Excel圖形化處理地球化學數(shù)據(jù)的應用研究

葛建華， 徐國棟， 朱華平

(成都地質調(diào)查中心，成都　610081)

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Excel圖形化處理地球化學數(shù)據(jù)的應用研究

葛建華， 徐國棟， 朱華平

(成都地質調(diào)查中心，成都610081)

摘要：充分利用Microsoft Office Excel 2007的函數(shù)、VBA及圖形顯示功能，以色塊圖模擬等高線圖的方式，實現(xiàn)圖形化顯示地球化學數(shù)據(jù)的效果。首先在Excel表格中錄入地球化學分析數(shù)據(jù)，并根據(jù)野外樣品采集點位分布圖編輯樣品的坐標數(shù)據(jù)表；然后將地球化學數(shù)據(jù)和坐標點位通過Excel的函數(shù)和VBA功能生成具有等高線圖功能的色塊圖。通過Excel生成的色塊圖能即時反映地球化學數(shù)據(jù)的任何變動，既可以直觀地發(fā)現(xiàn)化學分析樣品過程中批次間的臺階化偏差，還可以及時發(fā)現(xiàn)地球化學異常區(qū)域和異常數(shù)據(jù)，為質量監(jiān)控提供了一個直觀高效的工具。

關鍵詞：Excel； 圖形化； 地球化學； 質量監(jiān)控

0引言

隨著地質工作發(fā)展的需求，實驗室要面對大量的化探樣品、多目標樣品的分析，每天都會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，質量監(jiān)控就是一個繁重的問題。一般情況下，Excel軟件僅用于作一些統(tǒng)計分析[1-4]，而在判斷批與批之間的系統(tǒng)偏差(即含量臺階化)和發(fā)現(xiàn)異常區(qū)域和異常數(shù)據(jù)方面則極少發(fā)揮作用。這些成圖方面的問題只能等到全部數(shù)據(jù)提交給地質人員，并通過MapGIS、Surfer等專業(yè)軟件[4-6]制作成圖以后才知道，這勢必不利于即時發(fā)現(xiàn)和處理問題。

這里綜合利用了Excel軟件所具有的計算、編程、圖示等功能，采用簡單的方法實現(xiàn)即時的、圖形化的顯示化探分析結果，每得到一批測試結果都能直觀看出數(shù)據(jù)的分布，不需要做任何統(tǒng)計運算就能發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，即時地發(fā)現(xiàn)臺階化問題。

1方法

要圖形化顯示測試數(shù)據(jù)，就需要在Excel軟件中錄入數(shù)據(jù)并以數(shù)據(jù)分布圖的形式顯示出來，為此需要建立兩個數(shù)據(jù)表和一個圖形化界面，以分別完成我們需要的任務。下面分別介紹建立方法(使用Excel 2007)。

1.1建立測試數(shù)據(jù)表

測試數(shù)據(jù)表(表1)，用以存儲測試數(shù)據(jù)。這里的“點位”指采樣點的順序號，與坐標數(shù)據(jù)表對應。數(shù)據(jù)按分析編號和元素，一一對應的錄入表格。(因為數(shù)據(jù)太多僅列出一小部分，下同)

1.2建立坐標數(shù)據(jù)表

根據(jù)地質人員提供的采樣點坐標數(shù)據(jù)建立坐標數(shù)據(jù)表(表2)，此數(shù)據(jù)表將決定數(shù)據(jù)分布圖的形狀。其中第一列為縱坐標，第一行為橫坐標，中間是采樣點的順序號，對應表1的“點位”列。實際的地質圖可能是斜向的，坐標也不是整數(shù)，為了方便EXCEL處理，要作一定的調(diào)整，按照樣品順序將坐標調(diào)整為連續(xù)整數(shù)。

1.3建立圖形化界面

表1、表2僅僅用來放置數(shù)據(jù)，要讓數(shù)據(jù)以圖形方式顯示出來就要通過一個圖形化界面來實現(xiàn)。建好的圖形化界面如圖1所示，左邊是功能區(qū)，用于設置參數(shù)和統(tǒng)計，右邊是數(shù)據(jù)分布圖，用不同深淺的3種顏色表示元素的高低含量。

表1　測試數(shù)據(jù)表

表2　坐標數(shù)據(jù)表

圖1　圖形化界面Fig．1　Graphic interface

1.3.1界面的建立

在圖形化界面中，左邊第一列作為功能區(qū)，放置一些參數(shù)并作一些簡單的統(tǒng)計。以第2行第2列開始的右下區(qū)域作為圖形區(qū)，圖形區(qū)中的每個方塊就是一個單元格，調(diào)整單元格的大小，使每個單元格呈正方形，并盡量使圖形區(qū)能在電腦屏中全部顯示。

