基于Excel的导线平差
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摘要:Excel是Microsoft公司office办公系统中集成的功能强大的电子表格,具有方便、快捷、准确等特点。本文详细分析了Excel在导线平差中的应用。
关键词:Excel 导线平差
随着计算机硬件和软件技术的发展,各种测量数据处理软件应运而生,大大提高了数据处理的精度和效率。但作为大众化的通用根据测量数据处理的特点和在实际工作中的实践摸索,发现Excel完全能满足测量数据处理的需要。Excel是微软公司开发的功能强大、使用方便的电子表软件,它能运用公式和函数对用户输入的数据进行自动处理,完成计算,广泛应用于社会生产生活的各个领域。
一、问题提出及解决办法
在城市日常平面控制测量中,导线是大量运用的方法之一。多年来,大家在各种计算机上,利用多种语言编写了大量的相关测量程序,但是随着时间的推移,PC-1500等便携机及老款电脑处于淘汰状况,以往的计算机语言所编写的程序也越来越显现出他们的缺陷和不足,不再适应现在新的要求,所以用通用软件编写相关程序就显得尤为重要。经过努力,用Excel编写的导线平差计算程序已编辑完毕,投入运行,一年多的应用表明:它计算方便、成果表结构合理、达到了我们预期的目的,适宜一般人员掌握利用。
二、核心问题的解决及技巧
1、测量平差计算传统上是以表格为基本框架进行的,Excel也沿用了这一模式,所不同的是它每一个单元格都有函数、公式的编辑、计算功能,这样整个表格就有了生命力,这正是Excel成功的地方,是其精髓所在。在程序的编辑中,我们应始终明确这一概念。
2、观测数据应固定于某一列,自上而下依次输入,从而使整个输入过程变得连贯、顺畅。即使输入有误也便于修改。
3、同一类格式、文字、数据、计算,例如,提示文字、水平角、距离、坐标增量计算等应分列放置,只有这样,才能有条理,便于后续计算的有效利用。同时可用“拖放”功能,将其格式、公式等合理地复制到下面的单元格,瞬间完成程序的编写。
4、在本程序的编写过程中,需大量使用判断语句,特别是镶嵌式的判断语句,如果能灵活运用好该语句,程序的编写也就成功了一大半。例如,M6单元格为:M6=IF(M5+G6)2*3.141592654,M5+G6-2*3.141592654,M5+G6),这是一个方位角推算语句,其中M5为起始方位角,G6为下一条边前进方向左角,该语句功能为:若M5+G6大于360度则M6=M5+G6-2*3.141592654,否则M6=M5+G6。
5、因Excel中三角函数是以弧度为单位计算的,所以必须将以度分秒输入的角度转换成弧度。这就需要将度分秒分开,然后才能化成弧度。例如C6单元格为:=IF(B6="",180,INT(B6))其中B6为以度分秒为单位的角度。该语句意为:若B6是空格,即未观测,C6值为180度,否则为观测角的整度值。其中180度是为在本站未观测的情况下预设的角度,其目的是为在后续的计算中把方位角传递下去,从而保证整个程序在逻辑上的完整性。
6、程序编辑完成后,应对输入区外的所有单元格进行再设置,在“设置单元格格式”菜单下,选定“保护”子菜单下的“锁定”和“隐藏”,并在“工具”子菜单“保护”中的“保护工作表”下,用密码进行保护,从而确保程序在使用过程中不被修改或破坏。
7、Excel引入了“宏”程序的概念,其优点在于:当我们在工作簿上操作时,Excel会自动记录操作过程,并形成“宏”程序,当然事后对“宏”程序也可进行手工编辑。本程序共有两个“宏”及其对应的快捷键,其中“输入宏”功能为:清理旧数据并为新数据的输入指定位置。“打印宏”功能为:选定区域,快速打印输出。
三、附合导线平差及坐标计算Excel程序编制
附合导线平差及坐标计算Excel程序编制与闭合导线基本相同,只是其闭合差的计算公式不同。角度闭合差为:fβ=α'CD-αCD。式中为α'CL终了边方位角计算值;αCD为终了边方位角的已知值。
由终了边两已知点C和D(高一级的控制点)的坐标反算得到坐标增量闭合差。fX=∑△M-(XC-XB),fY∑△M-(XC-XB)式中:∑△XM、 ∑△YN分别为附和导线各边纵、横坐标增量总和,X B、YB分别为终点B(高一级的控制点)的纵、横坐标,X C、YC分别为终点C的纵、横坐标。附合导线平差及坐标计算Excel编制方法同闭合导线。
四、数据处理
通过在不同的单元格中输入不同的内容"特别是在单元格中输入包含有单元格引用的各种公式"使其自动完成各种计算!这样仅在“input”工作表输入已知数据和观测数据及相应参数"平差过程及平差结果即在“output”工作表中自动输出。已知数据及平差结果是一个用电子表格进行附合导线简易平差的例子,对于闭合导线计算,按上述附合导线计算形式进行已知数据和观测数据及相应参数的输入,同样可以进行平差计算。
五、程序达到的效果
1、点击“输入”快捷键,可快速清理旧数据,光标指示新数据输入位置,汉字提示输入内容。
2、即刻计算、显示平差结果及《规范》所要求的各项限差,提示超限。
3、若输入有误,可随时直接修改观测数据,程序自动修正计算结果。
4、点击“打印”快捷键,可快速打印输出观测数据及平差结果。
六、应用中需说明的几点
1、经计算得到1点的坐标与已知的坐标数值完全相符,克服了手工计算由于取位等问题带来的不符现象。
2、观测角改正值Vβ的余数未分配到短边的夹角,这样分配是合理的。
3、此表格实际上也是一个程序,只要五边形闭合导线外业工作能合格完成,将外业数据输入表格中就能很迅速得到各导线点的坐标且能及时判断外业测量成果是否合格。
4、此表格是以五边形闭合导线为例,实际中任意多边形也可用Excel按相似方法计算。
5、表格中的部分计算公式可用Excel的自动填充功能填充。
参考文献:
[1]刘晨、李波、严晓敏.如何使用Excel[M].北京:机械工业出版社,1997.
[2]马斌、余梁蜀、韩群柱等.工程测量学实践指南[M].西安:西安地图出版社,2002.
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