SY/T 10019-2024 海上卫星定位测量技术规范

　　ICS75.180.10CCS E11

　　中华人民共和国石油天然气行业标准

　　SY/T10019—2024代替SY/T10019—2016

　　海上卫星定位测量技术规范

　　Technical specifications for offshore satellites positioning andsurveying

　　2024—09-24发布2025—03-24实施

　　国家能源局发布

　　SY/T10019—2024

　　目次

　　前言 Ⅱ

　　1范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 缩略语 2

　　5基本要求 3

　　5.1定位系统选型和配置 3

　　5.2 差分全球卫星导航系统(DGNSS)参考台选用 3

　　5.3 移动台安装 3

　　5.4坐标系及投影方式 3

　　5.5定位精度要求 4

　　6系统检验 4

　　6.1 移动台检验方法 4

　　6.2偏移距检验方法 4

　　6.3 检验结果及报告 5

　　6.4其他要求 5

　　7质量控制 5

　　7.1 GNSS卫星状况质量监控 5

　　7.2DGNSS定位质量控制 5

　　7.3PPP定位质量控制 6

　　8资料整理 6

　　8.1日志和日报编写 6

　　8.2数据整理 6

　　9 成果提交 7

　　9.1提交现场数据和报告 7

　　9.2 提交作业报告 7

　　附录A (规范性)参考椭球体几何参数 8

　　附录B (资料性)坐标转换参数的求定和使用 9

　　附录C (资料性)UTM及TM投影 10

　　参考文献 11

　　SY/T 10019—2024

　　前言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件代替SY/T 10019—2016《海上卫星差分定位测量技术规程》,与SY/T 10019—2016相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：

　　a) 更改了术语和定义(见第3章，2016年版的第3章);

　　b) 增加了选型要求的内容(见5.1.1e)和f);

　　c) 更改了定位系统的配置要求(见5.1.2,2016年版的4.1.2);

　　d)删除了陆基差分参考台的要求(见2016年版的4.2.1);

　　e)更改了陆基和星基差分参考台选用要求(见5.2.1,2016年版的4.2.2);

　　f)增加了精密单点定位技术的参考台选择要求(见5.2.2);

　　g)更改了移动台安装要求(见5.3b)和d),2016 年版的4.3b)和d)];

　　h) 更改了坐标系要求(见5.4.1,2016年版的4.4.1);

　　i)更改了投影方式的要求(见5.4.2,2016年版的4.4.2);

　　j) 更改了定位精度要求(见5.5,2016年版的4.5);

　　k) 更改了系统检验的内容(见6.1、6.2及6.3,2016年版的5.1和5.2);

　　1)增加了“其他要求”(见6.4);

　　m)更改了质量控制的内容(见7.1和7.2,2016年版的6.1和6.2);

　　n) 增加了PPP定位质量控制的内容(见7.3);

　　o) 更改了日志和日报的要求(见8.1,2016年版的7.1);

　　p) 更改了数据记录格式和提交数据内容(见8.2.1、8.2.2,2016年版的7.2.1、7.2.2);

　　q) 删除了存储介质标签内容(见2016年版的7.2.3);

　　r) 更改了成果提交的内容(见第9章，2016年版的第8章);

　　s) 增加了CGCS2000 (见A.1和A.2);

　　t)更改了坐标转换参数的求和和使用的内容(见附录B,2016 年版的附录B);

　　u)更改了UTM投影简介内容(见C.1,2016 年版的C.1), 增加了TM投影简介和TM投影坐标系(见C.3和C.4);

　　v) 删除了常用的定位系统作业距离和定位精度(见2016年版的附录D);

　　w)删除了作业报告的编写和最终作业报告的编写(见2016年版的附录E和附录F)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由石油工业标准化技术委员会石油物探专业标准化委员会提出并归口。

　　本文件起草单位：中海油田服务股份有限公司、中海辉固地学服务(深圳)有限公司、中海石油(中国)有限公司、中海石油(中国)有限公司天津分公司、中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司、天然气水合物国家重点实验室。

