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[摘要]建立一套切实可行的坐标体系，满足地质勘查的各个阶段的测量工作，是事关地质成果的可靠性、可利用性的关键。本文结合小峡油页岩矿区对地质勘探工作的坐标系统的选取进行了系统详实的分析。
[关键词]坐标系统 投影改正 抵偿面坐标系
[中图分类号] P286+.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-4-236-2
0引言
目前我国地质勘查一般划分为预查、普查、详查、勘探四个阶段，各个阶段对测量的精度要求不同，所选择的坐标系统也不一样。预查和普查阶段精度要求低，地质人员一般运用手持GPS进行外业测量，选取1954年北京坐标系或1980年西安坐标系即可满足要求，但详查和勘探阶段由于要考虑到后续采矿的要求，满足后续工程建设的要求，要求由控制点坐标直接反算的边长与实地测量得到的边长，不得大于规范中相对误差为1/40000之规定，这就是说归算投影改正面带来的长度变形或者改正数不得大于该规定，因此必须要选取合理的投影坐标系。
地质勘查的各个阶段运用不同的坐标系统所完成的各种地质图件，在提交勘探报告时，必须要转换到新的坐标系统下，才能提交勘探成果，坐标系统的混乱造成了大量不必要的无效工作。能否在矿区预查阶段就建立一套坐标系统，既能满足普查阶段手持GPS测量的需要，又能满足勘探或后续工程建设的需要，本文结合青海省小峡油页岩矿区对该问题做出论述。
1测区概况
青海省小峡地区油气（油页岩）普查勘探区块位于互助县与平安县境内，地理坐标：东经101°52′28″～101°59′40″，北纬36°33′32″～36°37′57″，东西宽度为11公里，南北为9公里，勘探区面积约52.25平方公里。拟用三年时间完成普查、详查、勘探工作。
区内有国家三等控制点3个（周家岭、长丰条沟、城二），二等点1个（孙家坡），四等点1个（甘寺沟岭），坐标系统为1980年西安坐标系，6°带第17带成果，中央子午线为99°。为满足钻孔布设和地质填图的需要，拟布设D级GPS点9个，该测区中心点坐标大约为X0=4055200，Y0=762800，中央子午线为101°56′11"，平均高程为2300米。
2测区投影变形分析
在该矿区如果采用1980年西安坐标系，则对投影变形分析如下：导线网和边角组合网中的观测边长D归化至参考椭球体面上时，其长度将会缩短△D。设归化高程为H，地球平均曲率半径为R，则其近似关系为：
即△D/D和归化高程H成正比。该测区平均高程面即H=2300，R取值为6371000，则由于高程面影响的投影误差每公里为△D=H/R*D=2300/6371*1=0.361米。
高程归化和高斯投影对于控制网边长的影响为前者缩短，后者伸长，两者抵偿后尚有0.4897米的残差不能抵消，为满足后续工程建设对投影变形的需要，该矿区需要做投影变形改正，建立新的独立坐标系。
3建立独立坐标系的方法
将1980年西安坐标投影于地方独立抵偿高程面上的高斯平面坐标，可按以下两种方法考虑：
3.1方法1
椭球体上的边长投影至高斯平面，距中央子午线越远的地方，变形越大，在中央经线附近，变形最小。以矿区中央经线101°56′11"为新坐标系的中央子午线，将控制点坐标换带到该经线上，则该变形问题就会解决。观测边长D归化至参考椭球体面上时，由于高程影响，其长度将会缩短△D，把观测边长投影改化到平均高程面2300米上，也会解决该项变形。两项改正完成后称为矿区独立坐标系，改正后各控制点坐标如表1。
根据表中分析可得知，GD04-GD08在80坐标系中的边长为4150.438，在独立坐标系中为4148.426，其差值为2.0119米。根据前面分析控制点80坐标系与其实地边长每公里变形差为△D +△S =0.4897，则4148.426*0.4897/1000=2.0314米，2.0314-2.0199=0.0197米，根据分析可以看出独立坐标系中GD04与GD08在4148.426米的距离上其投影变形差为0.0197，满足规范中关于投影长度变形不大于2.5cm/Km的有关要求。其它边长分析结论不再一一论述。
3.2方法2
高程归化和高斯投影对于控制网边长的影响为前者缩短，后者伸长，两者抵偿后尚有0.4897米的残差不能抵消，我们采用人为地改变归化高程来使它与高斯投影的长度改化相抵偿，简称抵偿面坐标系，此时选择高程修正值△H使： 由于高程面的影响，观测边长归算至椭球体上的变化△D大于因偏离中央子午线的影响△S时，为+，否则为-。则本矿区按该方法计算所得的控制点成果和80系成果比较如表2：
