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摘 要

坐标转换是空间实体的位置描述，是从一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程。通过建立两个坐标系统之间一一对应关系来实现。是各种比例尺地图测量和编绘中建立地图数学基础必不可少的步骤。两个及以上的坐标转换时由极坐标相对参照确定维数空间。

隧道盾构法施工是以盾构在地下暗挖隧道的一种施工方法。盾构是一个既可以支撑地层压力又可以在地层中推进的活动钢简结构。

盾构施工以其独特的施工工艺特点和较高的技术经济优越性，在我国地下铁道建设中越来越多地得到采用，与传统地铁施工方法相比，由于盾构施工隧道结构一次拼装而成，施工精度要求较高。

本文主要介绍了盾构，了解了坐标转换，同时研究了盾构坐标和测量坐标的相互转换。介绍了各种盾构施工方法，介绍了测量坐标的分类。

关键词：盾构 坐标转换 测量坐标

Research on large angle coordinate

The coordinate transformation is a spatial entity position description, is the process from one coordinate system is transformed into another coordinate system. Through established between two coordinate systems of the one one corresponding relations to achieve. Is essential in establishing map mathematics basic steps of various scale map surveying and mapping. Two or more coordinate transformation by the polar coordinate relative reference to determine the dimensions of space.

A construction method in shield tunnel in underground tunnel is a tunnel shield construction. The shield is a movable steel in structural support formation pressure can promote the formation of.

Shield construction in technical and economic advantages of its unique construction characteristics and higher, in the construction of underground railways in China are increasingly being used in subway construction, compared with the traditional method, and the structure of shield tunnel construction of an assembly, high precision.

This paper mainly introduces the shield, the coordinate conversion, the conversion of coordinates and the measurement coordinates shield. The shield construction methods, introduces the classification of measuring coordinate.

Keywords: shield;coordinate measuring;coordinate

目录

摘要 Ⅰ

第一章 绪论 1

第二章 盾构 2

2.1 盾构介绍 2

2.2 盾构机的应用与原理 2

2.3 盾构机的种类与开挖方式 6

2.4 盾构法施工的优势 4

2.5 国内外盾构情况 4

2.5.1 目前国内盾构制造情况 4

2.5.2 国内盾构施工法的发展和趋势 5

2.5.3 国外盾构法隧道的发展历史 5

第三章 坐标转换系统及转换 8

3.1 常见的坐标系统 8

3.1.1 地球坐标系 8

3.1.2 地方独立坐标系 8

3.1.3 国家大地坐标系 9

3.1.4 WGS-84国际坐标系 10

3.2 常用坐标的表示形式 10

3.2.1 空间直角坐标系 10

3.2.2． 空间大地坐标系 11

3.2.3 平面直角坐标系 11

3.3 坐标系统转换的数学模型 12

3.3.1 空间直角坐标之间的转换 12

3.3.2 空间直角坐标转为大地坐标 13

3.3.3 大地坐标转换为空间直角坐标 14

3.3.4 高斯投影正反算公式 14

第四章 坐标转换在盾构中的运用 15

4.1 三维直角坐标转换模型 15

4.1.1 数学模型 15

4.1.2 精度评定 16

4.1.3 工程算例 16

第五章 总结 19

参考文献 20

致谢 21

绪论

在地铁隧道盾构引导测量中,及时地获取盾构的姿态非常重要,而盾构的姿态通常是根据全站仪获取盾构上特征点的坐标来计算的^【1】。文献[2]中介绍的方法是通过解方程组而得出盾首、盾尾的三维坐标,其数学模型为点与点、点与平面间的距离公式。这种解法数学模型简单,但只能从多个固定参考点中选取3个,没有多余观测,不能作有效的检核,这样就丢弃了一些有用信息。文献[3]中分析的是广泛使用的前后标尺法,前后标尺法用到相似三角形原理,通过前尺(后尺)推求盾首、盾尾的平面坐标。但是在曲线段,由于设计轴线不与相似三角形辅助线重合从而产生了一定的计算误差。综合考虑,本文运用三维直角坐标转换,先求出盾构机轴线局部坐标系与实际三维空间坐标系两种坐标系的转换参数,然后再利用转换参数求出盾首中心和盾尾中心点的实际坐标,计算盾构机的姿态。

第二章 盾构

2.1 盾构介绍

盾构机全名叫做盾构隧道掘进机，是一种既能支承地层的压力，又能在地层中掘进的施工机具。其外壳尺寸比隧道外形稍大，该外壳及壳内各种作业机械作业空间的组合体积称为盾构机。是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术为一体，具备开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及了地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

2.2 盾构机的应用与原理

使用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等多种特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。

盾构机的基本工作原理是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即是护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面等作用。在护盾的掩护下，挖掘、排土、衬砌等作业才能进行。

2.3 盾构机的种类与开挖方式

根据工作原理，盾构机一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）等种类。

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