浅谈Excel在二等水准测量内业处理中的应用

2018-01-08王禹杰

四川建筑 2017年6期

关键词：合肥工业大学水准仪水准测量

王禹杰

(合肥工业大学，安徽合肥 230002)

浅谈Excel在二等水准测量内业处理中的应用

王禹杰

(合肥工业大学，安徽合肥 230002)

为方便测绘人员对精密水准测量的数据处理，文章在依据精密水准测量数据处理与平差原理的基础上，利用Excel强大的数据处理和丰富的函数计算功能，对二等水准测量的测量结果进行分析和处理。以合肥工业大学校园高程控制网为例，进行二等水准测量，通过对测量成果的数据进行分析验证，结果表明Excel在处理精密水准测量数据上是可行的，结果正确，精度可靠，可以节省大量的财力和时间。

Excel; 二等水准测量; 内页；平差

目前，各类平差软件已经趋于成熟，但是其相对高昂的价格与复杂的操作方法令大多数小型企业测绘工作者以及测绘专业的学生可望而不可及，从而选择繁琐复杂并且易出错的人工结合计算器的方法来求取最佳估值，进行精度评定，大量的数据也加剧了数据处理的负担。

Excel具有强大的数据处理功能，其丰富的函数计算功能和直观易掌握的输出方式和操作手段，将需要复杂专业软件实现的求取待测值的最佳估值和精度评定变得更为简单,数据处理更为简介一体。本文在二等水准测量平差的原理上，并以合肥工业大学控制网水准测量为例,研究了Excel表格在测量数据处理上的应用。该方法验证了计算结果的可靠性，研究成果对减少测量工作劳动强度、方便测绘工作者数据处理、加深学生对测量平差的认识具有实际意义。

1 Excel简介

Microsoft Excel是微软公司的办公软件Microsoft office的组件之一，着重于电子表格的制作和管理功能[1]。Excel不仅能够存储各类数据，生成各类图表，而且其数据库中丰富的函数以及自定义函数在复杂繁琐的运算中具有无可比拟的优势。经过表格分析，图表展现，用户的需求一目了然，而且用户可以根据自己的思路来创建电子表格，并在Excel的帮助下出色的完成工作任务。

2 精密水准测量数据处理与平差原理

二等水准测量采用高精度水准仪和铟瓦尺进行测量，主要针对国家控制网的布设以及满足一些高精度要求的大型工程需求[2]。

水准测量采用的仪器是水准仪，按照仪器所能达到的每1 km往返测量的高差中数的偶然中误差划分，水准仪分为普通水准仪和精密水准仪，二等水准测量水准仪应采用S1以上精度的仪器。

测量平差就是求取观测值的最佳值并衡量其精度。在测量平差求取最佳估值时，我们以每条线路往返测的距离均值作为距离最佳估值，往返高差中数作为每个测段的高差最佳估值。起始点高差+高差最佳估值-终点高程，将得到整个线路的高差闭合差w。

在消除闭合差时选择按距离等比例反复改正各测段的观测高差。

Vi=-w×Si÷S

式中：Vi为第i测段改正数；Si为第i测段距离(km)；S为线路总长度(km)。

中误差在工程测量中常被选作为衡量精度的指标。往返测高差平均值的每1 km偶然中误差为：

式中：△为各个测段往返测量的高差差值(mm)；R为各测段的距离(km)；n为测段数目。

在长距离精密水准测量中，依据地形条件把整个测线分成若干测段，在每个测段中布设若干测站。在往返测段中，在每个测段中布设的测站最终为偶数，当由往测变为返测时，前视变后视，交换前后水准尺的位置，并且重新对仪器整置来避免或消弱两水准尺零点不等差等误差对观测高差的影响。

3 Excel在数据处理中的应用

本节以合肥工业大学高程控制网为例，结合理论研究成果，对测量数据进行处理分析。

在Excel表中，对sheet中的第一、二行从A列到T列的二十个单元格合并成一个单元格，在该单元格中输入以下标题： “二等水准往返测结果处理表”，对字号和字体进行适当调整，并在下面的各行各列中分别输入对应的各个列表项，将外野采集的各项数据输入到对应的表格中(表1～表3)。

分别在单元格中输入以下公式F7=(B7+C7)/2/1000；

G7= G6+F7；

H7= (D7-E7)/2；

I7= (D7+E7)*1000；

表1 二等水准往返结果观测记录

表2 二等水准往返测结果限差

表3 二等水准往返测结果处理

J7= J6+I7；

K7= IF(G7>1,4*SQRT(G7),4)；

L7= 4*SQRT(F7)；

M7= IF(ABS(I7)

N7= 4*SQRT(G7)；

O7= IF(ABS(J7)

P7= -1*MYMKMYM29*F7/MYMFMYM28；

Q7=SQRT(G7*(MYMFMYM28-G7)/MYMFMYM28)*ABS(MYMIMYM29)；

R7= H7+P7/1000；

S7= S6+R7。

同时选中从F7到S7单元格，拖曳至下面各列，在本例中按住选中单元格拖曳至第26行得出计算结果。最后在表中输入实测高差和平差后的最佳高差。

当然，还有其他检验方法进行验证上述操作,比如在单元格F28，H28,I28,P28中分别输入以下公式：

F28==SUM(F7:F26);

H28==SUM(H7:H26);

I28==SUM(H7:H26);

P28==SUM(P7:P26)；

经过上述公式操作，可以与相应的列表进行比较，最后检验计算的正确性。

4 Excel与PA2005

在经过Excel对二等水准测量成果进行处理以后，选择南方平差易软件对该观测成果进行重复处理，通过对比，分析差异，对两种结果进行论证分析。实验发现，在采用平差易软件进行结果处理的时候，平差易软件只针对测站观测数据进行处理，要求我们对每个测站的点号进行明确记忆，这在工程应用中对观测人员的记忆具有极大考验，且操作复杂不便。而Excel不仅可以针对测站进行平差处理，最显著的特点是可以对测段进行平差处理。

因为南方平差处理软件平差易不能对测段进行平差处理，为论证Excel在水准观测内业处理方面的可行性，笔者手动对观测成果进行了平差结果计算，依据二等水准测量平差原理，采用卡西欧计算器对结果按测段距离进行依比例平差，将手动检验平差结果与Excel处理结果进行对比，发现二者无明显差别。最终得出结论证明：Excel在二等水准测量测段平差方面具有无可比拟的优势，结果正确，操作简便。