抚顺测绘史.docx

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抚顺测绘史

一、城市测绘系统

《中华人民共和国测绘法》第五条规定“从事测绘活动应当使用国家规定的测绘基准和测绘系统”，“因建设、城市规划和科学研究的需要，大城市和国家重大工程项目确需建立相对独立的平面坐标系统的，由国务院行政主管部门批准”。

我国现行的大地基准：

1954年北京坐标系，是1942年前苏联大地坐标系的延伸，采用克拉索夫斯基地球椭球参数，其大地原点位于俄罗斯普尔科沃天文台圆形大厅中央；1980西安坐标系，所采用的椭球参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）第16界大会推荐的数值，其大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇。

国家高程基准：

1956年黄海高程基准和1985国家高程基准，两个系统的起算数据相差2.9cm，但国家高程原点是同一个点，位于青岛市区的观象山上。

城市测绘系统主要涉及的是平面坐标系统和高程（海拔高度）系统。

抚顺市现行的测绘系统，平面坐标有4套系统：

1.城市测绘依据的抚顺城市坐标系；2.矿区测绘依据的矿区坐标系；3.80西安坐标系建立之前（1984年6月通过技术鉴定）国家基础测绘成果采用的1954年北京坐标系；4.80西安坐标系建立之后国家基础测绘成果采用的80西安坐标系。

高程基准有4套系统：

1.矿区使用的矿区高程系；大伙房水库采用的大连高程基准；85国家高程基准起用（1987年5月26日）之前完成的国家基础测绘成果和现在城市测绘采用的1956年黄海高程基准；85国家高程基准起用之后完成的国家基础测绘成果采用的85国家高程基准。

这些测绘系统之间存在着一定差值，有的甚至相差很大，使用测绘成果，特别是利用测绘成果进行技术设计及地理空间定位时，必须搞清楚所用测绘成果的测绘系统，以及各测绘系统之间的数学关系。

下面对这些测绘系统作以简单的介绍。

（一）平面坐标系统

1.抚顺矿区坐标系

抚顺市测绘平面坐标系统的诞生及沿革，是伴随着矿山开采和城市建设的发展而进行的。

1905年日俄战争结束后，日本侵略者强行霸占了抚顺煤田的开采权。

随着开采规模的逐渐扩大，需要进行矿区测绘，于是便建立了一套矿区平面坐标系。

这是一个独立坐标系统，其原点位于西露天采坑内的西南部。

该系统建立的准确时间已无据可考，现在掌握的有据可查的平面坐标测绘资料，是在1916年（日本大正五年）7月由日本人江上胜次完成的，由此推断，矿区坐标系是于1905-1916年间建立的。

抚顺1948年解放之后，至1958年9月建立1954年北京坐标系之前这段时间内，为满足城市建设所进行的测绘工作，也采用了这一坐标系统。

由于抚顺煤田在解放前及解放初期，积累了大量的煤田测绘资料，为了矿区技术资料的连续使用，现在抚顺矿业集团的各个矿区仍在沿用这一坐标系。

抚顺矿区坐标系与1954年北京坐标系的换算关系如下：

由矿区坐标转换为1954年北京坐标的换算公式:

x=x0+Xcos6°07′52.3″＋Ysin6°07′52.3″

y=y0+Ycos6°07′52.3″－Xsin6°07′52.3″

由1954年北京坐标转换为矿区坐标的换算公式:

Y=（x-x0）sin6°07′52.3″+（y-y0）cos6°07′52.3″

X=（x-x0）cos6°07′52.3″-（y-y0）sin6°07′52.3″

式中：

X、Y为矿区坐标，x、y为国家1954北京坐标；

x0=34157.081，y0=72420.584。

2.1954年北京坐标系

1956年9月-1957年4月，抚顺城建局测量队与抚顺矿务局测量队合作，完成了抚顺市城市平面控制网与国家控制网的联测，1958年9月完成数据处理，建立了抚顺1954年北京坐标系。

