巧用Excel制作酸雨P(guān)H值質(zhì)量控制圖

黃春莎，朱小燕

(1.廣西壯族自治區(qū)百色市氣象局，廣西 百色 533000;2.廣西壯族自治區(qū)玉林市氣象局，廣西 玉林 537000)

1 引言

酸雨觀測中，質(zhì)量控制是一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，而PH值、K值測量質(zhì)量控制圖作為質(zhì)量控制的工具，更是格外重要，它是判定是否需要對降水樣品進(jìn)行站內(nèi)和站外復(fù)測的依據(jù)。由于酸雨觀測業(yè)務(wù)現(xiàn)使用的業(yè)務(wù)軟件(OSMAR2005版)不具有生成顯示出所有測量值的質(zhì)量控制圖的功能，也無法導(dǎo)出PH值、K值測量質(zhì)量控制圖，需要每年制作一張完整、直觀的PH值、K值測量質(zhì)量控制圖。本文以百色市2011年酸雨P(guān)H值質(zhì)量控制圖的制作為例，介紹如何利用Excel表格里的圖表功能來制作酸雨P(guān)H質(zhì)量控制圖，供臺站參考。

2 PH值質(zhì)量控制圖制作要點(diǎn)與要求

酸雨P(guān)H值質(zhì)量控制圖橫坐標(biāo)為觀測次數(shù)或記錄數(shù)，范圍按照本站平均年降水日數(shù)的多少選取，以超出本站平均年降水日數(shù)約50%為宜;縱坐標(biāo)為PH值，范圍一般選在2.00～10.00。

在質(zhì)量控制圖上，必須用橫線標(biāo)出站外復(fù)測的上下限。規(guī)范規(guī)定:PH值的站外復(fù)側(cè)上限值為9.00，下限值為3.00。

由極值的統(tǒng)計結(jié)果，確定本年度的站內(nèi)復(fù)測上限值和下限值，并用橫線標(biāo)注在質(zhì)量控制圖上。

在這幾個要點(diǎn)中，確定本年度的站內(nèi)復(fù)測的上下限值是制作PH值質(zhì)量控制圖的關(guān)鍵點(diǎn)。每個酸雨觀測站的平均年降水次數(shù)、PH值歷年極值各不相同，因此站內(nèi)復(fù)測上下限也不同，按照以下的原則來挑取PH值的站內(nèi)復(fù)測的上(下)限值:在平均年降水日數(shù)多于和等于50 d的地區(qū)，前3 a的所有降水PH值中的第5位極高(低)值;在平均年降水日數(shù)少于50 d、多于和等于20 d的地區(qū)，前3 a的所有降水PH值中的第3位極高(低)值;在平均年降水日數(shù)少于20 d的地區(qū)，前3 a的所有降水PH值中的最高(低)值。特別要注意的是，這里的PH值使用的是歷史資料中的初測平均值。

百色酸雨觀測站的年平均降水日數(shù)(≥1.0 mm的降水)為80 d(多于50 d)，故挑取2008、2009、2010 年的所有降水PH值中的第5位極高(低)值作為2011年酸雨P(guān)H值質(zhì)量控制圖的站內(nèi)復(fù)測上(下)限值。據(jù)統(tǒng)計結(jié)果可得上限值為6.65，下限值為3.37。

3 質(zhì)量控制圖的制作

3.1 建立圖表的數(shù)據(jù)框架表

Excel的圖表是基于數(shù)據(jù)的直觀顯現(xiàn)，所以制作圖表前必須先建立圖表的數(shù)據(jù)框架。啟動Excel，新建一個空白的工作簿，命名為“PH值測量質(zhì)量控制圖”。在Sheet 1空白表中，單擊A1單元格并輸入“觀測次數(shù)(2011年)”，單擊B1單元格并輸入“PH值”。百色市酸雨站的年平均降水日數(shù)為80 d，按照PH值質(zhì)量控制圖制作要點(diǎn)的第一點(diǎn)，橫坐標(biāo)的觀測次數(shù)范圍設(shè)定為0～120。單擊A2單元格輸入數(shù)字1后將鼠標(biāo)放置在單元格右下角，當(dāng)鼠標(biāo)變成小“十”符號時，向下拖動至A121單元格，點(diǎn)擊單元格右下角出現(xiàn)的“自動填充選項”按鈕并選擇“以序列方式填充”。這時A2～A121單元格將會自動填充上1～120的數(shù)字，代表酸雨觀測的次數(shù)。PH值一列暫時留空白。至此，圖表的數(shù)據(jù)框架就建立好了。

