CASIO-4850P计算器及Excel软件在地质编录测绘中的应用

周　鹏,李　军,刘仕勇

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都　610072)



CASIO-4850P计算器及Excel软件在地质编录测绘中的应用

周鹏,李军,刘仕勇

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都610072)

地质编录测绘工作可以全面地反映开挖情况和地质现象，是水利水电工程中经常性的工作，也是基础性的工作。本文结合我们在水电站坝基地质编录测绘中的实践，介绍CASIO-4850P计算器及Excel在坝基地质编录测绘中的运用。

地质编录测绘;坝基;CASIO;Excel

0　前　　言

水利水电工程地质测绘是水利水电工程地质勘察的基础工作。工程地质测绘的任务是调查与水利水电工程建设有关的各种地质现象，分析其性质和规律，为研究工程地质条件和问题、初步评价测区工程地质环境提供基础地质资料，并为勘探、试验和专门性勘察工作提供依据[1]。

水利水电工程中，坝基开挖达到设计要求深度时，在浇筑混凝土前，需要对开挖形成的边坡和建基面中的各种地质现象，如断层、裂隙、分界线、出水点、勘探点位、监测点位、层间错动等，进行地质编录测绘，完成建基面分块地质工程图或展示图、素描图、典型工程地质纵、横剖面图[2]。其目的是为了收集开挖揭示的地质资料，配合做好工程的动态变化及优化设计，消除施工区域的地质隐患，并指导工程安全施工，对充分发挥工程的目标效益具有重要意义。如何运用测量手段配合好地质人员完成地质编录测绘，更好地满足施工地质对测绘精度的要求，即讨论施工地质编录中的测绘处理方法很有必要[3]。

本文结合在某水电站坝基地质编录测绘中的实践，介绍CASIO-4850P计算器及Excel在坝基地质编录测绘中的运用。

1　CASIO编程计算在地质剖面测量中的应用

水电站工程施工中，地质编录的外业测绘方法通常为全站仪测量，测量人员根据地质人员的要求完成地质点及其剖面的测量工作。对于地质点的测量较为简单，按照地形测量碎步法很快就能完成，而纵、横剖面测量按照常规的剖面测量方法进行测量时，需沿剖面多次设站，若遇通视条件不好时，还需重设控制点中转，内、外业工作量大，效率低下。

而利用全站仪加CASIO-4850P计算器编程现场计算，则可大量减少搬站次数，简化内、外业工作，降低劳动强度、提高作业效率。

该方法的基本原理为：选择通视条件较好的、位置适中的地点设置测站，根据地质人员提供的剖面端点，编制剖面计算程序，现场计算出任一测点偏离剖面的方向和距离 (按正负，一般面向河流下游方向，左边为负，右边为正)，然后指挥司尺人员快速到达剖面线上立尺测量，形成有效的剖面测点。

而CASIO-4850P计算器作为普及型常用计算工具，具有成本低廉、携带方便、使用简单的特点，该计算器还可存储多套简单的计算程序，可根据需要随时调用。同时，该计算器编程也较为简单，程序结构化强，采用类BASIC程序结构命令，只需对数学公式、内置函数有一定的了解，就能进行简单的编程，编程语言便于阅读，代码简洁。以剖面测绘为例，编程如下：

剖面计算程序[4]

{X,Y}说明：输入剖面端点一端坐标；

X-Y

{U}：U“X0” 说明：输入测站点纵坐标X0；

{V}：V“Y0” 说明：输入测站点横坐标Y0；

Pol((X-U),(Y-V))◢说明：计算方位角和距离；

“J=”：J→DMS◢ 说明：以度分秒显示方位角；

R说明：输入剖面方位角；

D=I*cos(R+90-J)说明：计算剖面偏离测站距离；

“D=”：D◢说明：显示距离；

Lbl 1

{A,B,C}说明：输入测点斜距、水平角、垂直角；

E=A*sinC*cos(R+90-B) 说明：计算测点偏离测站距离；

F=E-D说明：测点偏离剖面距离(左边为负，右边为正)；

“F=”：F◢ 说明：显示偏距；

Goto 1

2　利用Excel简化内业数据处理

地质编录外业测绘形成的大量数据，需经内业计算整理，形成标准电子文档，供各工程专业共享使用与存档。

例如施工地质编录测绘资料除了要求提供展示图、立面图外，还需提供与之相对应的测点与轴线的关系(桩号与偏距)数据表。通常的方法是用计算器逐点计算、录入，其工作量大而繁琐，容易出错。

而Excel电子表格具有强大的重复计算能力，能够很方便地进行诸如方位角反算、边长改化、沉降观测数据处理、剖面计算、桩号、偏距计算等同计算模式的多点重复处理，利用其单元格拖拽复算功能，能够轻松地取代计算器所具有的功能，并直接形成成果表。

2.1表格设计

以桩号、偏距计算为例，表格设计可按不同的功能规划为几个区域，见表1所示：

表头区：一般为表格的第一、二行标注表格的类型、位置等共性；

标识区：表头区以下，可用一行或两行分类对字段进行标识，标注其下单元格应录入的内容类型；

原始数据区：为表格的前几列，分别录入测量所得的原始数据，如坐标、高程等；

表1　桩号、偏距计算

中间计算过渡：为表格中部几列，主要用于录入各种过渡计算分式，可隐藏；

计算结果区：录入成果计算分式，Excel电子表格将直接显示为计算结果数据，可锁定。

2.2数据处理

第一步，角度处理。如表1所示，原始数据包括测量点号、X、Y、H；在计算过程中，基准点和基准线方位角作为中间过渡值；计算结果为桩号和偏距。

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中三角函数是按照弧度进行处理的，在计算过程中需要进行角度单位转换。

