国家坐标在建筑工程中的应用

　　摘要：国家坐标是各国为进行测绘和处理其成果，规定在全国范围内使用统一坐标框架的坐标系统。一般是我们的测量坐标系统，既以纵向主轴线为Y轴，以横向主轴为X 轴。在施工区域里是大坐标小区域、特别是在直线和大型场平施工中，用国家坐标数据计算工作量大、数据显示不直观.。现场不能提供有效数据，如已知一个变坡点，求任意一点的距离、高程，要测出任意点的坐标、高程，再计算出到变坡点的距离利用坡比计算出高程，才能比较. 严重影响生产进度。我根据坐标转换公式，根据施工区域的形状、观测条件、以及《国家三角测量和精密导线测量规范》要求，选择施工坐标原点、以纵向主轴线为x 轴，以横向主轴为y轴的施工xy 坐标系统。本文通过阐述国家坐标系转换成施工坐标系在工程建设中的应用、原理、特点，介绍CASIO4800 计算器编制程序。

　　关键词：坐标转换;CASIO4800 计算器编制程序;

　　Abstract: The national coordinate system is the world of surveying and mapping and treatment for their achievements, set in the national scope use coordinate system framework of coordinate system, general is our measurement coordinate system, both to the longitudinal axis line for the Y axis, with horizontal axis for X axis. In the construction area is big in small areas, especially in the coordinates of the straight lines and large field in construction of the flat, with national coordinate data calculation workload big, data showed that don't intuitive.. The scene doesn't provide valid data, known as a changing slope point, for any point of the distance and height, to detect any point coordinates, elevation, then calculates changing slope to point distance than calculated using slope height, can compare. Seriously affect production schedule. I according to coordinate transformation formula, according to the shape of the construction area, the observation conditions, and the national triangle measuring and precision wire measurement specifications "requirement, choose the origin, to coordinate the construction longitudinal axis line for the x axis to horizontal axis for the y axis construction xy coordinate system. This paper expounds on the national coordinate system converted into construction coordinate system and the application in the engineering construction principle, characteristics, this paper introduces program CASIO4800 calculator.

　　Keywords: coordinate transformation; CASIO4800 calculator programming;

　　中图分类号：TP32 文献标识码：A 文章编号：

　　随着科学技术的发展、普及和应用，大量的科学技术纷纷转化为生产力。例如全站仪、可编程计算器、计算机等新技术在工程建设中的广泛应用，大批的施工机械设备进入施工企业，大大提高了工程建设速度。工程测量作为工程建设的“先锋军”、“眼睛”、“质量控制者”，给工程测量者提出更高的要求。最初使用普通经纬仪、水准仪、钢尺、2 米横尺、普通计算器，做一个区域控制网，需要一天甚至半个月，现在使用全站仪、可编程计算器、计算机完成同样一个区域的控制网只要半天时间，工作效率得到大大提高了，为企业争取了更多施工时间。在工程建设中，设计单位提供的设计图纸都是国家坐标系(北京坐标系)，在施工区域里数据显示不直接，业内计算工作量大，影响施工速度。 通过坐标转换的原理，应用全站仪、CASIO4800 计算器编制程序，将国家坐标系转换成施工坐标系(自由坐标系) 使测量数据直接显示设计图纸要求的高程、坡脚位置，让施工人员一目了然，较好的解决了计算量大的问题，使提高施工速度成为可能。

　　1 　基本方法

　　1. 1　转换公式

　　国家坐标转换成施工坐标

　　x = Xcosα+YSinα+ H ; 　　y = - XSinα+ Ycosα+ K

　　式中H、K、α为常数，H、K、α三个常数是需要我们计算.，由公式得：

　　H = x - Xcosα- YSinα; 　　K= y - XSinα- Ycosα

　　α是国家坐标系中一个方位角，在设置坐标系中应把施工区域放在第一象限中，以后的数据都为正值，对施工人员都比较直观，数据直接可以同设计尺寸相比较，避免施工人员计算数据出现错误。

　　1. 2 　施工控制网(点) 布设、测量、精度

　　现在工程建设中，业主在规化阶段已完成整体控制测量工作，施工区域首级控制点已测设完成.。施工单位校核控制点、应用测量成果按《国家三角测量和精密导线测量规范》、《水利水电工程测量规范》要求，做加密控制网(点) 。

