Excel計(jì)算模塊在水文測驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

劉紅廣

Excel計(jì)算模塊在水文測驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

劉紅廣

一、引言

Excel是微軟公司開發(fā)的一種具有計(jì)算、繪圖等多種功能通用的電子表格軟件，是微軟辦公套裝軟件的一個重要的組成部分，它具有嚴(yán)格的先后順序和邏輯關(guān)系，每一個表格具有固定的格式，層次清晰，一目了然，可以進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計(jì)分析和輔助決策操作，廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，在水利方面的應(yīng)用也越來越廣泛。水文測驗(yàn)中數(shù)據(jù)較多，計(jì)算量大，是一項(xiàng)比較繁瑣且人工計(jì)算容易出錯的工作，采用Excel編制計(jì)算模塊，具有強(qiáng)大的功能和良好的人機(jī)交互對話界面，簡單又實(shí)用，容易掌握，每一個軟件都有輸入、輸出等工作表，按照記錄本格式填寫，輸出符合水文規(guī)范要求的計(jì)算表格，如果改變一個工作表中的某一個數(shù)據(jù),利用該數(shù)據(jù)算出其他工作表中的數(shù)據(jù)將自動計(jì)算并改動，是減輕水文測驗(yàn)人員負(fù)擔(dān)、提高工作效率的有效方法。

二、Excel編制軟件在水文測驗(yàn)中的功能優(yōu)勢

Excel是一種電子表格形式軟件，不需要專門安裝，只要安裝Office拷貝到電腦上就可以了。而且與水文測驗(yàn)中的水位、流量、蒸發(fā)等記載及計(jì)算表格比較接近，經(jīng)過編制加工后，可以達(dá)到“所見即所得”的效果，具有易學(xué)易用、功能強(qiáng)大、圖像直觀的特點(diǎn)。下面從六個方面來探討Excel編制軟件水文測驗(yàn)數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢。

1.數(shù)據(jù)輸入直觀方便簡潔

水文測驗(yàn)中的雨量、水位、流量、蒸發(fā)等原始數(shù)據(jù)記錄采用表格形式的記載表，該軟件輸入全部采用與記載表一樣格式，只要把測量數(shù)據(jù)按照記載表格式填寫到相應(yīng)位置即可，非常直觀，熟悉水文測驗(yàn)的人員不需要專業(yè)學(xué)習(xí)，直接填寫就可以，比如流量計(jì)算，只需輸入站名、施測時間、起點(diǎn)距、水深、總轉(zhuǎn)數(shù)、歷時等必要實(shí)測數(shù)據(jù)；蒸發(fā)量計(jì)算只需觀測值、降水量、添加或取出水量。

2.快速自動數(shù)據(jù)處理

水文測驗(yàn)中經(jīng)常遇到一些需不斷重復(fù)計(jì)算的繁瑣工作，采用Excel數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)及相應(yīng)公式強(qiáng)大功能，借用該軟件自動重算的計(jì)算能力，使用者可以不關(guān)心如何計(jì)算，只要把數(shù)據(jù)輸完，輸出工作表就會得到正確計(jì)算結(jié)果。在水尺斷面及三四等水準(zhǔn)測量中，數(shù)據(jù)較多，以往采用計(jì)算器人工一步步計(jì)算，并根據(jù)水文規(guī)范要求的有效位數(shù)和小數(shù)位數(shù)取舍尾數(shù)，任務(wù)量大且容易出錯。如果采用水準(zhǔn)Excel計(jì)算模塊，只要把測量數(shù)據(jù)填寫到相應(yīng)表格上，在輸出工作表就可以輸出與記載計(jì)算表一樣的表格，而且輸入數(shù)據(jù)更改后，輸出數(shù)據(jù)可以自動更新，使用方便。

3.優(yōu)秀的可視化交互界面

Excel的“所見即所得”功能為用戶提供了一個可視化的交互平臺，可以讓用戶在一個工作表下管理眾多關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，多個工作表在同一個任務(wù)下運(yùn)行，過程清晰透明，使用方便。采用Excel計(jì)算模塊的輸入輸出工作表可以加工成與人工計(jì)算一樣的記載計(jì)算表，就像紙質(zhì)記載表一樣，但不用人工計(jì)算，就可以得到和人工計(jì)算一樣的計(jì)算表，而且計(jì)算浮標(biāo)法流量計(jì)算模塊還有斷面流速圖，非常直觀，可視化程度非常高。

4.Excel計(jì)算模塊嚴(yán)格遵守水文規(guī)范，使數(shù)據(jù)計(jì)算過程和結(jié)果符合規(guī)范要求

水文的測驗(yàn)和整編規(guī)范對測驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算過程小數(shù)取舍有嚴(yán)格要求，進(jìn)位采用取規(guī)范規(guī)定精度位數(shù)后一位數(shù)字，采用“四舍六入，奇進(jìn)偶舍”方法取舍，不同水文要素的單位和取舍精度都不一樣。采用人工計(jì)算繁雜，效率低，而且容易出錯。假如對F1單元格要求兩位小數(shù)，可以用公式ROUND（F1,2）-（MOD（ROUND（F1, 6）*1000,20）=5）*10^（-2），可以輕松達(dá)到“四舍六入，奇進(jìn)偶舍”效果。在編制過程中可以針對不同水文要素，編制相應(yīng)公式，計(jì)算過程和結(jié)果符合水文規(guī)范要求。