为高斯投影3度分带的第41带，中央子午线为东经123度。

此后近40年的时间里，我市的城市测绘一直采用这一坐标系统。

3.抚顺城市坐标系

地球的表面是一个球面，而地图是一个平面，要将地球表面各种地理要素表达在地图平面上，需要按照一定的数学规则进行投影变换，这就会引起距离、角度及面积等几何量的变形。

这种投影变形的数值，距离投影带中央子午线越远变形越大。

为了保证城市工程测量的精度，由国家建设部颁发的《城市测量规范》规定，“城市平面控制测量坐标系统的选择应以投影长度变形值不大于2.5cm/km为原则”。

抚顺市区的长度变形值为2.4cm/km—9.4cm/km，超出了规范的要求。

规范规定解决这一问题的途径有以下3条：

1）选择投影于抵偿高程面上的高斯正形投影3度带平面直角坐标系统；2）选择高斯正形投影任意带的平面直角坐标系统，投影面可采用黄海平均海水面或城市平均高程面；3）面积小于25km2的城镇可不经投影采用平面直角坐标系统在平面上直接进行计算。

1987年，当时的抚顺市土地管理局开始组织抚顺市地籍测量工作，首先从望花区开始。

为了解决投影变形值大于2.5cm/km问题，设计了以下解决方案：

以位于望花区北面的4号城市三角点为中心，将控制网沿地球参考椭球法线投影到-100m高程面。

时称抚顺市地籍坐标系。

望花区地籍测绘完成之后，抚顺市土地管理局又相继在新抚区、顺城区和东洲区开展地籍测量工作，同样的目的，又选择了-150米作为投影面，仍以4号点为投影中心。

由大地测量学知识可知，这是一种任意坐标系，而不是投影于抵偿高程面上的高斯正形投影统一3度带平面直角坐标系统，而且这种投影并没有真正解决投影变形值超限问题。

但是，自1987年建立了该坐标系后，市土地管理局以此坐标系为基础，完成了抚顺市区的地籍测绘工作，积累了大量的地籍测绘资料。

在此期间，抚顺市出现了三种坐标并用的混乱局面：

除了上述土地管理部门建立和使用的地籍坐标系外，城市规划部门从1991年开始起用1990年施测的GPS网成果，该成果采用高斯正形投影任意带的平面直角坐标系统，投影面为城市平均高程面。

抚顺矿务局则沿用1954年北京坐标系。

1996年1月，由当时的抚顺市国土规划管理局测绘管理办公室以“抚测办发[1996]2号”文发布文件，统一抚顺市的城市坐标系统，即选择以4号点为投影中心，以-150米作为投影面的独立坐标系，也就是以上介绍的地籍坐标系，并命名为“抚顺城市坐标系”。

该系统并没有真正解决投影变形值超限问题，当Y坐标值大于70.5km时，投影变形值仍大于2.5cm/km。

由1954年北京坐标转换为抚顺城市坐标换算公式:

x=kX+0.86996

y=kY+1.57740

由抚顺城市坐标转换为1954年北京坐标换算公式:

X=jx-0.86997

Y=jy-1.57741

式中：

x,y为抚顺城市坐标;X,Y为1954北京坐标；k=0.999976474,j=1.000023526。

坐标值整数部分取小数点前5位。

4.1980西安坐标系

1980西安坐标系的定义，很多文献都有详细叙述，这里不作介绍。

但有一点需要提醒相关人员，1980西安坐标系与1954年北京坐标系在抚顺地区的差值，x值相差近36米，y值相差近49米，望使用时注意。

（二）高程基准

1.矿区高程系

抚顺矿区高程系是日本侵略者为满足抚顺煤田开采而建立的一种独立地方高程基准。

该系统的确立依据及建立年代已经无据可考。

时至今日，抚顺矿业集团各矿区仍然在使用该系统。

矿区高程系与1956年黄海高程系的换算关系如下：

矿区高程+2.021=1956黄海高程

高程值单位为米。

（矿务局沿用的改正数为：

矿区高程+2.042=1956黄海高程

实际上是矿区高与大连高程基准之间的差值）

2.大连高程基准

1905年日本占领大连后，在旅顺港建立了验潮站，以该站1914年1月至1914年6月的验潮资料推求出旅顺港平均海水面，并以此平均海水面为高程基准面建立了大连高程基准，高程基准点位于长春市大同广场（现人民广场）中央（该点已遭破坏）。

