测量学中的坐标象限(工程测量中常用的坐标系)

测量水平

你知道，简而言之，就是我们学生时代开始学习的坐标系。坐标系几乎贯穿了我们数学学习的整个职业生涯。二维坐标系、三维坐标系到分析几何学等。

在我们的实际工作中，一般的建筑工程单位往往忽视我们的坐标系，而路桥工程单位很清楚其中的区别。

前几天，一位客户在外地施工，拿着设计部门给的图纸，委托了当地的规划部门进行放样。总是有几十米的误差，每天给公司的技术人员打电话解决问题。实际上，有经验的施工人员很快就知道是坐标系的问题，但一些住宅建设工程公司的施工人员水平还很低。也许正是因为平时独立坐标系的使用方法太多，不知道坐标系的变换问题，才出现了这么多故障。

一般来说，铁路建设和大型高速公路建设或某些大型工程都有自己的独立坐标系。理由很简单。我国的高铁线路一般较长，往往跨越不同的投影带。采用国家统一的3带高斯正形投影坐标系时，投影带边长变形值可达340mm/km，对高铁轨道施工非常不利，对工程施工的影响也很系统。为满足铁道部高速铁路无碴(部分文献采用硅化物)段投影长度变形不超过10mm/km、有碴段长度变形不超过25mm/km的精度要求，必须建立工程独立坐标系，用于高速铁路工程测量。这是高铁建设顺利进行的前提。构建科学合理的独立坐标系需要考虑很多因素，我们通过分析投影变形的来源和影响因素，对高铁工程独立坐标系的构建方法进行了较为系统的研究。

衡量工程独立坐标系选择是否合适的一个重要标准是该工程独立坐标系能否满足边长投影长度变形值的要求，能否尽量减少投影带的分割数。之所以这么说，是因为在测量设计和施工过程中，在不同的投影带之间频繁地进行坐标变换带非常麻烦而且容易出错。目前，我国在分析各种线路工程的投影变形时，大多采用自觉的刺猬投影，并在此基础上研究独立坐标系的建立方法，但实际上斜轴卡托投影、gxdxs投影等其他投影方式在铁路公路等大范围线路工程测量中也非常实用，我们必须深入研究应用，因此在这类工程项目中，需要采用相对独立的坐标系来保证工程的顺利进行。

那么，除了上述独立坐标系以外，我们在普通地方采用的坐标系是什么呢？由于地球曲率的变化，我们必须经常考虑不同地区之间的坐标转换问题。常用的有北京54坐标、西安80坐标系和国家2000坐标系CGS2000，以及我们熟悉的WGS84坐标系。

中国成立之初，我国大地测量方兴未艾，蓬勃发展。 “1954年北京坐标系”采用苏联csdxf椭圆体，于1954年完成测量工作，故被称为“1954年北京坐标系”，我国地形图上的平面坐标位置均以该数据为准进行估算。随着大地测量进入全面发展时期，测量人员需要在全国范围内开展正规、全面的大地测量和测绘工作，建立坐标系。由于当时历史条件和技术水平条件不允许，暂时采用前苏联csdxf椭球体，配合前苏联1942年坐标系进行测量，通过计算建立我国大地坐标系，命名为1954年北京坐标系(BJ54 )。因此，1954年的北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。大地的原点不是北京，而是前苏联的JZDXY(puLovo )。

而北京54坐标椭球在计算和定位过程中，没有采用中国的数据。由于该系统在我国范围内不理想，不能满足高精度定位和地球科学、空间科学和战略武器发展的需要，从20世纪70年代开始，我国大地测量工作者经过20多年的艰苦努力，终于完成了全国一、二等天文大地网的布测。经过整体水平的差距，采用1975年IUGG第十六届大会推荐的参考椭圆体参数，我国建立了1980西安坐标系。 1980西安坐标系在我国经济建设、国防建设和科学研究中发挥了巨大作用，而陕西省泾阳县是1980西安坐标系的大地原点。

