浅谈建筑施工测量中坐标系互换的几种方法

浅谈建筑施工测量中坐标系互换的几种方法

姜 华

中国建筑第二工程局有限公司华东公司 江苏省南京市 211100

【摘要】：建筑施工中常因为遇到不同的坐标系统，增加了施工测量的难度。为例解决此类问题，本文就坐标系转换的几种方法做详细介绍以达到简化施工测量的目的。

【关键词】：测量坐标系，施工坐标系，互换

引言

测量坐标系是规划设计部门在规划设计阶段为测绘地形和图而设定的，其坐标轴与建筑物的主轴线不平行，更不重合，而在土方开挖阶段和桩基及主体工程施工过程中往往工作量大，测量放样极为繁琐、内业数据计算量大，实际测量放样困难，不能满足要求，为提高工作效率和工作上的方便。

通常采用建筑坐标系来求算方格网坐标，使所有建筑物的测量坐标均为正值，且坐标纵轴和横轴与主要的建筑物主体平行或者垂直，为了在建筑场地测设出建筑方格网的位置及所有涉及的建筑物或者构筑物，我们需要在进行测设前我们需要对建筑坐标系（小坐标）与测量坐标系（大坐标）转换。

1.坐标系的建立：

通常我们以图纸的左下角轴线交点为原点（0.000,0.000），以图纸横轴0.000为横轴线，以图纸纵轴0.000为纵轴线。

2.坐标系的转换：

结合在施工测量放样中的实际工作经验，先介绍常用的几种简易的施工坐标转换方法，供大家参考。

一般测量坐标由测绘单位提供，单体建筑物或者构筑物的原点施工坐标由设计单位提供。

2.1传统的测量坐标与施工坐标之间的相互转换

传统的测量坐标与施工坐标之间的相互转换，采用比较通用的数学计算公式，结合三角函数求得结果。

具体如下图一，设XOY为测量坐标系，X´ 0´ Y´为施工坐标系，xO、yO为施工坐标系的原点O´在测量坐标系中的坐标，α为施工坐标系的纵轴O´ X´在测量坐标系中的方位角。设己知P点的施工坐标为（xp´,yp´)，可按下式将其换算为测量坐标（xp,yp)：

xp=xO + xp´cosα- yp´sinα

yp=y0 + xp´sinα+ yp´cosα

如己知P点的测量坐标（xp,yp)，则可将其换算为施工坐标（xp´,yp´）：

xp´=(xp-xO)cosα+(yp-yO)sinα

yp´=(yp-yO)cosα-(xp-xO)sinα

图一

采用这种方法进行坐标转换的计算公式较为复杂繁琐，转换一点耗时较长而且容易出错。

2.2采用可编程计算器编程进行测量坐标系与施工坐标系转换的方法

为避免使用繁琐的数学公式使计算更加便捷且不易出错，近来从事测量工作的大部分人员，在工程中集合传统的计算公式所采用CASIOfx-4500p、CASIOfx-5800p等可编程计算器把计算过程简单化，操作便捷，效率高。

以CASIOfx-5800p为例说一下此法的使用和效果。

程序清单:

Fix 4:”ALFA=”?→J: ”AXO=”? →C: ”BYO=”? →D↙

Lbl 3:”1→AG,2→GA”?Q↙

Q=1＝＞Goto 1: Q=2＝＞Goto 2↙

Lbl 1:”AA=”?→A:”BA=”?→B: ↙

”XG=”:C+ACOS(J)-BSIN(J)▲

”YG=”:D+ASIN (J)+BCOS (J)▲

Goto 3↙

Lbl 2:”XG=”?→X:”YG=”?→Y: ↙

”AA=”( X-C) COS(J)+(Y-D)SIN(J)▲

”BA=”: ( C-X) SIN (J)+(Y-D)COS (J)▲

Goto 3↙

说明：

ALFA＝测量坐标与施工坐标夹角。

AXO，BYO＝施工坐标系的原点的测量坐标

AA，BA＝施工坐标

X,Y＝测量坐标

例：运行程序

显示                                          输入

ALFA＝?   测量坐标与施工坐标夹角                  13'0'0'

AXO＝？   施工坐标系的原点的测量坐标X   2870340.477

BYO＝？ 施工坐标系的原点的测量坐标Y          610780.222

1→AG,2→GA? 1为施工转换测量坐标，2为测量转换施工      1

AA=?         要转换成测量坐标点的施工坐标A               54.9

BA=?          要转换成大地坐标点的施工坐标B                82.5

计算结果

XG=2870375.411

YG=610872.9573

回车

1→AG,2→GA? 1为施工转换测量坐标，2为测量转换施工 2

XG=?     要转换成施工坐标点的测量坐标X                2870375.411

YG=?      要转换成施工坐标点的测量坐标Y                610872.9573

计算结果

A=54.8995

B=82.5001

采用可编程计算器进行坐标转换，只需要按屏幕提示输入待装换电的测量坐标或者施工坐标，即可求得结果，这种方法计算速度快且结果正确，既节省了时间又确保了准确率，非常快捷方便。

2.3利用AutoCAD制图软件进行测量坐标系与施工坐标系转换的方法

2.3.1任意图纸转到测量坐标

当建设方提供给我们的图纸是部分带坐标关系，部分是不带坐标关系的（没有实际定位的图纸）

第一步，打开你需要转换的图纸，可以一张无定位的平面布置图为例，可以看到同一个点之间坐标却是不同的，因为没有位置关系

第二步，在纸上或者任意工具上标出你要转换的坐标，最好是对角线，这样最方便。

第三步，在图纸上用直线画出这两个点相交的直线，并标注坐标。

第四步，CAD中输入AL命令---选择对象，回车---选择第一个源点，--第一个目标点（源点是起点的意思，目标点是你要移动到的 位置，，下同此步）  必须一一对应

选择第二个源点，--第二个目标点，回车，此时会弹出对话框(一定要选择“是“)，然后回车

选择  是  以后，确定了。之前的图纸全部偏移到了指定的点上了。

最后，删除那根对角辅助直线，使图纸清晰。

2.3.2测量坐标转到施工坐标

打开已转换好的测量坐标系的图纸在CAD中新建1个UCS命令,UCS点击1个点作为施工坐标的(0,0)点击1个点肯定你施工坐标的x轴回车另外要注意测量坐标的X轴是cad里的Y轴，Y轴是cad里的X轴。

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，查询其坐标，AutoCAD所显示的该点的平面坐标都是施工坐标。

用同样的方法把控制点的测量坐标转换为施工坐标，

以转换后控制点的施工坐标进行测量放线，全站仪所显示的所测点平面坐标将直接是相对于直线上下游方向的偏移距离，不用再经过复杂的运算，减少了大量的测量内业计算，对视线被挡的点位可以快速的根据轴线对其进行定位，更不用经常性的转站。既保证了测量精度又地提高了测量工作者的工作效率。

3.结束语

除了以上三种坐标测量方法目前还有很多转换计算软件等，其均各有各的优点，但转换之前必须认真阅读整个施工平面布置图，选取最有利于测量放线的施工坐标原点，只要按照上述方法做，具体选择哪种方法（视自己使用的转换工具而定），都可以实现任何工程的测图坐标与施工坐标的转换。

参考文献

[1]CASIOfs-5800P计算器用户说明书

[2]曲 彩 云.天正建筑软件标准教程.机械工业出版社，2015.11

[3]天工在线.中文版AutoCAD2018土木工程设计.中国水利水电出版社，2018.8