东北解放以后的1945-1959年期间，由于国家建设的急需，东北三省及内蒙等地区的水利水电部门仍沿袭使用这一高程基准，并在这一地区布设了各种等级的水准网，包括与抚顺地区有关的浑河流域水准网，该水准网布设于1951年，其起算点为营口港务局No.1号水准点。

大伙房水库的勘测、设计、施工及建成后至今的管理，均使用大连高程基准（有人称“水利高程系”）。

抚顺市城市建设委员会测量队1955年建立的抚顺城市二等水准网，初期也采用了大连高程基准，1964年抚顺城市二等水准网与国家水准网联测，启用1956年黄海高程基准，大连高程基准在抚顺市城建部门停止使用。

大连高程基准与1956年黄海高程基准的换算关系如下：

大连高程+0.027=1956黄海高程

高程值单位为米。

3.1956年黄海高程基准

作为一个国家的高程基准，一般必须有两个高度元素组成，一个是高程基准面的高度，另一个是相对该基准面的原点高程。

1956年黄海高程基准，以位于青岛大港一号码头的验潮站为基本验潮站，以该站1950-1957年7年验潮资料推求出海平面作为高程基准面，国家水准原点位于青岛观象山上，原点高程72.289m。

1959年国务院颁布《中华人民共和国大地测量法式（草案）》，规定“国家水准点的高程以青岛水准原点为依据”。

抚顺市于1964年将城市二等水准网与国家水准网联测，开始启用1956年黄海高程基准，沿用至今。

4.1985国家高程基准

20世纪80年代初，我国利用青岛验潮站1952-1979年28年的验潮资料，重新计算了平均海平面的高度，并以此为高程基准面测定国家高程原点的高程值为72.260m，命名为1985国家高程基准，经国务院批准，由国家测绘局于1987年5月26日公布使用。

抚顺市没有启用该高程基准。

1985国家高程基准与1956年黄海高程基准的换算关系如下：

1985国家高程+0.029=1956黄海高程

高程值单位为米。

二、测绘成果

1.城市首级平面控制网

城市首级平面控制网，是城市地理空间定位的基础。

抚顺市现在利用的首级平面控制网，建立于1955年，为三等三角网（简称55三角网），由当时的抚顺市城市建设委员会测量队与抚顺矿务局测量队联合完成，全网由29个点组成，该网包括以下约束条件：

3个固定点，为国家一等三角点；2个天文方位角；1条基线扩大边。

由于我国当时还没有制定大地测量技术规程，该网技术方案的制定，参考了原苏联楼道夫与福洛林契夫主编的《二、三、四等三角测量细则》，水平角利用威尔特T2、T3经纬仪观测8测回（与国家三角点联测的5个三角形利用T3经纬仪观测16测回）。

采用了高斯正形投影统一3度带平面直角坐标系统，中央子午线经度123度。

55三角网的精度指标为：

最大三角形闭合差5.5秒；最小三角形闭合差0秒；测角中误差1.2秒；平差后单位权中误差1.4秒；最弱边相对中误差1/104000。

图155三角网略图

事实上，55三角网的技术指标未达到三等三角网的标准。

首先，该网的大部分角度，采用J2（T2）级经纬仪观测8测回，55三角网的平均边长为6.5公里，按要求应该观测12测回，至少应该观测9测回。

另外，据55三角网的《技术总结报告》称，平差后固定点间仍存在坐标不符值，由固定点327推算到固定点398，纵横坐标差不符值分别为46mm和34mm，说明当时的平差计算存在一定问题。

经过对55三角网原始计算数据进行分析得知，该网在尺度选取上也存在问题，本网有2条固定边：

一条由一等三角点327、329构成的已知边327-329，另一条为实际丈量基线的2次扩大边3-4。

327-329是投影在参考椭球面上的，而3-4则是投影到大地水准面上，抚顺地区的高程异常约为60米，基线扩大边3-4边长5264米，由此而产生的边长投影误差为49.5mm。

