线路工程测量坐标系建立方法及精度的探究

线路工程测量坐标系建立方法及精度的探究

李连玉

广东冠粤路桥有限公司广东广州511450

摘要：本文分析了线路控制测量坐标系、桥梁、隧道控制测量坐标系、站场测量坐标系、变形测量坐标系等线路工程测量坐标系的建立方法，并对其精度控制进行了探讨，旨在为相关研究与实践提供参考。

关键词：线路工程；测量坐标系；建立方法；精度

前言：在高铁、高速公路工程不断发展的背景下，常规测量方式已经难以满足测量准确性和快速性的要求，尤其随着测线距离的增加，测量区域往往会涉及到跨带的问题，需要对变形值进行有效控制，测量坐标系的建立和应用至关重要。基于以上，本文简要探讨了线路工程测量坐标系建立方法及精度控制等方面的相关问题。

1线路控制测量坐标系

线路工程控制网一般呈带状，启示测绘大比例尺袋装地图的控制基础，能够为施工放样提供依据[1]。在测图时选择国家3°带坐标系统，需要注意的是，在定测和放样过程中，为了保证实测值与测算值一直，需要考虑投影变形带来的影响，这就要求建立合理的施工坐标系。

对投影面高程Hm进行改变，选择合适高程参考面，对分带投影变形进行补偿，这种方法为高斯正形投影法，建立抵偿高程面的直角坐标系，适用于铁路线路走向，一般为南北走向。其数学模型如下：

其中S代表归算边长，R代表地球平均曲率半径，Hm代表投影面高程即归化高程。

2桥梁、隧道控制测量坐标系

为保证线路施工中桥梁及隧道工程的施工精度，需要建立施工控制网，其与线路控制坐标系哟组合一定差异，在保证投影变形精度的同时，要便于施工，并对横向贯通误差进行有效控制，具体建立方法如下：

直线桥梁、隧道。在定测的过程中，对线路中线位置进行确定，将前进方向确定为坐标系X轴正方向，X轴顺时针旋转90°形成坐标系Y轴，从而建立隧道施工工程坐标系。

曲线桥梁、隧道。在定测的过程中对线路两条切线位置进行确定，选择一条切线作为坐标系的X轴，X轴方向为线路前进方向，将X轴顺时针旋转90°形成坐标系Y轴，从而建立缺陷桥梁隧道工程测量坐标系[2]。

直线与曲线结合桥梁、隧道。一般来说，桥梁、隧道一端位于曲线之上，选择直线段作为坐标系的X轴，X轴方向与线路前进方向保持一致，将X轴顺时针旋转90°得到坐标系Y轴，从而构成直线与曲线结合桥梁、隧道工程测量坐标系。

一般来说，在线路桥梁和隧道工程测量坐标戏中，在X、Y轴方向有加常数，对于X轴方向加常数来说，其为原点在线路的里程或相对里程，坐标值能够对里程进行直观的表示和反映，方便放样测量和施工，对于Y轴方向加常数来说，其为控制网各点Y坐标负值，一般是整数，能够显示出隧道中线位置及具体偏移量。选择桥梁、隧道平均高程面作为投影基准，若高差较大，则受到高程投影变形影响较大，在现场需要采用反改化方式消除误差，提升精度。

3站场测量坐标系

为方便平面测绘、测量、建筑物标定，需要建立站场测量坐标系。在有利于测量位置设置极限，根据站场线路平面形状设置基线类型，如图1所示为直线型站场基线。结合站场设计需求，建立平面坐标系，选择与正线股道平行的基线作为X轴，X值代表基线里程，X轴顺时针旋转90°为坐标系Y轴，根据基线控制点进行测绘，为站场设计提供依据[3]。

4变形测量坐标系

在线路工程中，不仅需要对线路路基、桥梁等构筑物进行变形监测，还需要对滑坡体、采空区等对线路有影响的部分进行变形监测，建立变形测量坐标系不仅方便计算，同时能够对测量方法进行优化。以高路堑边坡的地表变形监测为例，其可以分为垂直位移监测和平面位移监测两个部分，前者用高精度水准测量监测，以此来对沉降情况进行准确的测量。高路堑边坡分布在线路一侧或两侧，无论是水平位移还是垂直位移，通常情况下都与线路中线方向垂直，结合变形特点，可对传统平面位移监测进行简化，将测距+测角简化为测距[4]。将观测基点布置在线路中线上，将观测断面设置在观测基点对应的里程处，建立如图2所示的平面坐标系，以此来方便计算，并对位移情况进行直观表示。选择与线路垂直方向作为X轴，选择与线路中心平行方向作为Y轴，X对应线路里程值为原点O。X轴能够反映线路某个里程位置观测点，Y轴能够反映观测点与中线之间的距离及唯一变化情况，位于线路的左右侧用正负来表示。在进行外业观测的过程中，以高精度全站仪来测量距离，这种坐标系建立方法能够避免短距离测角误差，保证位移监测的准确性，提升监测精度。

结论：综上所述，公路与铁路工程迅猛发展，对线路测量的要求越来越高，尤其在测线距离增加的背景下，如何建立合适的坐标系来控制变形值直接关系到后续施工放样。本文简要探讨了线路测量坐标系建立及精度的问题，明确线路控制测量坐标系、桥梁、隧道控制测量坐标系、站场测量坐标系、变形测量坐标系等线路工程测量坐标系的建立方法和精度控制内容，旨在为相关线路测量实践提供参考。

参考文献：

[1]梁永.高速铁路测量建立独立坐标系的数学模型[J].铁道工程学报,2006,07:34-36+53.

[2]张冠军.铁路工程测量中几种平面坐标系的建立[J].测绘工程,2010,02:75-77.

[3]隋正苏,李大为,车睿.建立任意平面直角坐标系在工程测量中的作用[J].黑龙江科技信息,2010,16:267+160.

[4]王文彬.线路工程测量坐标系的建立方法及精度分析[D].长安大学,2011.