沉降观测数据处理及绘图一体化程序开发与应用

吴庆芳，裴良臣，徐 辉，程正逢

（中南电力设计院，湖北 武汉430071）

1 引言

目前随着越来越多的高层建筑和地下工程等项目建设的进行，沉降观测工作也越来越被建管部门重视，而且在安全生产、质量第一的宗旨下，沉降观测工作的意义也越来越重大。随着测绘科学和技术的发展，电子水准仪以其高精度、使用方便、速度快等优点在各行各业的测绘工作中已经代替了传统的光学水准仪，被广泛应用到测绘生产之中。在沉降观测过程中，传统的人工数据处理和绘图方法，不仅花费大量的时间和人力，而且在处理过程中容易产生错误，故而迫切需要一套完整的数据处理及绘图程序。采用计算机软件处理各项数据，可以大大提高工作效率，避免错误的发生，还可以节约人力和财力，成品资料更具有美观性。因此，沉降观测数据处理及绘图一体化程序开发与应用具有重大的现实意义。

2 软件开发

为了解决沉降观测项目中繁杂的数据处理问题，笔者开发完成了沉降观测数据处理及绘图一体化软件（以下简称“沉降观测软件”），在大提高了数据处理和绘图的自动化程度，解决了长期困扰中南电力设计院此类工程的一大难题。

本文以徕卡DNA03水准仪为例，对沉降观测数据处理及绘图一体化软件开发方式及运行的基本环境、功能、性能、软件使用等进行简要的说明，不详细描述软件的具体代码。

2.1 软件开发方式及运行的基本环境

本软件采用VBA方式实现Excel二次开发，无需安装，将沉降观测数据处理及绘图一体化软件直接在Excel中打开运行。

2.2 软件数据处理流程

软件数据处理流程见图1。

2.3 沉降观测软件的功能

从实际使用出发，软件实现的功能包括如下方面。

（1）自动读取DNA03仪器外业水准记录数据并装载标准格式测量记录本（不同品牌电子水准仪可以根据其数据格式的不同在程序中做选择装载标准格式测量记录本）。

（2）自动汇总水准记录数据。

（3）将汇总的水准记录数据简单处理，即可生成水准网平差的原始数据格式。

（4）自动读取水准网平差结果到指定工作表内，经简单处理即可生成外业平差结果汇总表。

（5）自动读取外业平差结果汇总表，生成沉降观测记录表。

（6）自动读取外业平差结果汇总表，生成绘图文件数据表。

（7）根据绘图文件数据表，生成沉降观测点曲线示意图。

2.4 沉降观测软件的性能

该软件在数据的录入上采用自动录入的方式，经简单的菜单操作进行各项计算，提供完整的沉降观测报表并绘制出沉降观测曲线示意图。表格采用模板格式复制后选择粘贴格式得到，而文件可以到任何电脑上的Excel中运行，操作非常简单，并具有较强的实用性。

2.5 沉降观测软件的特点

沉降观测数据处理及绘图一体化软件实现了沉降观测数据的自动化处理，与传统数据处理方法相比有以下4个方面的特点。

（1）观测数据超限检查自动化。传统的水准测量观测方法是采用光学水准仪人工测记的方法进行，现场测站限差计算繁琐且费时，要求有专门的记录计算人员，同时读数与记录有读记不符的现象产生。外业观测记录本在室内还要进行多次的检查工作，工作效率低；沉降观测数据处理及绘图一体化软件则是用电子水准仪自动记录和计算测站限差，数据记录准确，即记即算，由于外业的各项测站限差均有仪器内置程序严格控制，外业观测完毕，内业检查的工作量大大减少，速度快，无错误产生，节省人力和时间，减少内外业工作量，大大提高工作效率。

（2）避免平差前的人工数据输入环节。传统的水准测量外业工作结束后，内业计算出平差计算需要的各项数据并人工录入到计算程序中，容易造成误输或错数，增加了检查和重复录入的工作量。

沉降观测数据处理及绘图一体化软件是采用菜单式操作，按照平差计算所需要的文件格式自动形成所需要的文件，在平差计算时直接输入该文件名字就可以完成全部的计算，实现了观测与计算的有机连接。

