Excel在路基斷面測(cè)量及土石方計(jì)算中的應(yīng)用

周志華　安鑫鑫

摘要：中交一航局鶴大高速公路ZT08標(biāo)位于吉林省撫松縣最北端，該標(biāo)段場(chǎng)地狹小、林木茂盛、山高溝深，需穿越大面積原始森林。路基多以挖方和半填半挖為主，因此對(duì)測(cè)量土石方工作產(chǎn)生了較高的難度。文章介紹了Excel散點(diǎn)圖和路基坐標(biāo)法斷面計(jì)算的結(jié)合應(yīng)用，同時(shí)通過(guò)AutoCAD及Excel在路基斷面測(cè)量及土石方計(jì)算中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比。

關(guān)鍵詞：Excel數(shù)據(jù)處理；路基斷面測(cè)量；土石方計(jì)算；Excel散點(diǎn)圖；路基工程；高速公路 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP217 文章編號(hào)：1009-2374（2016）16-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.022

1 概述

在國(guó)內(nèi)高速公路迅速發(fā)展的今天，Office和AutoCAD已經(jīng)成為工程項(xiàng)目管理必備的常用軟件，而路基土石方計(jì)算在高速公路的施工中則是一項(xiàng)主要的工作。眾所周知，路基土石方計(jì)算是一項(xiàng)工作量較大并且極其繁瑣的工作，單一使用Office或AutoCAD軟件雖然比以往采用人工內(nèi)業(yè)計(jì)算的方法更為快捷，但依然有很多局限性。那么如何打破這種局限性，接下來(lái)本文將會(huì)介紹通過(guò)Excel散點(diǎn)圖將數(shù)

據(jù)直接轉(zhuǎn)換為所需的圖形，并形成我們最終需要的結(jié)果。

2 Excel圖形數(shù)據(jù)處理

隨著測(cè)量?jī)x器的精度和效率的日益提高，目前高速公路測(cè)量中已經(jīng)開始普遍應(yīng)用GPS和全站儀，而我們?cè)跍y(cè)量?jī)x器中導(dǎo)出的平面測(cè)量數(shù)據(jù)和橫斷面測(cè)量數(shù)據(jù)都是由坐標(biāo)組成的，顯然單純地采用AutoCAD雖然可以精準(zhǔn)制圖，但其速度顯然不能滿足日常大量數(shù)據(jù)的處理，那么被譽(yù)為辦公軟件三大利器之一的Excel便可以解決這個(gè)問(wèn)題。

2.1 Excel散點(diǎn)圖

Excel散點(diǎn)圖是通過(guò)橫縱軸數(shù)據(jù)形成X、Y坐標(biāo)標(biāo)記于圖中進(jìn)行矢量計(jì)算，并根據(jù)輸入點(diǎn)進(jìn)行閉合連接形成圖形，Excel散點(diǎn)圖可以形成帶標(biāo)記的點(diǎn)、折線和平滑曲線，而作為可形成路基斷面或平面測(cè)量的圖形則可通過(guò)“帶直線和數(shù)據(jù)標(biāo)記的散點(diǎn)圖”。

應(yīng)用方法：

Excel散點(diǎn)圖在文中以Excel 2013為例進(jìn)行介紹。

工作簿插入菜單→散點(diǎn)圖→更多散點(diǎn)圖→帶直線和數(shù)據(jù)標(biāo)記的散點(diǎn)圖，通過(guò)上述方法可以插入到工作簿中一個(gè)圖標(biāo)數(shù)據(jù)，下一步需要設(shè)置散點(diǎn)圖，鼠標(biāo)右鍵單擊散點(diǎn)圖→選擇數(shù)據(jù)→選擇添加，這樣就會(huì)出現(xiàn)系列名稱、

X軸系列值、Y軸系列值，根據(jù)選項(xiàng)選擇對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)范圍。