　　控制网、控制点整体用国家坐标系统，严格按照《国家三角测量和精密导线测量规范》、《水利水电工程测量规范》要求进行布设、测量，对于超限、出现错误的测量会补测或全部返工重测。控制点布设视线通视要好、要考虑到春季树木、植被的生长高度，控制点布设在设计开挖、回填线外，要远离滑坡体、悬崖下避免落石对测量人员和测量仪器的危害，各个控制点通行要畅通、平坦，便于测量人员和测量仪器通行安全，控制点要能够长期(只少在竣工后)保存，在施工过程中不被破坏，不用或少用支点坐标，确保控制网(点) 的精度，确保原始数据、竣工数据在同一控制网下进行测量。

　　1.3　施工坐标系的建立

　　在国家坐标系里控制网建立后，认真研究、分析设计图纸，明确设计线路施工重点、难点、精度要求高的地方。确定施工坐标系的原点位置，布施工区域放在第一象限.，控制好设计图纸主轴线、边坡位置、建筑物的几何尺寸和高程。

　　1. 4　实例

　　我在某水电站开关站场平施工中就应用了这种方法：

　　 国家坐标与施工坐标

　　设计数据如表所示：

　　 国家坐标转换成施工坐标

　　我在计算时X取值五位数(即66444. 1028) 、Y 取值五位数(即20288. 9290) 以B 点为原点，BA 为施工坐标系x 轴，BC 为建筑坐标系y 轴。

　　BA 方位角= 47°41′51. 45″

　　距离= 160. 000 米

　　通过计算常数为α= 47°41′51. 45″　H = - 59565. 507K= 35486. 945

　　2 　CASIO4800 计算器编制程序

　　2. 1 　施工坐标系建立后通过CASIO4800 计算器编制程序，可以把国家坐标换算成施工坐标

　　国家坐标转换成建筑坐标(BJ ZHJ Z)

　　2. 1. 1 　公式

　　x = Xcosα+ YSinα+ H

　　y = - XSinα+ Ycosα+ K

　　其中α = 47°41′51. 45″H = - 59565. 507 K =35486. 945

　　2. 1. 2 　程序输入

　　A“X0”:B“Y0”

　　X = Acos47°41′51. 45″+ BSin47°41′51. 45″- 59565.507 ◢

　　Y = - ASin47°41′51. 45″+ Bcos47°41′51. 45″+35486. 945 ◢

　　2. 1. 3 　程序应用

　　X0 ? 输入66319. 59254

　　Y0 ? 输入20211. 55479

　　显示X = 18. 97245

　　显示Y= 40. 01228

　　2. 2 　程序转换

　　在施工过程中，上交监理、业主以及竣工资料又要以国家坐标系，我通过CASIO4800 计算器编制程序，可以把施工坐标换算成国家坐标。

　　建筑坐标转换成北京坐标(J ZZHBJ )

　　2. 2. 1 　公式

　　X = xcosα- YSinα+ a

　　Y= ySinα+ Ycosα+ b

　　其中α= 47°41′51. 45″a = 66336. 4159 b = 20170. 5925

　　2. 2. 2 　程序输入

　　A“X0”:B“Y0”

　　X = Acos47°41′51. 45″- BSin47°41′51. 45″+ 66336.4159 ◢

　　Y= ASin47°41′51. 45″+ Bcos47°41′51. 45″+ 20170.5925 ◢

　　2. 2. 3 　程序应用

　　X0 ? 输入18. 973

　　Y0 ? 输入40. 012

　　显示X = 66319. 59254

　　显示Y= 20211. 55479

　　2. 3 　使用范围

　　适用于公路直线段、建筑行业、水利水电坝基、船闸等。

　　2. 4 　使用优点

　　不需要建立两套控制系体，各项数据是在同一精度下观测，测量数据直观、明了.。如在一些大型场平工程中，坐标原点建立在一条边上，观测数据中X、Y 是场平的纵横距离，根据坡比、高程可以放开挖或回填边线，场平区内设计有坡度，根据坡度可以观测任何一点高差.。在建筑物、大坝、船闸施工中使用，在实际应用中多次取得明显的成效，得到了使用者的一致好评.，提高了放样的精度和速度，为施工单位赢得时间。