淺談Excel在二等水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)處理中的應(yīng)用

王禹杰

(合肥工業(yè)大學(xué)， 安徽合肥 230002)

淺談Excel在二等水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)處理中的應(yīng)用

王禹杰

(合肥工業(yè)大學(xué)， 安徽合肥 230002)

為方便測(cè)繪人員對(duì)精密水準(zhǔn)測(cè)量的數(shù)據(jù)處理，文章在依據(jù)精密水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)處理與平差原理的基礎(chǔ)上，利用Excel強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和豐富的函數(shù)計(jì)算功能，對(duì)二等水準(zhǔn)測(cè)量的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析和處理。以合肥工業(yè)大學(xué)校園高程控制網(wǎng)為例，進(jìn)行二等水準(zhǔn)測(cè)量，通過對(duì)測(cè)量成果的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析驗(yàn)證，結(jié)果表明Excel在處理精密水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)上是可行的，結(jié)果正確，精度可靠，可以節(jié)省大量的財(cái)力和時(shí)間。

Excel; 二等水準(zhǔn)測(cè)量; 內(nèi)頁(yè)； 平差

目前，各類平差軟件已經(jīng)趨于成熟，但是其相對(duì)高昂的價(jià)格與復(fù)雜的操作方法令大多數(shù)小型企業(yè)測(cè)繪工作者以及測(cè)繪專業(yè)的學(xué)生可望而不可及，從而選擇繁瑣復(fù)雜并且易出錯(cuò)的人工結(jié)合計(jì)算器的方法來(lái)求取最佳估值，進(jìn)行精度評(píng)定，大量的數(shù)據(jù)也加劇了數(shù)據(jù)處理的負(fù)擔(dān)。

Excel具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，其豐富的函數(shù)計(jì)算功能和直觀易掌握的輸出方式和操作手段，將需要復(fù)雜專業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)的求取待測(cè)值的最佳估值和精度評(píng)定變得更為簡(jiǎn)單,數(shù)據(jù)處理更為簡(jiǎn)介一體。本文在二等水準(zhǔn)測(cè)量平差的原理上，并以合肥工業(yè)大學(xué)控制網(wǎng)水準(zhǔn)測(cè)量為例,研究了Excel表格在測(cè)量數(shù)據(jù)處理上的應(yīng)用。該方法驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的可靠性，研究成果對(duì)減少測(cè)量工作勞動(dòng)強(qiáng)度、方便測(cè)繪工作者數(shù)據(jù)處理、加深學(xué)生對(duì)測(cè)量平差的認(rèn)識(shí)具有實(shí)際意義。

1 Excel簡(jiǎn)介

Microsoft Excel是微軟公司的辦公軟件Microsoft office的組件之一，著重于電子表格的制作和管理功能[1]。Excel不僅能夠存儲(chǔ)各類數(shù)據(jù)，生成各類圖表，而且其數(shù)據(jù)庫(kù)中豐富的函數(shù)以及自定義函數(shù)在復(fù)雜繁瑣的運(yùn)算中具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過表格分析，圖表展現(xiàn)，用戶的需求一目了然，而且用戶可以根據(jù)自己的思路來(lái)創(chuàng)建電子表格，并在Excel的幫助下出色的完成工作任務(wù)。

2 精密水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)處理與平差原理

二等水準(zhǔn)測(cè)量采用高精度水準(zhǔn)儀和銦瓦尺進(jìn)行測(cè)量，主要針對(duì)國(guó)家控制網(wǎng)的布設(shè)以及滿足一些高精度要求的大型工程需求[2]。

水準(zhǔn)測(cè)量采用的儀器是水準(zhǔn)儀，按照儀器所能達(dá)到的每1 km往返測(cè)量的高差中數(shù)的偶然中誤差劃分，水準(zhǔn)儀分為普通水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)儀，二等水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)儀應(yīng)采用S1以上精度的儀器。