3.2 生成圖表

選中A1～B121范圍內(nèi)的區(qū)域，單擊菜單欄的“插入”按鈕，在下拉菜單中選擇“圖表”。此時會彈出一個圖表向?qū)υ捒颍x中標(biāo)準(zhǔn)圖表類型里的“XY散點(diǎn)圖”，然后點(diǎn)擊“下一步”按鈕。這一步是確定圖表的數(shù)據(jù)源，由于之前選好了數(shù)據(jù)區(qū)域，所以無需作任何更改，直接點(diǎn)擊“下一步”按鈕。新彈出的圖表選項對話框需要對“標(biāo)題”選項卡作一些設(shè)定:將圖表標(biāo)題改為“百色站2011年降水PH值測量質(zhì)量控制圖”，數(shù)值(X軸)的輸入框輸入“觀測次數(shù)(2011年)”，數(shù)值(Y軸)的輸入框輸入“PH值”。其他的選項卡無需作更改，然后點(diǎn)擊“下一步”按鈕進(jìn)入最后一步“圖表位置”的設(shè)置。這里為了便于圖表與數(shù)據(jù)直接對比，選擇“作為其中的對象插入”選項，再單擊“完成”按鈕，新的圖表就會成功插入在工作表里、原先建立的數(shù)據(jù)框架表旁了。

3.3 質(zhì)量控制圖的細(xì)節(jié)處理技巧

3.3.1 圖表的調(diào)整 這樣的PH值質(zhì)量控制圖只是一個粗糙的雛形，位置、大小、橫縱坐標(biāo)等都不符合要求，也沒有標(biāo)出站內(nèi)站外的復(fù)測控制線，所以必須作進(jìn)一步的完善。

首先調(diào)整圖表的位置和大小:選中圖表，把鼠標(biāo)放置在圖表邊上，當(dāng)鼠標(biāo)變成一個雙向箭頭時，就可以上下左右拖動，直至大小長寬合適為止。

接著設(shè)置橫縱坐標(biāo)軸:在質(zhì)量控制圖的橫坐標(biāo)軸處單擊鼠標(biāo)右鍵，并選擇下拉菜單中的“坐標(biāo)軸格式”，彈出坐標(biāo)軸格式對話框。在刻度選項卡中，把自動設(shè)置一欄前的打勾全部去掉，將最小值設(shè)為0，最大值設(shè)為120，主要刻度單位設(shè)為10，次要刻度單位設(shè)為1，與Y軸交叉于2;字體選項卡里，可以選擇10號的常規(guī)宋體字，其它項可以不做更改。同理，對縱坐標(biāo)(Y)軸進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置:在刻度選項卡中，把最小值設(shè)為2.00，最大值設(shè)為10.00，主要刻度單位設(shè)為1.00，次要刻度單位設(shè)為0.1，與X軸交叉于0;字體選項卡里，也選擇10號的常規(guī)宋體字。與橫坐標(biāo)設(shè)置不同的是對數(shù)字選項卡和網(wǎng)格線還要進(jìn)行一些設(shè)定:在數(shù)字選項卡的“分類”一欄中選擇“數(shù)值”，然后把小數(shù)位數(shù)設(shè)為2，以保證圖表里Y軸顯示的PH值保留兩位小數(shù)，點(diǎn)擊“確定”即可完成縱坐標(biāo)軸的調(diào)整;在繪圖區(qū)中Y軸的主要網(wǎng)格線上單擊鼠標(biāo)右鍵，并選擇下拉菜單的“網(wǎng)格線格式”，彈出網(wǎng)格線格式對話框，將“圖案”選項卡的自定義樣式改為虛線型。

3.3.2 標(biāo)注復(fù)測上下限控制線 為控制圖添加站內(nèi)、站外的復(fù)測控制線是很重要的一個步驟。點(diǎn)擊菜單欄的“插入”，在下拉菜單中選擇“圖片”一項里的“自選圖形”(或直接點(diǎn)擊工具欄上的繪圖按鈕)，這時工作表的下方就會彈出“繪圖”工具欄。選中直線工具，將鼠標(biāo)放置在繪圖區(qū)時，鼠標(biāo)會變成小“十”字符號，在縱坐標(biāo)數(shù)值3.00處按下鼠標(biāo)左鍵不放，向右拖動繪制一條與X軸平行且等長的直線。為了讓直線更醒目和突出，并且與網(wǎng)格線區(qū)分開來，在“繪圖”工具條中把直線粗細(xì)設(shè)為1.5磅，這樣就繪制好了站外復(fù)測的下限控制線。把這條直線選中、復(fù)制一次并用鼠標(biāo)向上平行拖動到縱坐標(biāo)數(shù)值9.00處可以馬上繪制好站外復(fù)測的上限控制線。站內(nèi)復(fù)測的上下限控制線也是用同樣的方法繪制，但要注意，站內(nèi)復(fù)測的上控制線應(yīng)繪制在縱坐標(biāo)數(shù)值6.65處，站內(nèi)復(fù)測的下控制線繪制在縱坐標(biāo)數(shù)值3.37處，Y軸的主要刻度單位為1.00，刻度單位太大無法在繪圖區(qū)準(zhǔn)確找出小數(shù)后面兩位數(shù)的位置，這時可將Y軸的主要刻度單位重新設(shè)置為0.1，準(zhǔn)確標(biāo)出站內(nèi)復(fù)測上下限的控制線后將線條粗細(xì)選擇1.25磅即可。

