坐标转换在水利工程施工测量中的应用

坐标转换在水利工程施工测量中的应用工程测量分为测量前的准备、控制测量、施工测量、进度测量和竣工测量。施工测量在整个工程测量任务中占很大比重，在测量前找到一种快捷、简单、方便测量方法能极大减轻测量人员劳动强度，而且在施测过程中很容易检查出测量结果正确与否，从而减少了测量人员的测量错误，起到事半功倍的作用。由于水利工程形式多种多样，在具体的施工测量放线过程中，每个工程开始施工前，建设单位提供给施工单位工程控制点的大地坐标，设计部门在施工图纸上给出工程主要部位轴线上的大地坐标。依据控制点测放轴线上点位比较简单，可是测放出这轴线上的点位后，再进行细部测放，就必须依据细部点到轴线上点的方位角和距离推算出细部点的坐标才能测放，比较繁琐。特别是涉及到堤防边坡、大坝边坡、建筑物基坑边坡测量施工时，边坡点距轴线的距离随着边坡高程的变化而变化，非常难以掌握。为此，针对建筑物细部尺寸点与轴线垂直或平行的特点，在具体工作中采用大地坐标系与工程轴线之间关系，把大地坐标系转换成仅供施工、测量使用的施工坐标系。这样一来，一切困难就都应刃而解了。在测量工作中通过坐标系转换，将控制点的大地坐标系巧妙地转换为自设施工坐标系，在各点相对位置保持不变的情况下，使原本复杂的测量过程变得简单而直观化。测量人员不必进行复杂的计算，只需根据图纸上各点的桩号和相对尺寸的标识，就能准确快捷地完成各项测量任务。一、控制点大地绝对坐标（一般是图纸坐标）与施工坐标（自设坐标）之间的转换。施工坐标系的建立：施工坐标系，就是以工程的主要轴线作为坐标轴而建立起来的局部坐标系统。针对这个施工坐标系，依据原来所提供控制点及轴线上点的大地坐标，反算出控制点和轴线点位在这个坐标施工系中的施工坐标，然后再进行测放。坐标系的转换建立有两种方法，即公式计算法和AUTOCAD图转换法。（一）公式计算法：设X-O-Y为大地坐标系，x-o-y为施工坐标系。大地坐标系转换为施工坐标系：待转换点为P，大地坐标为Xp、Yp；施工坐标系原点o：大地坐标：Xo、Yo，施工坐标xo、yo；施工坐标系x轴之大地方位角a，dX=Xp-Xo、dY=Yp-Yo。P点转换后施工坐标为xp、yp:则xp=（Yp-Yo)*sina+(Xp-Xo)*cosayp=（Yp-Yo)*cosa-(Xp-Xo)*sina公式中：Xo---施工坐标系中的坐标原点o在大地坐标系中的纵坐标,单位m；Yo---施工坐标系中的坐标原点o在大地坐标系中的横坐标,单位m；a---两坐标系纵坐标的夹角。Xo、Yo和a总称为坐标换算元素，Xo、Yo设计图纸已给定。a可根据XP、YP、Xo、Yo计算获得。在进行坐标换算时要特别注意a角的正、负值。规定施工坐标纵轴ox在测量坐标系纵轴OX的右侧时a角为正值；若ox轴在OX轴的左侧，a角值为负。施工坐标系转换为大地坐标系：待转换点为P，施工坐标为xp、yp；施工坐标系原点o：大地坐标：Xo、Yo，施工坐标：xo、yo；施工坐标系x轴之大地方位角a，dx=xp-xo、dy=yp-yo。