浅谈Excel在水准测量中的数据处理及相关应用Word文档格式.docx
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本文的研究目的在于将测绘系列常用软件功能通过建立Excel表格模型直接实现,具有直观、简洁、易于普及应用的特点,在测绘内外业作业实践中具有普遍的实用价值。
1.2本文研究的主要内容
本文首先介绍了Excel在测量数据处理中的功能,包括数据最初的导入导出、数据处理中函数的跳用、后期复杂处理中函数的编写,Excel数据计算中的基本原则。
其次,进行了Excel在工程测量中的应用举例。
本文通过具体举水准测量中的数据处理为例,详细介绍了从数据录入到数据格式编排、数据公式编写、结果的得出等方面详细介绍了Excel在水准测量数据处理中的应用。
虽然应用的过程非常简单,但是中心思想和应用的原则,本文都详细的做了分析和归纳。
最后,对本文的研究和探讨得出了结论,并进行展望。
提出了自己的见解。
第二章Excel的功能简介
2.1Excel在测量数据处理中的概述
Excel是天然的“可见的二维数组”。
它可以最多有256列,65536行,每一行和每一列的交叉处是一个单元格。
单元格可用它所处的行和所处的列表示。
在测量数据处理中,EXCEL软件,能够很方便地处理如方位角反算,边长改化,单一导线简易平差,单一水准高差配赋,测距高程导线中的高差及高程计算,各种仪器检验表计算,沉降观测数据分析图表,各种网平差前的数据预处理等。
Excel作为专业的电子表格,具有制表,计算、统计,逻辑分析等高智能化的强大功能。
在工程测量数据处理过程中运用它,不仅能实现工程平面控制测量、线路设计、碎部测量的自动化,而且能配合其它相关制图软件庆现制图的自动化,达到即时观测、即时运算、即时成图的目的,具有广泛的运用前景。
2.2Exce在测量数据处理中常用功能介绍
在工程设计工作中,实际测量、数据管理、绘制图纸这些工作是不能够避免的,能够进行测量数据处理的软件有很多,但无论单独使用哪一种都会觉得不能得心应手,对数据测量、绘制图纸多多少少都存在缺憾,即使各项要求都满足了,很快就发现在进行数据简单计算时该种软件的操作,实在是很繁琐令人头疼,此时,EXCEL就显得很重要,针对测量数据的计算简单而方便。
2.2.1数据的导入导出
EXCEL对数据进行处理时,通常会使用计算公式、函数和自动计算功能对数据进行数据处理,它的优点在于快捷简便、容易操作。
使用EXCEL要先打开软件,有一个需要填充的空白表格,这是提供给用户进行实际操作的一个空间,用户这时要把需要进行操作的数据输入到表格中,也就是对表格进行填充,这时我们的原始工作就完成了,然后就找显示数据计算结果的单元格,一般在顶格位置,之后想要把这些数据进行计算,就把计算的公式填入该单元格,EXCEL接到指令后,会自动按照计算公式显示出用户想要的结果。
2.2.1.1数据的导入
将从外业各种测量仪器用数据线与电脑进行连接,一般仪器中的数据默认格式为.dat,首先选中该文件,单击鼠标右键,打开方式选为“记事本”,将数据另存为TXT格式的文本。
文本文件中数据的原始格式为:
一般而言,CASS所需要的数据文件格式是“**.dat”的。
他的数据格式是“点号,代码,Y,X,H”,可以说CASS数据文件的格式就是“点号,代码,东坐标,北坐标,高程”其中含逗号,或者是“点号,,东坐标,北坐标,高程”。
在EXCEL先把格式编制成上述格式,之后保存成“.TXT"
文件之后,通过记事本的替换功能使空格替换成逗号就可以了。
但是必须注意的是:
CASS中数据处理中的“,”,应该是英文输入法中的"
"
。
注意:
这本文的例子中,数据除了包括上述内容外还有测量时间和备注。
每个测量点占一行,各数据由逗号分隔开,分别代表测量点号、镜高,斜距、水平角,垂直角、测量时间和备注。
2.2.1.2在Word中打开文本文件
打开新建的文本文档,选择主菜单的“文件”---“打开”---在文件类型中选择“文本文件.txt”
选择打开的文本文件,单击打开按钮,将Txt中的数据录入Word中。
2.2.1.3将数据转换成表格
选中所有的数据,首先用空格隔开每个数字;
然后执行菜单命令“表格”---“转换”---“文字转换成表格”,出现下图对话框;
选择“表格尺寸”为“3行,7列”、“自动调整操作”为“根据内容调整表格”、“文字分隔位”为“逗号”,单击确定;
2.2.1.4得出表格
