赵祖军，张 玮

(西北电力设计院，陕西 西安 710075)

建筑坐标系和国家坐标系特殊关系的解析

赵祖军，张 玮

(西北电力设计院，陕西 西安 710075)

本文主要讨论了建筑坐标系和国家坐标系的特殊关系，并从右手系和左手系的不同涵义分析了产生特殊关系的原因。

国家坐标系；建筑坐标系；右手系；左手系。

1 概述

设计和施工部门，为了工作上的方便，常采用一种独立坐标系，称为施工坐标系或建筑坐标系。见图1所示，通常A表示纵轴，B表示横轴。A、B分别平行厂区主要建筑物轴线，原点O设在厂区的西南角。这种坐标系的高程系统一般和国家坐标系一致。国家坐标系以正北方向为纵轴，正东方向为横轴。因此，建筑坐标系和国家坐标系之间有一个夹角，如图2，两个坐标之间存在一个换算关系。

图1 建筑坐标系

2 建筑坐标系和国家坐标系之间关系

在实际中采用建筑坐标系时，应和不少于2个点的国家坐标点进行联测，以便求出两个坐标系统之间的转换关系。国家坐标系XOY和建筑坐标系AOB之间关系如下图2。图2中，两坐标系统之间夹角为α。

由建筑坐标换算到国家坐标：

图2 两坐标系关系

式中：A, B为建筑坐标，m；X, Y为国家坐标，m；a, b为建筑坐标系原点在国家坐标系中的坐标，可按⑶式计算，m；α为两坐标系统方位角之差，可用同就一条边的国家坐标系和建筑坐标系的坐标方位角的差求得，具体可按式⑷求得。

当两坐标系统中长度有差异时，在坐标换算公式中应加入长度比K，加入长度比K后的换算公式如下：

K可按⑻式计算(K尽量取几个数据的平均值)。

3 建筑坐标系与国家坐标系的特殊关系

上边谈到的建筑坐标系和国家坐标系之间的关系是通常状况下的，在某些特殊情况下，上边的关系就有所变化。比如在通常状况下，同一条边在不同坐标系下的方位角差正好等于两个坐标系统之间的旋角。

但是，在甘肃永昌电厂扩建的初步设计的测量过程中，我们发现同一条边在不同坐标系统中的方位角差并不等于两个坐标系统之间的旋角。

从西南电力设计院1987年2月的永昌电厂(2X100MW)改建工程厂区测量技术报告知道，电厂建筑坐标系(A, B)与1954年北京坐标系 (X,Y)的换算关系如下：

图3 北京54坐标系与建筑坐标系关系

由关系式⑼可以推出：

比如有3个点的A，B和X，Y坐标见表1和表2：

表1 A,B坐标

表2 X,Y坐标

根据上边的坐标分别求出A，B坐标系统下的方位角(单位：度)为：

4 分析和结论

通过对公式⑴、⑵、 ⑼、⑽和图2、图3的对比分析，发现了产生建筑坐标系统和国家坐标系统之间特殊关系的原因。一般情况下，建筑坐标系和国家坐标系之间只是存在一个旋转角，两个坐标系统内部关系并没有改变，即都是左手系。但是永昌电厂的建筑坐标系中，不仅仅存在一个旋转角的关系，我们可以看到坐标系统内部也发生了变化，该坐标系统是右手系，而国家坐标系仍然是左手系。右手系和左手系最大区别在于：在计算方位角时，角度的起始方向和角度增加方向都不同。在右手系统中，角度的起始方向是图3中的A轴，角度的增加方向为逆时针方向；在左手系统中，角度的起始方向是图2中的A轴，角度的增加方向为顺时针方向。正是由于建筑坐标系统内部发生了变化，所以建筑坐标系统和国家坐标系统之间的关系就变化了，不再是同一条边在不同坐标系下的方位角差正好等于两个坐标系统之间的旋角，而是同一条边在不同坐标系下的方位角和减去360度之差等于两个坐标系统之间的旋角。

5 结语

国家坐标系统一般都采用左手系，但是建筑坐标系统就不一定了，常常根据实际的需要而建立。所以在电厂的测量，特别是在电厂的扩建时，一定要注意两者的关系。建筑坐标系和国家坐标系之间的关系并不仅仅限于本文提及的一般关系和特殊关系，可能还存在别的特殊关系。不管它们之间的关系如何，碰到问题时，只要看坐标系统内部是否发生改变，坐标系统的角度起始方向和角度增加方向是否改变，从而确切的知道该坐标系统下方位角的涵义，就一定能找到建筑坐标系和国家坐标系之间的特殊关系。

[1]吴均流，等.永昌电厂工程测量报告[D].成都：西南电力设计院，1986.

[2]李德仁，郑肇葆. 解析摄影测量学[M].北京：测绘出版社，1992.

Analysis of the Special Relation Between the Architecture Coordinate System and State Coordinate System

ZHAO Zu-jun, ZHANG Wei
(Northwest Electric Power Design Institute, Xi’an 710075, China)

In this paper , the special relation between the architecture coordinate system and State Coordinate System is discussed. And the reason causing the special relation is analysed by the different meanings between the right-hand coordinate system and the left-hand coordinate system.

state coordinate system; architecture coordinate system; right-hand coordinate system; left-hand coordinate system.

P2

B

1671-9913(2010)02-0026-03

2010-03-18

赵祖军(1973-)，男，陕西渭南人，硕士，工程师。