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摘要：随着我国综合国力的提高，我国在高山地区开发方面也有了很大的提高，在高山地区GPS控制测量的数据往往不能避免距离长度变形的影响[1] ，本文根据实际测量的需要，结合投影变形处理的理论知识，对如何控制这类投影变形进行了研究，并在此基础之上提出了解决的方案，以便能更好的满足有关高山地区测量精度的要求。
关键词：高山地区；GPS控制测量；投影研究
中图分类号：P228.4文献标识码：A
高山测量作业所处的位置在偏远的山区，其地形不仅复杂，而且交通也不便利，不能很好的实现与国家控制点进行联测。采用GPS进行测量时不要求站间通视，所以其能够达到较高的作业效率，目前，GPS技术已经发展成为一种有关高山控制测量的较为有效的手段。凭借GPS网可以实现对所有密度的扩展，避免出现误差积累，网点构成的几何图形不对能对网的精度造成影响，布点很灵活。
一、问题的提出
由于高山地区随着没有很多的附属设施，例如:排水系统、铁路运输系统以及输变电系统等等，但是其地形起伏很大，所以和城市中的测量控制所存在的问题存在着很大的区别，城市中的测量与国家坐标高程系统以及城建规划系统有着密切的联系，在进行高山地区的测量控制时，利用高斯投影的方法，需要进行坐标的转变，这对于不是测量专业的工作者而言难度是相当大的，所以在测量设计任务书中往往会要求使用国家坐标系统，可以国家系统中所使用的高斯平面坐标系统是一种正形的投影方式，正形投影必须要在中央子午线的地方进行，如果测区不符合要求的话，所得到的投影就会产生变形，而在进行高山地区的测量时，往往要求很大的精度，如果采用GPS进行测量，就必须通过措施来消除这种误差,以便提供精确的成果[2] 。
二、投影面以及投影带的选择
一般情况下经常使用的长度变形的抵偿方法有换带或者是抵偿高程面。在选择方法是应该考虑两个方面的内容。第一，要尽量的提高其测量成果的利用率，可以采用一测多用的方法，确保在测区内的成果的统一性，在进行城市控制测量时一方面要能够满足测图的要求，另一方面还要满足城市规划建设的各项要求。第二，为了实现“数字联网”建设的需求，应该尽量统一定区域内的系统坐标，经某一个具体地点的控制测量数据纳入到整个地区的控制网框架内，为了加快我们国家高山地区建设打下基础。
这里所说的换带是指通过对中央子午线进行变更，对任意带进行选择以实现长度变形的抵偿，这种换算虽然简单，但是经过换带以后的新坐标和之前的坐标会存在特别大的差异，通过换带后所获得的成果往往会和之前的测绘资料无法统一，这都给今后的测绘工作产生很大的影响，带来很多的不便利。但是如果采取抵偿搞成面的方法来实现长度变形的抵偿，其操作简便、概念直观，最大的优点就在于进行换算后之后的新坐标能够和原坐标系统的差别十分的小，给测绘资料的统一带来的了十分大的便利，也为以后开展的工作提供一个良好的基础。
三、高山地区GPS控制测量中存在的投影变形问题
目前GPS技术已经在我国的很多测量领域中得到了较为成熟的运用，该系统需要较短的观测时间、操作简便、定位精度很高、测站无需通视，甚至能够做到全天候作业，这也正是得以广泛应用的主要原因。GPS测量所获得的结果是空间内的三维直角坐标，只有先经过坐标的转换，再通过高斯投影才可以得到最终可以参考的在椭球面上建立的高斯平面直角坐标。在整个过程中由于高斯投影的形成，肯定会存在两种变形[3]。
1.高斯投影变形
高斯投影方法是我国目前广泛使用的一种地图投影的方法，其所呈现出来的是横轴 椭圆柱的整形投影，也就是说横轴墨卡托投影。要想采用高斯投影必须要达到以下两个要求。第一，必须是正形投影；第二，进行投影后中央子午线必须为X轴，同时还得保持长度不变。所投影的范围包括中央子午线附近东西各一定的经差范围内的地区，将其投影到椭圆柱面上，之后找到一条棱线，沿着这条棱线将其剪开，此时就形成了高斯平面直角坐标系。
