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摘 要：水利工程建设中，工程测量是一项重要工作内容，只有保证了工程测量方法的正确性，才能保证工程测量的质量。同时，采用正确的测量方法可以大大减少人员的工作量。坐标转换法是一种在水利工程中经常用到的方法。本文主要探讨坐标转换法在水利工程测量中的应用，并分析了测量的方法，探讨了测量中遇到的一些问题。
关键词：工程测量；坐标转换法；应用
引言
工程测量贯穿于水利工程项目建设的全部过程，包含前期测量准备、控制测量、施工测量、竣工测量等。在水利工程实施中，测量工程具有重要意义，为了提高工程质量，需要使用有效的测量方法。坐标转换法是从一个坐标系统转换到另一个坐标系统的过程，主要是对空间实体的位置进行描述，整个过程是由两个坐标系统之间进行转换所实现的，在水利工程建设过程中经常使用。
1.工程测量的概述
工程测量主要是对建设工程中测绘工作的总称，包括勘测、设计测绘、施工放线等一系列工作。若缺乏必要的工程测量，或者工程测量工作不到位，将无法保证建设工作的正常开展，难以保证工程的有序运行。
由于水利工程建设具有多样化的特点，在水利工程的建设过程中，施工前期需要做好准备，设计单位需要提供关于控制点的平面及高程坐标给施工单位。从设计单位的角度来讲，其主要是对施工图纸进行设计，并在图纸上标注出主要部位轴线的平面坐标。在实施水利工程的时候，测放轴线上的点位很容易进行控制，但对于大坝边坡等工程，首先需要放出轴线上的点位，再对其详细部分进行测量，最后根据点位和轴线上的角、距离，测放细微处的坐标。因此，这就加大了施工的难度。在这些难度较大的工程中，因施工坡度的高度不同，导致边坡点位到轴线的距离也存在着不同的变化。所以，在测量的过程中，可以根据细微尺寸点位和轴线的平行特点，采用施工和测量的坐标性进行测算，从而可以简化问题，提高施工的效率。
在工程测量的过程中，施工坐标已经被广泛的采用，它可以展示出非常直观的内容，而且方法也比较简单。在测量水利工程时，可以有效利用坐标转换法，从而促进施工效率的提高，而且由于工程的难度不同，可以采用不同类型的坐标测量法，以便于可以保证工程测量的精准度。
2. 测量工作中坐标转换的方法
2.1经典方法
在水利工程测量工程中可以采用赫尔墨特三维转换法，同时也在数学领域中得到广泛应用，所以其被称之为经典方法。当地部分坐标系出现三个参数偏离，由于三个坐标轴没有和WGS84坐标轴保持平行的状态，所以就需要将每个坐标轴进行转动，从而就形成了三个定向的作为Z。另外，还需要对两个差别大小的椭球进行考量，并和WGS84体系进行比较，从而得到在当地坐标系的m尺度因子。在依据上述的方法得出的参数有七个，所以可以称之为七参数法。这种方法不受应用范围的限制，只要规划出公共点，就可以得到比较准确的坐标精度。
2.2插值法
在某种特定平均形式下，可以使用弹性形变，将测量工程结果纳入到当地坐标体系中。对于当地体系网格来说，其决定性的因素是网格的坐标，即点位平面的传入。在对平面点位进行转换时，几乎可以不受高程偏离的影响。与3D转化法相比，插值法具有较多优势，例如在计算转化参数时，能够在无地图投影的情况下实施，它主要更偏向于变形测量值。由于GPS坐标具有总体均匀分布的特点，所以，对于已存在的格网来说，采用这种方法会大大降低精度，但是，对于已拥有的坐标体系来说，加入GPS观测值，则将会大大提高精度。
2.3分片平滑插值方法
在采用分片平滑插值方法时，要注意遵循一个重要的原则，即WGS84同网格的坐标至少需要四个点。由于计算的残差，所以在进行参数转换时，只需要找到三个公共点即可。如图一所示。同时，测量人员还需要详细了解已知地图投影的种类。这种方法和插值法具有诸多的相似之处。和插值法相比，采用3D经典转换法进行转换得到的范围更广，但是由于受到高程转化精确值的影响，可用范围可能会缩小。具体的实施过程如图1所示：第一，明确二维经典转化参数。第二，核算主要公共点。第三，对于WGS84点来说，可以借助地图投影。第四，建构高程插值样式。
当地坐标体系面对较为平整的区域时，则可以保证较高的精确度。当其中涵盖的高程点较多时，则就容易转换高程。
