1問(wèn)題的提出

長(zhǎng)輸送管道是長(zhǎng)途輸送水、石油、天然氣等介質(zhì)的輸送管道，由線(xiàn)路和車(chē)站兩部分組成。長(zhǎng)輸送管道工程測(cè)量中建立的地球橢球面與地圖平面之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，不可避免地存在投影變形，這種變形引起的誤差，不采取措施會(huì)給管道測(cè)量帶來(lái)嚴(yán)重的偏差和錯(cuò)誤。因此，長(zhǎng)輸管道工程測(cè)量中分析投影變形的影響狀況，采取適當(dāng)?shù)拇胧┫�除，成為測(cè)量工作不可或缺的內(nèi)容。

2長(zhǎng)輸送管道工程測(cè)量中的投影變形分析

長(zhǎng)輸送管道工程通常從幾百公里到幾千公里不等，由于其地區(qū)跨度大，投影方式一般采用與國(guó)家基本比例尺地形圖一致的投影方式，我國(guó)通常采用高斯6°帶或3°帶的帶投影。高斯投影是分帶等角橫切橢圓柱投影，根據(jù)其變形規(guī)律，中央子午線(xiàn)沒(méi)有長(zhǎng)度變形，離開(kāi)中央子午線(xiàn)越遠(yuǎn)變形越快。管道工程中的長(zhǎng)度變形是兩種變形的總和。一是將現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)邊長(zhǎng)計(jì)算為參考橢圓球體面時(shí)產(chǎn)生的變形，即高度歸化，二是將橢圓球面的邊長(zhǎng)投影到高斯面時(shí)的變形，即距離變化。

(1)高度歸化。實(shí)地觀測(cè)邊長(zhǎng)Sm歸化為參考橢球體面，其長(zhǎng)度縮短△SH，歸化高度為Hm，地球平均曲率半徑為RA，取其主要項(xiàng)目為△SH/Sm=Hm/RA。(2)高斯正形投影的距離變化。參考橢圓球體面上的邊長(zhǎng)s投影到高斯平面，其長(zhǎng)度放置長(zhǎng)△Sy，設(shè)置該邊緣兩端點(diǎn)的平均橫坐標(biāo)為ym，密切球體半徑為Rm，取其主要項(xiàng)目為△Sy/S=y2m/2R2m。(3)長(zhǎng)度綜合變形。長(zhǎng)度綜合變形是前兩種和，在不影響嚴(yán)密性的前提下取出RA=Rm、Sm=S，綜合上述兩種類(lèi)型可以得到綜合變形△S=(y2m/2R2m-Hm/Rm)S。

3問(wèn)題的解決方法

3.1線(xiàn)路測(cè)量中投影變形的應(yīng)對(duì)管道設(shè)計(jì)和施工中采用基于網(wǎng)格坐標(biāo)的線(xiàn)性參考系統(tǒng)，材料計(jì)算和施工中不考慮投影變形會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)錯(cuò)誤。特別是采用航拍測(cè)量與正規(guī)工程測(cè)量相結(jié)合的方法進(jìn)行作業(yè)時(shí)，由于兩種方法遵循的作業(yè)原則不同，最后的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一定的差異。為了保證兩套成果的一致性，有效消除投影過(guò)程中的長(zhǎng)度變形，通常以GPS初級(jí)控制測(cè)量為基礎(chǔ)，采用GPS-RTK的方法測(cè)量線(xiàn)路角樁，控制線(xiàn)路，消除測(cè)量?jī)x測(cè)量時(shí)長(zhǎng)度變形的誤差累積和傳遞，角樁間隔在1千米以下

這種方式也可以很好地控制長(zhǎng)度變形，簡(jiǎn)化施工放樣的計(jì)算。3.2站場(chǎng)測(cè)量中投影變形的應(yīng)對(duì)處理測(cè)量規(guī)范規(guī)定，在選擇油氣田平面控制網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，高度歸化和距離變化的綜合長(zhǎng)度投影變形△S不得超過(guò)1/40000，即|y2m/2R2m-Hm/Rm|≤1/40000。因此，國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)有一定的適用范圍，不影響嚴(yán)密性，取Rm=6371km，Hm=7.848×10-8y2m±159式Hm和ym為米計(jì)。由此可知，國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)的適用區(qū)域如下圖所示，測(cè)量區(qū)域遠(yuǎn)離中央子午線(xiàn)或測(cè)量區(qū)域高度時(shí)，投影變形誤差超過(guò)允許范圍。因此，工程中通常采用局部坐標(biāo)系統(tǒng)的方法來(lái)限制投影變形。選擇局部坐標(biāo)系統(tǒng)的方法如下:

(1)補(bǔ)償投影面的高斯坐標(biāo)系統(tǒng)。該坐標(biāo)系仍采用國(guó)家3°帶高度投影，但投影高度面不參考橢圓球面，而是為了補(bǔ)償高度投影長(zhǎng)度變形而選擇的高度投影面，在該高度投影面上，長(zhǎng)度變形為零，即y2m/2R2m-△H/Rm=0式中:△H=Hm-H，即測(cè)量區(qū)平均高度Hm高于高度H(2)任意帶高斯坐標(biāo)系。以橢球體面為投影面，但投影的中央子午線(xiàn)不是標(biāo)準(zhǔn)的3°帶中央子午線(xiàn)，而是為了補(bǔ)償高度投影變形而選擇的某個(gè)子午線(xiàn)作為中央子午線(xiàn)投影。即固定Hm選擇ym，ym=2RmHm。

(3)具有高度補(bǔ)償和帶寬限制的任意帶高斯坐標(biāo)系統(tǒng)。選擇通過(guò)測(cè)量區(qū)中央的子午線(xiàn)作為投影中央子午線(xiàn)，高度賠償面選擇在測(cè)量區(qū)平均高度方面，通過(guò)雙重補(bǔ)償擴(kuò)大測(cè)量區(qū)允許的高差和帶寬限制。一條長(zhǎng)線(xiàn)設(shè)計(jì)1處山嶺隧道，長(zhǎng)3576m，平均海拔1322m，管道全線(xiàn)采用6°帶高斯投影，隧道位置距中央子午線(xiàn)185km。該隧道該隧道長(zhǎng)度綜合變形值達(dá)0.767m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)限值要求。為減小投影變形對(duì)隧道設(shè)計(jì)和施工的影響，測(cè)量中以通過(guò)測(cè)區(qū)中央的子午線(xiàn)作為投影中央子午線(xiàn)，以測(cè)區(qū)平均高程面為投影面建立了隧道穿越區(qū)任意帶高斯坐標(biāo)系，并與線(xiàn)路測(cè)量坐標(biāo)系建立明確的換算關(guān)系。通過(guò)以上抵償坐標(biāo)系的選擇，有效的消除了投影變形的影響，保證了隧道工程的順利貫通。

4結(jié)語(yǔ)

為了減少輸送管道工程測(cè)量中長(zhǎng)度投影變形的影響，可以根據(jù)工程的具體情況選擇合適的坐標(biāo)系統(tǒng)。在選擇坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮以滿(mǎn)足工程精度要求為基礎(chǔ)，確保長(zhǎng)度投影變形不超過(guò)允許值。與國(guó)家坐標(biāo)建立明確的聯(lián)系，便于空間數(shù)據(jù)交流和共享。處理方法簡(jiǎn)單易行，避免復(fù)雜的計(jì)算。

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