从高斯投影的概念来看，出了中央子午线之外的任何一条线段在高斯投影之后，都会产生一定的变形。根據数学推算和取舍可知，投影之前和投影之后的长度存在一个差值。在此期所形成的变形对测量是有危害的，但是这种变形却又是可观存在的，要想将其完全消除基本上是不可能的，但是这种变形是可以合理的限制的，经过限制之后其产生的影响就小的多了[4]。
2.高程面归算变形
在使用高斯投影时，通常参考的都是椭球面上产生的投影，但是在实际工程中，工程所处的地形是千变万化的，尤其是在进行高山地区的测量控制时[5] ，其地形的起伏更为明显，及时在平原地带进行测量时，很多地区的海拔都在0米以上，更别说是高山地区了，因为所形成的投影面的高程存在着很大的差异，引起长度的变形是无法避免的。
四、问题分析以及解决方案的提出
GPS用于测量控制时，其内部具有很高的精度，但是由于上述两种投影所产生的变形的存在，如果在测量时直接使用国家等级的控制点来对平差进行约束，投影之后在转成 和国家坐标系统相一致的坐标，如果所测量的区域的海拔高程很高或者测区偏离中央子午线的距离很远的话，该项测量技术是无法实现设备在安装时的精度水平的。如果对高山地区原有建筑进行改造时，沿用传统的方法对平差进行前期的控制约束时，在投影之后转化成和之前的坐标相一致的坐标，这样一来肯定会造成该坐标系统的变形以及坐标系统的扭曲。而且产生的误差分析也十分的不均匀，在这样的条件下所得到的成果也不可能达到在安装放样时的精度水平的。
方法一:在进行GPS控制网约束平差之后，最重要的是要选择合适的高程投影面以及中央子午线来完成高斯投影。这里所说的合适的高程投影以及中央子午线通常指的是下边的两种情形：第一，测区内的中央子午线以及平均高程当做高斯投影的基准；第二，根据2.1以及2.2的描述可知，所产生的这两种变形的趋势并不是同一个方向的，而是相反方向的，因此我们再选择中央子午线时可以根据测区内的平均高程面来选择，尽量使高程归算产生的变形能够正好和高斯投影引起的变形抵消掉。如果测区内的面积较小时，在这样的投影之后，所产生的投影变形相对而言是很小的，此时在测量控制的过程中就可以选择一个已知的点作为起算点，这样一来就可以通过对每个点的坐标进行旋转之后便可得到最总的成果。
方法二：对GPS控制网完成无约束平差之后，根据已知的国家坐标 系内的中央子午线以及已知的可参考的椭球面来完成高斯投影，接下来就是在已知的测区内找到一个合适的点和已知方向作为起算点与起算的方向，然后计算出每个点到起算点的方向和距离，对其进行改正之后计算出每个点的最终坐标[6] 。
通过比较两种方法可知，虽然这两种方法在实际操作中是都可行的，可是方法一较为实用和简便。
五、结束语
在进行GPS控制测量时，因为其测量成果会先经过高斯投影，然后才会转换到我们国家的坐标系统中，这期间都会产生投影变形，尤其是和中央子午线距离较远的地方，山地区测量的特点，采用GPS控制测量的方法，对其产生的数据进行科学合理的分析，借助上述降到的方法进行数据的处理，能够有效的减轻投影所产生的变形，达到有关高山地区对高程精度的要求。
参考文献
[1] 朱生海,唐文明,康波等.GPS控制测量投影变形分析[J].科技创业家,2012,(8):345.
[2] 另建平.试论GPS控制测量投影变形分析及数据处理问题[J].城市建设,2012,(29).
[3] 凌成,顾元平,常小林等.抵偿投影在高海拔隧道GPS控制测量中的分析与应用[J].煤炭工程,2012,(z2):158-160.
[4] 陈兵兵,苏志华.GPS控制测量中忽略投影改正方法探析[J].国土资源导刊,2009,(10):64-65.
[5] 岁有中,冯金武,张新霞等.高山区高程控制测量应用分析[J].测绘与空间地理信息,2011,34(5):263-265.