然后通过剪贴板将表格中的数据粘贴到Excel中。
最后添加标题栏、“平距”和“高差”列(见下表),再将角度数据转换成为Exce1要求的格式,根据相应的公式计算相应的数据。
2.2.2函数的调用
使用EXCEL进行处理数据时,EXCEL自动计算是指用户将数据传达给EXCEL,使其能够通过单元格内的公式进行计算功能,这项操作的原理就根据其特有的自动复制的功能,具体的实施步骤就是拖动单元格,要有方向的拖动,可以向下;
单元格中又有引用的功能,引用都包括绝对、相对和混合引用的形式,这里要知道绝对引用和相对引用有什么不同,关键在于EXCEL处理数据时使用的是原始数据还是新的数据,没有实行任何命令时,EXCEL使用的是相对引用,相对引用是指在接受复制的指令时,都会进行改变,在使用绝对引用时,需要加$在单元格的前面,绝对引用在接受复制的指令时数据都不会改变,混合引用的功能就比较多了,它的使用形式可以是一个绝对列和一个相对行,也能是一个绝对行和一个相对列,当混合引用接受复制的指令时,改变的是相对引用,绝对引用保持不变。
单击插入函数图标fx,在收索函数或是选择类别中找出实际需要的函数,如下图所示:
2.2.3函数的编写
数据填入时出现的重复现象,由于数据量很大,填入数据的人有很多就会出现重复进行填入的现象,这时EXCEL能够检测出重复填入的数据,就减少了不必要的浪费,那么在EXCEL中是否有针对这一现象的功能呢?
当然具有,就是利用条件统计函数和条件格式能解决这个问题。
函数存在返回值,在统计范围内,满足要求的单元格个数就是函数的返回值,EXCEL中的条件格式的功能就是利用一种醒目的方式,将符合条件的数或者异常的地方标记出来。
在函数编辑栏中输入实际数据处理中所应用的公式。
2.2.4制作图表的强大功能
EXCEL除了对数据处理具有强大的功能还拥有图表制作的功能,它可以变魔术,就是把工作中使用的数据表格变成用图形来诠释。
这样就把数据更加形象生动的展示出来,让用户对数据变化趋势和数据彼此关系结构一目了然。
EXCEL中包括很多数据图形,柱形、条形、折形、饼形等,图表可以单独使用,也可以同工作表进行嵌套使用。
在插入---图表---其他图表,选择所需要的各种图表。
2.2.5测量数据的功能
在EXCEL中,测量数据处理的原理是根据大批数据进行重复的数学模型转换来完成的,常量是我们每次操作时都可能用到的,这些常量是不变的值。
在使用EXCEL对数据进行处理时,使用EXCEL的绝对调用,因为单元格的绝对调是不会改变的,所以就把使用的常量放入绝对调用的单元格中,当每次计算结束后,下次进行相同的重复计算时,就可以简单的把上次的数学模型直接复制过来,如果数学模型中存在相对调用,可以使用自动切换。
第三章Excel在工程测量中的应用举例
在工程测量课间实习中,本人与同组同学进行了校园水准测量,本文中选取其中部分线路进行应用说明,其路线图如下图所示:
其中,A、B为已知高程的水准点,并设这些点已知高程无误。
上图中P1、P2、P3点所求点,其中各段路线在水准测量中的各种读数为实际实习测量所得。
根据已知数据与测量所得数据,计算出高差中数及相应值。
注:
本文水准测量按三、四等水准测量作业限差规范进行。
3.1Excel在水准测量计算中的应用
3.1.1表格的导入
将外业测量所得数据导入计算机中,并用Excel导入数据。
3.1.2实例计算
本文以测站点1为例进行相应数据的计算。
3.1.2.1高差部分:
I10=G10+K-H10
编入公式IF(G9=””,””,IF(ABS(I10+4.687-H9)>
0.003,”黑红面读数差超限”,(I10+4.687-H9)))
I9=G9+4787-H9
编入公式IF(G9=””,””,IF(ABS(G9+4787-H9)>
0.003,”黑红面读数差超限”,(G9+4787-H9)))
I11=I10-I9
其中,I10及I9分别为后,前视标尺的黑红面读数之差,I11位黑红面所测高差之差。
G11=G9-G10
H11=H9-H10
G11为黑面所算得的高差,H11为红面所算得的高差。
由于两根尺子黑红面零点差不同,所以G11不等于H11(图中示例G11与H11应相差100),借此I11尚可作一次检核计算,即
I11=G11+100-H11
3.1.2.2视距部分
B11=B9-B10
D11=D9-D10
B12=B11-D11
B11为后视距离,D11为前视距离,B12为前后视距离差,D12为前后视距累计差。