2.2 Excel圖形數(shù)據(jù)處理

在路基土石方計(jì)算中圖形的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理、制表順序和數(shù)據(jù)排列是重要項(xiàng)目，數(shù)據(jù)的排列體現(xiàn)測(cè)量中的高程和距離而散點(diǎn)圖則代表測(cè)量數(shù)據(jù)所生成的圖形。根據(jù)圖1所示，先要進(jìn)行系列名稱的輸入，如有可選擇的單元格可直接單擊；如需要自主命名可輸入=“名稱”，之后進(jìn)行X、Y軸系列值范圍選擇。

例：測(cè)量數(shù)據(jù)為4個(gè)點(diǎn)，分別在單元格B2、C2、D2、E2輸入X坐標(biāo)，在B3、C3、D3、E3輸入Y坐標(biāo)，之后編輯散點(diǎn)圖數(shù)據(jù)分別用X、Y軸系列圈選，最后根據(jù)數(shù)據(jù)生成圖形。

3 Excel圖形數(shù)據(jù)計(jì)算

路基土石方工程工作量最大且最復(fù)雜的莫過(guò)于計(jì)算面積，之后通過(guò)平均斷面法或者是棱臺(tái)體計(jì)算方法去求解體積，在《路橋計(jì)算手冊(cè)中》常用的面積計(jì)算方法有積距法、坐標(biāo)法、幾何圖形法，在對(duì)這三種公式的研究中符合Excel散點(diǎn)圖生成圖形的計(jì)算方法只有坐標(biāo)法。

3.1 路基土石方工程量計(jì)算方法

全站儀或GPS已經(jīng)成為常用的測(cè)量工具，在每次測(cè)量平面或者斷面都會(huì)得到兩個(gè)值X、Y，那么平面測(cè)量可以直接得到X和Y坐標(biāo)，斷面測(cè)量時(shí)也會(huì)得到兩組數(shù)據(jù)高程和偏距，高程則為X坐標(biāo)，偏距則為Y坐標(biāo)，因此坐標(biāo)法就是已知斷面圖上各轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)（X，Y）通過(guò)每點(diǎn)之間的乘積獲得所測(cè)量面積的方法。坐標(biāo)法計(jì)算斷面面積公式為：

坐標(biāo)法是一種高精度且很適用于計(jì)算機(jī)計(jì)算的一種方法，并且Excel可以直接通過(guò)測(cè)量坐標(biāo)來(lái)生成斷面圖形。而在計(jì)算土石方量時(shí)由于兩斷面之間的斷面差很大，所以平均斷面法顯然只是估算值，一般精度較高的計(jì)算方法采用棱臺(tái)法進(jìn)行計(jì)算。棱臺(tái)法計(jì)算公式如下：

在日常的計(jì)算如果或其中任意一項(xiàng)為0時(shí)，在Excel的計(jì)算結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)#DIV/0！值，因此在計(jì)算過(guò)程中可以通過(guò)IF函數(shù)進(jìn)行條件辨別，當(dāng)時(shí)，選擇原公式，當(dāng)時(shí)，選擇原公式，當(dāng)時(shí)，結(jié)果直接為0。

3.2 Excel橫斷面測(cè)量數(shù)據(jù)處理

鶴大高速公路ZT08標(biāo)段主線路基長(zhǎng)度有9.2km，由于地處山區(qū)，路基填、挖及半填半挖斷面形式變化較大，因此采用Excel處理測(cè)量斷面數(shù)據(jù)來(lái)解決該項(xiàng)工作復(fù)雜耗時(shí)的局面，在計(jì)算前首先要建立相應(yīng)的表格，而表格的格式要符合后續(xù)計(jì)算的要求。在實(shí)際施工中既要計(jì)算填方也需要計(jì)算挖方，因此在制作表格時(shí)要分別制作填方和挖方的坐標(biāo)計(jì)算范圍，在選擇散點(diǎn)圖數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)設(shè)置成兩組。下面將通過(guò)舉例計(jì)算來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