1.3.2界面設置

首先是圖形區(qū)的設置，第一步調(diào)用數(shù)據(jù)，圖形區(qū)中的單元格的行、列位置必須與坐標數(shù)據(jù)表(表2)中的單元格一一對應，每個單元格的數(shù)值，采用VLOOKUP函數(shù)從測試數(shù)據(jù)表(表1)中讀取。VLOOKUP函數(shù)的Lookup_value參數(shù)調(diào)用坐標數(shù)據(jù)表對應單元格，Table_array參數(shù)就是測試數(shù)據(jù)表中所有測試數(shù)據(jù)所在區(qū)域，Col_index_num參數(shù)調(diào)用本表中元素符號下一格(A5)。如本表中C3單元格，設置函數(shù)為VLOOKUP(坐標!C3,數(shù)據(jù)!$B:$AE,$A$5)。為了使空白格不顯示，實際的函數(shù)設置如下：

=IF(ISERROR(VLOOKUP(坐標!C3, 數(shù)據(jù)!$B:$AE,$A$5)),"",VLOOKUP(坐標!C3, 數(shù)據(jù)!$B:$AE,$A$5))

第二步要使數(shù)據(jù)能顯示出高、低分布，最簡單的辦法是用不同顏色來表示。所以采用條件格式中的漸變顏色刻度，格式樣式為三色刻度，最大值用紅色表示，最小值用淺藍色表示，中間值為紫色，中間值的取值鏈接到功能區(qū)“顏色中點”下面一個單元格，這個單元格的數(shù)值由旁邊的數(shù)值調(diào)節(jié)鈕控制，這樣就能方便的調(diào)整中點(圖2)。

圖2　條件格式Fig．2　Conditional formatting

接下來設置功能區(qū)，其中“元素”下面的數(shù)字單元格的數(shù)值也是用數(shù)值調(diào)節(jié)鈕控制，它決定了讀取哪個元素的測試數(shù)據(jù)，同時使“元素”下面一個單元格顯示當前元素符號。其他的(如平均值、標準偏差等，EXCEL都有相應的函數(shù))直接調(diào)用就行。

為了方便在圖形化界面下查看數(shù)據(jù)，采用函數(shù)和VBA編程的方式，使得鼠標點擊圖中任意有測試數(shù)據(jù)的單元格，功能區(qū)都能顯示相應的分析編號、點位、含量，無數(shù)據(jù)則顯示空格。代碼如下：

Private Sub Worksheet_SelectionChange(ByVal Target As Range)

Dim C1, R1 As Integer

On Error Resume Next

C1 = ActiveCell.Column

R1 = ActiveCell.Row

If C1 < 2 Or R1 < 2 Then

GoTo line1

End If

Sheet3.Cells(16, 1) = Sheet2.Cells(R1, C1).Value

line1:

End Sub

2應用

得到分析數(shù)據(jù)后，按元素和樣品編號將數(shù)據(jù)錄入測試數(shù)據(jù)表，在圖形化界面就能看到數(shù)據(jù)分布圖，從圖上可以直觀地觀察數(shù)據(jù)高低分布和異常。

2.1查看各元素分布圖

只要有數(shù)據(jù)錄入測試數(shù)據(jù)表，圖形化界面就會顯示數(shù)據(jù)分布情況(圖3、圖4)。隨著分析不斷進行、分析結果不斷錄入，數(shù)據(jù)分布圖將不斷得到充實，最終得到整個的分布圖(圖1)。

圖3　錄入一批數(shù)據(jù)時Fig．3　When a group of data entry

圖4　錄入兩批數(shù)據(jù)時Fig．4　When two batch of data entry

圖5　鉬數(shù)據(jù)圖Fig．5　Data figure of the molybdenum

要查看其他元素的結果也非常簡單，只需要用鼠標點擊元素下面的小箭頭以改變數(shù)字，就可以在各個元素中切換。圖1是錫的數(shù)據(jù)圖，圖5是鉬的數(shù)據(jù)圖，圖6是銀的數(shù)據(jù)圖，對比圖1、圖5、圖6，可以發(fā)現(xiàn)錫和銀的分布較一致，化探異常區(qū)域在中左位置，而鉬的化探異常區(qū)域在中下位置，可以大致判斷錫、銀相關而都與鉬不相關。這有利于從合理性角度去判斷數(shù)據(jù)的準確性。

圖6　銀數(shù)據(jù)圖Fig．6　Data figure of the silver

2.2顯示數(shù)據(jù)錯誤

如果出現(xiàn)人為的錯誤而將某批樣品的2個元素的數(shù)據(jù)弄顛倒了(銀與錫的數(shù)據(jù)顛倒)，在圖7中可以很清楚地看到黃線內(nèi)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤。黃線內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)的藍色塊，與周圍形成明顯的臺階，說明這里數(shù)據(jù)嚴重偏低。在圖8中，黃線內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)的紅色塊，同樣形成臺階，說明數(shù)據(jù)嚴重偏高。通過查看原始數(shù)據(jù)，糾正錯誤后，得到圖1和圖6的正確結果。