根据4.1方法1中的分析，同样采用GD04-GD08的边长分析可得知，该投影方式也满足规范中关于投影长度变形不大于2.5cm/Km的有关要求。
4结束语
不同的投影方式都能满足地质矿产勘查规范中对于投影变形的要求，但方法1求的的各控制点坐标值与1980年西安坐标值差值比较大，方法2坐标值与1980年西安坐标值较为接近。大部分地质项目不可能配备全站仪或GPS，地质人员常常使用手持GPS来找勘探线点或钻孔、坑探位置，所以一套与国家坐标系统接近的坐标会让野外人员使用非常方便，运用方法2投影后的坐标与1980年西安坐标差值在3米范围内，野外地质人员可以很方便的用手持GPS找到测量人员布设的点位，可见在实际使用时方法2比较适合于地质勘探工作的需要。
Abstract： The establishment of a practical coordinate system， meeting the survey work at all stages of geological exploration， is the key to ensure the reliability and availability of geological results. In this paper， there is a detailed analysis in the selection of the coordinate system in geological exploration work，taking a small gorge oil shale mining area as an example.
Key words：Coordinate Systems、Projection Correction、Compensation Plane Coordinate System
参考文献
[1]孔祥元.控制测量学. 武汉大学出版社，2007.
[2]地质矿产勘查测量规范 国家质量技术监督局 2001.
[3]城市测量规范CJJ/T 8-2011 住房和城乡建设部.
[4]吴国荣等，投影于抵偿高程面上的坐标计算方法及公示推导 科技创新导刊 2007.
[关键词]坐标系统 投影改正 抵偿面坐标系
[中图分类号] P286+.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-4-236-2
0引言
目前我国地质勘查一般划分为预查、普查、详查、勘探四个阶段，各个阶段对测量的精度要求不同，所选择的坐标系统也不一样。预查和普查阶段精度要求低，地质人员一般运用手持GPS进行外业测量，选取1954年北京坐标系或1980年西安坐标系即可满足要求，但详查和勘探阶段由于要考虑到后续采矿的要求，满足后续工程建设的要求，要求由控制点坐标直接反算的边长与实地测量得到的边长，不得大于规范中相对误差为1/40000之规定，这就是说归算投影改正面带来的长度变形或者改正数不得大于该规定，因此必须要选取合理的投影坐标系。
地质勘查的各个阶段运用不同的坐标系统所完成的各种地质图件，在提交勘探报告时，必须要转换到新的坐标系统下，才能提交勘探成果，坐标系统的混乱造成了大量不必要的无效工作。能否在矿区预查阶段就建立一套坐标系统，既能满足普查阶段手持GPS测量的需要，又能满足勘探或后续工程建设的需要，本文结合青海省小峡油页岩矿区对该问题做出论述。
1测区概况
青海省小峡地区油气（油页岩）普查勘探区块位于互助县与平安县境内，地理坐标：东经101°52′28″～101°59′40″，北纬36°33′32″～36°37′57″，东西宽度为11公里，南北为9公里，勘探区面积约52.25平方公里。拟用三年时间完成普查、详查、勘探工作。
区内有国家三等控制点3个（周家岭、长丰条沟、城二），二等点1个（孙家坡），四等点1个（甘寺沟岭），坐标系统为1980年西安坐标系，6°带第17带成果，中央子午线为99°。为满足钻孔布设和地质填图的需要，拟布设D级GPS点9个，该测区中心点坐标大约为X0=4055200，Y0=762800，中央子午线为101°56′11"，平均高程为2300米。
2测区投影变形分析