P点转换后大地坐标为Xp、Yp：眉则昨随Xp=倡(或xp-x眼o射)*co忘s握委a撒–究(焰yp-y箱o粮)*si洒n达a侨Yp=雕(具xp-x仰o井)*si迎n仇a管+(竹yp-y奇o式)*co味s渔a撤采用公式裹计算法进孕行坐标系沸转换可利劝用刺EXCE盼L矛表格自动驻计算，这帖样可避免锋手工计算痕和小数进断位产生错望误，极大掀提高工作旧效率，减总轻劳动强稻度。都（二盟）冻AUTO池CA脊D群图转换法姜Auto阿CAD眉在工程施吉工中现已罩普及使用达，使用屠Auto别CAD盾在工程施浴工中进行推坐标查询兴、工程制刺图、工程某量计算、址坐标换算仗等具有很伐大的优势胶。如果设感计单位能策提供工睬程工AUTO颗CA爸D淋电子版图断纸会极大子方便工程锣施工测量润，能方便爹、快捷地丛进行坐标拆系转换。盲以下是采狗用础AUTO过CA稍D探图转换法塌进行坐标唉系转换的澡方法和步驶骤。绘图蒙如果没有罪工地程炕AUTO巩CA项D疾电子版图扶纸，可把丹设计图纸尘主要有关暮数据和甲偏方提供控首制点坐标志资料输率入杀AUTO绒CA捏D飘制作成电廉子版图纸括。如果有数设计单位躲提供工扑程饮AUTO钥CA抹D着电子版图嫩纸可直接甲利用。贵（倾2道）复制另射存附件绕复制另存吊附件一个策附件可避展免错误操奉作损坏原共始资料，龄以免前功紫尽弃。虚（殖3渐）施工坐指标系设定摇建立施工碧坐标系要秤选定合适诊坐标原点趁和坐标方用向，坐标茅原点和坐玉标方向设循定以能简冈单、明确川计算出工谱程各部位睡施工坐标败为原则。遣一般设定饥工程起始减点为原点匹，工程长爸方向肥为粪逐X烫轴，短方废向逗为菊Y裹轴。峰（框4趋）坐标系嫁转换洋大地坐标崖系论转换为施族工缎坐标系牵：熟施工退坐标哑系坐标原核点设定：伏在万Auto于CA头D书绘图界面悲中选择曾：迷【工具法】价︱危【新迈建吧UC返S承】蛛︱候【原点】蜻选定图上商设定婆的棕坐标原宋点锻,滋使牧设定领的蜘坐标原泳点的施工陡坐标为约X,Y察(忍0,0春)五或轨x,y(绳a,b令)劳a,于b友为需设定买的数值哗。债旋转图形巾：首先根绸据大地坐污标系和施学工刘坐标系稀计算出两沙个坐标谁系啦X复轴夹擦角俭a佩，然后尊选定任AUTO佩CA牌D喜电子版图朴纸鸽所有图形芦元素，然堤后点击【尺绘图】工踏具栏旋转忙图标，命条令行会提如示指定旋在转基点，磁选定渡施工坐标伴原请点为旋转厌基点，使耻整个图形云以遗施工坐标落原而点为基点初旋转，旋揉转睡角度为计枪算出的两证个坐标缺系旧X究轴夹枯角梳a旷，即施工棕坐标系昆X和轴和图纸老界宫面尽X牙轴相重合绝。诊转换结果请：谈至此，所武有的图形积元素的坐绳标已全部启转变为所插设定的施搁工坐标系用的坐标，股在粥Auto吧CA机D超绘图界面球中选定任逢何一个点观，设Auto疾CA炉D抹所显示的姜该点的平拳面坐标都吃是施工坐训标美。眉以转换后扣控制点的头施工坐标闭测量，全俩站仪所显奴示的平面碍坐标即是疫施工坐标写，不用再柱经过复杂泻的运算。槐大地坐标店系访转换为施茅工仓坐标系脉：每大地坐标肯系茂转换为施生工议坐标系返，首先根秘据原始设兔计图纸和杰施工葱坐标系惹计算出两怜个坐标策系地X棒轴夹角，犯然后根据海以上方法后进行坐标轨系转换，骄这里不再妄详细介绍熊。湖二、工程复测量应用绵方法意（一）工马程边坡测蒸量控制方默法打工程中渠视道、堤防掠、大坝等贸边坡在施示工中需测它量放出开报挖边线、棒填筑边线新以及掌握障超挖、欠拦挖、超填遥、欠填等浓问题，工阴程边坡点撤位距轴线企的距离随辫着高程的娘变化而变政化，施工坊非常难以啄掌握，对萝于测量人播员找出简猾单、方便筝、快捷测辰量方法，亿将极大减墓轻测量任唇务。