探讨坐标转换在水利工程施工测量中的应用

1、探讨坐标转换在水利工程施工测量中的应用 探讨坐标转换在水利工程施工测量中的应用 摘要：工程测量包括工程地形、施工、工程控制、工程变形和竣工五种测量。施工测量在整个工程工程测量任务中所占比重非常大，测量之前找到一种简单、快捷、方便的测量方法可以极大的降低测量施工人员的劳动强度，同时在施工测量的过程中较易于检查出测量结果是否正确，精度能否符合工程标准标准，进而降低测量人员测量的错误率，有效提高工程质量精度，起到助推作用。 关键词：坐标转换；水利工程；测量 中图分类号：TV文献标识码： A 一、前言 因地形水文及各种环境因素的影响，水利工程的形式繁多。实际的工程测量放线中，在工程开始施工之前，工程控

2、制点得大地坐标由建设单位提供应工程施工单位，工程主要区域轴线上的大地坐标由设计单位在施工图纸上标出。根据控制点的测放轴线上点位较为简单，但在测放出该轴线上的点位之后，然后再开始细部测放，由此必须按照细部点与轴线上点的距离与方位角计算得出细部点的坐标方可进行测放，较为复杂。因此，根据建筑物轴线平行或者垂直与细部尺寸点的特征，在实际工作中利用工程轴线和大地坐标系之间的关系，将大地坐标系转换成仅供测量、施工使用的施工坐标系。由此一来，所有困难就都迎刃而解了。 二、坐标转换的几种方法 经典方法 在水利工程工程施工测量中使用得最广泛，同时从数学的角度来说也是最精密、最严格的转换测量法，称为经典的三维赫尔

3、墨特转换方法。 地方的局部坐标系其原点对于WGS84系统的原点(地心的偏差，称为地方局部坐标系统相对于WGS84地心坐标系统的三个平行移动的参数。因地方局部坐标系中的3个坐标轴未能够严格和WGS84地心坐标系统得对应轴到达平行，所以须要分别旋转1个极小的角度值方可满足平行的条件，进而出现了3个所谓的定向Z。最后考虑到2个椭球的大小相互差异，存在于一个地方坐标系相对于WGS84地心坐标系统的尺度因子。按照上述方法建立起来的Y，X，参数，公共点的分布合理，不管区域的大小都能适用。 一步法 该转换方法通过将点位与高程分别进行转换. 在平面点位转换的过程中，应先将WGS84地心坐标投影到临时的横轴墨卡

4、托投影中, 然后通过旋转、平移和尺度之间的变换使其与计算地真实投影相吻合.高程转换那么采用简单的一维高程拟合.因采用该种方法进行平面点位转换, 所以不需要知道地方坐标系统的地图投影类型和参考椭球. 平面点位和高程的转换是分开进行的, 因此高程误差不会传播给平面点位, 假设地方高程的资料不是很好或者根本没有,你仍然可以仅对平面点位进行转换. 还有,高程点和平面点位点不必是同一个点. 用这种方法进行转换, 能够在只有一个公共点的情况下进行坐标与高程的转换. 分片平滑插值方法 分片平滑插值转换方法是 经典3D转换法与插值转换方法的互相结合. 高程与平面点位的转换分别来处理. 前者运用插值方法，而后者

5、运用经典的转换技术.对于该种方法, 应该掌握至少4个点的格网坐标与WGS84坐标. 只使用三个公共点进行转换参数计算也可以,而使用4个公共点可以进行残差计算. 另外需要地图投影的类型, 使用的地方椭球以及地方坐标和其参数都是基于地图上的投影.由于这种方法使转换分成两个局部, 与插值方法一样, 高程与平面点位分别独立. 这就意味着用于平面点位转换的点和高程转换的可以不是同一个点. 由于平面点位的转换使用经典3D转换方法, 转换区域比插值方法大. 适用区域的大小很大程度上受制于高程转换精度.操作的步骤如下: 1.确定经典的二维转换参数. 2.换算公共点重心. 3.地图投影运用于WGS84 点. 4