　　本文件主要起草人：陶华、袁全社、张建峰、陈春才、张昊楠、曹峰、李学成、邢延国、刘兵、朱友生。

　　本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：

　　——1998年首次发布为SY/T 10019—1998,2010年第一次修订，2016年第二次修订;

　　——本次为第三次修订。

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　　海上卫星定位测量技术规范

　　1范围

　　本文件规定了海上卫星定位测量的系统选型和配置、精度和检验、质量控制、资料处理、成果提交的基本要求，描述了检验方法。

　　本文件适用于海上油气勘探开发作业的定位测量，其他海洋工程参照使用。

　　2规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T18314全球定位系统(GPS) 测量规范

　　SY/T 10026 海上地震资料采集定位及辅助设备校准指南

　　3术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　全球卫星导航系统globalnavigationsatellitesystem(GNSS)

　　能在全球范围内提供导航服务的卫星导航系统的通称。

　　注：一种全球分布的卫星导航系统，由空间段、地面控制段和用户段三部分组成，为全球用户提供实时的三维位置、速度和时间信息，主要包括：中国北斗系统(BDS)、 美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯系统(Glonass)和欧洲伽利略系统(Galileo)。

　　[来源：BD 110001—2015,2.1.15,有修改]

　　3.2

　　差分全球卫星导航系统differentialglobalnavigationsatellitesystem(DGNSS)

　　采用差分技术，提高GNSS用户定位精度的系统。

　　注：差分技术是一种改进无线电导航系统定位精度的技术。通过确定已知位置的定位误差，随后将该误差或校正因子发送给在相同地理区域内使用同一个无线电导航系统信号源的用户。

　　[来源：GB/T 17424—2019,3.1.3,有修改]

　　3.3

　　陆基差分参考台land-baseddifferentialreferencestation

　　通过无线电台传送全球卫星导航系统差分数据的陆地台站。

　　注：该类台站分布在我国东部沿海，从北至南，现有22座，差分数据由接收台站参考点的GNSS卫星数据处理获得，通过无线电台发送给用户。

　　3.4

　　星基差分参考台 satellite-baseddifferentialreferencestation

　　采集观测数据用于通过通信卫星链路远距离传送全球卫星导航系统差分数据的台站。

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　　注：该类台站分布在全球各地，参考站对GNSS卫星进行长期连续跟踪，并将观测数据发送至控制中心，控制中心对各参考站的数据进行分析、处理，同时将处理后的差分改正数据通过同步卫星广播给用户，从而提高用户的实时定位精度。

　　3.5

　　移动台mobilestation

　　安装在作业船上的全球卫星导航系统用户端，作业船为钻井平台、勘探船、驳船、拖轮和工程船等。

　　3.6

　　2000国家大地坐标系chinageodeticcoordinatesystem2000(CGCS2000)

　　由中国建立的大地坐标系统，坐标系的原点位于地球质心，Z 轴指向国际时间局(BIH)1984.0 定义的协议地球极(CTP)方 向，X 轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP 赤道的交点，Y轴满足右手法则。实现以地心参考框架(ITRF97) 为基准，参考历元为2000.0,CGCS2000坐标是2000.0历元的瞬时坐标。

　　[来源：BD 110001—2015,2.2.4,有修改]3.7

　　WGS-84 大地坐标系 worldgeodeticsystem-84

　　美国GPS采用的大地坐标系统，坐标系的原点位于地球质心，Z 轴指向国际时间局(BIH)1984.0定义的协议地球极(CTP) 方 向，X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP 赤道的交点，Y轴满足右手法则。WGS-84坐标是观测历元的动态坐标。

　　[来源：BD 110001—2015,2.2.5, 有修改]3.8

　　精密单点定位precise point positioning(PPP)

