CAD在工程測量坐標系中的應用

連瑞靖

（廈門安能建設有限公司，福建 廈門 361004）

一、引言

工程測量采用施工坐標系或絕對坐標系（通常為54北京坐標系）進行放樣，建立施工坐標系通常采用繁瑣的轉角公式，絕對坐標系的建立會遇到圖形旋轉等問題。筆者結合自己的工地經驗，談談如何應用cad快速建立施工坐標系或絕對坐標系，獲取所需坐標進行放樣。

二、工程實例

某二萬噸級船臺工程主要建設內容為：2萬噸級半塢式船臺一座，有效長度200米，寬度為30米；總長228米的滑道；與之配套的總組裝焊平臺和300噸門式起重機軌道及附屬配套工程等。

建設單位提供的控制點為N4和N9，從工程平面布置圖可獲取船臺中心線兩個端點A、B的坐標，上述4個點的54北京坐標如下表1所示：

?

經過現場確認，工程平面以及控制點位置大致如下圖1所示：

圖1

由于該工程輪廓比較有規則，在工程測量中建立施工坐標系比較方便。施工坐標系以船下水方向為X軸（即向左），垂直于船下水方向為Y軸（即向上），A點坐標設置為（1000，1000）。常規做法是進行坐標轉換，要進行繁瑣的公式運算，效率低。如采用cad進行坐標系轉換，則顯得很簡便。

工程測量原則是根據控制點進行放樣，因此求出控制點的施工坐標，則可用施工坐標進行放樣了，具體步驟如下：

（1）、將控制點N4、N9和船臺兩端中心點A、B畫出來。由于是54北京坐標，在輸入坐標時一定要X,Y對調，為簡便可將前面幾位相同的坐標省去，即上述4點坐標簡化后如下表2所示：

表2

根據上述坐標，在cad中畫出AB線和N4、N9 點，如下圖 2：

圖2

（2）、根據圖1，要建立施工坐標系，必須將圖2繞A點順時針轉動至AB成水平線。為此從A點向左引出水平輔助線，標出該水平輔助線與AB之間的夾角。為保證精度，在cad標注設置中應將角度精度設置為最大，如下圖3所示：（3）、將AB和N4、N9一起繞A點順時針旋轉121.33268271°，然后刪去角度標注和水平輔助線，如下圖4所示：

圖3

圖4

（4）、利用ucs命令進行坐標系變換，轉變成施工坐標系。即先將坐標系原點移至點，其次X軸繞Y軸旋轉180°，然后從A點畫出施工坐標系原點O,最后將坐標系原點移至O點，完成施工坐標系。如下圖5所示：

圖5

（5）、在圖5中用id命令直接讀出N4、N9的施工坐標，分別為 N4（1094.8326，739.4928）（，1160.4584，912.1694）N9再 讀 出 B點 坐 標 為（1199.9995，1000.0000），B 點 理 論 坐 標 為（1200，1000），200m 的誤差為 0.5mm，因此精度滿足工程測量要求。

上述方法可用于碼頭、船臺等形狀比較規則的工程的施工坐標系建立。但在公路、市政工程等形狀不規則的工程中，施工坐標系不好建立，就是建立起來也較絕對坐標系無太大優勢，因此在形狀不規則工程的測量中可直接采用絕對坐標放樣。放樣點的絕對坐標如何求出？筆者認為先從設計單位中獲取工程平面圖的cad電子版，其次根據已知點（2點即可）的絕對坐標，將工程圖旋轉（也可采用坐標系變換法，限于篇幅，在此省略），找出絕對坐標系的原點，最后建立絕對坐標系，即可從圖中獲取放樣點的絕對坐標。

以圖1所示工程為例，本例中根據船臺中心線兩端點A、B的54北京坐標，建立絕對坐標系，具體步驟如下：

（1）、將A、B兩點的 X，Y坐標對調，如下表3所示：

?

（2）、由于 YA>YB，XA

圖6

（3）、圖1應該繞A點逆時針轉動，轉動角度為（90°+θ），由圖 6知

應該繞A點轉動角度為121.33268271°。

（4）、利用ucs命令進行坐標系變換。即先將坐標系原點移至A點，然后從A點畫出坐標系原點O,最后將坐標系原點移至O點，絕對坐標系建立完畢，放樣點坐標可直接從圖中讀出。如下圖7所示（由于圖形較大，原點未畫出來）：

圖7

三、注意事項

3.1 坐標系單位通常為米，進行坐標系變換時工程圖紙單位也要設置為米；

3.2 長度單位的精度通常設置到3位，即毫米，就滿足工程測量要求了。但在求角度時，為保證準確性，一定要將角度精確值設成最大，越精確越好；

3.3 如采用54北京坐標，輸入時X,Y一定要對調，否則建立的坐標系不準確，圖中獲取的坐標也是X,Y對調；

3.4 運用cad進行坐標系變換，需要了解ucs命令及其參數，才能正確快速進行坐標系的移動或旋轉。

結語

運用cad快速建立施工坐標系（可避免繁瑣的轉角公式進行坐標變換）或絕對坐標系，可以簡便地獲取所需坐標進行工程測量放樣，操作簡單，效率高，適用性較廣。

[1](美)George,OMURA.Autocad 2000從入門到精通[M].北京：電子工業出版社1999年9月.