如何运用EXCEL软件进行测量计算和绘图数据处理

赫 红，郭洪彬

(黑龙江省九O四水文地质工程地质勘察院，黑龙江双城150100)

工程设计工作中，测量计算和绘图数据处理会经常用到，我们所使用的测量平差计算软件种类繁多，但无论哪一种平差软件都有其本身的缺陷，对测量计算或是绘图数据处理，都存在无法满足需要的一面。即便某平差软件的功能非常齐全，但此类软件一般是针对大型控制网平差计算开发出来的，对一些如测图水准、图根导线的简单计算来说，则显得非常烦琐。本文通过运用办公软件EXCEL在测量计算和绘图数据处理上的一些方法和技巧，为应用EXCEL提供了一些方法和思路，同时也有运用到了一些常用到的计算公式。

1 运用EXCEL软件进行测量计算基本方法

打开EXCEL后会显示出一张空表格，可以把所要处理的原始数据依次输入到相应的单元格中。当原始数据输入完毕后，再在需要显示结果的相应单元格内输入计算公式，EXCEL则会按照公式自动计算出结果。下面以利用两点坐标计算距离为例，说明一下计算方法。

第一步，按照计算流程设计一个表格并把表头、边号、坐标输入到相应的格内，如图1所示，坐标差dx、dy、边长S为待计算的值。第二步，在需要显示结果的格内输入计算公式，由于dx=x1－x2，在本表中第一条边的x1、x2所在单元格分别为B3和D3(B3代表第B列的第3行)，所以要计算第一条边的dx，则在第一条边所对应的dx下面F3单元格内，输入公式“=B3－E3”并向下充填，利用SQRT()开方和平方函数，在S格下面输入公式“=SQRT(F3^2+G3^2”)并向下充填，则所有计算完成。虽然表中每一格都有自己的编号，如B3、F3，但在办理入公式的过程中可不用键入其编号，可以用鼠标点击办理入，如要输入公式:=B3－D3，则依次操作:=、点击B3格、+、点击D3、回车。通过用鼠标点击、向下充填，可轻轻松松地完成计算工作。详见图1。

图1 坐标反算方位角逻辑图

在较复杂的运算中，会经常用到逻辑函数，在EXCEL中，备有常用的如 AND()、NOT()、OR()、IF()等函数。可制成坐标反算方位角的逻辑图，从而方便了使用。

IF()函数完成其逻辑判断:

IF(Dx＜0，A=180 － T，IF(AND(Dx＞ =0，Dy＜0)，360+T，T))，式中，Dx、Dy、T 为变量，在 EXCEL 为单元格编码。

EXCEL的功能非常强大，能够完成数据的排序、分类汇总、函数计算、统计、自动生成统计图表、数据库编辑等功能，所有计算过程都以表格形式体同，可以办理出或被WORD调用形成报告的插表。更详细的说明请参阅EXCEL软件操作手册或帮助文件。

2 运用EXCEL中的处理方法

在测量计算中，除了加、减、乘、除、开方外，最常见的是角度与三角函数的处理。EXCEL中备有常用的各种函数，各种三角函数也很齐全，但角度是按弧度为单位处理的，在计算过程中需要涉及到角度的度、分、秒形式与弧度的相互转换。具体的转换公式如下:

1)“度.分秒”转换成度(度小数)。当把角度值输入到计算机时，一般以“度.分秒”格式办理入，其表示的数值并不是代表度，如某角度178.32066代表178 32 06.6，而不是代表178.32066度，在数据处理时常需要变换成以度为单位的角度值，俗称度小数。在用计算器进行计算时有一“DEG”的功能键，可以直接把“度.分秒”值直接接换成度小数，而EXCEL中的DEGREE函数是把弧度转换成度小数的函数，不能直接计算，需要应用公式来计算。计算机要在处理角度之前必须首先分别判断出度、分、秒值，设某一以“度.分秒”形式表示角度为A，则:其度的整数部分为:INT(A)，分值为:INT(A×100)－INT(A)×100秒值为:A×10000－INT(A×100)×100，度小数=整数度部分 +分/60+秒/3600=INT(A)+(INT(A×100)－INT(A)×100)/60+(A×10000－INT(A×100)×100)/3600。

这就是计算机完成角度判断并转换成以度为单位的计算公式。其中INT()为EXCEL的取整函数。

2)度小数转换成“度.分秒”。在坐标方位角反算中，需要把度小数化成“度.分秒”形式，其转换公式如下:

设某一度小数为B，则度的整数部分为:INT(B)，分值为:INT((B－INT(B))×60，秒值为:((B－INT(B))×60－INT((B－INT(B))×60))×60，度.分秒=整数度+分/100+秒/10000=INT(B)+INT((B－INT(B))×60)/100+((B－INT(B))×60－INT((B－INT(B))×60))×60/1000。

用反三角函数计算出来的角度是弧度值，要变成“度.分秒”形式，首先需要把弧度值变成度小数。计算时可以用DEGREE()函数直接把弧度变成度小数，反之，用RADIANS()函数可将度小数变换成弧度值。

3 实例分析

下面以我单位在公路勘察项目及地质勘察项目测量工作为例，计算中常见的导线高差计算为例，来说明其使用方法。打开EXCEL后，首先要在空表中按计算顺序设计计算表，包括计算表格名称、原始数据项、中间计算过渡项、计算结果项。在图2中，原始数据包括测站号、站点号、斜距观测值、天顶距观测值、仪器高、棱镜高。在计算过程中，天顶距要使用多次，所以把天顶距地弧度值作为中间过渡值。计算结果设计了平距、两差改正与高差。

图2 高程导线高差计算示意图

把原始数据按次序输入完毕后，可在天顶距弧度值单元格中(M4格内)，输入公式:

其中，E4为变量，为第一行天顶距观测值所在单元格编号，表格设计的不同，则编号不同。输完上面公式后向下充填，则所有天顶距的弧度值就计算完成;平距的计算公式为:D=S×sinZ，所以，在平距栏(I4)中输入公式:=D4*SIN(H4)，输入完毕向下充填.同样把两差改正公式、高差公式输入到数据的第一行，向下充填之后则计算完成。

在本算例中，当原始数据输完之后，无论数据量多大，只需约10 min就可以完成全部计算，若把输好公式的表格保存下来备用，则下一次计算时就不用再次输入公式了，只需输入原始数据，结果可自动计算出来。

4 结论

用EXCEL电子表格来处理测量计算及绘图相关数据时，会让我们对所计算的内容有灵活的计算方法，并且公式也不复杂，极为适用，同时，EXCEL功能较为强大，用它几乎可以解决所有测量计算及绘图相关数据要求。在使用过程中，配合使用逻辑函数，更能启到完全替代可编程的作用。通过多年我单位在地质勘察和工程测量项目中的应用，EXCEL可用于解决如高程导线、测图水准、边长改化、变形观测数据处理、同时对仪器进行相关数据检验，绘图中可解决海量数据的坐标转换，各种计算及高程计算等，同时，EXCEL表格生成后，还可做为模板，应用到同样的计算中，更加快捷、实用，是我们值得开发的一种提高工作效率的方法，为工作节省了人力，并在编写公式和表格制作中感受到现代办公软件带来的工作乐趣。

［1］吴信才.地理信息系统的设计与实现［M］.北京:电子工业出版社，2002

［2］李有成.计算机知识应用教程［M］.石家庄:河北教育出版社，2003.