圖8　錯誤的銀數(shù)據(jù)Fig．8　Wrong data figure of the silver

2.3顯示最大值點和最小值點

把顏色中點的值調(diào)整到99，將得到如圖9所示的分布圖，紅色點顯示了最大值所在的位置。相應的，把顏色中點的值調(diào)整到1，則最淺的藍色點就是最小值所在的位置(圖10)。鼠標選定最大值或最小值所在的單元格就能看到相應的樣品分析編號和點位。

圖9　顯示最大值Fig．9　Display the maximum value

圖10　顯示最小值Fig．10　Display the minimum value

3結語

地質實驗室化學分析工作者一般對MapGIS、Surfer等專業(yè)軟件都很陌生，而對Excel軟件非常熟悉。作者所建立的方法就是應用常用的Excel軟件生成色塊圖來近似模擬線性的等高線圖，雖然不能達到等高線圖的效果，但是對于化學分析工作中的質量監(jiān)控能起到較為重要的作用。

參考文獻：

[1]春乃芽. 如何利用Excel處理化探數(shù)據(jù)[J].物探化探計算技術, 2006,28 (3) :272-276.

CHUN N Y,How to processing geochemical data with the Excel[J], Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration, 2006,28 (3) :272-276.(In Chinese)

[2]劉玖芬,劉自娟. Excel在1:5萬化探樣品分析質量管理中的應用[J].黃金, 2005, 26(03) :45-47.

LIU J F,LIU Z J. The application of EXCEL in analysis quality management of geochemical exploration samples with scale 1:50000 [J].Gold, 2005, 26(03) :45-47.(In Chinese)

[3]李勇. 1∶50000和1∶200000化探樣品EXCEL質量監(jiān)控的應用與研究 [J].物探化探計算技術, 2008,30(5):425-431.

LI Y. Application and research of microsoft excel 2003 in quacity control of analytical data of geochemical samples with scale 1∶50 000 and 1∶200 000 [J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration, 2008,30(5):425-431. (In Chinese)

[4]龔晶晶,李方林,楊剛剛,等. 基于Excel VBA實現(xiàn)箱圖剔除法確定化探異常下限[J]. 物探與化探,2013,7(5): 926-933.

GONG J J,LI F L,YANG G G,et al. The application of box-plot method to Determining Geochemical Anomaly Thresholds based on VBA Procedure in Excel [J]. Geophysical & Geochemical Exploration,2013,7(5):926-933.(In Chinese)

[5]劉春生,董來世,李錫云.淺談化探數(shù)據(jù)處理的過程與方法[J]黑龍江科技信息,2010(24):62-63.

LIU C S,DONG L S,LI X Y. Discussion on geochemical process and data processing method [J] .Heilongjiang Science and Technology Information,2010(24):62-63.(In Chinese)

[6]朱莉莉,洪金益,張金良,等. MAPGIS與DGSS軟件在湘南化探數(shù)據(jù)處理中的應用[J]. 物探化探計算技術, 2013,35(4):490-494.

ZHU L L,HONG J Y,ZHANG J L,et al. The application of MAPGIS and DGSS in geochemical data processing in the southern Hunan [J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration, 2013,35(4):490-494.(In Chinese)

[7]陳少強,宋利好,姚敬金,等. 可視化技術在物化探找礦中的應用及前景[J] 物探與化探,2002,26(1): 60-63.

CHEN S Q,SONG L H,YAO J J,et al. The application of visualization technique to geophysical and geochemical exploration and prospects [J].Geophysical & Geochemical Exploration,2002,26(1): 60-63.(In Chinese)

The application research on geochemical data processed by Excel graphics

GE Jian-hua, XU Guo-dong, ZHU Hua-ping

(Chengdu Center, China Geological Survey, Chengdu610081,China)

Abstract:The geochemical data were showed in color map by using the functions, VBA and graphics capabilities of the Microsoft Office Excel 2007. First, the geochemical data were entered into the Excel table, and the coordinate data of samples were edited in the Excel on the basis of the field sample collection point. Then, the color map with contour map function which contains the geochemical and coordinate data was mated by the Excel and VBA function. The color map generated by Excel can provides a view of efficient tools for quality control, through immediately reflecting any change of geochemical data, finding the steps deviation between batches of samples in the process of chemical analysis, and timely discovering the regional geochemical anomalies and abnormal data.

Key words:Excel； graphically； geochemical； quality control

中圖分類號：P 632

文獻標志碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1001-1749.2016.01.18

文章編號：1001-1749(2016)01-0120-05

作者簡介：葛建華(1968-)，男,高級工程師,主要從事與油氣相關的有機和物性分析,E-mail:gjhgem@163.com。

收稿日期：2014-12-22改回日期：2015-04-29