科學采用施工坐標 提高施工測量效率

高 潔 劉棟君

(1．上海市市政工程管理咨詢有限公司，上海 200120; 2．清遠市正陽公路工程監理有限公司，廣東清遠 511518)

0 引言

施工坐標系亦稱建筑坐標系，其坐標軸與主要建筑物主軸線平行或垂直，以便用直角坐標法進行建筑物的放樣。土木工程建設設計文件中的坐標一般情況下均采用54北京坐標系、80西安坐標系或者一些地方坐標系。這種坐標的特點是數字大，使用過程中計算繁瑣，往往容易出錯。所以在實際施工測量中，經常采用施工坐標系，這樣可以方便施工放樣。本文論點總結了筆者在施工測量工作7年以來的實際經驗，希望能和大家分享交流。

1 親歷實例

1)筆者工作以后最初接觸施工坐標是連南新村大橋改擴建工程。該工程為舊橋擴建且該橋為直線段上，以舊橋中心線為中心兩邊加寬5 m。設計單位為了設計的嚴密，放棄了北京54坐標系統，而以舊橋起點為(100，0)，舊橋終點為(300，0)的施工坐標系統來做整個平面設計。通過該項目的施工測量，筆者發現采用施工坐標系針對舊橋擴建項目來說不僅嚴密了設計，而且方便了施工。在橋梁施工中，可以使橋梁各墩臺的坐標簡單化、測設點位直觀化，對測量和施工帶來很大方便和幫助。

2)G323線連山吉田至鷹揚關國道改造工程4標段，“施工坐標系”又在高邊坡挖方得到了應用。4標段有兩段四級高挖方邊坡，由于地形及施工的需要，不能簡單的按20 m的斷面進行放樣，并且實際的放樣點需與實際高程相符合。未使用施工坐標系，放樣程序復雜繁瑣，按設計放樣要求，復測放樣點高程不符合，調整位置直到平面位置與坡比計算高程符合。其中涉及計算復雜，需要根據實測坐標反算樁號里程及邊距，然后計算目前位置高程，核對是否吻合。由于挖方段處于直線上，筆者認為，以道路中線前進方向為X’軸，以垂直于道路中線方向右側為Y’軸正向，如果一點坐標為 X’=1 245，Y’=23．4，表示樁號 K1+245右側23．4 m處的點，同樣，要是放樣K2+233左側13．7 m的點，也不需要翻看設計文件或者現場計算邊樁坐標，直接放樣X’=2 233，Y’=－13．7。建立了這樣的坐標系之后，再將附近的導線點換算成該坐標系中的坐標值就可以進行“施工坐標系”放樣了。這樣，不僅數值小顯而易見，而且全站儀測出的坐標即為測點里程樁號和邊樁距離，省去了坐標反算里程樁號和邊樁距離的過程，從而為現場的放樣工作節省了大量的時間，提高了工作效率。

2 施工坐標系的轉換

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

計算P1P2的大地坐標系、施工坐標系方位角分別為a12，a12'。

坐標系轉換角度旋轉參數:a=a12－a12'。

利用P1計算相關坐標轉換參數:

參數a，b還可利用P2計算核對。

計算P3(X3，Y3)的施工坐標系坐標:

根據如上的公式我們可以進行CASIO5800計算機的編程，方便外業測量過程中的坐標轉換，具體編程如下:

程序 L1:″X1″?X:″Y1″?Y:″X2″?U:″Y2″?V

說明:輸入已知1，2號點的大地坐標;計算1點到2點大地坐標的方位角。

程序 L2:″A1″?A:″B1″?B:″A2″?C:″B2″?D

說明:輸入已知1，2號點的施工坐標;計算1點到2點施工坐標的方位角。

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

說明:計算相關的參數。

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

說明:輸入 3 號點大地坐標，得到″A3″，″B3″。

在內業過程中，可以通過AutoCAD制圖來獲得。

1)道路中線及導線點大地坐標 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)繪制如圖 1所示。

2)道路中線施工坐標 A(8 090，0)，B(8 513．64，0)，點選上圖中所有目標復制，以K8+090為基點移動至A(8 090，0)，如圖2所示。

3)以 A(8 090，0)為基點旋轉 K8+513．64 至 B(K8+513．64)，現在查詢導線點D12－1，D12坐標即為施工坐標系坐標(8 284．955，83．356)，(8 683．744，194．407)，如圖 3 所示。

3 結語

通過7年來測量工作的實踐經驗，筆者認為如工程有以下特點可以通過建立施工坐標系來提高工程測量效率:1)需要的測量結果不是簡單的大地坐標，而是相對應的里程和邊距;2)適用于公路橋梁直線段、房建項目、水利水電大壩項目、船閘等;3)路橋、廠房等改擴建項目。

不需要監理兩套控制體系，各項數據是在同一精度下觀測，測量數據直觀、明了。如在一些直線道路工程中，根據坡比、高程可以放開挖或者回填邊線，根據坡度可以觀測任何一點的高差，而不局限于某個樁號。該方法經過大壩、隧道施工等多次實際使用，取得了明顯的成效，提高了放樣的精度和速度，為工程施工贏得時間，得到使用者的一致好評。

[1] 孫志營．施工測量中的坐標換算[J］．山西建筑，2010，36(16):357-358．