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坐标转换在水利工程施工测量中的应用摘要：施工测量贯穿施工全部过程，在施工中起着非常重要的作用。坐标转换在水利工程测量工作中起着极其重要的作用，笔者结合在水利工程测量工作中坐标转换的实际使用进行初步总结，探索在施工测量中应用快捷、简单、方便的测量方法。关键词：坐标装换；测量；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。1、 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。2、 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)*sin a +(Xp-Xo)*cos ayp =（Yp-Yo)*cos a -(Xp-Xo)*sin a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：则 Xp =(xp-xo)*cos a (yp-yo)*sin aYp =(xp-xo)*sin a + (yp-yo)*cos a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。（二）AUTOCAD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。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。以下是采用AUTOCAD图转换法进行坐标系转换的方法和步骤。（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）复制另存附件复制另存附件一个附件可避免错误操作损坏原始资料，以免前功尽弃。（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。（4）坐标系转换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) 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标系X轴夹角a，然后选定AUTOCAD电子版图纸所有图形元素，然后点击【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。大地坐标系转换为施工坐标系：大地坐标系转换为施工坐标系，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，然后根据以上方法进行坐标系转换，这里不再详细介绍。二、工程测量应用方法（一）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轴建立施工坐标系。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。（二）工程断面测量方法水利工程施工中，工程计量需做大量工程断面测量工作，所以，断面测量在工程测量中占着重要地位。断面测量工作具有工作量大、时间紧、精确度高的特点。在线路的勘察设计及施工阶段,测出纵、横断面,以提供设计依据和工程计量。传统的纵断面测量常采用水准测量的方法,先进行高程控制测量,然后在此基础上,逐个测定中桩的地面高程,而横断面测量时,需先在中桩或边桩上确定出断面的方向，然后在断面上逐个测出地面高程以及点位离中桩距离。现在由于全站仪的普及使用，而且此种测量方法测量成果精度低、劳动强度大、时间长等原因，现在已基本不再使用此种测量方法。全站仪是一种兼有自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统，它由光电测距单元、电子测角及微处理器单元及电子记录单元组成的电子仪器，它具有测量精度高、速度快、自动化程度高等优点。运用全站仪内设程序进行断面测量一般根据测量任务特点、精度要求等有关要求，一般在施工坐标系中采用三种测量方法其中之一，即施工放样法、对边测量法和平面碎步测量程序法。（1）施工放样法：两个已知断面控制点或中轴线已知点断面测量是将全站仪架设在已知点上,由测设人员在施测横断面桩后指挥跑点, 逐点施测断面上各地形点的三维坐标。（2）对边测量法：在未知点任意设站, 后视横断面所在中桩或边桩(包括测高和测距),测出横断面各地形点相对测站已知点位的平距、高差。（3）平面碎步测量程序法：全站仪自由设站，测量整个工程施工范围内地形点三维坐标，然后输入有关数字成图程序计算，可输出任意纵横断面图有关资料。总之，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。因为“看图读坐标”没有复核数据。另外大地坐标系和施工坐标系之间相互转