淺談坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在水利工程測量中的運用

【摘要】當(dāng)前工程建設(shè)中的施工測量貫穿了施工建設(shè)的全過程，并在施工中起著尤為重要的作用。本文主要對坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在水利工程測量工作中的實際運用進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；水利工程測量；運用

On the coordinate transformation in the use of hydraulic measurements

Song Yu-min

(Kuitun agricultural seven divisions Investigation and Design Institute (Limited)KuitunXinjiang833200)

【Abstract】Current construction of the construction survey throughout the whole process of construction of the building and construction plays a particularly important role. This paper， the coordinate conversion work in hydraulic engineering in the practical application of measurement are discussed.

【Key words】Coordinate transformation;Hydraulic measurements;Use

1. 前言

工程測量分為工程控制測量、工程地形測量、施工測量、工程變形測量和竣工測量。施工測量在整個工程測量任務(wù)中占很大比重，在測量前找到一種快捷、簡單、方便的測量方法能極大減輕測量人員勞動強(qiáng)度，而且在施測過程中很容易檢查出測量結(jié)果正確與否，精度是否滿足工程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，從而減少測量人員的測量錯誤，提高工程精度質(zhì)量，起到事半功倍的作用。

由于水利工程形式多種多樣，在具體的施工測量放線過程中，每個工程開始施工前，建設(shè)單位提供給施工單位工程控制點的大地坐標(biāo)，設(shè)計部門在施工圖紙上給出工程主要部位軸線上的大地坐標(biāo)。依據(jù)控制點測放軸線上點位比較簡單，可是測放出這軸線上的點位后，再進(jìn)行細(xì)部測放，就必須依據(jù)細(xì)部點到軸線上點的方位角和距離推算出細(xì)部點的坐標(biāo)才能測放，比較繁瑣。為此，針對建筑物細(xì)部尺寸點與軸線垂直或平行的特點，在具體工作中采用大地坐標(biāo)系與工程軸線之間關(guān)系，把大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成僅供施工、測量使用的施工坐標(biāo)系。這樣一來，一切困難就都迎刃而解。 

2. 大地絕對坐標(biāo)與施工坐標(biāo)相互間的轉(zhuǎn)換

2.1大地絕對坐標(biāo)。

yP=Yp=（xp－xo）×sina+（yp-yo）×cosa

采用公式計算法進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換可利用EXCEL表格自動計算，這樣可避免手工計算和小數(shù)進(jìn)位產(chǎn)生錯誤，極大提高工作效率，減輕勞動強(qiáng)度。

2.2AutoCAD圖轉(zhuǎn)換法。AutoCAD在工程施工中現(xiàn)已普及使用，使用AutoCAD在工程施工中進(jìn)行坐標(biāo)查詢、工程制圖、工程量計算、坐標(biāo)換算等具有很大的優(yōu)勢。以下是采用AutoCAD圖轉(zhuǎn)換法進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的方法和步驟。

2.2.1繪圖。如果沒有工程AutoCAD電子版圖紙，可把設(shè)計圖紙主要有關(guān)數(shù)據(jù)和甲方提供控制點坐標(biāo)資料輸入AutoCAD制作成電子版圖紙。如果有設(shè)計單位提供工程AutoCAD電子版圖紙可直接利用。

2.2.2復(fù)制另存附件。復(fù)制另存一個附件可避免錯誤操作損壞原始資料、前功盡棄。

2.2.3施工坐標(biāo)系設(shè)定。建立施工坐標(biāo)系要選定合適坐標(biāo)原點和坐標(biāo)方向，坐標(biāo)原點和坐標(biāo)方向設(shè)定以能簡單、明確計算出工程各部位施工坐標(biāo)為原則。一般設(shè)定工程起始點為原點，工程長方向為X軸，短方向為Y軸。

2.2.4坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

（1）大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為施工坐標(biāo)系。施工坐標(biāo)系坐標(biāo)原點設(shè)定：在AutoCAD繪圖界面中選擇：工具——新建UCS-原點，選定圖上設(shè)定的坐標(biāo)原點，使設(shè)定的坐標(biāo)原點的施工坐標(biāo)為X，Y（0，0）或x，y（a，b），其中a，b為需設(shè)定的數(shù)值。

