[发明专利]一种基于DEM的城市平面坐标系统建立方法

说明书

本发明公开了一种基于DEM的城市平面坐标系统建立方法，先进行统一3°投影带形变，若不能满足形变要求，则进行抵偿高程面统一3°带形变，还不能满足形变要求，则以此类推进行任意投影带形变、抵偿高程面的任意投影带形变、多个抵偿高程面的任意投影带形变、多个任意投影带形变，直至投影变形满足要求。本方法与传统的计算方法相比，计算效率更高、结果更可靠，同时可以定量计算区域满足该投影面形变要求所能控制的面积，结果可视化。

技术领域

本发明属于测绘科学与工程技术领域，涉及一种基于DEM的城市平面坐标系统建立方法。

背景技术

坐标系统对测绘工作的开展和质量控制具有十分重要的作用，在城市规划、建设、测绘管理等工作中发挥着不可替代的作用。加强城市坐标系统的建设，有助于城市的规划发展及建设。坐标系统的建设，是测绘工作的基础。根据CJJ/T8《城市测量规范》的要求，城市平面控制网要采用统一坐标系统，必须具备以下条件：

(1)城市中心地区位于高斯正形投影统一3°带中央子午线附近。

(2)城市平均高程面必须接近国家参考椭球体面或平均海水面。

(3)城市所在的地区的国家网精度高于城市首级网的精度。

同时满足以上条件的城市并不多，有一些城市位于3°带中央子午线附近，但由于其城市平均高程太高，或者城市东西宽度较大远离中央子午线的区域投影变形也超出了限差的要求。城市地方平面坐标系统的长度变形应不大于2.5cm/km要求，即投影长度变形要小于1/40000。因此，当长度变形值大于2.5cm/km时，可根据具体情况与要求建议按照以下顺序选择坐标系统：

(1)抵偿高程面上的高斯正形投影3°带平面直角坐标系统；

(2)高斯正形投影任意带平面直角坐标系统；

(3)高斯正形投影任意带分带投影坐标系统；

(4)假定平面直角坐标系统；

投影变形控制的目的是使两点间坐标反算的长度和实测长度之比(投影长度比)接近于1，这样在使用这两点数据的时候可以不用进行任何归算，则可以直接利用实测长度进行城市建设中的大比例尺地形图测制、市政工程施工放样等有关建设活动。

因此，根据城市所处地理位置及城市建设发展需要，绝大部分城市都建立有自己的城市独立坐标系。现行的城市坐标系是在西安1980坐标系的基础上建设起来的，如今新旧坐标系过渡时间已结束，国家已明确要求，政府部门的地理信息成果及数据均需以2000国家大地坐标系提供使用。而现在须全面启用CGCS2000国家大地坐标系，则城市坐标系需要进一步调整完善，以满足国家要求及城市建设发展需要。

这就要求原先的城市坐标系统须在CGCS2000椭球下重新设计和建立。而城市坐标系统的建设，离不开投影带的分析。此外，大型工程建设项目，如水库、机场、公路等工程项目的建设也涉及需要建立其独立坐标系统，如何基于2000大地坐标系选择中央经线和投影面也是需要面临的问题。

现有的坐标系统中央经线和投影面的选择一般基于单点、控制网及经验，投影形变量大小主要顾及城市经济发展活跃区域。随着城市扩张及城乡一体化统筹管理，传统方法设计的地方坐标已不能适应城市发展的需要。例如云南省高原城市坐标系的选择，投影变形的大小在山区或城市边缘地区往往超过了规范不大于2.5cm/km的要求，形变差异的大小，以及超过规范要求的区域并不能量化指标地体现出来。因此，有必要重新设计一套城市或区域基于2000国家大地坐标系建立的新方法，能够实现参数化、自动化、可视化的计算。通过对高原地区城市坐标系统投影带及投影面可视化确定研究，可以帮助建立新坐标系下的城市坐标系，并直观、准确、量化的进行城市坐标系的精度分析及研究。同时，该方法同样也可以应用于大型工程建设、线性工程建设的独立坐标系选择和可视化计算。