基于尼日利亞測繪系統(tǒng)現狀的鐵路測量控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　基于尼日利亞測繪系統(tǒng)現狀的鐵路測量控制系統(tǒng)設計</p><p>　　摘要：尼日利亞鐵路現代化項目的測量控制系統(tǒng)的設計與國內項目有很大區(qū)別，必須對當地的測量控制系統(tǒng)有詳細的認識，有針對性地進行測量控制系統(tǒng)的設計并制定合理的測量計劃，滿足鐵路工程設計的要求。 </p><p>　　關鍵詞：尼日利亞鐵路；測量控制系統(tǒng)；測繪系統(tǒng) </p><p>　　

2、中圖分類號：TU192 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）11-0012-02 </p><p><b>　　1 項目概況 </b></p><p>　　尼日利亞鐵路現代化項目（后簡稱尼鐵）位于尼日利亞（后簡稱尼國）國家西部，線路南起尼國港口城市Lagos市，北至重要城市Kano，并連接首都Abuja。2006年11月，中鐵第四勘察設計院集團有限

3、公司參與尼鐵建設，承擔Lagos至Oshogbo段共約250km勘測設計工作。尼鐵的勘察設計離不開一項基礎工作，那就是測量控制系統(tǒng)的建立。因為國別、地理位置、社會制度、歷史沿襲等各個方面的不同，尼鐵的測量與國內項目有很大區(qū)別。 </p><p>　　2 尼日利亞測繪系統(tǒng)現狀 </p><p>　　1950年以前，整個非洲全部都是歐美國家的殖民地，其大地測量的發(fā)展在過去很長的一段歷史時期內受

4、到了相關殖民國家測繪體系的影響。經收集整理分析，尼國采用獨立的國家測繪基準，現介紹如下： </p><p><b>　　2.1 平面基準 </b></p><p>　　尼國采用大地基準為Minna基準；采用的參考橢球為Clarke1880橢球，主要橢球參數如下：長半軸，a=6378249.145m，扁率f=1/293.465；采用UTM（通用橫軸墨卡托）投影，其中尺度

5、比系數為0.9996；既有測繪資料所提供的平面坐標或大地坐標是6度分帶的成果，中央子午線的經度分別為3°、9°。 </p><p>　　在尼國測繪局收集既有資料，成果點共95個，其中一等三角點67個；二等三角點23個；GPS點5個。 </p><p><b>　　2.2 高程基準 </b></p><p>　　尼國采用的高程

6、基準為Mean Sea Level Nigeria高程基準，即以Lagos附近大西洋海平面的平均高程為起始的高程基準。 </p><p>　　既有資料共收集水準點FBM、SBM、BM共計73個。 </p><p>　　3 尼鐵測量坐標系統(tǒng)的設計 </p><p>　　通過上述尼國測繪系統(tǒng)現狀的了解，有必要對收集到的測繪資料進行分析，進而針對尼鐵的測量坐標進行設計。

7、</p><p>　　3.1 平面控制網設計 </p><p>　　3.1.1 基礎資料分析。尼國的大地框架網較為完善，通過和尼國測量局的技術人員交流以及參照尼國的有關測量規(guī)范，尼國三角測量的精度等級劃分，對應的主要技術，與中國的比較，大致是尼國框架網相當于中國一等、二等網，尼國一等網相當于中國三等網。故收集資料可滿足整個尼鐵測區(qū)平面控制的需要。 </p><p>

8、　　3.1.2 基準、投影的選擇。尼國的所有平面控制點及地形圖測量成果均采用Minna基準。為尼國鐵路的需要，尼鐵也需要采用Minna基準。其參考橢球為Clarke1880橢球，橢球參數為長半軸，a=6378249.145m，扁率f=1/293.465。 </p><p>　　國際上常用的投影方式為UTM（通用橫軸墨卡托）投影和高斯-克呂格投影（后簡稱高斯投影）。非洲大部分國家采取的是UTM投影，中國采用高斯投影

