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【摘要】當前工程建设中的施工测量贯穿了施工建设的全过程，并在施工中起着尤为重要的作用。本文主要对坐标转换在水利工程测量工作中的实际运用进行了探讨。
【关键词】坐标转换；水利工程测量；运用
On the coordinate transformation in the use of hydraulic measurements
Song Yu-min
(Kuitun agricultural seven divisions Investigation and Design Institute (Limited)KuitunXinjiang833200)
【Abstract】Current construction of the construction survey throughout the whole process of construction of the building and construction plays a particularly important role. This paper, the coordinate conversion work in hydraulic engineering in the practical application of measurement are discussed.
【Key words】Coordinate transformation;Hydraulic measurements;Use
1. 前言
工程测量分为工程控制测量、工程地形测量、施工测量、工程变形测量和竣工测量。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、方便的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，精度是否满足工程规范标准，从而减少测量人员的测量错误，提高工程精度质量，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。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，一切困难就都迎刃而解。
2. 大地绝对坐标与施工坐标相互间的转换
2.1大地绝对坐标。
yP=Yp=（xp－xo）×sina+（yp-yo）×cosa
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。
2.2AutoCAD图转换法。AutoCAD在工程施工中现已普及使用，使用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。以下是采用AutoCAD图转换法进行坐标系转换的方法和步骤。
2.2.1绘图。如果没有工程AutoCAD电子版图纸，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。
2.2.2复制另存附件。复制另存一个附件可避免错误操作损坏原始资料、前功尽弃。
2.2.3施工坐标系设定。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。
2.2.4坐标系转换。
（1）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：首先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：至此，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，全站仪所显示的平面坐标即是施工坐标，不用再经过复杂的运算。
（2）施工坐标系转换为大地坐标系。施工坐标系转换为大地坐标系，首先根据原始设计图纸和施工坐标系计算出两个坐标系X轴夹角，然后根据以上方法在AutoCAD中进行坐标系转换，这里不再详细介绍。
3. 施工坐标在工程测量中的应用
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。在水利工程测量工作中经常使用施工坐标，下面介绍2个典型测量方法。
3.1工程边坡测量控制方法。工程中渠道、堤防、大坝等边坡在施工中需测量放出开挖边线、填筑边线以及掌握超挖、欠挖、超填、欠填等问题，工程边坡点位距轴线的距离随着高程的变化而变化，施工非常难以掌握，对于测量人员找出简单、方便、快捷测量方法，将极大减轻测量任务。
工程边坡测量首先建立以对应边坡坡肩方向为X轴，X轴的边坡起点桩号为坐标原点，顺坡方向为Y轴的施工坐标系。采用大地坐标测设出坐标原点A（0，0）和顺X轴方向边坡终点坐标B（0，b），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X值为工程桩号、Y值为距坡肩坡面偏移的距离、Z值为测设点坡面高程，通过计算测设点设计坡面高程与测设点与实际高程差值，便可知道测设点是否满足设计要求。
3.2渠道工程测量方法。通过坐标转换，将路线桩号巧妙地融入坐标体系，在各点相对位置保持不变的情况下，使原本复杂的测量数据变得简单而直观化。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。
在明渠的施工中，因为明渠拐点较多，建立统一的施工坐标系有困难，可以用相邻各拐点分别建立施工坐标系。建立时，以一个拐点J1为坐标原点，以明渠前进方向上相邻拐点J2为施工坐标方向建立施工坐标系。测放时，首先计算出要测放断面的N值，前后移动棱镜测定N值后，定住N值，再左右移动棱镜，获得所测桩号的横断面；测放开挖开口时，只需依据图纸上的设计高程、边坡和明渠宽度，以实测的Z值推算出理论的E值，结合实测E值就可轻易地找到开口了。
4. 结语
施工坐标灵活多变，应用方便，利用坐标系转换后的施工坐标成果来控制施工测量，测量人员可达到“看图读坐标”的境界，大大提高了工作效率。值得注意的是测量员在看图纸时，一定要认真、谨慎。对于运用施工坐标系和大地坐标系的转换进行测量，水利工作者可以在实践中勤加思考、举一反三，用最简便的方法、最短的时间和最高的精度完成测量任务。
［文章编号］1619-2737（2012）08-16-257
【关键词】坐标转换；水利工程测量；运用
On the coordinate transformation in the use of hydraulic measurements
Song Yu-min
(Kuitun agricultural seven divisions Investigation and Design Institute (Limited)KuitunXinjiang833200)
【Abstract】Current construction of the construction survey throughout the whole process of construction of the building and construction plays a particularly important role. This paper, the coordinate conversion work in hydraulic engineering in the practical application of measurement are discussed.