測(cè)量平差就是求取觀測(cè)值的最佳值并衡量其精度。在測(cè)量平差求取最佳估值時(shí)，我們以每條線路往返測(cè)的距離均值作為距離最佳估值，往返高差中數(shù)作為每個(gè)測(cè)段的高差最佳估值。起始點(diǎn)高差+高差最佳估值-終點(diǎn)高程，將得到整個(gè)線路的高差閉合差w。

在消除閉合差時(shí)選擇按距離等比例反復(fù)改正各測(cè)段的觀測(cè)高差。

Vi=-w×Si÷S

式中：Vi為第i測(cè)段改正數(shù)；Si為第i測(cè)段距離(km)；S為線路總長(zhǎng)度(km)。

中誤差在工程測(cè)量中常被選作為衡量精度的指標(biāo)。往返測(cè)高差平均值的每1 km偶然中誤差為：

式中：△為各個(gè)測(cè)段往返測(cè)量的高差差值(mm)；R為各測(cè)段的距離(km)；n為測(cè)段數(shù)目。

在長(zhǎng)距離精密水準(zhǔn)測(cè)量中，依據(jù)地形條件把整個(gè)測(cè)線分成若干測(cè)段，在每個(gè)測(cè)段中布設(shè)若干測(cè)站。在往返測(cè)段中，在每個(gè)測(cè)段中布設(shè)的測(cè)站最終為偶數(shù)，當(dāng)由往測(cè)變?yōu)榉禍y(cè)時(shí)，前視變后視，交換前后水準(zhǔn)尺的位置，并且重新對(duì)儀器整置來(lái)避免或消弱兩水準(zhǔn)尺零點(diǎn)不等差等誤差對(duì)觀測(cè)高差的影響。

3 Excel在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

本節(jié)以合肥工業(yè)大學(xué)高程控制網(wǎng)為例，結(jié)合理論研究成果，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

在Excel表中，對(duì)sheet中的第一、二行從A列到T列的二十個(gè)單元格合并成一個(gè)單元格，在該單元格中輸入以下標(biāo)題： “二等水準(zhǔn)往返測(cè)結(jié)果處理表”，對(duì)字號(hào)和字體進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并在下面的各行各列中分別輸入對(duì)應(yīng)的各個(gè)列表項(xiàng)，將外野采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)輸入到對(duì)應(yīng)的表格中(表1～表3)。

分別在單元格中輸入以下公式F7=(B7+C7)/2/1000；

G7= G6+F7；

H7= (D7-E7)/2；

I7= (D7+E7)*1000；

表1 二等水準(zhǔn)往返結(jié)果觀測(cè)記錄

表2 二等水準(zhǔn)往返測(cè)結(jié)果限差

表3 二等水準(zhǔn)往返測(cè)結(jié)果處理

J7= J6+I7；

K7= IF(G7>1,4*SQRT(G7),4)；

L7= 4*SQRT(F7)；

M7= IF(ABS(I7)

N7= 4*SQRT(G7)；

O7= IF(ABS(J7)

P7= -1*MYMKMYM29*F7/MYMFMYM28；

Q7=SQRT(G7*(MYMFMYM28-G7)/MYMFMYM28)*ABS(MYMIMYM29)；

R7= H7+P7/1000；

S7= S6+R7。

同時(shí)選中從F7到S7單元格，拖曳至下面各列，在本例中按住選中單元格拖曳至第26行得出計(jì)算結(jié)果。最后在表中輸入實(shí)測(cè)高差和平差后的最佳高差。

當(dāng)然，還有其他檢驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證上述操作,比如在單元格F28，H28,I28,P28中分別輸入以下公式：

F28==SUM(F7:F26);

H28==SUM(H7:H26);

I28==SUM(H7:H26);

