摘要：在工程测量的过程中，测量人员经常会进行坐标转换，而如何在进行工程测量时，保障坐标转变的结果精准可靠，要充分的考虑影响转换的因素，能有效的提升工程测量的效率，建立科学的坐标体系。本文将对工程测量中坐标转换的相关问题进行研究，并提出相关的解决问题的方案。
关键词：工程测量；坐标转换
一、工程测量的概述
测量前的准备、控制测量、施工测量、进度测量和竣工测量是工程测量的不同阶段，其中在整个工程测量任务重占比重最大的是施工测量。大幅度减轻测量人员劳动强度的前提就是在测量前能够找到一种方便、简单、快捷的测量方法，同时能够在施测过程中便利的检查出测量结果的正确与否，不仅仅减少测量人员的测量错误，而且能够起到事半功倍的效果。再具体的施工测量放线过程中，由于水利工程形式的多样化，建设单位在每个工程开始施工前提供给施工单位工程控制点的大地坐标，工程主要部位轴线上的大地坐标则由设计部门在施工图纸上给出。可以依据控制点测放轴线上点位，只是测放出这轴线上的点位后，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进行细部测放，这一点相对而言比较繁琐。在涉及到建筑物基坑边坡、大坝边坡、堤防测量施工时，边坡点距轴线的距离会随着边坡高程的变化而产生相应的变化，很难掌握。因此，在具体工作中会针对建筑物细部尺寸点与轴线平行或垂直的特点，采用工程轴线与大地坐标系之间的关系，把大地坐标系转换成为仅供测量、施工使用的施工坐标系，解决相应的困难。
二、大地绝对坐标与施工坐标相互间的转换
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施工坐标系中的施工坐标，然后再进行点位测放。坐标系的转换建立有2种方法，即公式计算法和AutoCAD图转换法。
1、公式计算法
1.1大地坐标系转换为施工坐标系
设X-0-Y为大地坐标系，x-o-y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：
xP=（Yp－Yo）×sin a－（Xp－Xo）×cos a（1）
yP=（Yp－Yo）×cos a－（Xp－Xo）×sin a（2）
公式中：Xo为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为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为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。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。
1.2施工坐标系转换为大地坐标系
设X-O-Y为大地坐标系，x-o-y为施工坐标系。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：
则Xp=（xp－xo）×cos a－（yp－yo）×sin a（3）
Yp=（xp－xo）×sin a+（yp－yo）×cos a （4）
采用公式计算法进行坐标系转换可利用EXCEL表格自动计算，这样可避免手工计算和小数进位产生错误，极大提高工作效率，减轻劳动强度。
2、AutoCAD图转换法
AutoCAD在工程施工中进行坐标查询、工程制图、工程量计算、坐标换算等具有很大的优势。如果设计单位能提供工程AutoCAD电子版图纸会极大方便工程施工测量，能方便、快捷地进行坐标系转换。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆AutoCAD可把设计图纸主要有关数据和甲方提供控制点坐标资料输入AutoCAD制作成电子版图纸。如果有设计单位提供工程AutoCAD电子版图纸可直接利用。复制或另存一个附件可避免错误操作损坏原始资料。建立施工坐标系要选定合适坐标原点和坐标方向，坐标原点和坐标方向设定以能简单、明确计算出工程各部位施工坐标为原则。一般设定工程起始点为原点，工程长方向为X轴，短方向为Y轴。
