王釗

摘要：現(xiàn)如今，我國是科技發(fā)展的新時期，地質(zhì)測繪在地質(zhì)勘查中是一項極為重要的基礎工作，其成果先后貫穿于地質(zhì)預查、普查、詳查、礦產(chǎn)開采等不同階段，而地質(zhì)測繪也是一項極其艱辛的體力和腦力雙重的工作。由于各時期的目標和任務不同，導致了各個時期坐標系統(tǒng)的選擇不統(tǒng)一，給后續(xù)工作帶來了極大困難，如何合理利用和解決這些問題已擺在我們的面前。隨著GPS的出現(xiàn)，測量的技術發(fā)生了重大的改革，各種系統(tǒng)的坐標等發(fā)生了一系列變化，在實際應用中也出現(xiàn)了各種不同的坐標系統(tǒng)，下面就介紹幾種坐標系的定義和相互聯(lián)系，展望我國大地坐標系的發(fā)展，分析地勘單位在施工過程中所遇到的實際問題，以及這幾種坐標系如何實行轉(zhuǎn)換。

關鍵詞：地質(zhì)勘探測量；坐標系選擇；坐標轉(zhuǎn)換

引言

地質(zhì)勘探不同時期可能會用到不同的坐標系，而不同坐標系間坐標能否快速準確的轉(zhuǎn)換決定了勘探工作質(zhì)量。但由于受到外界因素的影響，使得地質(zhì)勘探測量在坐標轉(zhuǎn)換方面離預期還有一定差距，因此有必要對坐標系選擇和坐標轉(zhuǎn)換進行分析，從而為地質(zhì)勘探測量工作的發(fā)展積累經(jīng)驗與方法。

1地質(zhì)勘探工程測量的主要內(nèi)容

站在專業(yè)的角度上來看，地質(zhì)勘探工程測量也叫礦區(qū)測量，它的主要勘探測量的內(nèi)容包括礦山的平面、對于高程的控制、地質(zhì)勘探線測量以及對礦山的地形圖進行測繪等主要內(nèi)容。在地質(zhì)勘探測量工程中，可以根據(jù)普查調(diào)查中的數(shù)據(jù)為基礎，利用化驗和物探等一些方法將大致的可能成為礦區(qū)的地區(qū)確定下來，礦區(qū)基本確定下來之后，接下來就是普查的后一個流程，利用詳查對普查中有可能分布礦產(chǎn)的地區(qū)進一步進行復查，在詳查階段一般采用的施工手法是進行布設探槽法或者鉆孔取樣法，主要是分析地質(zhì)中的成分，以方便對礦產(chǎn)資源的進一步確認。對于本文探討的地質(zhì)勘探工程中的測量的具體內(nèi)容包括對勘探線基點、端點、坑口、探井、對勘探剖面線等地質(zhì)工程進行測量。當然對于不同礦區(qū)的所處環(huán)境的不同，對其需要相應的地質(zhì)工作也各不相同，但是作為地質(zhì)勘探工程測量中的一些核心數(shù)據(jù)時每一個地質(zhì)勘探工作中都需要的，其中包括礦區(qū)的地形圖、勘探工程布置點位布置圖、控制資料、剖面圖以及點位坐標高程。

2地質(zhì)勘探測量坐標系選擇

2.11954北京坐標系

1954北京坐標系是我國目前采用的大地測量坐標系，它是一種參心坐標。由于歷史原因，我國采用了前蘇聯(lián)的克拉索夫斯基橢球參數(shù)，并與前蘇聯(lián)1942年坐標系進行了聯(lián)測，由此建立了我國大地坐標系，因此而定格1954北京坐標系。它的原點不在北京而是在前蘇聯(lián)的普爾科沃，該橢球在計算和定位過程中，沒有采用中國的數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)在中國范圍內(nèi)符合的不好，不能滿足高精度定位以及地球科學、空間科學、和戰(zhàn)略武器發(fā)展的需要。其主要的參數(shù)及優(yōu)缺點詳見以下：1.采用多點定位法進行橢球定位；2.高程基準為1956年青島驗潮站求出的黃海平均海平面；3.橢球參數(shù)：長半軸a=6378245m；短半軸b=6356863.0188m；扁率a=1/298.34.主要缺點：參考面與我國大地水準面存在著自西向東明顯系統(tǒng)的傾斜，地面的精度受到影響，且橢球參數(shù)與現(xiàn)在橢球參數(shù)相比，相差109m。由于定向不明確，采用的原點又不相同，從而給換算工作帶來了不便。但是北京54坐標系統(tǒng)仍然是我國使用最多的坐標系。

2.2“1980西安坐標系”