[6] 李晓红.GPS控制测量边长投影变形的数据处理方法[J].广西水利水电,2010,(4):72-74,80.
关键词：高山地区；GPS控制测量；投影研究
中图分类号：P228.4文献标识码：A
高山测量作业所处的位置在偏远的山区，其地形不仅复杂，而且交通也不便利，不能很好的实现与国家控制点进行联测。采用GPS进行测量时不要求站间通视，所以其能够达到较高的作业效率，目前，GPS技术已经发展成为一种有关高山控制测量的较为有效的手段。凭借GPS网可以实现对所有密度的扩展，避免出现误差积累，网点构成的几何图形不对能对网的精度造成影响，布点很灵活。
一、问题的提出
由于高山地区随着没有很多的附属设施，例如:排水系统、铁路运输系统以及输变电系统等等，但是其地形起伏很大，所以和城市中的测量控制所存在的问题存在着很大的区别，城市中的测量与国家坐标高程系统以及城建规划系统有着密切的联系，在进行高山地区的测量控制时，利用高斯投影的方法，需要进行坐标的转变，这对于不是测量专业的工作者而言难度是相当大的，所以在测量设计任务书中往往会要求使用国家坐标系统，可以国家系统中所使用的高斯平面坐标系统是一种正形的投影方式，正形投影必须要在中央子午线的地方进行，如果测区不符合要求的话，所得到的投影就会产生变形，而在进行高山地区的测量时，往往要求很大的精度，如果采用GPS进行测量，就必须通过措施来消除这种误差,以便提供精确的成果[2] 。
二、投影面以及投影带的选择
一般情况下经常使用的长度变形的抵偿方法有换带或者是抵偿高程面。在选择方法是应该考虑两个方面的内容。第一，要尽量的提高其测量成果的利用率，可以采用一测多用的方法，确保在测区内的成果的统一性，在进行城市控制测量时一方面要能够满足测图的要求，另一方面还要满足城市规划建设的各项要求。第二，为了实现“数字联网”建设的需求，应该尽量统一定区域内的系统坐标，经某一个具体地点的控制测量数据纳入到整个地区的控制网框架内，为了加快我们国家高山地区建设打下基础。
这里所说的换带是指通过对中央子午线进行变更，对任意带进行选择以实现长度变形的抵偿，这种换算虽然简单，但是经过换带以后的新坐标和之前的坐标会存在特别大的差异，通过换带后所获得的成果往往会和之前的测绘资料无法统一，这都给今后的测绘工作产生很大的影响，带来很多的不便利。但是如果采取抵偿搞成面的方法来实现长度变形的抵偿，其操作简便、概念直观，最大的优点就在于进行换算后之后的新坐标能够和原坐标系统的差别十分的小，给测绘资料的统一带来的了十分大的便利，也为以后开展的工作提供一个良好的基础。
三、高山地区GPS控制测量中存在的投影变形问题
目前GPS技术已经在我国的很多测量领域中得到了较为成熟的运用，该系统需要较短的观测时间、操作简便、定位精度很高、测站无需通视，甚至能够做到全天候作业，这也正是得以广泛应用的主要原因。GPS测量所获得的结果是空间内的三维直角坐标，只有先经过坐标的转换，再通过高斯投影才可以得到最终可以参考的在椭球面上建立的高斯平面直角坐标。在整个过程中由于高斯投影的形成，肯定会存在两种变形[3]。
1.高斯投影变形
高斯投影方法是我国目前广泛使用的一种地图投影的方法，其所呈现出来的是横轴 椭圆柱的整形投影，也就是说横轴墨卡托投影。要想采用高斯投影必须要达到以下两个要求。第一，必须是正形投影；第二，进行投影后中央子午线必须为X轴，同时还得保持长度不变。所投影的范围包括中央子午线附近东西各一定的经差范围内的地区，将其投影到椭圆柱面上，之后找到一条棱线，沿着这条棱线将其剪开，此时就形成了高斯平面直角坐标系。
