维普资讯 http://www.cqvip.com C0MMUNICATl0NS STANDARDIZATION 张玉楼 (定州市华泰勘察测绘有限公司,河北定州073000) 摘要:在公路工程施工中,"3路线较长或地形起伏较大时,常遇到复测导线边长与设计提供的结果不符的情况。而长距 -离的线路勘测工程中不可避免地会出现多个坐标系,这也给设计和施工带来诸多不便。因此应建立一套适宜该类工程特点的 坐标系理论及实施方法 关键词:公路:坐标:转换 中图分类号:U412、241 文献标识码:A 文章编号:1002—4786(2007)10—0188—03 Coordinates Transformation in Handan—Changzhi Freeway ZHANG YU—lou (Dingzhou Huatai Prospecting and Surveying Co.,Ltd.,Dingzhou 073000,China) Abstract:When the route is longer or the landform undulation is quite big,there are many situations that the results measuring are not in accordance with the design provided in the highway construction. Because there are many coordinates system in the long route engineering,which bring a lot of inconveniences for design and construction. We should establish theories and method of coordinates transformation suitable for this type of engineering characteristics. Key words:highway;coordinates;transformation 邯长高速公路涉县段是青红高速公路河北段的 一基本上与设计成果相符,但复测边长与设计提供的 成果却存在较大偏差,一般在2cm~4cm之间.最大 值为8.5cm(见表1)。为了查清出现边长偏差的原因, 现对设计提供的坐标成果及复测数据进行如下分 析:a)从当地的1:20万地形图可知,施工区域中心 部分,全长13.795km,属山岭重丘区,东起涉县 井店镇.与当地一级公路相连;西至冀晋界,与青 红高速公路山西段相接;中部有一个互通立交工 程,匝道经过原有的椿树岭大桥,需对桥面系进行 改造。路线基本走向方位角为265。,施工区域平均 高程为523m,平面基本控制由8个四等GPS点和22 个I级导线点构成,坐标系采用1954年北京坐标系, 位于东经113。40 、北纬36。35 左右;b)从坐标成果 可以看出,y坐标值为完整值,减去500km后,可 看出该区域中心位于中央子午线的西部约34km处. 经计算可知,中央子午线在东经114。附近:c)据设 计相关人员提供的资料可知,测区总长60多km. 采用统一的平面坐标系.中央子午线位于测区中 部,现在的施工区域位于整个测区的西部。根据以 上分析初步断定,平面控制系统为投影于1954年北 由于勘测设计时间较早,测量资料不完整,投影面 及中央子午线不详,高程基本控制为1956年黄海高 程系四等水准。 1坐标数据分析 在正式开工前,三个标的测量人员分别对本工 程区域内的导线点、水准点进行了复测,总监办按 京坐标系椭球面上的高斯正形投影3。带平面直角坐 标系,中央子午线为东经114。。造成边长偏差的原 规范要求对其复测成果进行了审核,发现复测夹角 维普资讯 http://www.cqvip.com 因应为高程归化和高斯投影变形,为证实以上判断 1.1 高程归化值 的准确性,对复测成果进行了高程归化和高斯变形 计算高程归化值时,首先计算沿测距边方向参 计算(见表1)。 