測量學(xué)中使用的平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)包括高斯平面直角坐標(biāo)系和獨立平面直角坐標(biāo)系
高斯平面直角坐標(biāo)系 簡稱高斯坐標(biāo),是經(jīng)高斯投影后的地面點坐標(biāo)。地面點的x坐標(biāo)值,表征此地面點至赤道的距離,中國位于北半球,X坐標(biāo)值均為正值,“位于北半球”的“N”也常省略;地面點的Y坐標(biāo)值、表征此地面點至中央子午線的距離,當(dāng)?shù)孛纥c位于中央子午線以東時為正,位于以西時為負。通常將縱坐標(biāo)軸向西平移500千米,不僅可保證六度帶投影和三度帶投影后的Y坐標(biāo)值不出現(xiàn)負值,并可使其千米數(shù)是3位數(shù),以便與前面所加的帶號區(qū)別開。全球有60個(對于六度帶投影)或120個(對于三度帶投影)地面點具有相同的Y坐標(biāo)值,為使Y坐標(biāo)值能與地球橢球體面上的地面點一一對應(yīng),并反映地面點所處投影帶的帶號,常在移軸后的Y坐標(biāo)值之前,加上相應(yīng)的帶號,此時Y坐標(biāo)值連同相應(yīng)的X坐標(biāo)值,稱高斯坐標(biāo)的通用值(常稱高斯坐標(biāo))。而將未經(jīng)移軸加帶號者稱高斯坐標(biāo)的自然值。當(dāng)Y坐標(biāo)值大于500千米時,表示此地面點位于中央子午線以東,反之位于以西。中國疆域位于六度帶投影的第13帶~23帶和三度帶投影的第25帶~45帶之間,故帶號24作為區(qū)分六度帶投影抑或三度帶投影的標(biāo)志。如:中國有兩地面點分別為XA=432123.567米,YA=19623456.789米;XB=345678.912米,YB=38356789.123米。即此地面點A位于赤道以北432123.567米、六度帶投影的第19帶,其中央子午線的經(jīng)度為東經(jīng)110,位于中央子午線以東123456.789米;地面點B位于赤道以北345678.912米、三度帶投影的第38帶,其中央子午線的經(jīng)度為東經(jīng)140°,位于中央子午線以西143210.877米。
獨立平面直角坐標(biāo)系 當(dāng)?shù)匦螆D測繪或施工測量的面積較小時,可將測區(qū)范圍內(nèi)的橢球面或水準(zhǔn)面用水平面來代替,在此水平面上設(shè)一坐標(biāo)原點,以過原點的南北方向為縱軸(向北為正,向南為負),東西方向為橫軸(向東為正,向西為負),建立獨立的平面直角坐標(biāo)系,測區(qū)內(nèi)任一點的平面位置即可以其坐標(biāo)值表示。
無論是高斯平面直角坐標(biāo)系還是獨立平面直角坐標(biāo)系,均以縱軸為X軸,橫軸為Y軸,這與數(shù)學(xué)上的平面坐標(biāo)系X軸和Y軸正好相反,其原因在于測量與數(shù)學(xué)上表示直線方向的方位角定義不同。測量上的方位角為縱軸的指北端起始,順時針至直線的夾角;數(shù)學(xué)上的方位角則為橫軸的指東端起始,逆時針至直線的夾角。將二者的X軸和Y軸互換,是為了仍舊可以將已有的數(shù)學(xué)公式用于測量計算。出于同樣的原因,測量與數(shù)學(xué)上關(guān)于坐標(biāo)象限的規(guī)定也有所不同。二者均以北東為第一象限,但數(shù)學(xué)上的四個象限為逆時針遞增,而測量上則為順時針遞增。
高程系統(tǒng) 地面點空間位置的第三維坐標(biāo)是高程。地面點的高程,是指地面點沿鉛垂線到一定基準(zhǔn)面的距離。測量中定義以大地水準(zhǔn)面作基準(zhǔn)面的高程為絕對高程,簡稱高程.
平面坐標(biāo)一般都是小的工程使用,國家大型工程肯定采用高斯坐標(biāo)系統(tǒng),尤其是跨區(qū)域跨界的工程。此外還有城市獨立坐標(biāo)系統(tǒng)。比如南京就有南京市自己的南京地方坐標(biāo)系統(tǒng)。高程獲得的方法有的是直接從高級點往低級點引測的,有的是靠GPS直接測量WGS-84坐標(biāo)后再根據(jù)相關(guān)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換的,現(xiàn)在大多數(shù)用后者的方法多,比較快,前者方法作業(yè)范圍也只是小范圍的。此外我國的高程系統(tǒng)除了黃海以外還有大連、廣州、大沽、廢黃河口、吳淞、珠江、波羅的海等,比如我知道的南京市政工程多數(shù)采用吳淞高程系統(tǒng)。
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