按照下列公式,依次类推算出所有其他数据:
B12=(B11-D11)*0.1
B16=(B15-D15)*0.1
B12=(B19-D19)*0.1
B24=(B23-D23)*0.1
B28=(B27-D27)*0.1
D16=B16+D12
D20==B20+D16
D24=B24+D20
D28=B28+D24
3.1.2.3高差中数
h黑=G11+G15+G19+G23+G27
h红=H11+H15+H19+H23+H27
h中=(h黑+h红)/2
其中h黑为一测段黑面所得高差,h红为一测段红面所得高差,h中为高差中差。
3.1.3三、四等水准测量作业限差
等
级
仪器
类型
标准视线
长度/m
后前视距差/m
后前视距差累计/m
黑红面读数差/mm
黑红面所测
高差之差/mm
检测间歇点高差之差/mm
三等
S3
65
3.0
6.0
2.0
四等
80
5.0
10.0
上述步骤就是制作三(四)等水准测量记录手簿的全过程,该观测记录手簿具有直观)操作简易)重复使用等优点,野外作业时记录员只要象常规水准测量那样在表格中输入观测值,手簿就能自动进行前后视距差)前后视距累积差、高差、高差中数、累积距离、累积高差的计算,并按规范要求判断观测值是否满足要求。
当观测值不满足要求时,手簿能自动以红色的中文提示作业员,及时进行重测,水准路线测量完毕,改名存盘。
利用MSEXCEL的if函数、自动求和、自动计算等功能,能提高计算效率并使其结果准确无误,取得了良好的实用效果。
3.2Excel在测量平差中的应用
传统的测量平差方法主要是高斯约化法,高斯约化法非常麻烦,而且要求对解算过程非常熟悉。
现在随着微机的普及,很多测绘单位依靠平差软件进行平差,但是购买平差软件费用较高,对经常进行平差计算的单位来说还可以,对偶尔一次进行平差的单位来说支付这么多费用却有点浪费。
有一种简单的方法,不用高斯约化也能进行平差,它就是借助于EXCEL进行平差的方法。
具体举例如下:
在水准网中(见图1)A和B是已知高程的水准点,并设这些点已知高程无误差。
图1中P1,P2和P3点是所求点。
A和B点高程,观测高差和相应的水准路线长度见表1。
试按条件平差,求:
1)各所求点的平差值;
2)P1至P2点间平差值高差的中误差。
表1
A和B点高程、观测高差和相应的水准路线长度
线路号
观测高差/m
水准路线长/km
已知搞程/m
1
+1.359
1.1
2
+2.009
1.7
3
+0.363
2.3
Ha=5.016
4
+1.012
2.7
Hb=6.016
5
+0.657
2.4
6
+0.238
1.4
7
-0.595
2.6
由于测量计算作业过程中采用不同的数学模型,以及图形条件的多样化,对于误差方程或者条件方程的产生,在本文所述的解算方案当中,还不能自动完成;
当然,可以利用Excel中的VBA功能编程处理,但将可能给计算者增加了难度。
在此仅就手工生成误差方程组或者条件方程组之后,如何使用Excel内置函数进行矩阵计算的方案进行阐述。
第五章结论与展望
5.1结论
本文通过列举Excel在水准测量中的应用,将Excel用于精密水准测量的数据解算和检核过程中,不仅加快了数据处理的速度,而且使计算过程和结果表达直观易懂。
通过实际工程的应用,表明将Excel应用于水准测量数据处理过程中的可行性与便捷性,具有实用价值。
如果能结合Excel中的VBA编程实现二等水准测量于一体的数据处理表格会更好。
以使数据处理过程一体化,达到事半功倍的效果。
第六章致谢
在本论文的写作过程中,我的导师老师倾注了大量的心血,从选题到开题报告,从写作提纲,到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题,严格把关,并为我指点迷津,帮助我开拓研究思路,精心点拨、热忱鼓励。
与此同时,张杰老师严谨细致、一丝不苟、认真负责的作风一直是我工作、学习中的榜样;
他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。
在此我表示衷心感谢。
参考文献:
【l】刘均华,陈晓鹏,杨穆尔,等.Excel2003/XP高级案【M】.吉林:
吉林电子出版社,2005.
【2】高井祥。
肖本林,付培义,等.数字测图原理与方法【M】.徐州:
中国矿业大学出版社,2005.
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