考椭球面法截弧的曲率半径Rn: 表1 设计坐标 方位角 计算边 实测边 较差 △L △h 总改正 与较差比 点号 , ( ”) 长(m) 长(m) (1nm) 高程(m) R (m) (mm) (mm) 值(mm) 较值(mm) G08 47 724.55 472 065.634 481.532 2l5.034 9 387.242 387.215 -27 6 367 292 3.7 ~31.7 -28 l ( 7 47 407.587 47l 843.169 472.356 253.183 3 530.994 530.959 -35 6 383 546 5-2 -42.7 —38 2 Il9 47 255.082 47l 334.546 463.524 2l4.02l 9 277.909 277.895 ~l4 6 366 83l 2.8 ~21.7 一l9 5 I20 47 024.79 47l l78.986 440.352 324.570 8 261.017 260.998 ~l9 6 367 285 2.7 —20 一l7 -2 I2l 47 238.478 47l 029.095 443.215 249-33l l 480.323 480.297 -26 6 382 449 4.9 -36.3 —3l 5 I22 47 070.683 470 579.034 431.023 534.575 2 401.738 401.679 -59 6 358 409 4-3 -30 -26 -33 I23 46 670.496 470 6l4.296 428.579 224.433 3 405.426 405.359 -67 6 37l 854 4-3 -29.9 -26 —4l I24 46 382.449 470 328.99 421.543 241.463 6 540.1l4 540.083 ~3l 6 379633 5.8 -40.1 -34 3 I25 46 l27.025 469 853.089 435.025 224.5l3 l 3l0.779 3l0.759 -20 6 37l 9l8 3.5 -23.8 —20 0 I26 45 906.73 469 633.877 450.634 209.222 l 601.283 601.249 ~34 6 364 824 6.8 —47.1 -40 6 I27 45 382.744 469 338.954 457.059 263.114 4 474.45 474.4l4 -36 6 385 445 5.5 -38.1 -33 -3 I28 45 326.532 468 867.846 478.963 328.5ll 5l9.385 5l9.344 ~4l 6 365 567 6-2 -43.2 -37 -4 I29 45 771.044 468 599.202 489.507 229.453 9 390.555 390.526 -29 6 374 273 4.7 -33 -28 一l 0D6 45 5l8.754 468 301.07 499.0ll 231.272 3 834.474 834.409 -65 6 375 076 l0 -72 -62 -3 Go5 44 998.788 467 648.397 5l0.356 222.245 9 351.736 351.706 -30 6 370742 4.5 -30.9 -26 —d Dll 44 739.115 467 4l1.146 520.456 225.445 l 442.958 442.928 —3O 6 372 346 5-8 -39.4 -34 4 Dl0 44 430.0l 467 093.867 523.635 284.260 2 485.4l3 485.373 -40 6 384ll1 6.4 -43.6 -37 -3 D09 44 551.007 466 623.776 532.689 2l8.18l 3 796.384 796.328 -56 6 368 787 ll -72.8 -62 6 D08 43 926.056 466 l30.153 542.305 268-3l5 3 770.433 770.375 —58 6 385 8l7 ll 一71.6 —6l 3 D07 43 906.3ll 465 359.973 554.025 250-23l 3 567.087 567.047 -40 6 382 709 8.4 -53.5 -45 5 Go4 43 7l5.96l 464 825.787 560.359 240.08l 3 l 048.02 l 047.94 -85 6 378 960 l6 -99.1 -83 -2 Go3 43 l94.123 463 9l6.92l 555.892 272.3l3 6 l30.269 l30.256 一l3 6 385 78l 2.1 一l2.5 一l0 —3 D06 43 l99.866 463 786.779 577.895 264.503 5 587.672 587.63l 一4l 6 385 6ll 9.4 -57.4 -48 7 Do5 43 147.044 463 201.486 578.956 250.404 571.04 570.992 -48 6 382 797 9.5 -56.7 -47 