　　利用全球卫星导航系统接收机的载波相位观测值、精密星历和精密卫星钟差实现高精度定位的方式。

　　[来源：BD 110001—2015,4.8.4.4,有修改]3.9

　　卫星罗经satellite compass

　　利用两台卫星定位接收机同步接收卫星信号，计算两台卫星定位接收机天线的基线方向，从而达到稳性指北的导航设备。

　　[来源：SY/T 10026—2018,3.3,有修改]

　　3.10

　　重合点coincidentpoint

　　同时具有不同坐标系坐标的大地测量控制点，可用于计算转换参数。

　　[来源：CH/T2014—2016,2.1.4]

　　4缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

　　HDOP:平面坐标几何精度因子(Horizontal Dilution Of Precision)

　　PDOP: 三维坐标几何精度因子(Positional Dilution Of Precision)

　　TM:横轴墨卡托投影(TransverseMercatorProjection)

　　UTM: 通用横轴墨卡托投影(Universal Transverse Mercator Projection)

　　UKOOA:英国海上工作人员联合会(UnitedKingdomOffshoreOperatorsAssociation)

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　　5基本要求

　　5.1定位系统选型和配置

　　5.1.1选型要求

　　定位系统的选型按以下原则：

　　a) 应满足作业所要求的精度;

　　b)作用距离应覆盖整个作业工区;

　　c) 定位测量功能应满足作业要求;

　　d) 应全天候稳定可靠，具有连续作业能力;

　　e)宜采用拥有备份通信卫星的差分系统;

　　f)宜采用可接收中国北斗卫星信号的接收机。

　　5.1.2配置要求

　　鉴于海上油气勘探开发作业的特殊性，宜选用两套不同的软硬件组成主、副定位系统，其配置按 以下要求：

　　a) 主定位系统作为首用定位系统，宜同时接收多种GNSS定位信号和差分信号;

　　b)副定位系统作为主定位系统的备份和参考，可接收GNSS定位信号和差分信号;

　　c)主、副定位系统应有独立的硬件设施，包括GNSS接收机、天线、通信电缆、工作站和其他硬件;

　　d)主、副定位系统应有独立的软件，包括定位位置解算软件、质量控制软件和综合导航软件。

　　5.2 差分全球卫星导航系统(DGNSS) 参考台选用

　　5.2.1陆基差分参考台和星基差分参考台选用要求包括：

　　a) 宜首选参考台到工区距离没有限制的定位系统;

　　b) 需要选择参考台的定位系统，该参考台到工区的距离应不大于2000km;

　　c) 宜优先选择能提供多星座、精度可靠数据的参考台;

　　d) 应提供全天候实时不间断的数据。

　　5.2.2 采用精密单点定位(PPP) 技术服务时不必选择参考台。

　　5.3移动台安装

　　移动台安装条件包括：

　　a)GNSS卫星和差分信号接收天线应安装在载体的较高部位，但不应高过避雷针;

　　b)GNSS卫星和差分信号接收天线周围高度角10°以上应无大的障碍物遮蔽;

　　c)GNSS卫星和差分信号接收天线应远离其他无线电发射和接收天线，距离1m 以上;

　　d) 当GNSS卫星接收天线与作业船导航参考点不一致时，应安装高精度测量型电罗经或卫星罗经，其精度应不低于0.5°,准确量取GNSS卫星接收天线至作业船导航参考点的偏移距，并输入综合导航软件中。

　　5.4坐标系及投影方式

　　5.4.1坐标系

　　海上油气勘探开发作业应采用CGCS2000, 它的椭球体参数见附录A:当作业需要用其他坐标

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　　系，应提供该坐标系与CGCS2000之间的转换参数，转换参数的求定和使用见附录B。

