國外油田項目中工程測量坐標系建立的探討

龔正選

【摘 要】分析測量學中地圖投影的方式、長度變形的成因，及其對油田等涉及區(qū)域較大的工程測量項目的影響。結合實際項目分類分析，探討再不同狀況下，如何建立測量成果滿足精度要求的坐標系統(tǒng)。

【關鍵詞】變形；投影；坐標系

中圖分類號： TP315 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）20-0242-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.20.111

【Abstract】In surveying，the mode of map projection，the cause of length deformation，and its influence on engineering surveying projects involving large areas，such as oil fields，are analyzed.Combining with the classification and analysis of actual projects，this paper discusses how to establish coordinate system for measuring results to meet the accuracy requirements under different conditions.

【Key words】Projection；Deformation；Coordinate system

0 引言

在進行國外油氣田項目的測繪時，由于要適應自己國家的具體情況，每個國家都有自己定義的參考橢球和投影方式，作為基礎地圖的投影方式。通過對國外項目中所涉及的常用地圖投影方案的分析，研究投影變形對工程項目的影響，根據(jù)工程種類分類探討坐標系投影的選擇方法，結合實例探討如何選擇橢球參數(shù)、投影方式、投影面，建立適合該區(qū)域施工的坐標系統(tǒng)，符合規(guī)范和測量精度的要求。

1 工程測量中幾種經(jīng)常采用的直角坐標系

1.1 以3°分帶的高斯正形投影平面直角坐標系，當長度綜合變形滿足大比例尺測圖和工程放樣精度1/40000的要求，可直接采用這種這種方法。

1.2 UTM坐標系，這種坐標系又稱0.9996倍的高斯投影坐標系，為很多西方國家的基本坐標系，在我們的施工區(qū)域也大都采用這種坐標系作為基本坐標系。對于一些范圍比較大，測量精度要求不高的工程，這種坐標系的適用范圍還是很大的。

1.3 抵償投影面的3°帶高斯正形投影平面直角坐標系。包含兩點：一是仍采用3°帶高斯投影；二是投影的高程面不是參考橢球面，而是根據(jù)為了補償高斯投影長度變形而采用的高程參考面，如圖1。

在計算投影坐標時，參考橢球扁率保持不變，僅需要將參考橢球的長半軸修改為a'=a+？駐a，？駐a為抵償高程。另一種簡單的辦法是將原有的坐標直接乘以比例系數(shù)實現(xiàn)，需要注意的是在提交坐標成果時一定要給出計算方法，以便于轉化為標準坐標。這樣處理方法在使用很多商用軟件時較為實用。

1.4 任意帶高斯正形投影平面直角坐標系，即：觀測結果仍然投影到參考橢球面上，但不采用高斯投影所規(guī)定的中央子午線，選擇一條能滿足測區(qū)精度要求的子午線來作為中央子午線。

1.5 結合1.3和1.4，將中央子午線選取在測區(qū)中央，觀測數(shù)據(jù)歸算到該測區(qū)的平均高程面上，最大程度的減少了投影產(chǎn)生的變形。

1.6 當測區(qū)的控制面積較小（小于10km×10km）時，可假定起算坐標，再測算邊長和方位，建立起假定的平面直角坐標系統(tǒng)；如果有條件可與附近的具有一定等級的控制點聯(lián)測達到測量結果連續(xù)的效果。該方法僅限于部分小范圍項目中。

2 實例比較幾種坐標投影變形值的大小

由表1可見，對于施工區(qū)域面積較大時，如果高差也較大，可能無法保證該區(qū)域的任何地方都要達到1/40000的要求。所以，應該首先在該國家現(xiàn)有坐標系下進行計算，如果符合精度要求，可沿用，如果不能滿足便要重新考慮建立新的坐標系統(tǒng)。

3 建立工程測量坐標系的應用實例

這里以某國外油田項目工程坐標系為例，敘述一下坐標系的建立過程。當?shù)刈鴺讼到y(tǒng)參數(shù)如下：

坐標系統(tǒng)：POINT 58，參考橢球CLARKE 1880

投影：UTM，中央子午線=13°E，大地水準面高程模型：EGM96

根據(jù)《油氣田工程測量規(guī)范》，要求投影變形長度變形值不大于2.5cm/km。經(jīng)計算現(xiàn)有坐標系采用UTM投影不能滿足工程需要。

根據(jù)前面的方法，建立新的坐標系統(tǒng)。該區(qū)域基本情況：測區(qū)到中央子午線13°E的距離最大為52km，平均高程Hm=340m，參考橢球面到大地水準面的平均距離為Nm=20m，整個工程區(qū)規(guī)劃：東西52公里，南北56公里，線路大致方向西北-東南。

經(jīng)過以上計算，我們可以得到一個結論：若子午收斂角沒有變化，測區(qū)在一個坐標系下成的地形圖，通過以上的計算得出縮放比例，可將地形圖通過一個公共點進行平移和縮放，即可得出在另一個坐標系中的地形圖。下面是通過縮放得出的坐標與工程坐標系下的投影坐標對比。