基本介紹
- 中文名：獨立坐標系
- 外文名：independent coordinate system
- 學科領域：工程測繪
- 定義：任意選定原點和坐標軸的坐標系
- 套用：地籍測量、房產測繪、城市規劃
- 理論基礎：高斯投影
簡介,主要元素,中央子午線,投影面,參考橢球,建立方法,建立原因,套用意義,
簡介
獨立坐標系是獨立設定的直角坐標系。
進行工程測量建立平面控制網時，如局部地區沒有已知控制點可利用，則選擇網中某一點假定其坐標，選定某一邊假定其坐標方位角，以此為起算數據推算網中各點的坐標。
獨立坐標系
獨立坐標系另外，在國家控制網未擴展到的地區，為了測繪地形圖而布設控制網時，可在網中選一點觀測其天文經緯度和至另一點的天文方位角，按統一投影帶的劃分，將該點的天文經緯度換算為平面直角坐標，將天文方位角換算為坐標方位角，以此為起算數據，推算網中各點的坐標。
主要元素
在獨立坐標系的建立過程中，應主要注意中央子午線、投影面和坐標系參考橢球三個元素：
中央子午線
獨立坐標系的中央子午線既可與國家坐標系標準帶的中央子午線重合，也可與其不重合。但當測區離標準帶中央子午線較遠時，可選取過測區中心點或過某點的經線作為獨立坐標的新中央子午線。
投影面
在實際工程中，若變換中央子午線還是不能有效解決投影變形的問題，就要考慮建立合適的投影面參數。一般情況下可選擇研究區的平均高程面或者抵償高程面作為獨立坐標的投影面。
參考橢球
地方獨立坐標系參考橢球相應的參數設定在原則上應使得橢球面與投影面的擬合程度達到最好，投影長度的變形值降低到最小，同時也要滿足方便與我國國家坐標系統進行相互的坐標換算。
建立方法
（1）把中央子午線移到測區中央，歸化高程面提高到該測區的平均高程面上，建立任意帶高斯正形投影平面直角坐標系，這樣可以使測區的長度變形在測區中央幾乎為零。當測區高差起伏在100m範圍內時可以保證離中央子午線40km 以內的地區其長度變形在每公里2.5cm以內（可控制的東西寬度100km）。這種地方獨立坐標系最適合工程建設地區的需要，因此，在工程建設區域面積不是太大、東西跨度在80km可以完全滿足需要。
（2）採用抵償高程面的方法建立獨立坐標系，即中央子午線保持不變，選擇某一高程面作為歸化高程面，使高程歸化改正和高斯投影變形改正相互抵消，使測區中央的兩項投影變形接近於零。
（3）以上兩種方法建立獨立坐標系都變動了高程歸化面，這將產生一個新橢球，這不僅要計算出新橢球參數，還要把本地區國家坐標系控制點轉換到新產生的橢球面上作為獨立坐標系的起算點，計算較複雜。為了避免這些複雜的計算，可以採用不變動高程歸化面（長度仍然歸化到國家坐標系參考橢球面），只移動l中央子午線的辦法來建立獨立坐標系。
獨立坐標系
獨立坐標系（4）利用GPS-RTK技術建立獨立坐標系。近來，隨著測繪技術的發展，GPS相對定位技術已經成為改造和建立城市坐標系和控制網的主要技術手段。在常規測量中，這種獨立坐標系只是一種高斯平面直角坐標系，而在採用GPS—RTK採集數據時，獨立坐標系就是一種不同於國家坐標系的參心坐標系。
建立原因
在城市測量中，一般要求投影長度變形不大於2.5cm/km。然而，採用國家坐標系統在高海拔地區或離中央子午線較遠地方不能滿足這一要求，這就要考慮建立地方獨立坐標系。
建立地方獨立坐標系的常規方法是以一個國家大地控制點和一條邊的方位角作為起算數據，觀測邊長投影到某特定面（測區平均高程面、抵償面）上。
但這一方法存在弊端：
（1）起算點坐標從國家坐標的參考橢球高斯成果直接搬至地方獨立坐標系的投影面，這在理論上不嚴密，同時因起算點不同，整個網成果不同；
獨立坐標系
獨立坐標系（2）與國家大地控制點不能嚴格轉換，不利於資源共享；
（3）不能充分利用國家大地控制點提高網的精度，對於帶狀控制網（公路、輸電線路等）尤為突出。由此，應該建立一種既與國家坐標系有嚴密換算公式，又能保證投影變形在規定範圍的地方獨立坐標系統。
在城市範圍內布設控制網時，應考慮不僅要滿足大比例尺測圖的需要，還要滿足一般工程放樣的需要，通常情況下要求控制網由平面直角坐標反算的長度與實測的長度儘可能地相符，而國家坐標系的坐標成果則往往無法滿足這些要求，這是因為國家坐標系每個投影帶都是按照一定的間隔劃分，由西向東有規律地分布，其中央子午線不可能恰好落在每個城市的中央。為了減小長度投影變形所產生的影響，使由控制點的平面直角坐標反算出來的長度在實際利用時不需要做任何改正，方便測繪實際作業，根據《城市測量規範》的要求，需要建立有別與國家統一坐標系統的城市獨立坐標系統。
套用意義
在實際測量作業中，我們通常依據不同的用途和工程項目，採用不同的坐標系來滿足工程項目的需要。高斯一克呂格投影分帶有效的限制了長度變形，但是在投影帶的邊緣地區，其長度變形仍然達到了很大的數值。
為了達到城市和工程建設的要求，我們就必須對長度變形加以限制，為此考慮建立獨立坐標系， 目的是減小高程歸化與投影長度變形產生的影響，將它們控制在一個微小的範圍，使計算的長度在實際套用時（如工程放樣時）不需要做任何的改正。