搬工程边坡乓测量首先君建立对应蔽边坡坡肩侧方向宵为制X鬼轴拖，欲X签轴的边坡艘起点桩号秀为坐标原汉点，顺坡久方向堤为唉Y监轴建立施岂工坐标系泊。采用大树地坐标测杰设出坐标护原劈点厚A(0,筐0)算和嚷顺赏X警轴方向边浆坡终点坐兰标桌B(0,烛b屯)券，般以炼A邪、际B旨两点建立滩施工坐标饿系在坡面短测量时，于全站仪测加设显济示叫X初值为工程识桩号筒、失Y岸值为距坡浪肩坡面偏拳移的距离鼠、绑Z蜘值为测设挺点坡面高急程，通过僻计算测设恨点设计坡浅面高程与题测设点与派实际高程毁差值，便帅可知道测紫设点是否安满足设计妖要求。何（二）工孔程断面测耀量方法管水利工程狐施工中，搞工程计量锹需做大量室工程断面肉测量工作替，所以，挺断面测量补在工程测核量中占着车重要地位烟。断面测船量工作具伐有工作量词大、时间俊紧、精确御度高的特荡点。罢在线路的屠勘察设计友及施工阶材段兼,喜测出纵、岸横断抹面蓬,燃以提供设继计依据和辱工程计量至。底传统的纵伯断面测量宗常采用水磨准测量的筐方亲法易,主先进行高弟程控制测痰量袍,坏然后在此吃基础客上仇,限逐个测定恩中桩的地貌面高搭程赴,糠而横断面渣测量胞时晕,孔需先在中木桩邪或边桩搬上确定出青断面的方洞向撕，然后在铜断面上逐役个测出地椒面高程以早及点位离腾中桩距离软。现在由砌于全站仪哈的普及使击用，而且屑此种测量垦方法测量型成果精度彻低、劳动胶强度大、宋时间长等弱原因，现碧在已基本折不再使用狼此种测量饱方法。网全站仪是概一种兼有兰自动测距秤、测角、膀计算和数留据自动记洋录及传输须功能的自喷动化、数沸字化的三种维坐标测丝量与定位体系统，它抖由光电测芝距单元、宪电子测角堵及微处理达器单元及脊电子记录凝单元组成俘的电子仪搂器，它具捧有测量精永度高、速淋度快、自撑动化程度生高等优点魂。缎运用全站帮仪男内设程序汗进行断面目测量一般拒根据测量倚任务特点顺、精度要址求等有关男要求，一乌般在施工从坐标系中为采用三种高测量方法晃其中之一编，即施工蜻放样蓄法、姥对边测量灵法和平面克碎步测量绑程序法。也（南1责）施工厕放样唐法：两滋个已知菊断面控制稿点瞒或中轴线夜已知点和断面测量屑是将全站盏仪架设在蔽已知点沿上平,匠由测设人就员在施测众横断面桩筐后指挥跑纠点钱,技征逐唱点兆施测断面脉上各地形谢点的三维肉坐标经。弱（岂2讲）虽对边测量屠法：重在未知点线任意设介站弓,声威后视横断季面所在中潜桩盯或边桩描(亏包括测高涝和测凡距惜)港,狱测出横断爱面各掌地形蛮点相对测巧站倍已知点位筝的巾平距、高协差。靠（忌3贫）平面碎俯步测量程割序法：全订站仪自由沃设站，测秘量整个工邮程施工范甘围内地形寿点三维坐旺标，然后链输入有关霞数字成图翅程序计算屠，可输出幻任意纵横图断面图有总关资料。歉总之，利旱用坐标系演转换后的抢施工坐标歌成果来控府制施工测病量，测量哭人员可达傍到话“摆看图读坐粉标边”哑的境界，脱大大提高贵了工作效平率。值得亚注意的是跟测量员在盾看图纸时浅，沿一定要认适真，谨慎挖。因藏为乐“删看图读坐候标离”屑没有复核墙数据。另距外大地坐灰标系和施慧工坚坐标系再之间相互辣转换必须例是工程范左围为直线苗段，不同薪