鶴大高速公路K682+929.532～K682+949.532，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量的斷面如圖4和圖5所示：

根據(jù)上圖測(cè)量完成的數(shù)據(jù)，如采用AutoCAD進(jìn)行計(jì)算，繪圖將是非常復(fù)雜的過(guò)程，采用Excel計(jì)算則只需要合理地制作好相應(yīng)的表格即可。

通過(guò)數(shù)據(jù)插入的散點(diǎn)圖會(huì)自動(dòng)生成圖形。

3.3 Excel平、縱線路測(cè)量數(shù)據(jù)處理

Excel散點(diǎn)圖不但可以生成直線圖形，也可以通過(guò)GPS或全站儀測(cè)繪的坐標(biāo)生成直線緩和曲線，因此可以通過(guò)散點(diǎn)圖的圖形組合，在制作表格的過(guò)程中進(jìn)行數(shù)據(jù)分組，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)圖形一次生成。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量完成后導(dǎo)出的數(shù)據(jù)為TXT文檔格式，分別為點(diǎn)號(hào)、X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、Z坐標(biāo)，以往采用AutoCAD通過(guò)數(shù)據(jù)形成圖形是將X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)復(fù)制到Excel中，之后采用&進(jìn)行連接，最后將全部數(shù)據(jù)復(fù)制到多段線或樣條曲線中形成線形。

應(yīng)用方法：制作表格時(shí)將直線和曲線進(jìn)行分列。

圖形插入依然選擇散點(diǎn)圖，在插入完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)后，選擇圖表中的組合直線部分?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)置成“帶直線標(biāo)記的散點(diǎn)圖”，曲線部分設(shè)置成“平滑曲線散點(diǎn)圖”，測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入后自動(dòng)成圖。

4 Excel圖形數(shù)據(jù)處理與AutoCAD圖形數(shù)據(jù)處理

Excel圖形的數(shù)據(jù)處理是通過(guò)單元格數(shù)據(jù)形成的一種矢量圖，其優(yōu)點(diǎn)就是可以直接通過(guò)數(shù)據(jù)形成所需要的圖形，速度快便于操作，并且可以通過(guò)Excel工程類函數(shù)直接成表，減少了將數(shù)據(jù)導(dǎo)入AutoCAD后二次操作的過(guò)程。

AutoCAD則是具有完善的制圖功能的一款軟件，它可以與Excel進(jìn)行綜合應(yīng)用，并且生成的圖形可用于多個(gè)未知點(diǎn)的數(shù)據(jù)測(cè)量，而該功能是Excel所不具備的。在生成平面圖的操作上，AutoCAD也可將Excel的數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為圖形，并且可以通過(guò)插件自動(dòng)生成里程等標(biāo)注。在日常的施工中，現(xiàn)場(chǎng)收方是不可缺少的工作之一，而往往單一的數(shù)據(jù)無(wú)法形象地體現(xiàn)出現(xiàn)場(chǎng)的一些情況，這種情況下采用Excel散點(diǎn)圖可以極大地提高工作效率。

5 結(jié)語(yǔ)

伴隨著國(guó)內(nèi)管理機(jī)制的日益提高，項(xiàng)目管理已經(jīng)開始啟用更多智能化軟件進(jìn)行辦公，目前Office辦公軟件依然是項(xiàng)目管理中不可替代的，合理地運(yùn)用軟件的操作不但可以節(jié)約時(shí)間、成本、人力等資源，同時(shí)也可以形成一種新的管理模式。Excel的應(yīng)用范圍非常廣泛，本文中提出的方法只是Excel在工程應(yīng)用的其中一種，同時(shí)也存在不足之處，其重點(diǎn)就是要善于合理地運(yùn)用軟件功能，并根據(jù)其功能合理地運(yùn)用到日常的工作中。