（3）沉降曲线绘制自动化。传统沉降曲线的绘制是在CAD环境中手动进行，其成品的出版需要单页晒图后装订。

沉降观测数据处理及绘图一体化程序作业是在电子表格中直接绘制沉降曲线示意图，该图可以单点成图，也可以多点成图；多点成图时，采用颜色标示来区分不同点的沉降曲线，并在图的右侧自动显示图例，出版时和其他报告文件一起采用双面彩色打印一并出版，从而改变了传统的成品资料出版方式，减少出版工序并节省了人力和财力。

（4）沉降观测数据报表制作自动化。传统的沉降观测报表的制作与录入均采用人工录入方法进行，易错并费时。

沉降观测数据处理及绘图一体化程序作业是采用中文菜单操作，可直接从平差计算的成果数据文件中读入，并形成不同的标准式的表格报表，具有速度快、准确率高、表格美观的特点。

3 软件使用

3.1 软件启动

该软件无需安装，只要将模板Excel文件拷入固定的目录中即可运行。启动Excel文件时，菜单会自动加载，选择相应的项目菜单，就可以使用相应的功能。

3.2 DNA03水准观测数据导入

选任意工作簿的任意工作表为当前数据输入表格，再选择导入水准测量原始数据对应菜单，如图2所示，导入后的数据如图3所示。

图2 导入水准测量原始数据菜单示意

图3 导入水准测量原始数据后示意

3.3 观测数据汇总

在水准记录表格的任意一个单元格内用鼠标点击一下，再选择相应的菜单进行数据汇总操作。汇总后的数据格式如图4所示。

3.4 生成水准计算格式HDA

经简单编辑后就可以生成HDA文件，供GMADJ平差软件计算使用。生成HDA文件前的电子表格文件式样如图5所示，菜单操作后，所生成的HDA格式文件如图6所示。

图4 汇总后的数据格式

图5 生成HDA文件前的电子表格文件

图6 生成HDA文件的文本格式

3.5 导入HGT文件中点号和高程平差值

选择当前表格的一个单元格后，再选择对应的菜单如图7所示，经简单处理成为沉降观测点高程记录数据汇总如图8所示。

3.6 生成沉降数据记录表

图7 导入HGT文件数据菜单操作界面

图8 导入HGT文件数据后形成的数据汇总表

选择菜单后自动读取到当前工作表内（注意：沉降观测点高程记录数据汇总表放在工作簿的第一个工作表内），如图9所示。

图9 沉降观测记录

数据表格只考虑了观测次数30次和总点数为60个的情况，可以根据实际情况增加。

本次沉降量＝本次值－上次值，

累计沉降量＝本次值－首次值。

3.7 生成Excel绘图文件数据

选择菜单后自动读取到当前工作表内，如图10所示，观测点下面的数据是对应观测次数的累计沉降量值。

3.8 绘制沉降曲线示意图

（1）选择对应菜单自动绘制多点沉降曲线示意图如图11所示。图的右侧是各点沉降曲线颜色图列。沉降曲线图可以根据需要用菜单选择来绘制成有、无荷载曲线一起表示的曲线图。

（2）选择对应菜单也可以生成单点沉降观测曲线示意图，如图12所示。

图10 Excel绘图文件数据

图11 多点沉降曲线示意

图12 单点沉降曲线示意

4 结语

（1）采用沉降观测数据处理及绘图一体化软件基本实现了沉降观测从基准网建立到沉降观测的全过程的数据自动化处理，成品资料数据精确、图表齐全美观；很大程度上减少了内、外业作业人员的劳动强度，减少了作业人员和工序，提高了工作效率；节省了人力和财力，具有较好的经济性。

（2）沉降观测数据处理及绘图一体化软件适用于各级水准测量的作业模式，并可以在不同工程的高程测量控制作业中使用。

（3）沉降观测数据处理及绘图一体化软件无需安装即可使用Microsoft Excel，采用中文菜单式操作，具有操作简单、实用的特点。