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摘要结合实例阐述了坐标系转换的测量技术在桥梁施工测量中的应用，体现出了通过坐标转换在施工测量中的作用。
关键词坐标转换；桥梁施工；测量应用
在桥梁施工中，设计院交付的控制网坐标一般为北京54坐标系统，对于结构物坐标数据的计算与校对显得复杂且没有规律性，不便于现场对数据和放样成果进行复核。为了便于作业，通常需要建立施工坐标系。
坐标转换是空间实体的相对位置描述，是从一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程，通过建立两个坐标系统之间一一对应关系来实现。在桥梁施工中通过坐标转换，建立独立的坐标系统，可以使桥梁各墩台的坐标简单化、测设点位直观化，给施工带来很大帮助。
一、桥梁施工坐标系的建立
通常在桥梁坐标系中，以桥轴线为X轴，使桥梁的轴线平行于施工坐标轴。举例说明，某长江大桥起讫里程为DK244+263.300～DK247+260.100,桥梁全长2996.8m。该长江大桥主桥轴线为直线，桥梁施工坐标系以桥轴线为X轴，里程增加方向为X轴增加方向，X坐标值与线路里程一致。垂直于桥轴线方向为Y轴，左线为负，右线为正。转换后，坐标表示的位置和方向就明显了，如W01#墩上游线桥墩中心北京54坐标为（X54=3383785.898m，Y54=475029.308m），其施工桥梁坐标为（XQ=246216.5m，YQ=-7m），坐标中X表示里程是DK246+216.5m，Y表示距桥轴线7m，负值表示在左线。
二、北京54坐标系与桥梁施工坐标系的转换计算
1、转换关系
平面坐标系的转换是通过平移、旋转、缩放来实现的。本工程因测量范围不超过3公里，不考虑比例缩放。该长江大桥的主桥轴线在北京54坐标系内，其方位角为279°11′34.5″，将北京54坐标轴顺时针旋转θ角279°11′34.5″后，再平移X0、Y0，得到桥梁施工坐标系。（见图一）
2、转换公式
根据坐标系相互关系求取平面转换公式：
a、北京54坐标转换成施工桥梁坐标公式
式1
b、北京54坐标转换成施工桥梁坐标的平移参数X0、Y0公式
式2
以上式中，（X54、Y54）表示北京54坐标
（XQ、YQ）表示桥梁施工坐标
（X0、Y0）表示北京54坐标系转换到桥梁施工坐标系的平移值
表示坐标系旋转角度
3、参数计算
a、计算X0、Y0
采用该长江大桥主桥1#～7#各墩墩中心已知的北京54坐标和施工桥梁坐标用式2计算（见表1）。取平均值为X0、Y0的值
b、转换参数成果
=279°11′34.5″
（X0、Y0）：X0=174553.784m、 Y0=-3416221.908m
4、转换控制点施工坐标
将求得的X0、Y0值代入式1，可计算出各控制点施工坐标。由于只存在数据的转换关系，对精度没有影响，计算出的控制点坐标可以用作施工控制测量。
三、桥梁施工中的应用
在现代桥梁建设中，日益突出了桥梁与当地环境的和谐性，在设计中更多的注入了美学因素，特别是斜拉桥的主塔线型。斜拉桥的主塔截面尺寸随着高程变化而变化，测量的内业计算和复核较繁杂，工作量很大。而且，桥梁主塔的施工测量包括劲性骨架安装、索道管精密定位、塔柱模板安装、各节段的竣工测量及变形观测等内容，精度要求高，这对施工测量是个很高的要求。采用施工坐标系可以使以上工作简易化。
在桥梁施工坐标系中，可直接通过点位的桩号和横向尺寸来计算该点的平面坐标。这将很大程度上减轻了测量员的工作负担，提高了工作效率，起到事半功倍的效果。经过坐标系的转换，计算出的各结构物坐标直观明了，横桥向同一排点位的里程相同，X坐标也就相同，纵桥向同一排点位距桥轴线距离相同，其Y坐標也相同，使相互复核变得简单。
通过简单的坐标测设，能够实现快速的定位，准确分析出各结构的偏差及变形，为正确指导下一步工序施工提供了可靠依据。例如检查塔柱模板时，通常测量塔柱四个角点或者塔柱十字线坐标与设计坐标进行比较，其△X、△Y值分别为塔柱轴线两个方向的偏差值。如测量检查某点坐标为（245658.505,7.008），该点设计坐标为（245658.500,7.000），则表明该点偏向X轴线正方向5mm，偏向Y轴线正方向8mm。容易指导现场调整模板，直至满足规范要求。
使用桥梁施工坐标系，在多点放样时，可以通过两点间的坐标关系量出大概点位后放样，放样的同时也对测量结果进行了检核，确保了质量，工效也得到了提高。
四、结语
通过以上分析，桥梁施工中的坐标转换可以为施工测量提供很多便利。利用转换后的坐标成果来控制施工测量，测量员可达到"看图读坐标" 的境界，提高了工作效率。计算内业资料准确快捷，施工测量可以及时复核，能有效避免测量错误的发生。保证测量精度的同时，有利地加快了作业进度。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词坐标转换；桥梁施工；测量应用