9、。從投影方式看，高斯投影是“等角橫切圓柱投影”，投影后中央經線保持長度不變，即比例系數為1；UTM投影是“等角橫軸割圓柱投影”，投影后兩條割線上沒有變形，中央經線上長度比0.9996。UTM投影由于其采用了0.9996作為中央子午線的投影長度比，減小了邊緣地帶的長度變形，非洲部分國家因緯度低靠近赤道，這種效果更為明顯，故均采用UTM投影。 </p><p>　　尼鐵測量坐標的投影設計，既要參考尼國測繪系統(tǒng)的沿革，

10、也要考慮鐵路工程設計的要求，其最終的目的是為了減小邊緣地帶的長度變形，保證其能滿足工程需要。尼鐵測量平面坐標設計要保證每公里投影變形小于25mm（1/40000），結合尼國的UTM投影，采用了TM投影坐標系。 </p><p>　　尼鐵TM坐標系，即采用投影于測區(qū)抵償高程面的任意中央子午線1°帶橫軸墨卡托投影平面直角坐標系。采用Clarkey1880參考橢球（長半軸a=6378249.145m，扁率f=

11、1/293.465），橫軸墨卡托投影（TM，尺度比系數為1.0000），高程異常為0。按1°帶分帶計算平面直角坐標，1°帶的中央子午線經度分別為3°、4°，投影面高度分別為-100m、100m。采用尼鐵TM坐標系，并按不同區(qū)域分帶。選擇任意中央子午線與采用高程抵償面的方法，可保證每公里投影變形小于25mm（1/40000），現將勘測設計分帶中央子午線及其投影面高程列出，如表1所示： </p&

12、gt;<p>　　在建立尼鐵TM投影坐標系的同時，為了滿足尼國UTM坐標的需要，本次設計也確定了尼鐵TM投影坐標與UTM投影坐標的關系，即： </p><p>　?。?）橫軸墨卡托（TM）投影平面直角的坐標轉換為通用橫軸墨卡托（UTM）投影坐標： </p><p>　　X[UTM]=0.9996×X[TM] </p><p>　　Y[UTM]

13、=0.9996×（Y[TM]-500000）+500000 </p><p>　　（2）通用橫軸墨卡托（UTM）投影平面直角坐標轉換為橫軸墨卡托（TM）投影坐標： </p><p>　　X[TM]=1/0.9996×X[UTM] </p><p>　　Y[TM]=1/0.9996×（Y[UTM]-500000）+500000 </

14、p><p>　　3.2 高程控制網設計 </p><p>　　經過與尼國測繪局有關技術人員進行技術交流，既有水準點的精度一般為FBM、SBM的每公里水準測量的偶然中誤差2.88mm/km；中國的三等水準測量的每公里水準測量的偶然中誤差為3.0mm/km。這樣，在尼國測繪局收集到的FBM、SBM點測量精度大約相當于中國的三等水準點的精度。BM點只能相當于我國的四等水準或四等水準以下。測區(qū)范圍內，

15、最大距離約90km無水準控制點。在進行高程控制測量時，盡可能采用高等級點的基礎控制成果。 </p><p>　　根據尼國國家水準點的資料實際情況和尼鐵設計要求，并參照中國《國家三、四等水準測量規(guī)范》的要求，對尼鐵水準測量中較長無水準點的線路需要進行三等水準測量，水準路線起閉點必須采用FBM和SBM國家水準點成果，BM水準點成果僅供參考。 </p><p>　　至此，尼鐵測量控制系統(tǒng)定義完畢

16、，其范圍適用于尼鐵項目全線線路平面高程控制測量和航測1∶10000、1∶2000地形圖以及與尼國既有測量控制系統(tǒng)及圖形的相互轉換等工作。 </p><p>　　4 類似海外工程測量的借鑒及應對 </p><p>　　在海外從事類似工程測量項目，必須對所在國家和地區(qū)的坐標系統(tǒng)有詳細的認識，需要收集包括國家三角點、國家水準點以及相關參數信息，結合工程的特點，有針對性地進行測量控制系統(tǒng)的設計并制

17、定合理的測量計劃以滿足工程勘測設計的需要。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]中鐵四院.尼日利亞鐵路現代化項目Lagos至Kano線Lagos至Oshogbo段可行性研究說明書[S]. </p><p>　　[2]孔祥元，等.大地測量學基礎[M]. </p><p>　　[3]孔