大地原点标记

随着我国测量技术水平的日益进步和经济发展水平和社会需求的增加西安80坐标系统出现了一定的局限性采用西安80坐标系，必将带来越来越多的不协调因素，进一步制约高新技术的发展和社会应用。采用2000个国家大地测量系统具有科学意义。

1 .随着经济发展和社会的进步，我国航天、海洋、地震、气象、水利、建设、规划、地质调查、国土资源管理等领域的科研工作，需要以全球参考标准为背景，处理国家、区域、海洋和全球化的资源、环境、社会和信息等问题

地坐标系。

2.采用2000国家大地坐标系可对国民经济建设、社会发展产生巨大的社会效益。采用2000国家大地坐标系，有利于应用于防灾减灾、公共应急与预警系统的建设和维护。

3.采用2000国家大地坐标系将进一步促进遥感技术在我国的广泛应用，发挥其在资源和生态环境动态监测方面的作用。比如汶川大地震发生后，以国内外遥感卫星等科学手段为抗震救灾分析及救援提供了大量的基础信息，显示出科技抗震救灾的威力，而这些遥感卫星资料都是基于地心坐标系。

4.采用2000国家大地坐标系也是保障交通运输、航海等安全的需要。车载、船载实时定位获取的精确的三维坐标，能够准确地反映其精确地理位置，配以导航地图，可以实时确定位置、选择最佳路径、避让障碍，保障交通安全。随着我国航空运营能力的不断提高和港口吞吐量的迅速增加，采用2000国家大地坐标系可保障航空和航海的安全。

5.卫星导航技术与通信、遥感和电子消费产品不断融合，将会创造出更多新产品和新服务，市场前景更为看好。现已有相当一批企业介入到相关制造及运营服务业，并可望在形成较大规模的新兴高技术产业。卫星导航系统与GIS的结合使得计算机信息为基础的智能导航技术，如车载GPS导航系统和移动目标定位系统应运而生。移动手持设备如移动电话和PDA已经有了非常广泛的使用。

6，经济影响。应用现代空间技术进行地形图测绘和定位，可以大幅度提高点位表达的准确性，并且可以快速获取精确的三维地心坐标；可以提高测量精度和工作效率；可广泛地应用于数字农业、数字林业，智能交通（车辆的导航、调度与监控），以及民航（飞机的导航、调度与监控）、海事（船舶的导航、调度与监控）、水利（数字黄河和数字长江）、渔政部门、城市物流（城市精细管理中的基于位置服务）、突发事故预警与快速响应系统、通信供电网络维护系统、旅游、科学考察与探险等。

国家2000坐标系原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心

一般来说，2008年国家测绘地理信息局就开始慢慢全面的推广实行国家2000坐标系，一直到2018年还有部门省市都没有完全采用，一个坐标系的全面推广和应用不可能有那么快，这其中涉及到的参数，成果的坐标系转换的工作都太大了。所以很多行业都还在采用老的坐标系，因为在成果审核方面他并不需要到国家或者省级测绘单位去，只需要在他系统内部认定就可以，造成了很多工作上的重复建设和浪费。

比如我们这里，水利部门普遍采用北京54坐标系，不管是设计部门还是施工单位也都习惯北京54。北京54坐标系数值与西安80坐标系差50-60米，有些时候，初入水利施工的单位就不清楚，刚开始就用西安80坐标系傻傻的开始，直到发现了部分问题才会喊停，造成实际的损失。再比如，来自省里的一些设计单位，使用的地形图大部分是国家2000的坐标系，而地方上还在沿用西安80坐标系，每每碰到这些问题，作为测绘测量公司来说都是一些小问题，但是对于一些施工资质不高的施工建设单位来说，都是些新问题。

一个小小的坐标系问题，真正会导致施工单位错误，所以正确的认知测量方面的知识，对于我们的施工单位来说是一种必须学习的过程。