城市基础测绘的坐标系统选用问题研究

徐安民

山丹县自然资源局山丹县地质矿产与地理信息中心 甘肃张掖 734100

数字城市建设促进了城市基础测绘设施的改善，2000 国家大地坐标系的开放加速了城市平面独立坐标系的建设和转型。但是，根据国台办发〔2017〕30 号文的规定，许多人提出在城市基础测绘中也应采用2000 国家坐标系，以避免多坐标系的混淆[1]。但持相反意见的人建议，按照《城市测量规范》（CJJ/j8-2011）的有关规定，在城市建设领域应采用原有的地方坐标系。

1 城市独立坐标系概述

1.1 地方坐标系

目前常用的高斯-克鲁格投影是正形投影（保角投影），它具有长度和面积的变形，即在曲面上测得的长度和面积与对应地图曲面的长度和面积略有不同。当目标远离投射区的中央子午线时，这种差异会增大。但是，通过选择合适的中央子午线和限制投影区的宽度，可以改善投影区的形状变化，使其在可接受的范围内变化。因此，在平面控制测量中，当长度变形不大于25mm/km 时，应采用高斯-克鲁格投影统一3°带的平面直角坐标系，否则应建立补偿投影[2]。

1.2 厦门地方坐标系

厦门位于国家标准投影带39 号带边缘，距带中心子午线约115km，投影变形约1/6000，远高于1/40000 技术规范要求。因此，厦门地方坐标系建立于上世纪50 年代，至今仍在使用。厦门地方坐标系以54 椭球体为基准，中心子午线118°30'，投影面高程0米，建于20 世纪50 年代末，1992 年重建，2010 年优化。它是厦门空间框架中最重要的基础设施。1992 年以来，厦门地方坐标系被称为厦门92 坐标系。

1.3 坐标系统选用准则

城市独立坐标系主要用于城市测量和工程放样过程中，将地面长度减少到椭圆体长度并将其投影到高斯平面上。工程勘测规范将此差异（AS）限制为2.5cm/km，相对误差为1：40000。在大比例尺数字测图和工程测量领域，采用国家坐标系还是地方坐标系，取决于测量的方便性。如果坐标系选择不当，仪器测得的距离（光电测距、钢尺测边）与拉深面上表示的距离相差过大[3]。如果直接用于测图而不进行投影修改，投影差会不均匀，图面会被挤压或撕裂，这与地形图的科学原理背道而驰；如果每一个测点或每一个测边都必须改变成平面图，则工作效率低、效率高错误率高，给现场测量带来很大不便。

2 城市独立坐标系建立的准备工作

随着中国城市化进程的发展，特别是经济发达地区，土地（区）的拆除模式和城市建设已形成。此外，农村人口涌入大城市刺激了城市面积的扩大。根据小城镇建设和经济建设的需要，需要高精度、变形小的测量和工程建设。由此进行测量的准备工作如下：

2.1 测试区位置及起算点

试验地点位于厦门市翔安区内厝镇徐厝村。2018 年，市基础测绘项目完成全村e 级GPS 网布测。网中各控制点计算厦门92坐标结果。该项目已通过福建省测绘产品质量检验部门检验，产品合格。使用x18e0034 和x18e0035 的两组坐标结果作为测试的起始数据，如图1 所示。x18e0034 与x18e0035 之间的空间通视，距离约500m，海拔约14m；待测地物位于图1 目标区，为2 层砖房，转角规则，房屋距离两侧控制点约260m。

2.2 仪器及任务

本试验所用仪器为RTK 和全站仪。RTK 通过移动网络接入xmcors，通过配置不同参数，对现有控制点成果和辅助起点（J34、j35）的2000 个国家坐标和厦门92 坐标进行校核；全站仪用于导线测量和目标地物坐标测量的连接。RTK 使用的仪器为徕卡atx1230（GG）（动态测量平面标称精度为10mm+1ppm），全站仪为leicatcr702（标称测距精度为2mm+2ppm），任务是基于厦门92 坐标系进行目标表面测量。

2.3 基于厦门92 坐标系的目标地物测绘

通过参数配置，RTK 工作在厦门92 坐标系模式下，利用网络RTK 检查起点x18e0034、x18e0035 坐标，测量厦门92 辅助控制点J34、j35 的坐标；全站仪测量地面控制点（x18e0035、x18e0035）之间的水平距离比较厦门92 坐标反算距离与这两点实测值的差异，从x18e0035（后视图j35）开始，通过导线测量将控制引至目标区域附近，然后测量目标建筑物，然后将其附在x18e0034-j34 上；从x18e0034（后视图J34）开始，通过导线测量将控制引至目标区域附近，确定同一目标建筑物，然后将其附回到x18e0035-j35 上，最后比较目标建筑物两次测量结果的位置差。

3 结果与分析

基于厦门92 坐标系。①检查起点的正确性。在访问xmcors后，利用RTK（leicaatx1230（GG））对x18e0034 和x18e0035的152 个测量和空间地理信息进行了测量，确定了厦门市2020 年的92 个坐标。与静态GPS 测量结果对比见表1。

表1 厦门92 坐标系下R TK 检测已知点点位

从表1 可以看出，所引用的静态GPS 坐标是可靠的，可以作为本次试验的起始数据。

②距离比较。全站仪设置在x18e0035，棱镜设置在x18e0034。两点间的水平距离用光电测距法测量。见表2。

表2 厦门92 坐标系下检测已知点间距

由表2 可知，实测水平间距为489.306m，与厦门92 坐标结果相差7mm，相对误差为1/70000，符合较好。两次测量的建筑物平均点位差为3.2cm，两张图纸基本吻合，无明显“重影”现象。

4 结语

现场测绘实验表明，城市基础测绘领域中厦门92 坐标系的构建适合于地理位置。在用于日常工程测量（坐标测量，放样）和大型测量的工作中。其不仅可以照常工作，由于无需对详细的测量点或光电范围进行额外的投影失真校正，所以比2000 国家坐标系更方便和更适合。