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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

导线坐标计算电算化方法

本文较系统地阐述了附合导线坐标计算的电算化方法，提出了通过坐标反算查找测角和测距错误的方法及进行角度平差与坐标增量平差和高斯改化的方法。     

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。     

铁路工程测量反算程序的研究与应用

研究目的:铁路工程测量中常用的方法是根据已知里程和外矢距,计算置镜点和后视点相关的角度和距离,但在实际测量和复核工作中知道角度和距离,很难找到与线路对应的里程和外矢距.为此,研究一种测量反算程序解决对应里程和外矢距的计算问题.研究结果:通过对测量反算程序的研究,利用fx-4800P(4850P)计算器编写了测量反算程序,并对其使用方法和在铁路工程边桩测量放样、竣工测量中的应用进行了阐述,通过实际算例验证了该测量反算程序具有良好的使用效果.     

高铁线路相邻投影带的角度畸变

在经典高斯投影理论的基础上,推导了长大直线边在相邻投影带的坐标方位角、线路转向角角度畸变的公式,从原理上解释了角度畸变的数学机理。其次,根据角度畸变的数学机理,设计跨越高斯投影带的带宽。最后,提出了消除减小跨带直线角度畸变的几条设计对策。本文为高速铁路的工程独立坐标系设计提供了新方法,也为高速铁路测量规范修订提供参考依据。