圖1 水尺、斷面輸入工作表

圖2 水尺、斷面輸出工作表

圖3 成果表及整編數(shù)據(jù)

圖4 流量計(jì)算輸入工作表

圖5 流量計(jì)算輸出工作表

5.方便測驗(yàn)原始數(shù)據(jù)儲存、調(diào)用、交流

采用VB、C等計(jì)算機(jī)語言編制校核程序，對計(jì)算結(jié)果校核起了非常重要的作用。但使用這些程序往往需要專業(yè)培訓(xùn)，一般只對結(jié)果導(dǎo)出文本結(jié)果，查閱調(diào)用原始數(shù)據(jù)很不方便，往往需要查看原始記載表。水文行業(yè)對原始資料保存有嚴(yán)格要求，有專門資料庫，有專人負(fù)責(zé)，一般保存在省級水文部門，測站和各地市局人員查閱原始資料不方便。但采用Excel計(jì)算模塊可以將每次測驗(yàn)數(shù)據(jù)分別命名，分類保存在指定文件夾中，保存至任意一臺計(jì)算機(jī)，方便儲存和調(diào)用，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)傳閱和交流。如查閱某個水文站某一時期測流斷面流速分布情況，需要到資料庫查閱，采用該計(jì)算模塊，只需拷貝該站某一時期流量文件夾即可。

6.計(jì)算結(jié)果可以直接用于南方片水文整編程序數(shù)據(jù)錄入

采用Excel計(jì)算模塊可以采用數(shù)據(jù)引用方法，有專用工作表用于整編程序數(shù)據(jù)錄入，用戶復(fù)制粘貼就可以錄入數(shù)據(jù)，非常直觀快捷，不用擔(dān)心數(shù)據(jù)導(dǎo)出導(dǎo)入錯誤，適合一般測站沒有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)人員操作，也可避免人工輸入錯誤。

三、實(shí)例介紹

1.水尺及斷面的計(jì)算和校核水準(zhǔn)測量模塊

該模塊主要用于水尺、斷面測量的計(jì)算和校核，輸入、輸出及成果表和整編錄入數(shù)據(jù)界面如圖1、圖2和圖3所示。人工計(jì)算水尺、斷面水準(zhǔn)測量成果簡單重復(fù)的數(shù)據(jù)量大，稍有不慎就可能出錯，需要后視減去前視或間視（返測則前視減去后視或間視）計(jì)算出高差，然后根據(jù)高差計(jì)算各點(diǎn)高程。該模塊使用方法：將站名、時間、水準(zhǔn)點(diǎn)編號及高程、起點(diǎn)距、后視、前視及間視輸入到相應(yīng)表格內(nèi)即可，模塊自動計(jì)算出高差、高程及閉合差等結(jié)果，并在記載表、工作表輸入符合規(guī)范要求的結(jié)果（如圖2），也可以將復(fù)制整編需要的數(shù)據(jù)，粘貼到南方片整編軟件數(shù)據(jù)錄入窗口，完成整編數(shù)據(jù)錄入。該計(jì)算模塊經(jīng)多年應(yīng)用，受到測站人員好評。

2.流量計(jì)算和校核模塊

流量是反映江河的水資源狀況及水庫、湖泊等水量變化的基本資料，也是河流重要的水文要素之一。因此通過流量施測獲得流量大小和變化情況，對水文測驗(yàn)十分重要。目前，國內(nèi)外采用的流量測驗(yàn)方法和手段很多，我國采用流速面積法中的流速儀測流法比較普遍。但計(jì)算普遍采用人工計(jì)算，校核一般采用VB編制的專用程序，操作需要一定計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)人員經(jīng)培訓(xùn)才可以掌握，使用不便。流量計(jì)算和校核模塊界面和人工計(jì)算表格接近，界面良好。有些項(xiàng)目（渡河方法等）可以通過“數(shù)據(jù)有效性—序列”的辦法，將項(xiàng)目限制在規(guī)范規(guī)定項(xiàng)目內(nèi)選擇，方便選擇，填寫項(xiàng)目符合規(guī)范要求。流量計(jì)算表格內(nèi)填寫相應(yīng)數(shù)值，在流量打印輸出符合規(guī)范要求的計(jì)算表，并可以自動生成符合南方片整編程序的輸入數(shù)據(jù)（實(shí)測流量成果表、堰閘率定成果表和水電站率定成果表數(shù)據(jù)），復(fù)制到相應(yīng)窗口即可。其輸入和輸出界面如圖4、圖5所示。

四、結(jié)語

Excel計(jì)算模塊結(jié)合水文測驗(yàn)特點(diǎn)，并利用Excel的計(jì)算、繪圖等功能，方便測驗(yàn)人員使用，提高勞動效率，降低水文資料計(jì)算錯誤率，并考慮整編程序數(shù)據(jù)接口，減少整編數(shù)據(jù)錄入環(huán)節(jié)，有利于測驗(yàn)整編一體化。而且輸出數(shù)據(jù)全部符合規(guī)范有關(guān)不同水文要素?cái)?shù)據(jù)精確要求，使測驗(yàn)人員不用考慮小數(shù)位數(shù)和有效位數(shù)，降低勞動強(qiáng)度

（作者單位：河南省平頂山水文水資源勘測局 467001）

（專欄編輯：張 婷）