但Excel中并没有把度小数直接转换成弧度的函数，所以，我们编制了转化为弧度的公式：

((INT(A)+INT((A-INT(A))*100)/60+(A*100-INT(A*100))*100/3 600)*PI()/180,其中INT()为Excel的取整函数，π的值进行运算时的表达式为：PI()[4-6]。

由于测量成果中，角度一般是以度、分、秒表达，因此我们将之定义为：小数点前为度，小数点后的四位分别代表分、秒。如234.5816所表示的是234度58分16秒，上述公式中将自动判别并直接转化为小数表示的度。

由此，表1中所示B3过渡区为原始录入，D3为过渡区的计算成果，填入相应转换公式，结果显示为弧度。

将上述公式代入单元格，其D3格的录入内容为：

D3=(INT($B$3)+INT(($B$3-INT($B$3))*100)/60+($B$3*100-INT($B$3*100))*100/3 600)*PI()/180。

第二步，最终成果处理。而最终成果和相应的计算公式分别如下：

在表1中，E5为桩号，F5为偏距，其计算公式分别为：

E5=(COS($D$3)*(B5-$B$2)+SIN($D$3)*(C5-$C$2)+$E$2)；

F5=INT((-SIN($D$3)*(B5-$B$2)+COS($D$3)*(C5-$C$2))*100)/100。

表格中的数据都是自动计算的，只需要把测量数据复制到表格原始数据区中，下拉成果区单元格，即可得出最终成果。

从表1中，根据桩号的计算结果可以遴选出纵剖面上的点，如纵0+247剖面，在E列中247±0.20范围内的点(12-6、12-12、12-15)认为其是在纵0+247剖面上的，可以作为成纵0+247剖面图时使用；根据偏距的计算结果可以筛选出横剖面上的点，如横0+00剖面，在F列中0±0.20范围内的点(12-1、12-3、12-7、12-18)认为其是在横0+00剖面上的，同样可以作为成横0+00剖面图时使用。

由于公式比较复杂，在使用Excel表格的过程中如果因为误操作而无意修改了公式，将影响其计算结果的正确性。即使意识到公式被无意间修改了，对其修改完善也是很麻烦的，因此，对表格中的公式采取保护措施是非常有必要的。

具体保护措施如下：选中“计算基础数据区”内的所有单元格，单击“格式”菜单→“单元格…”，在“单元格格式”对话框中选择“保护”，将“锁定”左侧“√”去掉，然后确定。接着单击“工具”菜单→“保护”→“保护工作表…”，在保护工作表对话框中输入一个密码后确定，就可以完成对表格中的公式的保护[7]。

在桩号、偏距计算中，当原始数据输入完成后，不论数据量多大，都可以在短短的几分钟之内完成。在下次计算的时候只需要调整相应的基准点、基准方位角以及原始数据就可以很快的得到计算结果。

3　Excel+AutoCAD批量成图

在进行图形绘制时，由于测量的点比较多，如果只是通过command命令来进行输入，就会比较浪费时间，而且也很容易出错。所以，我们采用Excel表格来进行辅助操作。在Excel表格中，新增一个工作表用于粘贴测量点、桩号(或是偏距)、高程，其格式为第一列为测量点，第二、第三列依次为桩号、高程，然后在AutoCAD中利用VB编制的程序，来绘制图形，设置不同的地质要素图层，在各个图层内对照野外编录的测点示意图，通过AutoCAD命令将相应的地质内容根据点号逐一矢量化，同时予以对应的标注，并进行相应的设置与处理。

VB程序(展点号)：Sub zdh() Set excel = GetObject(, "Excel.Application")

If Err Then

MsgBox "请先用Excel打开地质点文件!"

Exit Sub

End If

Set excel = GetObject(, "Excel.Application")

……

ThisDrawing.ActiveLayer = currLayer

ThisDrawing.ActiveLinetype=currLineType

ThisDrawing.ActiveTextStyle=currTextStyle

ThisDrawing.Application.ZoomExtents

4　结　　语

地质编录测绘工作是水利水电工程中经常性的工作，也是基础性工作的一部分，进行坝基开挖地质编录测绘，可以更加全面地反映开挖情况和地质现象。特别是对于工程施工遇到的主要地质问题，地质编录作为现场最原始的资料，可以方便的为设计、地质和施工单位等参建各方共同协商解决问题。基于Excel进行的工程地质编录，可以把原始资料长久保存，同时也是地质工作中必不可少的归档图件。如何把计算机软硬件、Excel表格、AutoCAD编程等有机的结合起来，从而便捷、高效地实现数字化的地质编录测绘是以后的发展方向。

[1]水利水电工程地质测绘规程(299-2004)[S].中国水利水电出版社出版，2004.

[2]水利水电工程施工地质勘察规程(313-2004)[S].中国水利水电出版社出版，2005.

[3]龚文慈，熊伟，梅鑫，龚大庆.施工地质编录的测绘工作[J].水利水电快报，2006,27(22)：25-28.

[4]段长虹.Casiofx5800矩阵编程计算器原理与使用测量[M].上海，同济大学出版社，2007.

[5]陈阿绒，耿爱君，姚喜花，于晓黎.试论Microsoft Excel在测绘生产中的应用[J].北京测绘，2013,5:74-76.

[6]齐建伟，白永辉.EXCEL店址表格在测量计算中的应用[J].测绘通报，2001增刊：53-54.

[7]王艳军.快速计算剖面方向一法[J].工程地质计算机应用，2005(2):34-36.

2015-03-04

周鹏(1983-)，男，四川西昌人，工程师，从事工程测量工作。

P208

B

1003-9805(2016)03-0088-03