一l D04 42 958.099 462662.6ll 598.056 276.275 2 635.117 635.o64 -53 6 385 483 ll -64 -53 0 D03 43 029.605 462 031.532 599.099 254.060 9 641.166 641.159 —7 6 383 753 ll 一64.9 -54 47 D02 42 853.979 46l 4l4.888 604.053 299.560 5 404.452 404.393 -59 6 378 930 7.4 —41.8 -34 -25 D0l 43 055.806 46l 064.392 623.ool 254.192 7 l83.322 l83.304 一l8 6 383 809 3.4 一l9.4 一l6 -2 ( 2 43 O06.274 460 887.888 639.504 290.303 3 764.528 764.453 -75 6 382429 l4 -82.9 -69 -7 G0l 43 274.135 460 17l_82 655-32l R = ・N/(N・(eosA) + ・(sinA)。) A——大地方位角。 式中: 子午圈曲率半径,M=a(1-e。)/ ; 然后计算高程归化差值△ =一(Hm+hg)/R ・D+ N一 卯酉圈曲率半径,N=o/W; ((H )/e )。・D: 参数,IV=(1-e。・(sinB) ) ; 式中:H 一测距边高出大地水准面(黄海平均海 B— 大地纬度; 水面)的平均高程(ITI); 维普资讯 http://www.cqvip.com C0MMUNICAⅡ0NS STANDARDIZAⅡ0N 一该测距地区大地水准面对于参考椭球 沿测距边方向参考椭球面法截弧的曲 YFyo+( _-Xo )・k・sina一(Y 一Yo )・k・COSO ̄ X 0+( — o )・k Y =yo+(Y |-Yo‘)・k (2) (3) (4) 面的高差(rn); 兄 一率半径(m); D——测距边水平距离(rn)。 1.2高斯投影变形值 对于I级导线的坐标转换,高程改化可看成线 性变形,高斯变形对边长值影响不大,所以k值可 使用统一值,取实测边长与计算边长比值的平均值 作为k值,然后按式(3)、式(4)计算新坐标值(计算 设计提供的测量资料y坐标值为完整值,可根 据此成果对实测边长进行高斯改化。 结果略)。 椭球面上的长度投影至高斯平面的偏差值的计 2.3转换结果检验 算公式为 坐标转换完成后,对另外两个条件的符合性也 AL=(YJR )2/2S 进行了检验,用坐标转换成果计算每一个构造物的 式中:y,,I_一测距边两端y坐标平均值; 偏移,偏移最大值为28cm,经设计单位审核后, 尺 ,】-一测距边处参考椭球的平均曲率半径 同意使用该成果,满足条件b)的要求;利用新坐标 尺 ( ・/、r) 。 对两端原有路线顺接的横向偏位进行了测定,测定 1-3数据分析 长度为200m,每40m一个点,东端与原有一级公路 计算长度总改正值为As--AL-Ah。从表1的计算 顺接偏位均满足5cm的要求,在西端与山西段高速 数据结果可以看出,实测边长的改正值与设计成果 公路顺接处,第1、2点的横向偏位分别为8cm、 边长值的较差值偏差较大的导线边有I22~I23、 6cm,后三个点均在5cm之内,1、2点的偏位可通 I23~I24、D03~D02、D02~D01,其产生的原因可以 过新建的路基进行调整,因此基本满足条件d)的要 判断为I23、D02点产生了扰动;其他差值较接近, 求,所以,以上转换成果可用于工程施工。 都在7mm之内,因此可以断定,实测边长与设计边 3结语 长产生偏差的原因是高程归化及高斯变形。 《公路勘测规范》第四章4.1.1节第五条规定了平 2坐标转换 面控制网坐标系的选择方法,当线路较短时,可选 2.1基本要求 用一个坐标系作平面的基本控制,能满足投影长度 由于设计坐标成果边长改正值较大,为了保证 变形值不大于2.5cm/km的要求。目前新建的高速公 施工放样及检测精度,必须对每一个实测边长进行 路长度少则几十公里,多则上百公里,若公路路线 相应改正,这样就给施工人员增加了很大的难度和 基本走向为南北方向,且高差较小时,可通过选择 负担,因此必须对现有坐标系进行修正。对坐标系 中央子午线的位置或采用抵偿高程面的方法进行投 改正必须满足以下要求:a)对路线的走向不影响; 影,使长度变形值能够满足规范要求;若线路基本 b)设计构造物的移位不大,满足设计要求;c)路线 走向为东西方向,且y坐标值的范围超过90km或地 中原有构造物偏移不大于lcm;d)路线两端路基接 形起伏较大时,采用一个投影面或一个坐标系,显 顺的横向偏移不大于5cm。 