坐标转换

坐标转换在水利工程测量工作中的实际运用一、前言工程测量分为工程控制测量、工程地形测量、施工测量、工程变形测量和竣工测量。

施工测量在整个工程测量任务中占很大比重，在测量前找到一种快捷、简单、方便的测量方法能极大减轻测量人员劳动强度，而且在施测过程中很容易检查出测量结果正确与否，精度是否满足工程规范标准，从而减少测量人员的测量错误，提高工程精度质量，起到事半功倍的作用。

由于水利工程形式多种多样，在具体的施工测量放线过程中，每个工程开始施工前，建设单位提供给施工单位工程控制点的大地坐标，设计部门在施工图纸上给出工程主要部位轴线上的大地坐标。

依据控制点测放轴线上点位比较简单，可是测放出这轴线上的点位后，再进行细部测放，就必须依据细部点到轴线上点的方位角和距离推算出细部点的坐标才能测放，比较繁琐。

为此，针对建筑物细部尺寸点与轴线垂直或平行的特点，在具体工作中采用大地坐标系与工程轴线之间关系，把大地坐标系转换成仅供施工、测量使用的施工坐标系。

这样一来，一切困难就都迎刃而解。

二、大地绝对坐标与施工坐标相互间的转换大地绝对坐标（图纸坐标）与施工坐标（自设坐标）相互间的转换首先要建立施工坐标系。

针对这个施工坐标系，依据原来所提供控制点及轴线上点的大地坐标，反算出控制点和轴线点位在这个施工坐标系中的施工坐标，然后再进行点位测放。

坐标系的转换建立有2种方法，即公式计算法和AutoCAD图转换法。

（一）公式计算法1.大地坐标系转换为施工坐标系设X-0-Y为大地坐标系，x-o-y为施工坐标系。

待转换点为P，大地坐标为xp、yp；施工坐标系原点O：大地坐标：Xo、Yo，施工坐标xo、yo；施工坐标系x轴之大地方位角a，dX=Xp－Xo、dY=Yp－Yo。

P点转换后施工坐标为xp、yp：则xp=（Yp－Yo）×sina+（Xp－Xo）×cosa （1）yP=（Yp－Yo）×cosa-（Xp－Xo）×sina （2）公式中：Xo为施工坐标系中的坐标原点o在大地坐标系中的纵坐标，单位m；Yo为施工坐标系中的坐标原点o在大地坐标系中的横坐标，单位m；a为两坐标系纵坐标的夹角。

Xo、Yo和a总称为坐标换算元素，Xo、Yo设计图纸已给定。

a可根据XP、YP、Xo、Yo计算获得。

在进行坐标换算时要特别注意a角的正、负值。

规定施工坐标纵轴ox在测量坐标系纵轴OX的右侧时a角为正值；若ox轴在OX轴的左侧，a角值为负。

2.施工坐标系转换为大地坐标系设X-O-Y为大地坐标系，x-o-y为施工坐标系。

待转换点为P，施工坐标为xp、yp；施工坐标系原点O：大地坐标：Xo、Yo，施工坐标：xo、yo；施工坐标系x轴之大地方位角a，dx=xp－xo、dy=yp－yo。

P点转换后大地坐标为Xp、Yp：则Xp=（xp－xo）×cosa－（yp－yo）×sina （3）Yp=（xp－xo）×sina+（yp-yo）×cosa （4）采用公式计算法进行坐标系转换可利用EXCEL表格自动计算，这样可避免手工计算和小数进位产生错误，极大提高工作效率，减轻劳动强度。

