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[摘 要]本文结合实例分析了高斯投影的变形特点，针对生产实际总结了对降低长输管道隧道控制测量投影误差有效的方法。
[关键词]高斯投影；变形；独立带
中图分类号：S172 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）08-0110-01
1.前言
福建某项目是我院与中海油合作的一大型项目，起于福州末站，终于福鼎市闽浙交界处，管道长度约为260km，设计隧道16条。管线测量采用3度带1954年北京坐标系，中央子午线120°。其中启动段约12km，因与一期工程对接，采用6度带1954年北京坐标系，中央子午线117°。
2.高斯投影
如图所示，假想有一个椭圆柱面横套在地球椭球体外面，并与某一条子午线（此子午线称为中央子午线或轴子午线）相切，椭圆柱的中心轴通过椭球体中心，然后用一定投影方法，将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面展开即成为投影面，如图2所示，此投影为高斯投影。高斯投影是正形投影的一种。高斯平面投影具有中央子午线无变形、无角度变形，图形保持相似、离中央子午线越远，变形越大的特点。
3.工程实例
启动段测区位于中央经线119.24度附近，位于6度投影带边缘，现以启动段的黄石隧道为例，分析所采用的6度带1954年北京坐标系和经过坐标转换后的独立带坐标对隧道控制所产生的影响，以及可采用的消除方法。
黄石隧道设计全长821m，进出洞口采用GPS各做两个控制点，连同进出口转点桩共计6个点，构图如图3：
1.6度带坐标（1954年北京坐标系，中央子午线117°）如下：
18A4，20741058.923，2872828.219 L1为18A4到18A6=111.274m
18A6，20741143.497，2872900.531
19A4，20741841.755，2873002.274 L2为19A4到19A5=155.237m
19A5，20741996.187，2873018.065
入口，20741162.429，2872855.336
出口，20741976.695，2872960.530
2.独立带坐标（中央子午线119.24°）如下：
18A4，500613.255，2870613.006 L1′为18A4到18A6=111.192m
18A6，500699.078，2870683.705
19A4，501398.581，2870772.565 L2′为19A4到19A5=155.125m
19A5，501553.165，2870785.513
入口，500717.166，2870638.203
出口，501532.636，2870728.386
3.在現场测量中，采用徕卡全站仪对L1和L2进行距离测量，测得
L1′′=111.185m
L2′′=155.121m
对边长进行比较：
S1=L1- L1′′=0.089m S1′=L1′-L1′′=0.007m
S2=L2- L2′′=0.116m S2′=L2′-L2′′=0.004m
由上面两对边长的比较可以看出，黄石隧道所处投影带边缘的区域，随着距离中央子午线的边长的增加，两点间边长的差值就增加。但差值与边长不是一一对应的关系，与角度（方位角）也有一定的关系。
4.解决方法
结合上面的分析可以看出，为隧道做的控制点在坐标上存在着一定的变形误差，这些误差对隧道的贯通会造成很大的影响和困难，容易造成工程施工上的质量事故。
为了消除或减小采用6度带或3度带投影对隧道控制造成的影响，可采用下面的方式来消除或减小这些影响。
方法一：
每条隧道采用GPS静态测量的方法，建立独立控制网。此方法尤其适用于中长距离隧道。我们可以采用6度带或3度带的某一个控制点坐标作为控制网的高程和平面起算点。
方法二：
每条隧道直接采用施工区域所在地的经度作为中央子午线，建立独立坐标系，把变形误差降到最小。为了满足施工要求，我们可以把贯通后的资料换算到6度带或3度带投影上去。
5.结束语
综上所述，由于管线所经过地区的地理位置及整个管线统筹安排的原因，全线16条隧道在6度带或3度带坐标下都存在变形的问题。这就要求我们在进行隧道控制测量时根据实际情况，灵活利用这两种方法，解决实际问题。
参考文献
[1] 《GB/T 50539-2009.油气输送管道工程测量规范》.
[关键词]高斯投影；变形；独立带
中图分类号：S172 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）08-0110-01
1.前言
福建某项目是我院与中海油合作的一大型项目，起于福州末站，终于福鼎市闽浙交界处，管道长度约为260km，设计隧道16条。管线测量采用3度带1954年北京坐标系，中央子午线120°。其中启动段约12km，因与一期工程对接，采用6度带1954年北京坐标系，中央子午线117°。
2.高斯投影
如图所示，假想有一个椭圆柱面横套在地球椭球体外面，并与某一条子午线（此子午线称为中央子午线或轴子午线）相切，椭圆柱的中心轴通过椭球体中心，然后用一定投影方法，将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面展开即成为投影面，如图2所示，此投影为高斯投影。高斯投影是正形投影的一种。高斯平面投影具有中央子午线无变形、无角度变形，图形保持相似、离中央子午线越远，变形越大的特点。
3.工程实例
启动段测区位于中央经线119.24度附近，位于6度投影带边缘，现以启动段的黄石隧道为例，分析所采用的6度带1954年北京坐标系和经过坐标转换后的独立带坐标对隧道控制所产生的影响，以及可采用的消除方法。
黄石隧道设计全长821m，进出洞口采用GPS各做两个控制点，连同进出口转点桩共计6个点，构图如图3：
1.6度带坐标（1954年北京坐标系，中央子午线117°）如下：
18A4，20741058.923，2872828.219 L1为18A4到18A6=111.274m
18A6，20741143.497，2872900.531
19A4，20741841.755，2873002.274 L2为19A4到19A5=155.237m
19A5，20741996.187，2873018.065
入口，20741162.429，2872855.336
出口，20741976.695，2872960.530
2.独立带坐标（中央子午线119.24°）如下：
18A4，500613.255，2870613.006 L1′为18A4到18A6=111.192m
18A6，500699.078，2870683.705
19A4，501398.581，2870772.565 L2′为19A4到19A5=155.125m
19A5，501553.165，2870785.513
入口，500717.166，2870638.203
出口，501532.636，2870728.386
3.在現场测量中，采用徕卡全站仪对L1和L2进行距离测量，测得
L1′′=111.185m
L2′′=155.121m
对边长进行比较：
S1=L1- L1′′=0.089m S1′=L1′-L1′′=0.007m
S2=L2- L2′′=0.116m S2′=L2′-L2′′=0.004m
由上面两对边长的比较可以看出，黄石隧道所处投影带边缘的区域，随着距离中央子午线的边长的增加，两点间边长的差值就增加。但差值与边长不是一一对应的关系，与角度（方位角）也有一定的关系。
4.解决方法
结合上面的分析可以看出，为隧道做的控制点在坐标上存在着一定的变形误差，这些误差对隧道的贯通会造成很大的影响和困难，容易造成工程施工上的质量事故。
为了消除或减小采用6度带或3度带投影对隧道控制造成的影响，可采用下面的方式来消除或减小这些影响。
方法一：
每条隧道采用GPS静态测量的方法，建立独立控制网。此方法尤其适用于中长距离隧道。我们可以采用6度带或3度带的某一个控制点坐标作为控制网的高程和平面起算点。
方法二：
每条隧道直接采用施工区域所在地的经度作为中央子午线，建立独立坐标系，把变形误差降到最小。为了满足施工要求，我们可以把贯通后的资料换算到6度带或3度带投影上去。
5.结束语
综上所述，由于管线所经过地区的地理位置及整个管线统筹安排的原因，全线16条隧道在6度带或3度带坐标下都存在变形的问题。这就要求我们在进行隧道控制测量时根据实际情况，灵活利用这两种方法，解决实际问题。
参考文献
[1] 《GB/T 50539-2009.油气输送管道工程测量规范》.