55三角网已利用半个多世纪，在国民经济建设中发挥了很大的作用，但除了其原有的精度问题外，加之自然及人类工程的影响和破坏，部分点已丢失和发生位移，已经远远满足不了现代城市大比例尺测绘及高精度工程测量的要求，急需对该网进行更新。

1990年，当时的抚顺市城乡规划局立项，利用先进的GPS技术改造抚顺市平面控制网。

并与武汉测绘科技大学、辽河油田物探公司、辽宁省测绘局等单位合作完成了工程的实施。

1990年11月，工程通过了由国内著名测量专家组成的鉴定委员会的技术鉴定，认为工程成果达到了当时国内先进的科技、生产水平。

后期该成果获得国家测绘局科技进步三等奖。

但是，由于种种原因，该成果至今未能启用。

2.城市首级高程控制网

抚顺市首级高程控制网为二等水准网，始建于1955年，由抚顺市城市建设委员会测量队与抚顺矿务局测量队联合完成。

全网由34个水准点组成，水准路线全长76km，起算点为浑水26号（新太河），起算数据为大连高程基准，布设范围，东至章党，西至望花，南线沿和平路、市区、青年路、绥化路布设，北线沿沈吉铁路线布设，控制面积约150km2。

平差后每公里偶然中误差0.07mm。

1964年，抚顺市城建局测量队完成了抚顺城市高程网与国家高程网的联测，同时起用了1956年黄海高程基准。

起算点为国家二等水准点53-12（放晓）、53-13（英石沟）、53-14（二道房）和53-15（大甲邦）。

联测后仍称为抚顺市二等水准网。

1977年6月至1978年6月，抚顺市城建局测量队完成了抚顺城市高程网的复测。

在此次复测中，对原网进行了扩展，二等水准点增加到49个（不包括起算点），起算点为国家二等水准点53-12（放晓）、53-14（二道房）和53-15（大甲邦）和53-16（章党）。

平差后每公里全中误差1.26mm。

此后，我市的高程控制网没有再进行全面复测。

3.抚顺市水准原点

国家建设部颁发的《城市测量规范CJJ8-99》第3.1.2条要求：

“在大城市或有地面沉降的城市应建立基岩水准标石作为地方水准原点”。

城市水准原点是一个城市标高测定的基准点，由于这种点的建造技术复杂、费用较高，在我国建造这种水准原点的城市并不多。

2002年我市建立了抚顺城市水准原点。

为了保障城市安全和可持续发展，抚顺市规划和国土资源局于2002年1月立项并经市政府批准，建立抚顺市地质灾害监测系统。

建造抚顺市城市水准原点，是抚顺市地质灾害监测系统的一个子项目。

目的是建立稳定可靠的城市高程参考基准，为城市沉降监测提供精度高、可靠性大的高程起算数据。

抚顺市勘察测绘院完成了城市水准原点的设计、建造及其高程测定任务。

建点前进行了多个场地的比较选择，最后选定在抚顺高等职业技术学院校园内。

经地质调查和物探勘察，这里的地质条件良好，基岩完整，远离地质断层，同时还便于观测和对标志的长期保护。

水准原点由1个主点2个副点组成。

点的上下结构为：

底部固结在新鲜基岩上，自孔底到孔口，全部钢筋笼捆扎，混凝土灌注，顶部加测量标志，用电信井盖作保护盖。

施工采用SH－300型钻机，Ф600mm钻具钻进，钻到微风化岩1米以下之后终孔，下Ф600mm水泥管护壁，然后洗井，洗井结束后，下Ф350mm钢筋笼，钢筋笼为6根Ф14mm主筋，Ф6mm辐筋，200mm均距捆扎，用C25＃混凝土灌注，灌注后切割钢筋，安装测量标志，用红砖砌筑井口，加双层电信井盖。