2.4一步法
通过这种方法转换高程同位点，首先需要对地心坐标进行投影，并让其能够投射在墨卡托横轴里，之后在对尺度实施变换，让其与实际的投影保持一致。在对平面点位进行转化的时候，需要使用高程转化法，不需要知道坐标体系的地球投影种类，所以即使高程偏离，平面点位也不会受到影响，所以这种方法更为简单。如果没有完善的高程信息，也可以进行平面点位的转换。
3.施工坐标在各项水利工程中的应用
3.1测量控制工程边坡的方法
在整个水利工程施工过程中，从大坝、提防的边坡来讲，需要对开挖边线和填筑边线进行测量。与此同时，还要进一步掌控欠挖、超挖等问题，因施工坡度的高度不同，导致边坡点位到轴线的距离也存在着不同的变化。而且，很难把握施工的操作，这就对测量人员提出了更高的要求。所以，测量人员要不断进行创新，探索新的测量方法，从而可以减少自己的工作量。在对水利工程边坡进行测量的过程中，其中一个重要的条件就是建立施工坐标系。在施工坐标系中，对应边坡坡肩方向的为X轴，对应顺坡的方向则为Y轴。在大地坐标参照下，坐标原点为（0,0），沿着X轴方向测量得到的重点坐标为B（0.b），测量人员可以将A、B两点作为基础，从而可以构建合理的坐标系。并在此基础上，对坡面进行测量，从而可以得到设计坡面的高程，以及实测设点和实测点之间存在的差距，从而可以调整设计的方案。
3.2渠道工程测量方法
在建立坐标系之后，测量人员可以利用坐标转化法，与路线桩号相结合，假设每个点的相对位置不会发生改变，就会简化原本的测量数据，并且使操作变得简单。在这个过程中，测量人员的工作量将会大大减少，他们会依据桩号和对应的尺寸标识，就可以准确完成测量任务。因此，从这个方面可以看出，施工坐标富有多样性和灵活性，而且其应用比较付广泛和便捷。
为了有效控制施工测量，可以通过坐标转换后的的坐标成果进行确定，测量人员要不断提高自己的工作效率，需要努力提高自己的水平，争取达到“看图识坐标”境界。尤其要特别关注的是，测量员要依据图纸进行数据分析时，要保持严谨的的，孔底回填0.2m岩粉，其上段正常装药。
2.3 保护层开挖
大坝及消力池水平建基面预留3m保护层，开挖采取垂直主爆和水平预裂爆破施工，采用QJZ-100B潜孔钻水平预裂钻孔，CM-251钻机和CM-351钻机造垂直浅孔。建基面保护层开挖爆破采用拉槽方式，形成作业面，先在河床中间顺水流方向拉槽形成临空面，然后从中间向两岸逐层进行造孔爆破。在大坝基坑坝右0+47.5为中轴线向两侧顺水流方向进行掏槽开挖，因建基面水平光爆架钻需要，掏槽部位建基面需超挖55cm。大坝建基面水平预裂钻孔孔径φ70mm，采用2#乳化岩石炸药间隔装药，直径φ32mm，底部加强段装药为3Φ32+Φ32+Φ32药卷连续装药，正常段装Φ32药卷的1/4，药卷间隔25cm，线密度为230g/m。垂直主爆孔间排距为1.2m×2m，钻孔直径Φ90m，装药采用Φ70mm2#岩石乳化炸药，连续装药，岩石爆破单耗药量0.4kg/m3。
3 总结
水电站大坝的重要性不容忽视，关系着国家的能源安全和长治久安，因而必须确保水电站大坝的施工质量，从施工前、施工中、工程扫尾多个阶段予以技术指导和管理提升。基坑开挖是水电站大坝建设的重要环节，必须不断提高施工技术水平，加强监管监督，确保工程质量，从而为水电站大坝工程的竣工投产提供基础性保障。
参考文献
[1]方素琴.浅谈水电站大坝施工及安全问题分析.科技传播-2011 年9 期，19-21
[2]王红军.小湾水电站大坝施工质量管理.水利水电施工-2012 年5 期，13-15
作者简介：万国卿（1986-）：男，河南新乡人，项目副总工，助理工程师，从事水电与市政工程技术与管理工作；陈洋（1983-）：男，四川乐山人，项目副经理，工程师，从事水电与市政工程全面管理工作；许海涛（1990-）男，四川成都人，项目部部门主任，助理工程师，从事水电与市政工程管理工作。
论文作者:冯太相
论文发表刊物:《防护工程》2017年第1期
论文发表时间:2017/5/11
标签：测量论文; 坐标论文; 高程论文; 工程论文; 转换法论文; 大坝论文; 水利工程论文; 《防护工程》2017年第1期论文;