旋轉(zhuǎn)圖形：首先根據(jù)大地坐標(biāo)系和施工坐標(biāo)系計算出兩個坐樓系X軸夾角a，然后選定AUTOCAD電子版圖紙所有圖形元素，點擊“繪圖”工具欄旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)，命令行會提示指定旋轉(zhuǎn)基點，選定施工坐標(biāo)原點為旋轉(zhuǎn)基點，使整個圖形以施工坐標(biāo)原點為基點旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為計算出的兩個坐標(biāo)系X軸夾角a，即施工坐標(biāo)系X軸和圖紙界面X軸相重合。

轉(zhuǎn)換結(jié)果：至此，所有的圖形元素的坐標(biāo)已全部轉(zhuǎn)變?yōu)樗O(shè)定的施工坐標(biāo)系的坐標(biāo)，在AutoCAD繪圖界面中選定任何一個點，AutoCAD所顯示的該點的平面坐標(biāo)都是施工坐標(biāo)。以轉(zhuǎn)換后控制點的施工坐標(biāo)測量，全站儀所顯示的平面坐標(biāo)即是施工坐標(biāo)，不用再經(jīng)過復(fù)雜的運算。

（2）施工坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系。施工坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系，首先根據(jù)原始設(shè)計圖紙和施工坐標(biāo)系計算出兩個坐標(biāo)系X軸夾角，然后根據(jù)以上方法在AutoCAD中進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，這里不再詳細(xì)介紹。

3. 施工坐標(biāo)在工程測量中的應(yīng)用

在測量工作中通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，將控制點的大地坐標(biāo)系巧妙地轉(zhuǎn)換為自設(shè)施工坐標(biāo)系，在各點相對位置保持不變的情況下，使原本復(fù)雜的測量過程變得簡單而直觀化。在水利工程測量工作中經(jīng)常使用施工坐標(biāo)，下面介紹2個典型測量方法。

3.1工程邊坡測量控制方法。工程中渠道、堤防、大壩等邊坡在施工中需測量放出開挖邊線、填筑邊線以及掌握超挖、欠挖、超填、欠填等問題，工程邊坡點位距軸線的距離隨著高程的變化而變化，施工非常難以掌握，對于測量人員找出簡單、方便、快捷測量方法，將極大減輕測量任務(wù)。

工程邊坡測量首先建立以對應(yīng)邊坡坡肩方向為X軸，X軸的邊坡起點樁號為坐標(biāo)原點，順坡方向為Y軸的施工坐標(biāo)系。采用大地坐標(biāo)測設(shè)出坐標(biāo)原點A（0，0）和順X軸方向邊坡終點坐標(biāo)B（0，b），以A、B兩點建立施工坐標(biāo)系在坡面測量時，全站儀測設(shè)顯示X值為工程樁號、Y值為距坡肩坡面偏移的距離、Z值為測設(shè)點坡面高程，通過計算測設(shè)點設(shè)計坡面高程與測設(shè)點與實際高程差值，便可知道測設(shè)點是否滿足設(shè)計要求。

3.2渠道工程測量方法。通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將路線樁號巧妙地融入坐標(biāo)體系，在各點相對位置保持不變的情況下，使原本復(fù)雜的測量數(shù)據(jù)變得簡單而直觀化。測量人員不必進(jìn)行復(fù)雜的計算，只需根據(jù)圖紙上各點的樁號和相對尺寸的標(biāo)識，就能準(zhǔn)確快捷地完成各項測量任務(wù)。

在明渠的施工中，因為明渠拐點較多，建立統(tǒng)一的施工坐標(biāo)系有困難，可以用相鄰各拐點分別建立施工坐標(biāo)系。建立時，以一個拐點J1為坐標(biāo)原點，以明渠前進(jìn)方向上相鄰拐點J2為施工坐標(biāo)方向建立施工坐標(biāo)系。測放時，首先計算出要測放斷面的N值，前后移動棱鏡測定N值后，定住N值，再左右移動棱鏡，獲得所測樁號的橫斷面；測放開挖開口時，只需依據(jù)圖紙上的設(shè)計高程、邊坡和明渠寬度，以實測的Z值推算出理論的E值，結(jié)合實測E值就可輕易地找到開口了。

4. 結(jié)語

施工坐標(biāo)靈活多變，應(yīng)用方便，利用坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后的施工坐標(biāo)成果來控制施工測量，測量人員可達(dá)到“看圖讀坐標(biāo)”的境界，大大提高了工作效率。值得注意的是測量員在看圖紙時，一定要認(rèn)真、謹(jǐn)慎。對于運用施工坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換進(jìn)行測量，水利工作者可以在實踐中勤加思考、舉一反三，用最簡便的方法、最短的時間和最高的精度完成測量任務(wù)。

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［文章編號］1619-2737（2012）08-16-257