3.3.3 圖表美化 利用Excel的一些工具對圖表進(jìn)行美化和修飾，可以讓質(zhì)量控制圖更醒目大方。例如，為了對站內(nèi)、外復(fù)測上下控制線更好的加以區(qū)分，分別選中站內(nèi)、外復(fù)測上下控制線，利用“繪圖”工具欄的“線條顏色”按鈕將站外復(fù)測上下控制線的線條顏色設(shè)為紅色，站內(nèi)復(fù)測上下控制線的線條顏色設(shè)為深藍(lán)色。在繪圖區(qū)或圖表區(qū)空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出相應(yīng)的格式對話框，也能更改繪圖區(qū)和圖表區(qū)的填充顏色和效果。選中控制圖里的標(biāo)題文字，可以調(diào)整文字的字體、字號、粗細(xì)等。最后還可以插入站內(nèi)和站外控制范圍的標(biāo)注:在“繪圖”工具欄的自選圖形下拉菜單中選擇基本形狀中的“右大括號”，把鼠標(biāo)置于控制圖中，鼠標(biāo)變成小“十”符號后，以站外上控制線末端為起點(diǎn)，按下鼠標(biāo)左鍵不放向下拖動到站外下控制線末端，形成一個右大括號;單擊“繪圖”工具欄的矩形按鈕，在圖中右大括號右邊按下鼠標(biāo)左鍵不放拖動繪制一個矩形，松開左鍵后在矩形中輸入“站外復(fù)測質(zhì)控上下限”，選擇10號的常規(guī)宋體字輸入。根據(jù)需要可調(diào)整矩形方框的大小和位置，將鼠標(biāo)停在矩形方框內(nèi)，鼠標(biāo)變成“十”符號可調(diào)節(jié)矩形方框的位置，鼠標(biāo)變成“←→”符號可調(diào)節(jié)矩形方框的大小。用同樣的方法可以作出站內(nèi)復(fù)測質(zhì)控上下限范圍的標(biāo)注。

4 觀測數(shù)據(jù)的錄入和顯示

在控制圖左側(cè)的數(shù)據(jù)框架表里輸入某一次酸雨觀測的PH值，控制圖對應(yīng)的位置就會馬上出現(xiàn)相應(yīng)的點(diǎn)，將鼠標(biāo)停頓在某一個點(diǎn)上，還會顯示出該點(diǎn)對應(yīng)的觀測次數(shù)和PH值。一旦PH值數(shù)據(jù)發(fā)生改變，點(diǎn)的位置也會自動調(diào)整，十分方便、直觀。只要打開酸雨觀測月數(shù)據(jù)文件(S文件)，把每月歷次觀測的酸雨P(guān)H值(初測平均值)復(fù)制、粘貼到Excel的數(shù)據(jù)框架表格相應(yīng)位置就能實(shí)現(xiàn)。百色酸雨觀測站2011年全年共降水76 d，下表列出了1－12月的酸雨觀測PH值記錄。

表1 百色酸雨觀測站2011年降水PH值記錄

將這些記錄錄入Excel表一開始就生成的數(shù)據(jù)框架表里，對照右邊酸雨質(zhì)量控制圖的顯示，可以清晰地看出，3月第1次降水的PH值(3.18)和12月最后1次降水的PH值(3.30)超出了站內(nèi)復(fù)測的下限值(3.37)，4月最后1次降水的PH值(7.56)和5月第1次降水的PH值(6.89)超出了站內(nèi)復(fù)測的上限值(6.65)，對于需要進(jìn)行復(fù)測的點(diǎn)，還可以用標(biāo)注將其標(biāo)出，讓人一目了然。點(diǎn)擊“繪圖”工具欄的“自選圖形”，在下拉菜單中選擇“標(biāo)注”中的“矩形標(biāo)注”。把鼠標(biāo)放置在圖表中，看到鼠標(biāo)變成小“十”字時，在需要進(jìn)行復(fù)測的點(diǎn)旁按下鼠標(biāo)左鍵不放，拖動拉出一個小矩形標(biāo)注框，松開鼠標(biāo)左鍵，輸入“站內(nèi)復(fù)測”即可，矩形標(biāo)注框的位置大小可自由調(diào)整，如圖1所示。

圖1 百色站2011年1—12月降水PH值質(zhì)量控制圖

5 小結(jié)

①用Excel表制作的PH值測量質(zhì)量控制圖直觀醒目、美觀大方。錄入數(shù)據(jù)的增加、減少或變化，可以立即在圖上顯現(xiàn)出來。

②能夠直接顯示出歷次PH值的變化趨勢，便于比較和挑出站內(nèi)、站外的復(fù)測點(diǎn)。還可以將圖表打印或?qū)С鲇糜跀?shù)據(jù)分析等其它用途。

③只要將橫縱坐標(biāo)值的設(shè)定、控制線的位置等作一些更改，就可以變成降水電導(dǎo)率K值測量質(zhì)量控制圖，甚至其它質(zhì)量控制圖，十分有用。

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