（二）AutoCAD图转换法AutoCAD在工程施工中现已普及使用，使用AutoCAD在工程施工中进行坐标查询、工程制图、工程量计算、坐标换算等具有很大的优势。

以下是采用AutoCAD图转换法进行坐标系转换的方法和步骤。

1.绘图如果没有工程AutoCAD电子版图纸，可把设计图纸主要有关数据和甲方提供控制点坐标资料输入AutoCAD制作成电子版图纸。

如果有设计单位提供工程AutoCAD电子版图纸可直接利用。

2.复制另存附件复制另存一个附件可避免错误操作损坏原始资料、前功尽弃。

3.施工坐标系设定建立施工坐标系要选定合适坐标原点和坐标方向，坐标原点和坐标方向设定以能简单、明确计算出工程各部位施工坐标为原则。

一般设定工程起始点为原点，工程长方向为X轴，短方向为Y轴。

4.坐标系转换（1）大地坐标系转换为施工坐标系施工坐标系坐标原点设定：在AutoCAD绘图界面中选择：工具-新建UCS-原点，选定图上设定的坐标原点，使设定的坐标原点的施工坐标为X，Y（0，0）或x，y（a，b），其中a，b为需设定的数值。

旋转图形：首先根据大地坐标系和施工坐标系计算出两个坐楼系X轴夹角a，然后选定AUTOCAD电子版图纸所有图形元素，点击“绘图”工具栏旋转图标，命令行会提示指定旋转基点，选定施工坐标原点为旋转基点，使整个图形以施工坐标原点为基点旋转，旋转角度为计算出的两个坐标系X轴夹角a，即施工坐标系X轴和图纸界面X轴相重合。

转换结果：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，AutoCAD所显示的该点的平面坐标都是施工坐标。

以转换后控制点的施工坐标测量，全站仪所显示的平面坐标即是施工坐标，不用再经过复杂的运算。

（2）施工坐标系转换为大地坐标系施工坐标系转换为大地坐标系，首先根据原始设计图纸和施工坐标系计算出两个坐标系X轴夹角，然后根据以上方法在AutoCAD中进行坐标系转换，这里不再详细介绍。

Microsoft Excel在测量中的简单应用薛创智（贺州市国土资源局广西柳州）【摘要】Microsoft Excel是目前最优秀的电子表格软件之一，是个人及办公室事务处理的理想工具，具有强大的数据处理功能，但在测量中却应用不多。

本文介绍了以Microsoft Excel作为数据处理工具，在CASS数字化成图过程中实现快速读取数据、展绘地形图、断面图、计算放样数据及坐标换带等作业中的应用，具有很强的实用意义。

【关键字】CASS Excel 数字化成图1 前言CASS成图系统是在AutoCAD基础上开发的应用软件。

其主要功能是对已有测量数据进行地形图、断面图等的绘制和管理。

该软件已经在很多领域中被广泛应用，诸如水利、电力、交通、城市规划、土地管理等。

但是软件对输入和输出的数据格式有一定的要求，本人在工作中利用Excel强大的数据处理功能，将Excel与CASS巧妙结合，总结出一些实用的方法，在工作中取得了事半功倍的效果。

2 对地形图数据处理在碎部点地形测量后，将全站仪所采集的地形数据传输到计算机。

由于坐标的排列方式不能直接导入到CASS成图软件中。

这时，先打开一个新的Excel工作表，再打开该数据文件，将测量数据按“点号，编码，Y，X，H”的顺序排列，然后将该数据表保存为“逗号分隔（*.csv）”的文件形式。

关闭该文件，再将该数据文件后缀（*.csv）修改为（*.dat）形式。

这样，在CASS就可以进行数字成图作业。

类似的，利用Excel方便的行列数据交换的功能，可对不同格式的数据文件进行格式转换（主要是点号、x、y、h 的排列方式和间隔符），得到各种测量软件所要求的数据格式。

3 对断面图的数据处理3.1 根据施工坐标来绘制断面图在一些工程中，比如隧洞开挖，断面图的绘制是一项十分重要的工作。

外业采集的原始断面数据在Excel表中编辑处理非常重要。

将处理后的数据文件另存为“逗号分隔（*.csv）”形式后关闭，再将该文件后缀重改为（*.hdm）。

在CASS 菜单栏中选取“工程应用/绘断面图/根椐里程文件”，在出现的对话框中点击该文件即可展绘出所测桩号的断面图。

若是断面文件中包括了所有断面数据，就可以一次将所有断面全部绘出。

断面文件的格式（*.hdm）将在下文中提到。

3.2 根椐已有图形生成数据文件在日常作业中，如不慎将某断面数据文件丢失，或该断面存在欠挖，二次处理后又补测一些断面点，此时如只是简单地将两次的数据合并展图时，断面线势必要交叉、互连，图形零乱。

