基于Excel VBA的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)自動化處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

申秋羚 林毅

（海南水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，海南 海口 571100）

1 引言

建（構(gòu)）筑物的沉降監(jiān)測是一項十分重要的工作，根據(jù)基準(zhǔn)點對在建（構(gòu)）筑物上設(shè)置的觀測點進行沉降監(jiān)測，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析，得出沉降趨勢，可提前對危險狀況作出預(yù)警。沉降監(jiān)測周期較長，監(jiān)測數(shù)據(jù)量大，常規(guī)統(tǒng)計方法大多使用平差軟件對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計算，并采用Excel 記錄和保存得到各監(jiān)測點的高程，再利用Excel 的簡單計算功能統(tǒng)計出各觀測點的相關(guān)數(shù)據(jù)，最后繪制出相應(yīng)的沉降曲線圖。上述方法采用人工統(tǒng)計數(shù)據(jù)，效率低，易出錯。為加強監(jiān)測數(shù)據(jù)管理，提高數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確性，基于Excel VBA 編程語言設(shè)計開發(fā)沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)自動化處理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)沉降監(jiān)測統(tǒng)計表、沉降監(jiān)測曲線圖的自動化生成，具有較好的應(yīng)用效果。

2 Excel VBA 概述

Excel 具有強大的制表、運算和數(shù)據(jù)分析功能[1]，直觀的界面交互、便捷的數(shù)據(jù)錄入、強大的公式計算和豐富的圖表繪制功能成為最流行的數(shù)據(jù)處理軟件。

VBA 是一種通用程序設(shè)計開發(fā)編程語言，功能強大、直觀易用[2]，以Excel 軟件本身作為開發(fā)平臺，利用其內(nèi)嵌的VBA 語言進行二次開發(fā)，使得編程工作變得相對簡單。VBA 嵌入Excel 中用于定制和擴展Excel 功能，可方便地被其他應(yīng)用程序以O(shè)LE自動化形式調(diào)用和控制，用戶可輕松錄制或開發(fā)出自動化的處理程序。Excel VBA 中的應(yīng)用程序?qū)ο驛pplication、工作簿對象Workbook、工作表對象Worksheet、行列區(qū)域?qū)ο驲ange、單元格對象Cell、窗體控件、圖表控件等[3]對象層次分明，封裝的屬性和方法極大地方便了功能需求的實現(xiàn)。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)開發(fā)流程

Excel 可以存儲和輸出沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，并完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)運算，但不能自動化處理這些數(shù)據(jù)。要實現(xiàn)從導(dǎo)入監(jiān)測數(shù)據(jù)到輸出成果的全程自動化處理，需要利用Excel 自帶的VBA 進行二次開發(fā)。

系統(tǒng)開發(fā)流程為：（1）源數(shù)據(jù)預(yù)處理：對電子水準(zhǔn)儀的源數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，檢查限差，生成測段數(shù)據(jù)表和往返測觀測值平均值數(shù)據(jù)表等；（2）源數(shù)據(jù)計算：計算各測段高差、測段距離及測站數(shù)，并生成平差軟件所需的數(shù)據(jù)格式并平差；（3）平差后數(shù)據(jù)導(dǎo)入：根據(jù)平差得出的沉降監(jiān)測點高程值，通過VBA 編程實現(xiàn)自動導(dǎo)入沉降監(jiān)測成果表中；（4）生成變形曲線圖表：VBA 編程自動生成各變形觀測點的高程值和變形曲線圖表；（5）編寫成果分析文件：提取各變形觀測點的本期沉降量、累積沉降量、沉降速率，并進行統(tǒng)計分析，自動編寫成果分析文件。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

結(jié)合沉降監(jiān)測的工作流程，系統(tǒng)設(shè)置了一個較為簡潔的用戶界面，通過點擊菜單按鈕即可調(diào)用各功能模塊，提高了使用的便利性，如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)界面

（1）沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

在Excel 表中新增“沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理”工具欄，在該工具欄中編程添加“手簿檢查”“統(tǒng)計觀測數(shù)據(jù)”“往返測數(shù)據(jù)取平均值”“生成平差易數(shù)據(jù)”子命令菜單。分別實現(xiàn)對原始監(jiān)測數(shù)據(jù)的限差檢查、生成測段數(shù)據(jù)表格、生成往返測觀測值平均值數(shù)據(jù)表格、生成符合要求的數(shù)據(jù)格式。