　　5.4.2投影方式

　　根据客户要求，选择相应的投影类型，一般采用6°分带法的UTM方式或TM 方式。UTM及 TM投影见附录C。在中国海域，UTM投影具体参数如下：

　　a) 投影类型为UTM;

　　b)纬度原点0°;

　　c)常用的中央经线是105°E(48 带)、111°E(49 带)、117°E(50带)、123°E(51带)和120°ETM(渤海地区专用);

　　d) 北伪偏移0m;

　　e)东伪偏移500000m;

　　f)中央经线比例因子0.9996。

　　5.5定位精度要求

　　海上油气勘探开发作业中，定位系统的水平定位误差与参考台类型相关，包括：

　　a)采用陆基差分参考台时，静态和动态水平定位误差宜不大于2m;

　　b) 采用星基差分参考台时，静态水平定位误差宜不大于20cm, 动态水平定位误差宜不大于2m。

　　6系统检验

　　6.1移动台检验方法

　　6.1.1第一种方法

　　在已知控制点上，对定位系统进行检验，控制点的布设应符合GB/T18314的有关规定，检验方法是将全站仪架设在控制点上，观测GNSS天线到控制点的距离和方位，采集至少20组数据，通过计算获得DGNSS的水平平均定位误差。

　　6.1.2第二种方法

　　将DGNSS天线安装在已知控制点上，正确设置DGNSS系统在该区域的参数，记录至少10min数据，记录间隔不超过10s。使用公式(1)计算DGNSS系统单次观测径向误差，所有单次观测径向误差的算术平均值作为DGNSS平均误差。检验方法应符合SY/T10026的相应要求。

　　△r;=√(E。E,²+(N。-N,(1)

　　式中：

　　△r——第i 次观测径向误差，单位为米(m);

　　E₀——已知点东坐标，单位为米(m);

　　N₀——已知点北坐标，单位为米(m);

　　E——第i次观测东坐标，单位为米(m);

　　N——第i次观测北坐标，单位为米(m)。

　　6.2偏移距检验方法

　　船上各参考点的偏移距离测量应采用卷尺、测距仪或全站仪往返测距，估值读至毫米(mm), 量

　　距总次数不少于2次。

　　6.3检验结果及报告

　　6.3.1检验结果

　　合格的检验结果应满足：

　　a) 水平定位误差应不大于2m, 有效期不大于12个月;

　　b)偏移距测量互差不大于5cm。

　　6.3.2检验报告

　　检验完成后，应提交检验报告。主要包括以下内容：

　　a)检验时间、地点、使用设备和参加人员;

　　b) 检验方法和工作细节描述;

　　c)已知点坐标及示意图;

　　d)原始数据;

　　e)检验结论。

　　6.4其他要求

　　除常规的检验外，如遇以下情况应及时检验：

　　a)作业期间，仪器发生故障经修理后;

　　b)作业期间，仪器受明显冲击、振动或碰撞后;

　　c) 现场定位工程师或用户代表对定位结果有疑问时。

　　7质量控制

　　7.1GNSS 卫星状况质量监控

　　作业期间，定位人员应实时监测GNSS卫星状态信息，包括如下内容：

　　a) 卫星高度和时间的关系曲线;

　　b)卫星方位角和时间的关系曲线;

　　c)所有可跟踪的卫星和时间的关系曲线;

　　d) 每个卫星的可跟踪周期和时间的关系曲线;

　　e)PDOP和HDOP值与时间关系曲线;

　　f) 卫星的“健康”状况;

　　g) 定位质量指示。

　　7.2DGNSS定位质量控制

　　定位人员应实时监测定位质量，包括如下内容：

　　a) 移动台应接收不少于8颗健康的GNSS卫星进行坐标计算;

　　b) 移动台的观测值为浮点解或固定解;

　　c)DGNSS差分数据的更新率应小于20s;

　　d) 所有定位系统的差分信号同时中断时间不应超过120s;

　　e)95%点位数据的HDOP值和PDOP值应小于3;