此时可利用Excel和AutoCAD的功能，解决这一问题。

先将第一次所测开挖线和第二次所测开挖线分别在图上绘出，将多余部分修剪（TRIM），再用复合线连接（PEDIT）命令将其连接为一条连续多义线。

在命令行中输入：LIST，回车，选中连接好的连续线，则在文本框中出现被选对象的所有属性，其中包括各个端点的坐标值。

如下图：将LIST文本框中的这些坐标数据选中，复制，利用剪贴板将其粘贴到记事本中存为数据文件（*.dat），关闭此文件。

打开Excel，将对话框中的文件类型选为“所有文件”，此时*.dat文件就显示出来了。

打开此文件，出现一导入文本向导对话框，选择其中的“用固定宽度”选项，单击完成，此时在表格中删除多余的列，即得到了各个端点的坐标，我们将此坐标按“Y、H”的次序排列，再在最上面插入一行。

在第一列输入“BEGIN”，在第二列输入桩号的数值，在文件的最后一行第一列输入“NEXT”，换行第一列输入“0”，第二列输入底板设计高程的数值。

换行再输入“0”，第二列输入一个不等于设计高程的任意值。

以便在隧洞中心画一条线，作为以后图形操作的基准点（如图一所示）。

图一将此文件另存为（*.csv）格式后关闭。

再将其后缀更改为（*.hdm），即可在CASS中生成一个新的完整断面图形。

4 Excel和AutoCAD在放样中的应用在施工放样测量中，需用极坐标法对基础进行测量放样，由于放样点很多，可先在AutoCAD中将该图绘出，选中CASS菜单“工程应用”中的“由指定点生成数据文件”命令，分别选取所需放样点，将其存为“*.dat”的数据文件，然后再用Excel打开该文件复制其中的数据，将其粘贴到利用宏与VBA设计程序计算的Excel表格中，即可快速计算出各点的平距和方位角来，再将该表粘贴到AutoCAD中打印出来，我们就拥有了一张图、表兼备的放样资料。

既直观又便捷，避免了很多发生在计算和抄写过程中的错误环节（如图二所示）。

图二当然也可以利用Excel方便的行列交换的功能，将坐标转换后直接导入到全站仪，在现场利用点放样的功能，逐个放样。

5 Excel做批量的坐标换带计算有时内业需要，要对较多的坐标做换带计算，利用简单的计算工具，可以单点的进行计算。

若是点多，计算量就太大，比较费时，这时可以在Excel表中，利用宏做批量的处理。

例如下图：只要在X、Y栏粘入换带前的坐标，就可以在F、G栏直接得到换带后的坐标了。

6 小结Excel的强大计算功能，方便灵活的宏，运用简单。

学习并运用好它，是对我们的测量知识一个很好的补充，特别是内业的数据处理，会大大提高我们的效率。

【参考文献】[1] 武汉测绘学院.《测量学》.测绘出版社，1991[2] 李青岳.《工程测量学》.测绘出版社，1982原创]施工坐标和测量坐标转换具体公式：1.施工坐标转换到测量坐标：X=X'Cosα+Y'Sinα+M,Y=-X'Sinα+Y'Cosα+N.2.测量坐标转换到施工坐标：X'=(X-M)Cosα+(Y-N)Sinα,Y'=-(X-M)Sinα+(Y-N)CosαX',Y'--施工坐标，X,Y--测量坐标，α--施工坐标系纵轴在测量坐标系中的方位角，M,N--施工坐标原点在测量坐标系中的坐标。