P28==SUM(P7:P26)；

經(jīng)過上述公式操作，可以與相應(yīng)的列表進(jìn)行比較，最后檢驗(yàn)計(jì)算的正確性。

4 Excel與PA2005

在經(jīng)過Excel對(duì)二等水準(zhǔn)測(cè)量成果進(jìn)行處理以后，選擇南方平差易軟件對(duì)該觀測(cè)成果進(jìn)行重復(fù)處理，通過對(duì)比，分析差異，對(duì)兩種結(jié)果進(jìn)行論證分析。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在采用平差易軟件進(jìn)行結(jié)果處理的時(shí)候，平差易軟件只針對(duì)測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，要求我們對(duì)每個(gè)測(cè)站的點(diǎn)號(hào)進(jìn)行明確記憶，這在工程應(yīng)用中對(duì)觀測(cè)人員的記憶具有極大考驗(yàn)，且操作復(fù)雜不便。而Excel不僅可以針對(duì)測(cè)站進(jìn)行平差處理，最顯著的特點(diǎn)是可以對(duì)測(cè)段進(jìn)行平差處理。

因?yàn)槟戏狡讲钐幚碥浖讲钜撞荒軐?duì)測(cè)段進(jìn)行平差處理，為論證Excel在水準(zhǔn)觀測(cè)內(nèi)業(yè)處理方面的可行性，筆者手動(dòng)對(duì)觀測(cè)成果進(jìn)行了平差結(jié)果計(jì)算，依據(jù)二等水準(zhǔn)測(cè)量平差原理，采用卡西歐計(jì)算器對(duì)結(jié)果按測(cè)段距離進(jìn)行依比例平差，將手動(dòng)檢驗(yàn)平差結(jié)果與Excel處理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者無(wú)明顯差別。最終得出結(jié)論證明：Excel在二等水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)段平差方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，結(jié)果正確，操作簡(jiǎn)便。

5 結(jié)論

綜上所述，使用Excel的內(nèi)部函數(shù)編制一些水準(zhǔn)測(cè)量表格計(jì)算工具，能夠使復(fù)雜繁瑣的計(jì)算更加準(zhǔn)確、直觀、方便，而且便于修改和檢查。而且操作簡(jiǎn)單，所需軟件只需要計(jì)算機(jī)裝配WPS或者M(jìn)icrosoft office軟件即可[4]。

此外，如果能夠在使用過程中結(jié)合VBA編程語(yǔ)言在Excel的宏下編程，可以給計(jì)算機(jī)帶來(lái)更大的方便。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用Excel表格不僅能夠進(jìn)行二等水準(zhǔn)測(cè)量的計(jì)算，同時(shí)也能進(jìn)行三四等水準(zhǔn)測(cè)量的計(jì)算，而且加上其他輔助函數(shù)，Excel可以應(yīng)用于導(dǎo)線測(cè)量等其他工程測(cè)量領(lǐng)域，極大地方便了測(cè)繪工作者的內(nèi)業(yè)處理工作。

[1] 劉均華，陳曉鵬，楊穆爾，等．開天辟地——Excel 2003/XP高級(jí)案例[M]．吉林：吉林電子出版社，2005．

[2] 張華海，王寶山，趙長(zhǎng)勝，等．應(yīng)用大地測(cè)量學(xué)[M]．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2008．

[3] 高井祥，肖本林，付培義，等．?dāng)?shù)字測(cè)圖原理與方法[M]．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2005．

[4] 林梓鵬.Excel 電子表格在測(cè)繪中的應(yīng)用[J].城市勘測(cè)，2009，(10)：2-3-4.

[5] 胡廣東．Excel 在水準(zhǔn)測(cè)量計(jì)算中的應(yīng)[J]．中國(guó)資源綜合利用，2007，125(10)：42-43.

[6] 施一民．現(xiàn)代大地控制測(cè)量[M]. 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，200.

[7] 王勁松. 用Excel 實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理[J] . 科技信息: 科學(xué)教研， 2008(23): 403-404.

[8] 鐘琪, 何文孝. Excel 在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用技巧[J] .電腦知識(shí)與技術(shù), 2008 (35)：3-4.

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[10] 楊延有，蔣聯(lián)余，俆漢超．Excel 在水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)處理中的應(yīng)用[J]．現(xiàn)代測(cè)繪，2007，30(3)：29-31.

[定稿日期]2017-07-24

王禹杰(1994～)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)闇y(cè)繪工程。

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