科学采用施工坐标 提高施工测量效率

高 洁 刘栋君

(1．上海市市政工程管理咨询有限公司，上海 200120; 2．清远市正阳公路工程监理有限公司，广东清远 511518)

0 引言

施工坐标系亦称建筑坐标系，其坐标轴与主要建筑物主轴线平行或垂直，以便用直角坐标法进行建筑物的放样。土木工程建设设计文件中的坐标一般情况下均采用54北京坐标系、80西安坐标系或者一些地方坐标系。这种坐标的特点是数字大，使用过程中计算繁琐，往往容易出错。所以在实际施工测量中，经常采用施工坐标系，这样可以方便施工放样。本文论点总结了笔者在施工测量工作7年以来的实际经验，希望能和大家分享交流。

1 亲历实例

1)笔者工作以后最初接触施工坐标是连南新村大桥改扩建工程。该工程为旧桥扩建且该桥为直线段上，以旧桥中心线为中心两边加宽5 m。设计单位为了设计的严密，放弃了北京54坐标系统，而以旧桥起点为(100，0)，旧桥终点为(300，0)的施工坐标系统来做整个平面设计。通过该项目的施工测量，笔者发现采用施工坐标系针对旧桥扩建项目来说不仅严密了设计，而且方便了施工。在桥梁施工中，可以使桥梁各墩台的坐标简单化、测设点位直观化，对测量和施工带来很大方便和帮助。

2)G323线连山吉田至鹰扬关国道改造工程4标段，“施工坐标系”又在高边坡挖方得到了应用。4标段有两段四级高挖方边坡，由于地形及施工的需要，不能简单的按20 m的断面进行放样，并且实际的放样点需与实际高程相符合。未使用施工坐标系，放样程序复杂繁琐，按设计放样要求，复测放样点高程不符合，调整位置直到平面位置与坡比计算高程符合。其中涉及计算复杂，需要根据实测坐标反算桩号里程及边距，然后计算目前位置高程，核对是否吻合。由于挖方段处于直线上，笔者认为，以道路中线前进方向为X’轴，以垂直于道路中线方向右侧为Y’轴正向，如果一点坐标为 X’=1 245，Y’=23．4，表示桩号 K1+245右侧23．4 m处的点，同样，要是放样K2+233左侧13．7 m的点，也不需要翻看设计文件或者现场计算边桩坐标，直接放样X’=2 233，Y’=－13．7。建立了这样的坐标系之后，再将附近的导线点换算成该坐标系中的坐标值就可以进行“施工坐标系”放样了。这样，不仅数值小显而易见，而且全站仪测出的坐标即为测点里程桩号和边桩距离，省去了坐标反算里程桩号和边桩距离的过程，从而为现场的放样工作节省了大量的时间，提高了工作效率。

2 施工坐标系的转换

已知 P1，P2点的大地坐标系(X1，Y1)，(X2，Y2)及施工坐标系(A1，B1)，(A2，B2)，求 P3(X3，Y3)的施工坐标系坐标。

计算P1P2的大地坐标系、施工坐标系方位角分别为a12，a12'。

坐标系转换角度旋转参数:a=a12－a12'。

利用P1计算相关坐标转换参数:

参数a，b还可利用P2计算核对。

计算P3(X3，Y3)的施工坐标系坐标:

根据如上的公式我们可以进行CASIO5800计算机的编程，方便外业测量过程中的坐标转换，具体编程如下:

程序 L1:″X1″?X:″Y1″?Y:″X2″?U:″Y2″?V

说明:输入已知1，2号点的大地坐标;计算1点到2点大地坐标的方位角。

程序 L2:″A1″?A:″B1″?B:″A2″?C:″B2″?D

说明:输入已知1，2号点的施工坐标;计算1点到2点施工坐标的方位角。

程序L3:E=P－H:F=X－A×cosE+B×sinE:G=Y－A×sinE－B×cosE

说明:计算相关的参数。

程序 L4:Lb1 2:″X3″?K:″Y3″?I

″A3″:(K －F) ×cosE+(I－G) ×sinE▲

″B3″:(K －F) ×sinE+(I－G) ×cosE▲

IfEnd

GOTO 2

说明:输入 3 号点大地坐标，得到″A3″，″B3″。

在内业过程中，可以通过AutoCAD制图来获得。

1)道路中线及导线点大地坐标 K8+090(9 987．403，10 059．378)，K8+513．64(9 970．471，10 482．679)，D12－1(9 896．322，10 250．846)，D12(9 769．421，10 644．878)绘制如图 1所示。

2)道路中线施工坐标 A(8 090，0)，B(8 513．64，0)，点选上图中所有目标复制，以K8+090为基点移动至A(8 090，0)，如图2所示。

3)以 A(8 090，0)为基点旋转 K8+513．64 至 B(K8+513．64)，现在查询导线点D12－1，D12坐标即为施工坐标系坐标(8 284．955，83．356)，(8 683．744，194．407)，如图 3 所示。

3 结语

通过7年来测量工作的实践经验，笔者认为如工程有以下特点可以通过建立施工坐标系来提高工程测量效率:1)需要的测量结果不是简单的大地坐标，而是相对应的里程和边距;2)适用于公路桥梁直线段、房建项目、水利水电大坝项目、船闸等;3)路桥、厂房等改扩建项目。

不需要监理两套控制体系，各项数据是在同一精度下观测，测量数据直观、明了。如在一些直线道路工程中，根据坡比、高程可以放开挖或者回填边线，根据坡度可以观测任何一点的高差，而不局限于某个桩号。该方法经过大坝、隧道施工等多次实际使用，取得了明显的成效，提高了放样的精度和速度，为工程施工赢得时间，得到使用者的一致好评。

[1] 孙志营．施工测量中的坐标换算[J］．山西建筑，2010，36(16):357-358．