探析坐标系统在城市测量改造的重要性

【摘 要】坐标系统的改造是一项技术性比较强的工作，建立新坐标系统与其相比有一定的区别，在实际工作中应该得到高度重视。本文针对坐标系统改造质量控制问题进行阐述，对于坐标系统在城市测量改造提出重要的措施。

【关键词】建立方法；系统改造；数据处理

1.原有坐标系统分析

从目前的情况看，一个城市一般存在至少两套坐标系统，即土地部门建立的土地坐标系统和城建部门建立的城建坐标系统，部分城市还有其他坐标系统存在，如一些新型能源城市是在工业发展基础上发展起来的，存在着矿山测量坐标系统等。在系统改造前对于保留的城市坐标系统和原有其他坐标系统进行以下几方面分析。

1.1坐标系统建立方法

通过对这几年进行的不同市县坐标系统改造项目，认为各个地方建立的不同测量坐标的方法，根据是否和国家大地坐标系统联测分为两种：

1.1.1与国家大地坐标系统不关联

①自定义坐标系统原点，以真北方向为起始方向，建立坐标系统。

②自定义坐标系统原点，自定义方向，建立坐标系统，如有些地方采用1：10000或1：50000地形图，上例解说两点进行坐标系统建立。

1.1.2与国家大地坐标系统有关联

①自定义坐标系统原点，采用国家大地点成果，建立坐标系统，采用国家椭球参数，对不能满足城市建设精度要求的进行抵偿面改正。

②自定义坐标系统原点，采用国家大地点成果，建立坐标系统，采用国家椭球参数，对不能满足城市建设精度要求的进行任意带投影改正。

③自定义坐标系统原点，采用国家大地点成果，建立坐标系统，采用国家椭球参数，对不能满足城市建没精度要求的进行抵偿面改正和任意带投影改正。

④直接采用国家大地点成果，建立坐标系统，采用国家椭球参数，能满足城市建设精度要求。

1.2起算数据的确定

根据建立的方法，对现有系统的起算点进行分析和成果验证，在此基础上进行坐标系统改造。通过分析认为目前建立坐标系统采用的起算点模式有以下几种：

（1）一点一方向不足：不能检核起算点、方向点的可靠性，没有考虑边长改正。

（2）两点不足：不能检核两起算点的可靠性。

（3）三点、两点一方向或更多点能够满足坐标系统建设的精度和相关技术要求。对于一点一方向或两点为起算点建立的坐标系统，在进行坐标系统改造前必须进行起算点正确性检验，分析起算点精度。

1.3能否满足城市发展需要

随着经济的发展，城市人口增长，城市的面积在不断扩大，建立的坐标系统不能满足城市发展需要，分析原因主要包括以下几个方面：

（1）采用了国家三度分带中央子午线，带宽随着城市发展不够。

（2）采用了抵偿面投影，估计的带宽不够。

（3）采用了任意带投影，带宽随着城市发展不够，或城市发展完全向西或向东，造成坐标系统控制范围的不足。

1.4控制点的完好情况

大量的控制点一般为了城市建设需要，布设在道路中心路口或道路两边可利用位置，随着城市的发展和道路的改建，许多点由于城市建设和其他因素遭到破坏。保存完好的点已经不能满足建设需要，有些是在原来的点上支线发展的精度不够，需要重新建立或对旧坐标系统进行改造。

