如何運(yùn)用EXCEL軟件進(jìn)行測(cè)量計(jì)算和繪圖數(shù)據(jù)處理

赫 紅，郭洪彬

(黑龍江省九O四水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，黑龍江雙城150100)

工程設(shè)計(jì)工作中，測(cè)量計(jì)算和繪圖數(shù)據(jù)處理會(huì)經(jīng)常用到，我們所使用的測(cè)量平差計(jì)算軟件種類繁多，但無(wú)論哪一種平差軟件都有其本身的缺陷，對(duì)測(cè)量計(jì)算或是繪圖數(shù)據(jù)處理，都存在無(wú)法滿足需要的一面。即便某平差軟件的功能非常齊全，但此類軟件一般是針對(duì)大型控制網(wǎng)平差計(jì)算開(kāi)發(fā)出來(lái)的，對(duì)一些如測(cè)圖水準(zhǔn)、圖根導(dǎo)線的簡(jiǎn)單計(jì)算來(lái)說(shuō)，則顯得非常煩瑣。本文通過(guò)運(yùn)用辦公軟件EXCEL在測(cè)量計(jì)算和繪圖數(shù)據(jù)處理上的一些方法和技巧，為應(yīng)用EXCEL提供了一些方法和思路，同時(shí)也有運(yùn)用到了一些常用到的計(jì)算公式。

1 運(yùn)用EXCEL軟件進(jìn)行測(cè)量計(jì)算基本方法

打開(kāi)EXCEL后會(huì)顯示出一張空表格，可以把所要處理的原始數(shù)據(jù)依次輸入到相應(yīng)的單元格中。當(dāng)原始數(shù)據(jù)輸入完畢后，再在需要顯示結(jié)果的相應(yīng)單元格內(nèi)輸入計(jì)算公式，EXCEL則會(huì)按照公式自動(dòng)計(jì)算出結(jié)果。下面以利用兩點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算距離為例，說(shuō)明一下計(jì)算方法。

第一步，按照計(jì)算流程設(shè)計(jì)一個(gè)表格并把表頭、邊號(hào)、坐標(biāo)輸入到相應(yīng)的格內(nèi)，如圖1所示，坐標(biāo)差dx、dy、邊長(zhǎng)S為待計(jì)算的值。第二步，在需要顯示結(jié)果的格內(nèi)輸入計(jì)算公式，由于dx=x1－x2，在本表中第一條邊的x1、x2所在單元格分別為B3和D3(B3代表第B列的第3行)，所以要計(jì)算第一條邊的dx，則在第一條邊所對(duì)應(yīng)的dx下面F3單元格內(nèi)，輸入公式“=B3－E3”并向下充填，利用SQRT()開(kāi)方和平方函數(shù)，在S格下面輸入公式“=SQRT(F3^2+G3^2”)并向下充填，則所有計(jì)算完成。雖然表中每一格都有自己的編號(hào)，如B3、F3，但在辦理入公式的過(guò)程中可不用鍵入其編號(hào)，可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊辦理入，如要輸入公式:=B3－D3，則依次操作:=、點(diǎn)擊B3格、+、點(diǎn)擊D3、回車。通過(guò)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊、向下充填，可輕輕松松地完成計(jì)算工作。詳見(jiàn)圖1。

圖1 坐標(biāo)反算方位角邏輯圖

在較復(fù)雜的運(yùn)算中，會(huì)經(jīng)常用到邏輯函數(shù)，在EXCEL中，備有常用的如 AND()、NOT()、OR()、IF()等函數(shù)?？芍瞥勺鴺?biāo)反算方位角的邏輯圖，從而方便了使用。

IF()函數(shù)完成其邏輯判斷:

IF(Dx＜0，A=180 － T，IF(AND(Dx＞ =0，Dy＜0)，360+T，T))，式中，Dx、Dy、T 為變量，在 EXCEL 為單元格編碼。

EXCEL的功能非常強(qiáng)大，能夠完成數(shù)據(jù)的排序、分類匯總、函數(shù)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)圖表、數(shù)據(jù)庫(kù)編輯等功能，所有計(jì)算過(guò)程都以表格形式體同，可以辦理出或被WORD調(diào)用形成報(bào)告的插表。更詳細(xì)的說(shuō)明請(qǐng)參閱EXCEL軟件操作手冊(cè)或幫助文件。

2 運(yùn)用EXCEL中的處理方法

在測(cè)量計(jì)算中，除了加、減、乘、除、開(kāi)方外，最常見(jiàn)的是角度與三角函數(shù)的處理。EXCEL中備有常用的各種函數(shù)，各種三角函數(shù)也很齊全，但角度是按弧度為單位處理的，在計(jì)算過(guò)程中需要涉及到角度的度、分、秒形式與弧度的相互轉(zhuǎn)換。具體的轉(zhuǎn)換公式如下:

1)“度.分秒”轉(zhuǎn)換成度(度小數(shù))。當(dāng)把角度值輸入到計(jì)算機(jī)時(shí)，一般以“度.分秒”格式辦理入，其表示的數(shù)值并不是代表度，如某角度178.32066代表178 32 06.6，而不是代表178.32066度，在數(shù)據(jù)處理時(shí)常需要變換成以度為單位的角度值，俗稱度小數(shù)。在用計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算時(shí)有一“DEG”的功能鍵，可以直接把“度.分秒”值直接接換成度小數(shù)，而EXCEL中的DEGREE函數(shù)是把弧度轉(zhuǎn)換成度小數(shù)的函數(shù)，不能直接計(jì)算，需要應(yīng)用公式來(lái)計(jì)算。計(jì)算機(jī)要在處理角度之前必須首先分別判斷出度、分、秒值，設(shè)某一以“度.分秒”形式表示角度為A，則:其度的整數(shù)部分為:INT(A)，分值為:INT(A×100)－INT(A)×100秒值為:A×10000－INT(A×100)×100，度小數(shù)=整數(shù)度部分 +分/60+秒/3600=INT(A)+(INT(A×100)－INT(A)×100)/60+(A×10000－INT(A×100)×100)/3600。

這就是計(jì)算機(jī)完成角度判斷并轉(zhuǎn)換成以度為單位的計(jì)算公式。其中INT()為EXCEL的取整函數(shù)。

2)度小數(shù)轉(zhuǎn)換成“度.分秒”。在坐標(biāo)方位角反算中，需要把度小數(shù)化成“度.分秒”形式，其轉(zhuǎn)換公式如下:

設(shè)某一度小數(shù)為B，則度的整數(shù)部分為:INT(B)，分值為:INT((B－INT(B))×60，秒值為:((B－INT(B))×60－INT((B－INT(B))×60))×60，度.分秒=整數(shù)度+分/100+秒/10000=INT(B)+INT((B－INT(B))×60)/100+((B－INT(B))×60－INT((B－INT(B))×60))×60/1000。

用反三角函數(shù)計(jì)算出來(lái)的角度是弧度值，要變成“度.分秒”形式，首先需要把弧度值變成度小數(shù)。計(jì)算時(shí)可以用DEGREE()函數(shù)直接把弧度變成度小數(shù)，反之，用RADIANS()函數(shù)可將度小數(shù)變換成弧度值。

3 實(shí)例分析

下面以我單位在公路勘察項(xiàng)目及地質(zhì)勘察項(xiàng)目測(cè)量工作為例，計(jì)算中常見(jiàn)的導(dǎo)線高差計(jì)算為例，來(lái)說(shuō)明其使用方法。打開(kāi)EXCEL后，首先要在空表中按計(jì)算順序設(shè)計(jì)計(jì)算表，包括計(jì)算表格名稱、原始數(shù)據(jù)項(xiàng)、中間計(jì)算過(guò)渡項(xiàng)、計(jì)算結(jié)果項(xiàng)。在圖2中，原始數(shù)據(jù)包括測(cè)站號(hào)、站點(diǎn)號(hào)、斜距觀測(cè)值、天頂距觀測(cè)值、儀器高、棱鏡高。在計(jì)算過(guò)程中，天頂距要使用多次，所以把天頂距地弧度值作為中間過(guò)渡值。計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)了平距、兩差改正與高差。

圖2 高程導(dǎo)線高差計(jì)算示意圖

把原始數(shù)據(jù)按次序輸入完畢后，可在天頂距弧度值單元格中(M4格內(nèi))，輸入公式:

其中，E4為變量，為第一行天頂距觀測(cè)值所在單元格編號(hào)，表格設(shè)計(jì)的不同，則編號(hào)不同。輸完上面公式后向下充填，則所有天頂距的弧度值就計(jì)算完成;平距的計(jì)算公式為:D=S×sinZ，所以，在平距欄(I4)中輸入公式:=D4*SIN(H4)，輸入完畢向下充填.同樣把兩差改正公式、高差公式輸入到數(shù)據(jù)的第一行，向下充填之后則計(jì)算完成。

在本算例中，當(dāng)原始數(shù)據(jù)輸完之后，無(wú)論數(shù)據(jù)量多大，只需約10 min就可以完成全部計(jì)算，若把輸好公式的表格保存下來(lái)備用，則下一次計(jì)算時(shí)就不用再次輸入公式了，只需輸入原始數(shù)據(jù)，結(jié)果可自動(dòng)計(jì)算出來(lái)。

4 結(jié)論

用EXCEL電子表格來(lái)處理測(cè)量計(jì)算及繪圖相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)讓我們對(duì)所計(jì)算的內(nèi)容有靈活的計(jì)算方法，并且公式也不復(fù)雜，極為適用，同時(shí)，EXCEL功能較為強(qiáng)大，用它幾乎可以解決所有測(cè)量計(jì)算及繪圖相關(guān)數(shù)據(jù)要求。在使用過(guò)程中，配合使用邏輯函數(shù)，更能啟到完全替代可編程的作用。通過(guò)多年我單位在地質(zhì)勘察和工程測(cè)量項(xiàng)目中的應(yīng)用，EXCEL可用于解決如高程導(dǎo)線、測(cè)圖水準(zhǔn)、邊長(zhǎng)改化、變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理、同時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，繪圖中可解決海量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，各種計(jì)算及高程計(jì)算等，同時(shí)，EXCEL表格生成后，還可做為模板，應(yīng)用到同樣的計(jì)算中，更加快捷、實(shí)用，是我們值得開(kāi)發(fā)的一種提高工作效率的方法，為工作節(jié)省了人力，并在編寫公式和表格制作中感受到現(xiàn)代辦公軟件帶來(lái)的工作樂(lè)趣。

［1］吳信才.地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2002

［2］李有成.計(jì)算機(jī)知識(shí)應(yīng)用教程［M］.石家莊:河北教育出版社，2003.