从高斯投影的概念来看，出了中央子午线之外的任何一条线段在高斯投影之后，都会产生一定的变形。根據数学推算和取舍可知，投影之前和投影之后的长度存在一个差值。在此期所形成的变形对测量是有危害的，但是这种变形却又是可观存在的，要想将其完全消除基本上是不可能的，但是这种变形是可以合理的限制的，经过限制之后其产生的影响就小的多了[4]。
2.高程面归算变形
在使用高斯投影时，通常参考的都是椭球面上产生的投影，但是在实际工程中，工程所处的地形是千变万化的，尤其是在进行高山地区的测量控制时[5] ，其地形的起伏更为明显，及时在平原地带进行测量时，很多地区的海拔都在0米以上，更别说是高山地区了，因为所形成的投影面的高程存在着很大的差异，引起长度的变形是无法避免的。
四、问题分析以及解决方案的提出
GPS用于测量控制时，其内部具有很高的精度，但是由于上述两种投影所产生的变形的存在，如果在测量时直接使用国家等级的控制点来对平差进行约束，投影之后在转成 和国家坐标系统相一致的坐标，如果所测量的区域的海拔高程很高或者测区偏离中央子午线的距离很远的话，该项测量技术是无法实现设备在安装时的精度水平的。如果对高山地区原有建筑进行改造时，沿用传统的方法对平差进行前期的控制约束时，在投影之后转化成和之前的坐标相一致的坐标，这样一来肯定会造成该坐标系统的变形以及坐标系统的扭曲。而且产生的误差分析也十分的不均匀，在这样的条件下所得到的成果也不可能达到在安装放样时的精度水平的。
方法一:在进行GPS控制网约束平差之后，最重要的是要选择合适的高程投影面以及中央子午线来完成高斯投影。这里所说的合适的高程投影以及中央子午线通常指的是下边的两种情形：第一，测区内的中央子午线以及平均高程当做高斯投影的基准；第二，根据2.1以及2.2的描述可知，所产生的这两种变形的趋势并不是同一个方向的，而是相反方向的，因此我们再选择中央子午线时可以根据测区内的平均高程面来选择，尽量使高程归算产生的变形能够正好和高斯投影引起的变形抵消掉。如果测区内的面积较小时，在这样的投影之后，所产生的投影变形相对而言是很小的，此时在测量控制的过程中就可以选择一个已知的点作为起算点，这样一来就可以通过对每个点的坐标进行旋转之后便可得到最总的成果。
方法二：对GPS控制网完成无约束平差之后，根据已知的国家坐标 系内的中央子午线以及已知的可参考的椭球面来完成高斯投影，接下来就是在已知的测区内找到一个合适的点和已知方向作为起算点与起算的方向，然后计算出每个点到起算点的方向和距离，对其进行改正之后计算出每个点的最终坐标[6] 。
通过比较两种方法可知，虽然这两种方法在实际操作中是都可行的，可是方法一较为实用和简便。
五、结束语
在进行GPS控制测量时，因为其测量成果会先经过高斯投影，然后才会转换到我们国家的坐标系统中，这期间都会产生投影变形，尤其是和中央子午线距离较远的地方，山地区测量的特点，采用GPS控制测量的方法，对其产生的数据进行科学合理的分析，借助上述降到的方法进行数据的处理，能够有效的减轻投影所产生的变形，达到有关高山地区对高程精度的要求。
参考文献
[1] 朱生海,唐文明,康波等.GPS控制测量投影变形分析[J].科技创业家,2012,(8):345.
[2] 另建平.试论GPS控制测量投影变形分析及数据处理问题[J].城市建设,2012,(29).
[3] 凌成,顾元平,常小林等.抵偿投影在高海拔隧道GPS控制测量中的分析与应用[J].煤炭工程,2012,(z2):158-160.
[4] 陈兵兵,苏志华.GPS控制测量中忽略投影改正方法探析[J].国土资源导刊,2009,(10):64-65.
[5] 岁有中,冯金武,张新霞等.高山区高程控制测量应用分析[J].测绘与空间地理信息,2011,34(5):263-265.
[6] 李晓红.GPS控制测量边长投影变形的数据处理方法[J].广西水利水电,2010,(4):72-74,80.