论施工坐标系在工程测量中的应用

摘要:本文根据工程实例分析阐述施工坐标系在工程测量中的应用，主要侧重于坐标系的转换和放样程序，有一定参考价值。

关键词：工程测量； 施工坐标系； 大地坐标

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

0.引言：工程测量中遵循测法科学、简捷，精度合理的原则，而施工测量坐标系的建立大大简化了实际工程放样过程中的测设步骤，同时对测量精度也是一个改进。对于场区控制网的建立和工程定位起到了简化数据、提高速度和质量的作用。再结合现在CAD制图技术的普及应用，使这一测量方式更加简单明了，是房建工程测量中一个必需的步骤。

1. 工程概况

本文介绍的长春动车运用所工程是一个大型的综合性站场工程，具有包括列车停车、检修以及清洗等在内的多种功能。工程总概算2.905亿元;哈大施合(2009)03号补(1)复初步设计变更1.0869亿元;总产值为3.9919亿元;建筑面积37116.45m2。站台墙4050m、自购设备98种，5024万元;甲供设备21种，6506万元;围墙6650m、栅栏19800m、混凝土路面36890m、综合管沟17733m、过轨管2358m、通信电缆槽15375m、绿化铺草坪面积共102774m2、种植常绿乔木4280株、灌木102244株，落叶乔木360株;各种储水池、化粪池33个;综合保养点一处。涵盖了房建、市政、水、电、通信等各个专业的测量放线。

2. 施工坐标系

2.1施工坐标系的建立

长春西动车运用所，里面包括十几栋构筑物，需要根据不同建筑物轴线建立相应的施工坐标系。如果每个构筑物都建立一个独立施工坐标系相对于该工程而言太繁琐了，反而加大计算量拖延放线速度。考虑到铁路站房、站场工程一般都在铁路线附近，构筑物的主要轴线均平行于铁路线。因此在这里以铁路线为主轴线建立统一的施工坐标系，用于各个构筑物的定位放样(如图1所示)。

本例的定位线是以D2线为定位方向，从图1中我们可以看出D2线并不是一条直线贯穿运用所，进入动车所后在D2K1+518.571处直行，又在D2K2+532.001处开始转弯到D2K2+565.257处又为直行，中间角度值为4°45'49″。所以本工程以JD4为分界点建立了两个独立施工坐标系。x坐标值为实际里程数，y坐标值为到D2线的实际距离，线左为负数、线右为正数。第一施工坐标系以D2K1+484.852(JD2)为原点，定向方位角α1为20°45'25.5″;第二施工坐标系以D2K2+548.639(JD4)为原点，定向方位角α2为25°31'14.5″。有了这些定位要素，我们就要进行坐标系之间的转换了。

2.2施工坐标与大地坐标的换算

在新布设的平面控制网中，至少需要已知一条边的坐标方位角才可以确定控制网的方向，简称定向;至少需要已知一个点的平面坐标，才可以确定控制网的位置，简称定位。设计图纸上建筑物各部分的平面位置，是以建筑物主轴线作为定位依据的。为了便于计算放样数据和实地放样，通常在施工中以一主轴线为坐标轴反算轴线的一个端点为原点，或以相互垂直的两轴线为坐标轴，建立施工坐标系。而建立平面控制网所布设的控制点的坐标是大地坐标，所以，在进行计算放样数据和实地放样时，应将控制点的大地坐标换算为施工坐标。

如图2所示，设X－O－Y为大地坐标系(第一坐标系)，x－O1－y为施工坐标系(第二坐标系)。如果知道了施工坐标系原点O1的大地坐标(Xo，Yo)及方位角α(纵轴的转角)，则测区内任一点P的大地坐标(Xp、Yp)换算成施工坐标(xp、yp)的公式为:

若采用大地坐标系进行放样，应将建筑物各点的施工坐标换算为大地坐标，其公式为:

上面各式中施工坐标系的原点O1的大地坐标(Xo、Yo)与方位角α可在设计资料中查得，或在地形图上用图解法求的。在本例中，O1的大地坐标为X=4859901.420Y=513789.7905，α1=20°45'25.5″;O2的大地坐标为X=4860896.158Y=514166.8036，α2=25°31'14.5″。

3. 施工坐标系的应用

长春西动车运用所十几栋构筑物的工程进度取决于各个施工环节的密切配合。而快速、精确的测量放线工作又是提高施工速度的关键环节。施工坐标系的建立便于在施工中快速、直观、准确地将设计点放样到实地，为施工建设工作节省时间，促进工程进度。2011年10月来动车所之前，这里的测设工作一直沿用测量坐标系，并没有意识到坐标系转换的便捷性。事先对每个点都要进行繁琐的内业计算，而进行如验线等测量工作时，对所测数据不能直观的实际位置，需要再一次进行内业计算进行数据比较，加上外业测量时间太长造成测量工作滞后严重。而利用施工坐标系定位放线就不会出现这种被动情况。在进行定位放线之前要对每个构筑物的各个轴线进行坐标计算，根据构筑物所在位置确定数字轴和字母轴坐标值。以临修和不落轮镟轮库为例，计算出的各个轴线坐标值数据见表1。

表1中明确计算出了各个轴线坐标值和相邻轴线间的距离。对于现场的导线控制网要同样进行坐标转换。现场放样时依据现场控制点的施工坐标值和全站仪强大的数据采集运算能力，就直接可以针对性地放样单一x(数字轴坐标)和y(字母轴坐标)值，免去了针对放样点事先计算测量坐标值和事后测量定位计算繁琐的情况，运算和现场定位一步完成，方便快捷。以此构筑物为例，举一反三，其他各个构筑物的轴线坐标依据施工图纸很容易统计计算出来。再运用全站仪的坐标测量放样功能，对其进行定位。场区内的各个水电通信管网以及道路等市政方面的测量，也是此工程的一大项。对其定位放线前，同样计算出放样点与D2线的位置关系，即计算出施工坐标，在此不再多讲。

4. 施工放样程序

由于工程建设的需要，在施工测量中需对各项目进行系统、快速、精确的计算，以便给工程提供可靠地测量资料，更好地为工程服务。针对工程测量计算工作量大、计算精度高的情况，需要对工程所触及的各种测量项目的施测计算方法进行程序编制，使之具有实用性和易操作性。程序运用CA-SIOfx5800计算器能准确、快速的计算出测量结果(大地坐标转施工坐标程序略)。

5. 结论

工程测量中遵循测法科学、简捷，精度合理的原则，而施工测量坐标系的建立大大简化了实际工程放样过程中的测设步骤，同时对测量精度也是一个改进。对于场区控制网的建立和工程定位起到了简化数据、提高速度和质量的作用。再结合现在CAD制图技术的普及应用，使这一测量方式更加简单明了，是房建工程测量中一个必需的步骤。

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