平面控制测量方案,较好地解决了已知点坐标兼容性差的问题;利用GPS控制测量获得的大地高数据,对单程水准测量高差进行检核,解决了已知水准点精度低的问题;一级导线采用快速静态测量方法,提高了外业测量效率。利用当地高速公路工程控制测量的实测数据,验证了该方法的可靠性和有效性,研究成果可供其它类似海外公路工程测量项目参考。     

无碴轨道施工平面控制主要技术标准的研究

研究目的:通过理论研究,对无碴轨道施工平面控制测量的主要技术标准提出适宜的建议。研究方法:结合无碴轨道平顺性铺设精度指标要求,从10 m弦正矢不超过2 mm的限差分析入手,依据误差理论,对平面控制的主要技术标准进行理论分析和估算。研究结果:得出了客运专线无碴轨道铺轨控制基标、施工精密导线以及GPS平面控制的主要技术标准,并提出投影变形控制及施工坐标系统设计的建议。研究结论:客运专线对无碴轨道铺设精度标准的较高要求,进而对施工平面控制测量技术标准要求也显著提高。系统建立适宜精度标准的平面控制基准,是保障无碴轨道铺设精度指标顺利实现的前提。     

铁路客运专线测量方法探讨

结合福厦、郑西、武广铁路客运专线测量以及遂渝线无碴轨道试验段测量工作的实践,对客运专线勘测设计测量过程中的平面高程控制测量、初测、定测等有关问题进行了总结和探讨。