现场施工于2002年5月29日开始，2002年7月7日结束，3个点的终孔深度分别为6.4、8.8和12.4米。

为确保原点的建造质量，委托监理工程师对建点施工的全过程进行了质量监理。

施工结束后，委托抚顺市建筑科学研究院对原点的地下结构质量进行了科学检测，检测结果：

3个点的质量均符合设计要求。

原点的高程值一经确定，就将作为抚顺市区地面变形监测及城市工程测量的高程起算基准。

故此，高程原点的高程测定必须做到方案科学、数据精确，同时还要顾及城市以往各种与高程信息相关资料的连续性。

基于上述原则，原点高程值的测定采用了如下方案：

（1）高程基准的选取

《城市测量规范》第3.1.4条规定，“城市高程网的高程系统，应采用1985高程基准或沿用1956年黄海高程系统”。

我市以往采用的是1956年黄海高程基准，考虑使我市以往测绘资料保持连续性，故仍继续采用1956年黄海高程基准。

（2）高程起算点的选取

为了测定原点的高程，在河北地区选取了7个城市二等水准点，按照国家一等水准的技术要求，对原点进行了联测。

经稳定性检验，其中有三个点产生了移动，最后用BM45、BMA2、BM123和BM144四个城市水准点作为起算点，用间接平差法进行严密平差，求得了原点的高程值，高程中误差2.5mm。

4.城市地形图

抚顺市用于城市规划、设计及管理所用基本地形图为1:

500和1:

10000两种比例尺，前者用于微观管理、后者用于宏观管理。

我市1:

500地形图的大范围测绘，始于1987年的城市地籍测绘，截止1995年底的统计，已测绘2885幅，面积约140km2。

地形图的表达经历了以下三种形式的演化过程：

（1）模拟地形图

20世纪80年代之前的地形图为模拟形式，即以聚脂薄膜为原图载体，向用户提供蓝晒图纸。

此间，我市的地形图资料分散在城建、土地、工矿等不同的部门。

（2）数字化地形图

进入20世纪90年代，计算机技术在城市建设及管理领域的应用发展迅速，为适应这一形势的要求，测绘产品逐步由模拟形式向数字形式过度。

以计算机存储设备为载体，向用户提供数字化产品。

（3）地理空间数据

进入21世纪，地理信息系统（GIS）技术在各个领域得到广泛的应用。

以计算机技术、网络技术、GIS技术等现代技术为支撑，向用户提供具有空间定位信息及属性信息的地理空间数据产品。

5.城市地下管网探测

城市地下管网，是城市最重要的基础设施之一，它不仅标志着一个城市可持续发展的综合实力水平，同时也关系到千家万户市民的日常生活,被称为城市的生命线，历来受到城市决策管理者的重视。

抚顺市是一个历史久远的重工业城市，拥有给水、排水、电力、通讯、燃气、热力、工业、人防工程、采煤巷道等多种地下工程设施。

纵横交错，形成了一个庞大而复杂的地下工程网络系统。

随着城市建设的加速发展，地下管网系统也随之不断扩大和改变。

然而，我市的地下管网工程项目虽然实现了统一规划、审批，但工程的建设及管理却是分散的。

一直没有一张能够全面反映地下管网综合信息的综合管网图，严重影响了城市建设的健康发展，并造成了经济上的重大损失。

2001年2月，抚顺市国土规划管理局确立“抚顺市地下管网探测及基础地理地理信息系统建设”项目。

项目的目标是：

查清各类地下管线的准确空间位置及相关属性，利用地理信息系统（GIS）技术对探测成果进行管理，以提高各管线产权单位的管理水平和工作效率，同时也为市政府进行城市规划及管理工作提供准确可靠的基础资料。