6、.构造高程插值模型. 5.推算地方椭球和WGS84之间的平移参数. 在平坦的地区或者比拟平坦的地区, 地方坐标系统中可获得的高程精度较好一些. 因此，建立一个精度较为良好的大范围高程转换模型并不困难. 其中包含地高程点越多,高程转换也就更好.大地水准面起伏可能比拟大的区域, 假设要求有良好的转换高程，实施转换的地区必须极大地缩小。请注意：大地水准面的不规那么起伏对点位的转换没有任何影响. 插值法 将工程测量成果通过一种均匀、合理的弹性形变的方式，将其纳入到地方格网的坐标系统之中. 地方系统的格网是以输入的点位平面格网坐标来定义的. 分别对在转换中的高程平面点位作出处理. 也就说明测量的平面点位

7、有可能不是高程的相同的点,在地方高程中的偏差将不可能传播到平面点位转换局部.插值转换方法在有些方面较为传统的 3D 经典转换方法有利,如可以在没有地方椭球资料或地图投影的情况下推算转换参数. 另外, 平面点位以及高程的转换是相互独立的. 也就表示地方坐标没有必要涵盖高程信息，高程信息也可以从不同的点中获取。插值转换方法趋向于将测量值扭曲，从而适合已有的地方格网测量值.既是一个优点又或是缺点, 因为GPS坐标通常被发现好于已有的格网坐标，也就是说整体均匀性好.也就说明当使用这种方法的时候, GPS坐标的精度也许略有些降低. 倘假设你希望将GPS观测值纳入已有的地方坐标系统,这将是优先的选择 三、

8、施工坐标在各项水利工程中的应用 施工坐标已广泛的应用于各项水利工程中, 但应该注意的是在不同得建筑物其施工坐标系的相同控制点当中有不一样的施工坐标时, 应该注意区别使用。大坝的施工过程中, 在建立施工坐标系的时候, 施工坐标轴以大坝的轴线为准, 施工坐标的原点以坝轴线地起始点为准, 施工坐标的方向依据坝轴线的方向为准。在进行测放的时候,后视控制点以及测站控制点均输入以该坐标系进行换算得施工坐标,且全站仪的测量显示值Z、E、N来分别代表该点的距坝轴线的高程和距离、坝轴线的桩号。如此, 在测放的时候就极为方便了。 测放坝轴线时, 仅固定住E 值为0, 移动棱镜变动N 值就可以了; 而需要测放距离坝

9、轴线4 米的点仅确定E 值为4 就可以了。在考虑到坝面收坡时, E 值随着Z 值的改变而改变, 首先以所测Z 值按照设计边坡计算出理论E值, 而后和所测的E 值相比, 左右变动棱镜来调整E 值, 将所测E 值和理论E 值相同, 就可以找到正确的收坡位置。此种方法是根据固定高程来调整距离的, 比拟适合应用在控制坝体的填筑边坡上; 与此相同，也可以根据全站仪所测的E 值, 并依据设计边坡计算出的理论Z 值, 再和所测的Z 值相比, 上下进行移动棱镜来调整Z 值,令理论Z 值和所测Z 值相同, 便可正确的找到收坡位置。该种方法比拟应用于坝体之上的砌石的高程控制。当明渠在施工过程中, 由于明渠拐点比拟

10、多, 要建立一个完整的施工坐标系很有难度, 因此，可利用相邻各个拐点分别进行施工坐标系的建立。在建立的时候, 用一个拐点J1作为坐标的原点,用明渠的前进方向上所相邻的拐点J2作为施工坐标的方向来构建施工坐标系。在测放的时候, 其后视控制点以及测站控制点，均要输入以该坐标系计算得出的施工坐标,在测量各点的时候, 全站仪所显示的N值，是所测点和J1 点之间的距离，该桩号可由J1 点的 桩号结合J1 和J2 的曲线的要素推算得出, E 值所在直线段上的距离为明渠中心线的距离,在测放时,先要计算得出要测放断面上的N值, 使前后调动棱镜来测定N 值, 然后定住N 值,接下来左右调动棱镜,以获取所测桩号的横断面;使E 值定为0, 并调动棱镜可依次测得各点Z 值和N值, 进而获取所测区段的渠道纵断面。在测放开挖开口时,仅需按照图纸上的设计边坡、高程与明渠宽度,用实测的Z 推算出理论的E 值,与实测E 值结合就能很容易地找到开口。 四、结语 假设在测区以内的高等级控制点作为测站点, 使用全站仪开始一次性的长距离测设，来完成全部