然不能满足规范要求,必须采用多个坐标系。同一 2.2坐标转换 条线路使用多个坐标系,在设计时相邻坐标系交接 若导线复测夹角与设计成果基本相符,可不对 处就必须作换带计算。而在施工时则更加麻烦,当 方位角进行改正,但应能够满足条件a)的要求;为 投影面的高程与施工区的高程相差较大时,不但要 保证路线中部椿树岭大桥的施工放样精度及坐标修 换带计算,而且要进行本文所述的坐标转换,所以 正值最小,坐标换算基准点( 。,y。)选用距离椿树 应研究适应长距离测量需要的统一平面坐标系理论 岭大桥30m的D10点,距离线路西端7.2km,距离路 和方法,以适应当前公路、铁路、水利等长线路段 线东端6.1km,基本位于线路的中部,可以满足条 建设工程的需要 件C)的要求;因此根据坐标换算公式式(1)、式 参考文献 (2),可得出本项目的换算公式式(3)、式(4)。 [1】於宗俦,鲁林成.测量平差基础[M】.北京:测绘 X = o+( — o )・k・COSO ̄一(Y 一Yo )・k・sina (1) 出版社,1984. 维普资讯 http://www.cqvip.com
COMMUNICATIONS STANDARDIZA11 Introduction on¨The Layout&Planning of National Highway Transp0rtati0n Junction¨ 公路运输是国民经济的基础 输枢纽建设取得了重要进展,有 会、构建社会主义和谐社会的新 性、服务性产业,公路运输的发 效缓解了公路运输站场设施严重 阶段.将更加重视经济发展与资 展关系到我国经济社会发展的全 落后的状况,显著提升了公路运 源环境相协调,更加重视城乡、 局。我国已进人全面建设小康社 输服务能力和水平。 区域协调发展,更加重视社会公 会、加快推进社会主义现代化的 2O04年12月,国务院审议通 平和社会稳定,实现全面、协 新阶段,随着经济社会快速发展 过了《国家高速公路网规划》。为 调、可持续发展。 和人民生活水平的不断提高,迫 适应新时期公路交通发展的要 国家公路运输枢纽是沟通区 切需要尽快建立能力充分、组织 求,加快与国家高速公路网相协 域之间、城乡之问的重要纽带, 协调、运行高效、服务优质、安 调,与铁路、港口等其他运输方 对促进区域交通协调发展和城乡 全环保的公路运输系统,与其他 式紧密衔接,布局合理、运转高 交通一体化具有重要作用。公路 运输方式共同构筑布局协调、衔 效的国家公路运输枢纽的建设, 运输枢纽是行业文明的窗口和行 接顺畅、优势互补的现代综合交 在《全国公路主枢纽布局规划》的 业管理的源头.对形成规范有 通运输体系,为社会和公众提供 基础上,制定了《国家公路运输 序、公平竞争的运输市场,保障 便捷、通畅、高效、安全的运输 枢纽布局规划》。 人民群众安全便捷出行具有重要 服务。 本规划是对国家高速公路网 作用。规划建设国家公路运输枢 公路运输枢纽是在公路运输 规划的进一步完善,国家公路运 纽是落实交通运输服务国民经济 网络的节点上形成的货物流、旅 输枢纽将与国家高速公路网共同 和社会发展全局,服务社会主义 客流及客货信息流的转换中心。 构筑全国便捷、高效的公路快速 新农村建设,服务人民群众安全 1992年,在公路、水路交通“三 运输网络。 便捷出行等“三个服务”的重要举 主一支持”长远发展规划的指导 一、规划的必要性 措。 下,交通部组织编制了《全国公 (一)规划建设国家公路运输 (二)规划建设国家公路运输 路主枢纽布局规划》,确定了全 枢纽是实现交通“三个服务”的重 枢纽是实施和完善国家高速公路 国45个公路主枢纽的布局方案。 要举措 网.促进交通运输向现代服务业 经过十几年的努力,我国公路运 我国已进人全面建设小康社 发展的迫切需要 <>●0●0●0●0●<>●0●<>●0●<>●0●<>●0●◇●0●<>●0●<>●0●<>●0●<>●0●<>●0●<>●0●<>●<>●0●0●0●0●0●0●0●<>●0●<>●0●<>●0●<>●<>●<>● [2】张凤举,邢永昌.矿区控制测量fM】.北京:煤炭 京:人民交通出版社,2005. 工业出版社.1987. [3】陈永耀,等.公路勘测规范[M J.北京:人民交通 作者简介:张玉楼(1969一),男(汉族),河北省定州人,本 科.工程师,国家注册监理工程师.1989年毕业于唐山工 出版社,1999. 程技术学院.同年在定州勘察测绘院(现定州市华泰勘察测 [4】洪立波,等.城市测量规范fM】.北京:中国建筑 绘有限公司)参加工作.后于长安大学进修,现从事公路工 工业出版社.1999. 程监理工作 [5】孟书涛,等.公路工程质量检验评定标准fM】.北 收稿日期:2007—01—31