“抚顺市地下管网探测及基础地理地理信息系统建设”项目，是一个庞大的系统工程，它涉及到的专业领域广、技术水准高。

市政府有关领导和部门对该工程十分重视。

为加强对该工程的领导，成立了抚顺市地下管网探测及基础地理地理信息系统建设工作领导小组（简称GIS工作领导小组）。

魏东平副市长任领导小组组长，市政府副秘书长程占元、市国土规划局局长江润黎为副组长，小组成员由各有关单位的负责人组成。

领导小组下设办公室，国土规划局副局长白英任办公室主任。

市政府于2001年3月14日以“抚政办发[2001]11号”文件，转发了市国土规划管理局《关于开展地下管网探测工作及建立基础地理信息系统实施意见》。

项目的实施由抚顺市勘察测绘院完成。

管线探测工程于2001年3月开始，2001年10月结束，探明地下管线11大类，分别是：

自来水、煤气、热力、排水、电信、电力、路灯、交通信号、石油、工业、有线电视等，全长2424公里。

在地下管线探测的同时，抚顺市勘察测绘院研制开发了抚顺市地下管线地理信息系统，实现了全市地下管线信息化管理。

2001年10月15日-10月23日通过了辽宁省测绘产品质量监督检查站的检查验收，全部成果达到了规范及设计要求。

6.抚顺市基础地理信息系统研制开发

抚顺城市基础地理信息系统研制开发项目，由抚顺市国土规划管理局于2001年2月立项并经市政府批准，由抚顺市勘察测绘院承担。

抚顺城市基础地理信息系统是以多元的、数字化的城市基础地理空间数据为主要内容,以完善的基础地理空间数据生产体系、管理体系及数据服务体系为主要结构的地理信息系统。

该系统建立在网络化的计算机软硬件基础上，按照规范化的信息分类标准和统一的地理空间关系，对各项城市地理空间数据进行科学存储与管理，实现快速采集、建库、查询、检索、统计、快速更新、空间分析以及数据共享，使全市范围的基础地理空间资料成为数字化存储、动态管理、可操作、可共享的信息资源，提供给相关部门和社会各界使用。

系统将为抚顺市的城市规划、建设、管理及社会各部门提供城市基础地理空间数据，从而为抚顺市的信息化建设、特别是与城市地理信息相关的综合应用提供良好的基础和支持。

《抚顺市基础地理信息系统总体设计方案》，由抚顺市科委于2001年4月12日主持召开专家论证会。

论证委员会由7位国内GIS领域的知名专家学者组成，省、市有关方面的领导及专业技术人员参加了会议。

专家论证的结论是：

抚顺市基础地理信息系统项目立项意义重大，系统总体设计方案合理可行，承担单位具有完成该项目的条件和能力。

《系统总体设计方案》通过论证之后，课题组依据其确立的系统框架，制定了各子系统的《详细设计方案》。

随后便进入了系统的实际性研究开发。

系统开发历时2年多，2003年底基本完成并投入运行。

抚顺市基础地理信息系统包括了以下地理空间数据库：

（1）抚顺市城市规划区内1:

500全要素地形图数据库；

（2）抚顺市地下管线数据库；

（3）抚顺市城区1:

10000、1:

20000地形图图形数据库。

（4）抚顺市近郊区数字地面模型（DTM）数据库；

（5）抚顺市行政区（4区3县）1:

50000、1:

100000地形图数据库；

（6）抚顺市行政区1:

1万地形图栅格图形数据库；

（7）抚顺市行政区2.5米分辨率卫星遥感图像数据库；

（8）抚顺市土地利用现状和土地利用规划信息数据库；

（9）抚顺市地质矿产资源地理空间数据库；

（10）抚顺市行政区划（行政区划调整后）及地名数据库；

（11）抚顺市建筑抗震信息数据库。

三、测绘队伍

抚顺市城市测绘队伍始建于1951年7月，隶属于当时的市建设委员会。

随着历史的发展和变迁，城市勘测队伍先后隶属于市建委（1954年）、市地质处（1957年）、市建筑设计院（1960年）、市城建局（1964）、市城乡规划设计院（1980），1993年12月成立抚顺市勘察测绘院，为我市首家具有独立法人资格的专业测绘单位，该院先后隶属于市规划和土地管理局（1993-2001年）、市规划和国土资源局（2002-2004年），后隶属于市规划局。

在我市，除了专业的城市测绘单位外，还有隶属于工矿、地质勘查、水利、房产等系统及民营测绘队伍。

至2005年底统计，具有甲、乙、丙级测绘资格的测绘单位**家，从业人员***人。

四、测绘管理