大地坐标系转换为施工坐标系施工坐标系坐标原点设定：在AutoCAD绘图界面中选择：工具-新建UCS-原点，选定图上设定的坐标原点，使设定的坐标原点的施工坐标为X，Y（0，0）或x，y（a，b），其中a，b为需设定的数值。旋转图形：根据大地坐标系和施工坐标系计算出两个坐楼系X轴夹角a，然后选定AUTOCAD电子版图纸所有图形元素，点击“绘图”工具栏旋转图标，命令行会提示指定旋转基点，选定施工坐标原点为旋转基点，使整个图形以施工坐标原 点为基点旋转，旋转角度为计算出的两个坐标系X轴夹角a，即施工坐标系X轴和图纸界面X轴相重合。
转换结果：所有的图形元素的坐标已全部转变为所设定的施工坐标系的坐标，在AutoCAD绘图界面中选定任何一个点，AutoCAD所显示的该点的平面坐标都是施工坐标。以转换后控制点的施工坐标测量，所显示的平面坐标即是施工坐标，不用再经过复杂的运算。
三、施工坐标在工程测量中的应用
在各点相对位置保持不变的前提下，将原本复杂的测量过程变得更为简单和直观化的主要措施就是在测量工作中将控制点的大地坐标系通过坐标系的转换巧妙的转换为自设施工坐标系。测量人员只需要根据图纸上各点的相对尺寸和桩号的标识，不必进行复杂的计算就能够快捷准确的完成各项测量任务。水利工程测量工作当中通常会使用是工作表，以及如下两个典型的测量方法。
1、工程边坡测量控制方法
工程中大坝、堤防和渠道等边坡在施工中需测量放出填筑边线和开挖边线，以及掌握欠填、超填、欠挖和超挖等问题。高程的变化会导致工程边坡点位距轴线的距离的变化，因在施工过程当中难以掌握，测量人员想要减轻测量任务，就必须找出相对快捷、方便、简单的测量方法。工程边坡测量首先要建立以对应边坡肩方向为X轴，坐标原点为X轴的边坡起点桩号，Y轴的为顺坡方向的施工坐标系。和顺X轴方向边坡终点坐标B（0，b）和坐标原点A（0，0）采用大地坐标测设得出，以A、B两点建立施工坐标系在坡面测量时，全站仪测设显示Z值为测设点坡面高程、Y值为距坡肩坡面偏移的距离、X值为工程桩号。评估侧舍点是否满足设计要求，通过计算测设点设计坡面高程与测设点与实际高程差值即可达成。
2、渠道工程测量方法
路线桩号融入坐标体系通过坐标转换来巧妙的实现，原本复杂的测量数据在各点相对位置保持不变的情况下变得简单和直观化。测量人员只需根据图纸上相对尺寸的标识和各点的桩号，不必进行复杂的家孙就可以快捷准确的完成各项测量任务。在明渠施工中，建立统一的施工坐标系因为明渠拐点较多的原因显得较为困难，建立施工坐标系可以用相邻各拐点来分别进行。建立时，坐标原点为一个拐点J1，施工坐标方向为明渠前进方向上相邻拐点J2，以此建立施工坐标系。测放时，后视控制点可测站控制点全部输入一次坐标系换算的施工坐标，全站仪显示的N值在测量各点时为所测点与J1点的距离，其桩号可由J1点的桩号结合J1和J2的曲线要素推算得知。距离明渠中心线的距离在直线段上为W值，在曲线段上可根据J1和J2的曲线要素结合所测E值推算其距离明渠中心线的距离，Z值为所测点的高程。测放时，测放断面的N值需要在第一时间计算出来，前后移动棱镜测定N值后，所测桩号的横断面在定住N值左右移动棱镜得出。移动棱镜在E值定为0的基础上依次测得各点N值、Z值，从而得出所测区段的渠道纵断面。测放开挖开口时，根据图纸上的边坡和明渠宽度以及设计高程，以实测的Z值推算出理论的E值，结合实测E值可以轻易的找到开口。
结语
总而言之，坐标转换是工程测量实践中常见的问题，根据实际问题选择相应的转化方法，合理的分析坐标转换的特点和类型才能有效的进行工程测量，不仅可以提升测量效率，也能促使工程早日完工。因此测量人员要加强学习，不断的提升自身能力，只有让自己具备充足知识才能解决坐标转换存在的问题。
参考文献：
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[2]邓勇；张正禄；黄江雄；王亚宾；谢年生．工程测量中的坐标转换相关问题探讨［J］．测绘科学，2011（09）
[3]付亮波．关于工程测量中的坐标转换相关问题的研究［J］．建材与装饰，2014（41）
论文作者:黄海兵
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/24
标签：坐标论文; 坐标系论文; 测量论文; 工程论文; 大地论文; 轴线论文; 原点论文; 《基层建设》2017年4期论文;