在桥梁施工中，设计院交付的控制网坐标一般为北京54坐标系统，对于结构物坐标数据的计算与校对显得复杂且没有规律性，不便于现场对数据和放样成果进行复核。为了便于作业，通常需要建立施工坐标系。
坐标转换是空间实体的相对位置描述，是从一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程，通过建立两个坐标系统之间一一对应关系来实现。在桥梁施工中通过坐标转换，建立独立的坐标系统，可以使桥梁各墩台的坐标简单化、测设点位直观化，给施工带来很大帮助。
一、桥梁施工坐标系的建立
通常在桥梁坐标系中，以桥轴线为X轴，使桥梁的轴线平行于施工坐标轴。举例说明，某长江大桥起讫里程为DK244+263.300～DK247+260.100,桥梁全长2996.8m。该长江大桥主桥轴线为直线，桥梁施工坐标系以桥轴线为X轴，里程增加方向为X轴增加方向，X坐标值与线路里程一致。垂直于桥轴线方向为Y轴，左线为负，右线为正。转换后，坐标表示的位置和方向就明显了，如W01#墩上游线桥墩中心北京54坐标为（X54=3383785.898m，Y54=475029.308m），其施工桥梁坐标为（XQ=246216.5m，YQ=-7m），坐标中X表示里程是DK246+216.5m，Y表示距桥轴线7m，负值表示在左线。
二、北京54坐标系与桥梁施工坐标系的转换计算
1、转换关系
平面坐标系的转换是通过平移、旋转、缩放来实现的。本工程因测量范围不超过3公里，不考虑比例缩放。该长江大桥的主桥轴线在北京54坐标系内，其方位角为279°11′34.5″，将北京54坐标轴顺时针旋转θ角279°11′34.5″后，再平移X0、Y0，得到桥梁施工坐标系。（见图一）
2、转换公式
根据坐标系相互关系求取平面转换公式：
a、北京54坐标转换成施工桥梁坐标公式
式1
b、北京54坐标转换成施工桥梁坐标的平移参数X0、Y0公式
式2
以上式中，（X54、Y54）表示北京54坐标
（XQ、YQ）表示桥梁施工坐标
（X0、Y0）表示北京54坐标系转换到桥梁施工坐标系的平移值
表示坐标系旋转角度
3、参数计算
a、计算X0、Y0
采用该长江大桥主桥1#～7#各墩墩中心已知的北京54坐标和施工桥梁坐标用式2计算（见表1）。取平均值为X0、Y0的值
b、转换参数成果
=279°11′34.5″
（X0、Y0）：X0=174553.784m、 Y0=-3416221.908m
4、转换控制点施工坐标
将求得的X0、Y0值代入式1，可计算出各控制点施工坐标。由于只存在数据的转换关系，对精度没有影响，计算出的控制点坐标可以用作施工控制测量。
三、桥梁施工中的应用
在现代桥梁建设中，日益突出了桥梁与当地环境的和谐性，在设计中更多的注入了美学因素，特别是斜拉桥的主塔线型。斜拉桥的主塔截面尺寸随着高程变化而变化，测量的内业计算和复核较繁杂，工作量很大。而且，桥梁主塔的施工测量包括劲性骨架安装、索道管精密定位、塔柱模板安装、各节段的竣工测量及变形观测等内容，精度要求高，这对施工测量是个很高的要求。采用施工坐标系可以使以上工作简易化。
在桥梁施工坐标系中，可直接通过点位的桩号和横向尺寸来计算该点的平面坐标。这将很大程度上减轻了测量员的工作负担，提高了工作效率，起到事半功倍的效果。经过坐标系的转换，计算出的各结构物坐标直观明了，横桥向同一排点位的里程相同，X坐标也就相同，纵桥向同一排点位距桥轴线距离相同，其Y坐標也相同，使相互复核变得简单。
通过简单的坐标测设，能够实现快速的定位，准确分析出各结构的偏差及变形，为正确指导下一步工序施工提供了可靠依据。例如检查塔柱模板时，通常测量塔柱四个角点或者塔柱十字线坐标与设计坐标进行比较，其△X、△Y值分别为塔柱轴线两个方向的偏差值。如测量检查某点坐标为（245658.505,7.008），该点设计坐标为（245658.500,7.000），则表明该点偏向X轴线正方向5mm，偏向Y轴线正方向8mm。容易指导现场调整模板，直至满足规范要求。
使用桥梁施工坐标系，在多点放样时，可以通过两点间的坐标关系量出大概点位后放样，放样的同时也对测量结果进行了检核，确保了质量，工效也得到了提高。
四、结语
通过以上分析，桥梁施工中的坐标转换可以为施工测量提供很多便利。利用转换后的坐标成果来控制施工测量，测量员可达到"看图读坐标" 的境界，提高了工作效率。计算内业资料准确快捷，施工测量可以及时复核，能有效避免测量错误的发生。保证测量精度的同时，有利地加快了作业进度。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。