1.5现有测绘资料情况

有些城市经济发展比较快，测绘资料的利用率比较高，已经建立了比较完善的服务体系，如果坐标系统没有参数错误，只是控制面积不够或点位破毁严重，可以考虑进行改造。

总之，通过对一个城市坐标系统的完整分析，结合实际情况，才能够确立该城市应该保留的坐标系统和如何进行改造。

2.坐标系统改造

通过对这几年坐标系统改造项目的实施，认为坐标系统在城市测量改造主要注意以下几个方面：

2.1系统建立方法

（1）原坐标系统只有平面坐标系统，没有高程系统：

根据需要布设水准点，进行水准联测。同时，联测部分平面点。

（2）原坐标系统的控制点破毁严重，点位不足增补部分控制点，同时，联测旧成果点，通过GPS观测，采用与原坐标系统相同的起算参数，进行整体平差。

（3）原坐标系统起算参数错误：

建立新的坐标系统。

（4）原坐标系统投影带宽不够，不能满足城市发展需要：

增补部分控制点，同时，联测旧点，通过GPS观测，采用与原坐标系统相同的椭球参数，进行整体平差。为计算和应用方便，对中央子午线进行调整，使其能够满足精度要求，如通过移动中央子午线仍然不能满足要求，则可以再考虑抵偿面的处理。

2.2起算点成果归化原则

（1）以某一控制点为起算点进行已知点归化。

（2）投影面归化。

在实际应用中，对于旧坐标系统的起算点一定要认真检核。如果有旧坐标系统资料，要对资料进行分析。如果没有则对成果进行计算分析；直接采用三度带中央子午线进行投影的，要考虑带宽是否满足要求；对于投影高程面的确定，要求了解旧系统是否采用了高程异常改正等。

2.3不同系统之间数据处理

（1）对于小面积范围的可以采用赫尔默转换关系进行转换。

（2）对于大面积的可采用七参数法进行转换。

3.质量控制

控制在采用GPS进行坐标系统改造时，测量数据的精度和效率得到了很大提高，坐标系统的建立变得简单，但是，在进行数据观测和处理的过程中，一定要注意质量的控制，才能得到好的结果。

（1）在进行坐标系统改造的过程中，必须注意以下几方面的问题：

①已知控制点坐标系统在城市选择的有效面积内，如果控制点比较远，控制点转换后误差比较大。

②控制点的个数一般要多于3个。

③控制点的等级一般要求相同，且在同一国家控制网内，避免等级不同或测量方法的不同，带来的不同网坐标成果误差的影响。

④对旧坐标系统的起算点进行检核。

⑤水准点起算点数必须为2个以上，对于采用一个点的，可以采用有水准联测的三角点成果进行检核，也可采用三角高程进行检核，避免出现错误。

⑥尽量采用同一等级、同一路线的水准成果点。

⑦不同高程基准成果，不能采用简单的国家水准原点差异值相加减，要进行改化后计算，因为不同地域高程异常不同、计算方法和起算点不同，其差异也不同。

控制点的布设位置也是影响控制点成果精度的一个方面，控制点位置一定要满足GPS测量规范相关要求。另外，观测方法和观测时间也是非常重要的一部分，必须满足相应规范要求。

（2）进行数据处理时必须注意：

①采用独立基线进行无约束平差和最终计算。

②采用不同起算点进行平差计算，以便检核控制点精度，如一点一方向、两点、三点等组合进行。

③检查基线向量网成果的内精度。对基线向量观测值改正数的分布分析，平差后的各点坐标中误差及点位中误差、基线向量的方位精度和边长精度进行分析。

④对约束平差成果进行精度分析。要考虑观测值的改正数分布、平差坐标及点位精度、转换参数的大小及精度、单位权中误差是否通过统计检验、边长相对精度是否满足网设计等级精度要求。

⑤对于水准线路，能够构成网的最好采用整网平差，以保证整体精度。

4.结语

通过以上的分析，对如何进行坐标系统在城市测量改造不能为了方便，轻易的否定早期的控制成果，这会对今后的应用带来不便。同时，坐标系统改造也是一项政府性的工作，一定要考虑各个应用部门的需要，处理好不同坐标系统之间的转换关系。 [科]

【参考文献】

[1]李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2008.

[2]孔祥元，郭际明，刘宗泉.大地测量学基础[M].武汉：武汉大学出版社，2008.

[3]樊前卫.工程测量质量控制方法初探；胜利油田职工大学学报；2009，4.