在该矿区如果采用1980年西安坐标系，则对投影变形分析如下：导线网和边角组合网中的观测边长D归化至参考椭球体面上时，其长度将会缩短△D。设归化高程为H，地球平均曲率半径为R，则其近似关系为：
即△D/D和归化高程H成正比。该测区平均高程面即H=2300，R取值为6371000，则由于高程面影响的投影误差每公里为△D=H/R*D=2300/6371*1=0.361米。
高程归化和高斯投影对于控制网边长的影响为前者缩短，后者伸长，两者抵偿后尚有0.4897米的残差不能抵消，为满足后续工程建设对投影变形的需要，该矿区需要做投影变形改正，建立新的独立坐标系。
3建立独立坐标系的方法
将1980年西安坐标投影于地方独立抵偿高程面上的高斯平面坐标，可按以下两种方法考虑：
3.1方法1
椭球体上的边长投影至高斯平面，距中央子午线越远的地方，变形越大，在中央经线附近，变形最小。以矿区中央经线101°56′11"为新坐标系的中央子午线，将控制点坐标换带到该经线上，则该变形问题就会解决。观测边长D归化至参考椭球体面上时，由于高程影响，其长度将会缩短△D，把观测边长投影改化到平均高程面2300米上，也会解决该项变形。两项改正完成后称为矿区独立坐标系，改正后各控制点坐标如表1。
根据表中分析可得知，GD04-GD08在80坐标系中的边长为4150.438，在独立坐标系中为4148.426，其差值为2.0119米。根据前面分析控制点80坐标系与其实地边长每公里变形差为△D +△S =0.4897，则4148.426*0.4897/1000=2.0314米，2.0314-2.0199=0.0197米，根据分析可以看出独立坐标系中GD04与GD08在4148.426米的距离上其投影变形差为0.0197，满足规范中关于投影长度变形不大于2.5cm/Km的有关要求。其它边长分析结论不再一一论述。
3.2方法2
高程归化和高斯投影对于控制网边长的影响为前者缩短，后者伸长，两者抵偿后尚有0.4897米的残差不能抵消，我们采用人为地改变归化高程来使它与高斯投影的长度改化相抵偿，简称抵偿面坐标系，此时选择高程修正值△H使： 由于高程面的影响，观测边长归算至椭球体上的变化△D大于因偏离中央子午线的影响△S时，为+，否则为-。则本矿区按该方法计算所得的控制点成果和80系成果比较如表2：
根据4.1方法1中的分析，同样采用GD04-GD08的边长分析可得知，该投影方式也满足规范中关于投影长度变形不大于2.5cm/Km的有关要求。
4结束语
不同的投影方式都能满足地质矿产勘查规范中对于投影变形的要求，但方法1求的的各控制点坐标值与1980年西安坐标值差值比较大，方法2坐标值与1980年西安坐标值较为接近。大部分地质项目不可能配备全站仪或GPS，地质人员常常使用手持GPS来找勘探线点或钻孔、坑探位置，所以一套与国家坐标系统接近的坐标会让野外人员使用非常方便，运用方法2投影后的坐标与1980年西安坐标差值在3米范围内，野外地质人员可以很方便的用手持GPS找到测量人员布设的点位，可见在实际使用时方法2比较适合于地质勘探工作的需要。
Abstract： The establishment of a practical coordinate system， meeting the survey work at all stages of geological exploration， is the key to ensure the reliability and availability of geological results. In this paper， there is a detailed analysis in the selection of the coordinate system in geological exploration work，taking a small gorge oil shale mining area as an example.
Key words：Coordinate Systems、Projection Correction、Compensation Plane Coordinate System
参考文献
[1]孔祥元.控制测量学. 武汉大学出版社，2007.
[2]地质矿产勘查测量规范 国家质量技术监督局 2001.
[3]城市测量规范CJJ/T 8-2011 住房和城乡建设部.
[4]吴国荣等，投影于抵偿高程面上的坐标计算方法及公示推导 科技创新导刊 2007.