該模塊的編程思路為：①把控制網(wǎng)的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入同一個Excel 文檔不同的表中，在文檔工具欄位置調(diào)出“沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理”菜單。② 通過“統(tǒng)計觀測數(shù)據(jù)”，輸入往測或返測數(shù)據(jù)所在的工作表名，可自動生成測段起點號、測段終點號、測段距離、測段高差及測段測站數(shù)，同時自動生成一個“往返測較差比較”表，數(shù)據(jù)可自動導(dǎo)入該表。③ 往返測測段數(shù)據(jù)生成后，通過“往返測取平均”命令，在“往返測較差比較”表中生成測段平均距離、平均高差、測段測站數(shù)。如測段高差超限，高差的差值欄則以紅色來標(biāo)示，該測段的平均高差不再進行計算，需外業(yè)返工重測。④ 往返測測段數(shù)據(jù)合限取平均后，自動生成符合要求的數(shù)據(jù)格式。該模塊的部分代碼如下：

（2）導(dǎo)入平差高程數(shù)據(jù)

自動生成一個Excel 工作簿，把平差后的沉降監(jiān)測點高程全部導(dǎo)入表格中。該模塊的編程思路為：①打開平差軟件進行平差計算，得到平差計算后的點高程值。②通過“導(dǎo)入平差高程數(shù)據(jù)”命令，把監(jiān)測點高程成果導(dǎo)入Excel 工作表。部分代碼如下：

（3）往沉降表中填寫高程

在Excel 中增加一個“往沉降表中填寫高程”工具欄，把平差得到的各沉降監(jiān)測點的高程按照點名一一對應(yīng)，導(dǎo)入各建（構(gòu)）筑物沉降監(jiān)測成果表。該模塊的編程思路為：①點擊“統(tǒng)計觀測數(shù)據(jù)”，根據(jù)輸入沉降監(jiān)測路線的表名,自動在該表中生成測段起點號、測段終點號、測段距離、測段高差及測段測站數(shù)，把在該沉降監(jiān)測路線表中生成的平差成果數(shù)據(jù)輸出到保存目錄下，并以表名稱.txt 文件來保存。② 選擇需要填入沉降監(jiān)測點成果的建（構(gòu)）筑物名稱，點擊命令按鈕“往沉降表中填寫高程”，在彈出的對話框中，輸入建（構(gòu)）筑物表名稱、觀測點數(shù)及第幾次觀測等，便自動把“平差后高程”表中的與建（構(gòu)）筑物表觀測點號相同的沉降數(shù)據(jù)填寫到該表中。部分代碼如下：

（4）建立變形曲線圖表

利用VBA 編程對各變形觀測點的高程值自動生成直觀的變形曲線圖表，繪制曲線為系統(tǒng)的重要功能和核心部分，根據(jù)時間和沉降量組成的點陣畫出一列點，用輕量級多義線連接所有點，最后對多義線擬合成沉降量曲線圖表和累計沉降量曲線圖表[4]。代碼如下：

（5）成果分析

提取各變形觀測點的本期沉降量、累積沉降量、沉降速率等，并進行統(tǒng)計分析，導(dǎo)出分析結(jié)果。

4 應(yīng)用實例

2021 年7 月，在某電廠建（構(gòu)）筑物沉降監(jiān)測項目中，采用沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，系統(tǒng)可直接調(diào)入原始監(jiān)測數(shù)據(jù)，避免手工輸入的錯誤；然后依次按照程序設(shè)計的步驟，利用軟件自動進行各項數(shù)據(jù)的計算和處理，最終自動生成相應(yīng)的表格和變形曲線圖表，如表1 和圖2 所示。

表1 累計沉降成果

圖2 累計沉降量曲線

5 結(jié)束語

Excel VBA 簡單易掌握，其代碼便于修改的特性為普通Excel 用戶的日常工作帶來了便利[5]。本文利用Excel VBA 設(shè)計并開發(fā)了沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)自動化處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化統(tǒng)計，可直接生成可視化監(jiān)測成果，與傳統(tǒng)方式相比，系統(tǒng)減少了人為干預(yù)，降低了勞動強度，提高了數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確度，具有較強的實用性。