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　　f)不同的DGNSS系统水平定位误差应不大于2m。

　　7.3PPP定位质量控制

　　PPP定位质量控制包括如下内容：

　　a) 移动台应接收不少于6颗健康的GNSS卫星进行坐标计算;

　　b) 移动台的观测值为浮点解或固定解;

　　c)95% 点位数据的HDOP值和PDOP值应小于3;

　　d)宜采用北斗PPP信号。

　　8资料整理

　　8.1日志和日报编写

　　8.1.1日志要求如下：

　　a)日志应现场手写;

　　b) 日志中应记录每日作业概况、设备故障及作业中遇到的问题。

　　8.1.2日报要求如下：

　　a) 应包含作业动员的细节、动员时间、作业船名、使用的系统、作业人员及设备安装情况;

　　b) 应包含各种偏移距数据、电罗经或卫星罗经的补偿值，并标绘示意图;

　　c) 宜包含每条测线的名称、开始时间、有效起始炮号、结束时间、结束炮号及记录文件名;

　　d) 宜包含每条测线上下线时双系统的PDOP、HDOP和船位;

　　e) 报废的测线宜注明线号、起始和结束炮号，并注明报废原因;

　　f)宜包含作业过程中设备故障及恢复情况;

　　g) 宜包含作业内容的变更和用户代表的其他要求;

　　h) 宜包含人员和设备的变更情况;

　　i)宜包含交接班人员的姓名及交接时间;

　　j) 日报应由作业现场负责人及用户代表认可。

　　8.2数据整理

　　8.2.1数据记录格式

　　记录数据时，应采用UKOOA P1/90、UKOOAP2/94、P1/11、P2/11、Shell 公司设计的地震勘探辅助数据(SPS)格式或合同要求的其他格式。

　　8.2.2提交数据内容

　　提交数据应包括以下内容：

　　a) 作业船名称;

　　b)作业工区名称;

　　c) 测线号;

　　d)GNSS时间和日期;

　　e)GNSS卫星接收天线与作业船基准点的偏移量;

　　f) 坐标系和坐标转换参数;

　　g)投影参数; h)经度;

　　i)纬度;

　　j)罗经数据等。

　　9成果提交

　　9.1提交现场数据和报告

　　作业完成后，应提交如下现场成果资料：

　　a)原始定位测量数据，如美国国家海洋电子协会格式(NMEA0183) 数据、P1/90数据、设备偏移距等;

　　b)作业日报;

　　c) 定位系统的检验报告;

　　d) 定位测量结果现场报告。

　　9.2提交作业报告

　　9.2.1编写要求

　　根据合同规定编写作业报告，编写要求如下：

　　a)报告应文字确切，数据准确;

　　b)提交的报告宜包括打印版和电子版。

　　9.2.2报告内容

　　作业报告宜包括如下内容：

　　a)作业区块略图和区块地理位置描述;

　　b) 参考台参数和移动台定位系统天线位置图;

　　c)作业人员;

　　d)作业简介;

　　e) 使用定位设备性能和设备清单;

　　f)定位作业质量分析;

　　g)定位系统的校准方法、校准值和系统工作稳定性分析;

　　h)定位系统的配置连接图;

　　i)附图(表)及其说明;

　　j) 其他有关资料。

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　　附录A

　　(规范性)

　　参考椭球体几何参数

　　A.1CGCS2000

　　2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心;2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X 轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面(历元2000.0)的交点，Y轴与Z轴、X 轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。

　　A.2CGCS2000参考椭球体几何参数

　　CGCS2000椭球体参数包括如下内容：

　　a)长半径a=6378137m;

　　b) 短半径b=6356752.3141m;

　　c) 扁率α=1/298.257222101;

　　d) 第一偏心率平方e²=0.00669438002290;

　　e) 第二偏心率平方e²=0.00673949677548。

　　A.3 WGS-84

　　WGS-84 是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局(BIH)1984.0 定义的协议地极(CTP) 方向，X 轴指向BIH1984.0的协议子午 面和CTP赤道的交点，Y轴与Z 轴和X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统(ITRS),是目前国际上统一采用的大地坐标系。GNSS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。

　　A.4 WGS-84参考椭球体几何参数

　　WGS-84 椭球体参数包括如下内容：

　　a)长半径a=6378137m;

　　b) 短半径b=6356752.3142m;

　　c) 扁率α=1/298.257223563;

　　d) 第一偏心率平方e²=0.00669437999013;

　　e) 第二偏心率平方e²=0.006739496742227。

　　附录B

　　(资料性)

