浅谈高海拔地区因投影变形对铁路勘察设计工作的影响

任利江

(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵州贵阳 550008)

浅谈高海拔地区因投影变形对铁路勘察设计工作的影响

任利江

(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵州贵阳 550008)

由于在高海拔地区修建铁路会跨越较多的地方,那么就会产生相应的长度变形。但是在铁路设计的过程中长度是非常重要的,尤其是在高海拔地区还会产生投影变形,这种变形无疑会给铁路设计的勘察工作带来较大的难度,本文将详述投影变形对铁路勘察带来的影响,并提出相应的解决方法。

高海拔地区 投影变形 铁路勘察

在高海拔地区产生投影变形是非常常见的，因为地球是椭圆形的，如果要将椭圆形的地球平铺的话必然会产生变形。高海拔地区投影变形影响最大的就是测绘工作，因为高海拔地区的投影变形会使得平面坐标产生相关的精度偏差，那么定位系统以及导航系统的准确性就会受到较大的影响。在铁路勘察与设计的过程中如果没有方法有效的克服高海拔地区的投影变形问题就会严重影响测绘的准确性，这就会给以后的铁路建造带来非常大的困难，不利于铁路建设的正常开展。高海拔地区的投影变形最大的问题就是使得地图上的距离与实际的测量距离有很大的差别，距离关乎到铁路的设计与投资预算，测绘的不准确将导致一系列问题。在高海拔地区建设铁路本来就要克服较多的困难，如果测绘勘察不准确将会使得铁路的建设面临更大的挑战，所以要较好的控制高海拔地区投影变形对勘察测绘的影响。

1 高海拔地区投影变形的产生原因

在高海拔地区测绘是一个非常困难的任务，其不仅要克服高海拔地区的高原反应还要面对高海拔地区的投影变形。在高海拔地区投影变形的问题一直存在，球面是无法直接展开成平面的，所以不管采用怎样的投影方法所得到的经纬网与球面的经纬网都是有差别的，这就说明球面在展开成平面的过程中会造成经纬网的变形。那么在地球上测绘的地理坐标在地图上的显示也有很大的差别，所以为了更加准确的进行测绘就需要较好的了解变形，只有这样才能够克服变形给测绘带来的影响。投影变形所带来的偏差主要包括长度变形、角度变形以及面积变形，而这几个方面的变形会使得整个地理坐标都产生较大的偏差。投影变形在整个地球都是存在的，其变形的程度与纬度有很大的关系，纬度越高投影变形越严重，那么在高海拔地区投影变形较低纬度地区更加严重，所以在进行铁路测绘过程中是无法将投影变形的影响忽略不计的。众所周知在铁路的设计与建造中最为关键的就是测绘，如果没有准确的测绘那么铁路的设计将会出现较大的偏差。而且无法进行相关的建造[1]。

2 长度变形对测绘造成的影响

高海拔地区的投影形变也会造成长度变形，长度变形对于测绘工作的影响也是很大的，其中包括对定测放线、中线测量、地形测图以及设计都有一定程度的影响，下面将详述长度变形对测绘造成的影响。

2.1 对定测的危害

定测有几个方法，分别是拨角法、极坐标法以及GPS法，拨角法是非常常用的放线方法之一，但是如果在利用该方法进行放线时没有考虑高海拔地区的投影变形的话那么将会造成较大的误差，如果没有投影变形将能够绕开特殊的地理位置，因为在高海拔地区有的地方不适合建造铁路，那么在设计的过程中就可以将这些故障物排除。但是由于受到投影变形的影响就会使得所设计的线路无法绕开不利于施工的区域，这样在不利于铁路工程的高效施工，并且给施工带来较大的麻烦。而利用GPS技术进行放线测量也是非常常用的，并且精确度更高，但是采用GPS进行测绘也会面临着投影变形的问题。在高海拔地区由于地理环境非常复杂，所以长度变形量也更大，那么就会造成图上的直线与实际的线段不是平行的。而长度也不一样[2]。如果在放线过程中采取的是分段放线的话，就会造成这些线段不能够很好的连接在一起，这无疑会给设计带来较大的偏差，同时也给铁路建设带来较大的麻烦。

2.2 对中线测量的危害

由于高海拔地区的特殊地位位置，所以所产生的投影变形量也非常大。相应的长度的变形量更大[3]。在铁路的施工过程中通常会采用多地段同时施工的方法，即将整个铁路线段分为多个部分，每个部分同时施工然后将各个部分连接起来，这将会在很大程度上节省工程的施工周期。而多地段同时施工都会按照同一条中线进行施工，如果中线出现偏差必然会导致线路无法顺利连接，这样无疑会给后续的施工带来非常大的困难，甚至造成整个工程周期延长。这其中的原因主要是因为中线的形变造成的，即实际测量的中线与图上的中线并不是完全重合的，这给铁路的施工会造成较大的麻烦。在高纬度地区进行铁路施工要克服冻土、高原气候，其本来的施工难度就非常大，相应的建造资金也非常大，如果因为测绘不准确要进行改道或绕行的话将会增加施工成本。

2.3 对地形测图的危害

在不同的地方测量同一个地点可能产生变形，在高海拔地区变形将更加严重，所以在进行施工的过程中不能够严格按照设计平面图来进行，如果平面图与地形图采用一样的比例尺，那么必然会产生较大的偏差[4]。因为高海拔地区的投影变形会使得两者有一定的误差，距离越长所产生的误差越大，那么在按照设计图进行施工的过程中是不能够直接将其中的坐标直接采用的，在使用的过程中需要按照投影变形的知识进行特殊处理，这样才可以使得铁路线路得到精准的施工。

2.4 对线路设计的危害

在高海拔地区设计铁路线路需要严格考虑投影变形带来的影响，因为在高海拔地区投影变形会使得坡度、长度以及曲线率等数据发生变化。这些数据在设计中是非常关键的[5]。此外图上设计的里程与实际施工的里程有较大的区别，这对于工程造价而言是一个非常严峻的挑战，这些都需要设计师能够较好的把握投影变形所带来的影响。

在高海拔地区的铁路设计与勘察过程中要尤其考虑投影变形所带来的影响，只有这样才能够更好的进行铁路建设并更大限度的节省施工经费。

[1] 李建,周宏达,冯大福.GPS基线边长与全站仪边长的检验分析[J].地理空间信息,2012.

[2] 喻永平.投影长度变形对广州地铁21号线线路设计的影响[J].测绘通报,2014年.

[3] 冯光东,王鹏.高速铁路GPS控制网投影变形处理方法的探讨[J].铁道勘察,2011年.

[4] 金立新.法截面子午线椭球高斯投影理论——高速铁路坐标系统投影变形控制理论与应用研究[D].背景交通大学,2012-10-07.

[5] 张开坤,谢煜,刘勇.南京地铁三号线及十号线首级控制网建立[A].第九届长三角科技论坛(测绘分论坛)论文集[C],2012年.

任利江(1979—),男,汉族,贵州人,本科学历,单位:中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,研究方向:工程测量。