【Key words】Coordinate transformation;Hydraulic measurements;Use
1. 前言
工程测量分为工程控制测量、工程地形测量、施工测量、工程变形测量和竣工测量。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、方便的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，精度是否满足工程规范标准，从而减少测量人员的测量错误，提高工程精度质量，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。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，一切困难就都迎刃而解。
2. 大地绝对坐标与施工坐标相互间的转换
2.1大地绝对坐标。
yP=Yp=（xp－xo）×sina+（yp-yo）×cosa
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。
2.2AutoCAD图转换法。AutoCAD在工程施工中现已普及使用，使用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。以下是采用AutoCAD图转换法进行坐标系转换的方法和步骤。
2.2.1绘图。如果没有工程AutoCAD电子版图纸，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。
2.2.2复制另存附件。复制另存一个附件可避免错误操作损坏原始资料、前功尽弃。
2.2.3施工坐标系设定。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。
2.2.4坐标系转换。
（1）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：首先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：至此，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，全站仪所显示的平面坐标即是施工坐标，不用再经过复杂的运算。
（2）施工坐标系转换为大地坐标系。施工坐标系转换为大地坐标系，首先根据原始设计图纸和施工坐标系计算出两个坐标系X轴夹角，然后根据以上方法在AutoCAD中进行坐标系转换，这里不再详细介绍。
3. 施工坐标在工程测量中的应用
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。在水利工程测量工作中经常使用施工坐标，下面介绍2个典型测量方法。
3.1工程边坡测量控制方法。工程中渠道、堤防、大坝等边坡在施工中需测量放出开挖边线、填筑边线以及掌握超挖、欠挖、超填、欠填等问题，工程边坡点位距轴线的距离随着高程的变化而变化，施工非常难以掌握，对于测量人员找出简单、方便、快捷测量方法，将极大减轻测量任务。
工程边坡测量首先建立以对应边坡坡肩方向为X轴，X轴的边坡起点桩号为坐标原点，顺坡方向为Y轴的施工坐标系。采用大地坐标测设出坐标原点A（0，0）和顺X轴方向边坡终点坐标B（0，b），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X值为工程桩号、Y值为距坡肩坡面偏移的距离、Z值为测设点坡面高程，通过计算测设点设计坡面高程与测设点与实际高程差值，便可知道测设点是否满足设计要求。
3.2渠道工程测量方法。通过坐标转换，将路线桩号巧妙地融入坐标体系，在各点相对位置保持不变的情况下，使原本复杂的测量数据变得简单而直观化。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。
在明渠的施工中，因为明渠拐点较多，建立统一的施工坐标系有困难，可以用相邻各拐点分别建立施工坐标系。建立时，以一个拐点J1为坐标原点，以明渠前进方向上相邻拐点J2为施工坐标方向建立施工坐标系。测放时，首先计算出要测放断面的N值，前后移动棱镜测定N值后，定住N值，再左右移动棱镜，获得所测桩号的横断面；测放开挖开口时，只需依据图纸上的设计高程、边坡和明渠宽度，以实测的Z值推算出理论的E值，结合实测E值就可轻易地找到开口了。
4. 结语
施工坐标灵活多变，应用方便，利用坐标系转换后的施工坐标成果来控制施工测量，测量人员可达到“看图读坐标”的境界，大大提高了工作效率。值得注意的是测量员在看图纸时，一定要认真、谨慎。对于运用施工坐标系和大地坐标系的转换进行测量，水利工作者可以在实践中勤加思考、举一反三，用最简便的方法、最短的时间和最高的精度完成测量任务。
［文章编号］1619-2737（2012）08-16-257