　　坐标转换参数的求定和使用

　　B.1七参数坐标转换

　　七参数坐标转换常用于国际上各种坐标系之间的转换，是目前全球或大区域内坐标转换的常用方 法。国际上公布有各种世界坐标系及常用的地区坐标系之间的转换参数，国内作业只要所使用坐标系 与这些坐标系相对应就可采用。

　　局部区域内求取七参数需要该区域内均匀分布的至少4个重合点，通过使用最小二乘平差的方法求定。

　　七参数转换中各参数的意义如下：

　　a) 坐标平移：△X、△Y、△Z;

　　b) 坐标轴旋转：dX、dY、dZ;

　　c)比例因子：K。

　　B.2 三参数坐标转换

　　三参数坐标转换是局部区域内各种坐标系之间相互转换的常用方法。在较大的区域内不宜使用三参数坐标转换方法。目前各地区、部门公布或使用有一些坐标系之间的转换三参数，可酌情采用。

　　局部区域内求取转换三参数需要该区域内均匀分布的至少2个重合点，通过计算它们的三维迪卡儿坐标差的平均值或用最小二乘平差的方法求定。

　　三参数转换中△X、△Y、△Z参数的意义为坐标平移。

　　B.3二维四参数坐标转换

　　四参数坐标转换适用于小范围内，两个不同的二维平面直角坐标系之间的转换，且精度也能达到 预定的需求的方法。

　　求取转换四参数需要该区域内均匀分布的至少2个重合点，通过最小二乘平差的方法求定。

　　四参数中包括两个平移参数△X、△Y,一个旋转参数α和一个比例因子K。

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　　附录C

　　(资料性)

　　UTM及TM投影

　　C.1UTM投影简介

　　UTM投影全称为“通用横轴墨卡托投影”,是一种“等角横轴割圆柱投影”,椭圆柱割地球于南纬80°、北纬84°两条等高圈，投影后两条相割的经线上没有变形，而中央经线上长度比0.9996。该投影角度没有变形，中央经线为直线，且为投影的对称轴，中央经线的比例因子取0.9996是为了保证离中央经线左右约330km处有两条不失真的标准经线。

　　UTM投影分带方法，是自西经180°起每隔经差6°自西向东分带，第1带的中央经线为-177°, 将地球划分为60个投影带。我国的海上油气勘探作业常采用UTM投影。

　　C.2 UTM投影坐标系

　　UTM投影是按分带方法各自进行投影，故各带坐标成独立系统。以中央经线(L0) 投影为纵轴X,赤道投影为横轴Y,两轴交点即为各带的坐标原点。为了避免横坐标出现负值，UTM北半球投影中规定将坐标纵轴西移500km当作起始轴，横轴不变，即东伪偏移为500km, 北伪偏移为0km;而UTM南半球投影除了将纵轴西移500km外，横轴南移10000km,即东伪偏移为500km,北伪偏移为10000km。

　　C.3TM投影简介

　　TM投影又称为“横轴墨卡托投影”,是一种“等角横轴切圆柱投影”,投影后中央经线没有变形，即中央经线上长度比为1。

　　TM 投影分带方法，是自0°子午线起每隔经差6°或3°自西向东分带。

　　C.4TM投影坐标系

　　TM投影也是以中央经线(L0) 投影为纵轴X, 赤道投影为横轴Y,两轴交点即为各带的坐标原点。为了避免横坐标出现负值，北半球投影中规定将坐标纵轴西移500km当作起始轴，横轴不变，即东伪偏移为500km,北伪偏移为0km。

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　　参考文献

　　[1]GB/T17159—2009 大地测量术语

　　[2]GB/T 17424—2019 差分全球卫星导航系统(DGNSS)技术要求

　　[3]BD110001—2015北斗卫星导航术语

　　[4]CH/T2014—2016大地测量控制点坐标转换技术规范