在1980年我國建立了大地坐標系之后，將其稱之為1980西安坐標系。通過歸納和總結，該坐標系主要具有以下特點：第一，相比1954北京坐標系，它具有更高的精度；第二，橢球參數(shù)完整，在確定幾何形狀的基礎上，還能分析描述物理特征，實現(xiàn)了大地重力和大地測量的參數(shù)結合目標；第三，該坐標系的橢球參數(shù)和1984年由IAU提出的常數(shù)系統(tǒng)有關參數(shù)保持高度一致；第四，相較于1954北京坐標系，無論是參考基本面還是軸系，都十分明確；第五，在橢球定位的支持下，其參考橢球和目前國內(nèi)的似大地水準能良好吻合，在我國東、西部分別穿過兩個高程異常等值線，絕大部分地區(qū)的高程異常都處在+20m～20m范圍內(nèi)；第六，這一坐標系是充分利用我國近三十年積累的三角測量、天文及重力相關專業(yè)資料而建立的符合我國國情與特色的專屬坐標系。

2.3地方坐標系（任意獨立坐標系）

在生產(chǎn)實際中，為了滿足測區(qū)內(nèi)投影變形不大于2.5cm/km要求，通常的控制網(wǎng)投影到投影測區(qū)抵償高程面或測區(qū)平均高程面上。并以當?shù)刂醒胱游缇€進行高斯投影而建立地方獨立坐標系。地方獨立坐標系中平均海拔高程相對應的自己的參考橢球。地方參考橢球的中心軸向、扁率和國家參考橢球相同，其半徑有一改正值。據(jù)規(guī)范要求，在已有平面控制網(wǎng)，可沿用原有的坐標系。小測區(qū)或有特殊精度要求的控制網(wǎng)，可沿用原有的坐標系。廠區(qū)內(nèi)可采用建筑坐標系統(tǒng)。但是給以后礦區(qū)報告的提交，造成了圖紙換算和大量的坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換工作，所以應盡量和國家控制網(wǎng)聯(lián)測。

3地質(zhì)勘探測量坐標轉(zhuǎn)換

在地質(zhì)勘探測量工作中，考慮到工作性質(zhì)和程度存在一定差別，所以通常要先在勘探范圍內(nèi)進行小比例尺勘探，以此確定異常源與具體位置?；诖?，選定并建立適宜的坐標系是首要解決的問題，以便后續(xù)的工作能夠和之前順利銜接。在搜集勘探區(qū)基本資料的基礎上（包括各種比例尺的地形圖與國家控制點的相應坐標），明確坐標系來源，區(qū)分坐標系類型，然后借助GPS對已知點進行校核，在校核時，需要重復多次，得以最大限度地減小誤差。如果誤差控制在10m之內(nèi)，則GPS可以滿足填圖與測網(wǎng)的基本要求。與此同時，根據(jù)相關規(guī)范的要求，如果填圖與測網(wǎng)在1∶10000以上，則要利用3°帶坐標，對子午線的經(jīng)度進行輸入即可。為更加方便的使用與銜接資料，若測量工作難以跟進，或測網(wǎng)未進行聯(lián)測，則在規(guī)范的要求下，必須埋設不少于3個標石，以便后續(xù)進行轉(zhuǎn)換。其他階段的測量必須跟進，包括普查階段、詳查階段與開采階段。為確保各方面工作順利開展，并適應新的坐標系統(tǒng)，需同時提供其他坐標系。根據(jù)傳統(tǒng)的方法，在搜集勘探范圍內(nèi)所有控制點后，將其引入測區(qū)當中。在技術裝備快速發(fā)展的情況下，很多單位配置了雙頻接收機，利用此接收機，僅需在已知點上連續(xù)觀測4h，即可向數(shù)據(jù)中心傳輸觀測數(shù)據(jù)，引入國家網(wǎng)實施解算，獲得以上坐標系的具體坐標值，為測量人員提供了極大的便利。最后再借助轉(zhuǎn)換軟件，實現(xiàn)坐標系坐標的計算與轉(zhuǎn)換。上述坐標系的轉(zhuǎn)換實際上就是對橢球參數(shù)進行轉(zhuǎn)換，由于在相同或不同橢球進行轉(zhuǎn)換是完全不同的，所以沒有一套通用的轉(zhuǎn)換系數(shù)，各地區(qū)也不盡相同。這是因為不同地區(qū)有其對應的橢球基準。鑒于此，坐標轉(zhuǎn)換需應用Bursa模型，即所謂的七參數(shù)轉(zhuǎn)換法。

結語

因此，我們在實際工作中，無論何種坐標系向另一個坐標系轉(zhuǎn)換，首先要認真分析各坐標系的建立方法，根據(jù)重合點的分布、數(shù)量和精度情況，選擇坐標系轉(zhuǎn)換模型，試算求解最佳轉(zhuǎn)換參數(shù)、分析轉(zhuǎn)換精度，從而完成完成各階段或不同時期的坐標轉(zhuǎn)換。

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（作者單位：東方物探大慶物探一公司技術服務分公司）