excel在土木测量中的应用

摘 要：Excel 工具是办公软件中的一个重要软件，已经被各个行业广泛应用。其因为强大的数据处理功能、数据交换能力和容易掌握等优点, 在土木测量数据处理中也发挥着巨大作用，是一种非常实用的数据处理手段。本文依靠角度、弧度转化方法, 把excel 在导线坐标计算等土木工程测量数据处理中合理运用, 帮助测量学习和工作者实现更为讲求实效的计算方法。

关键词: 土木测量;excel;转化方法;导线坐标;角度;弧度

中图分类号：S969.1文献标识码：A

随着科学技术地飞速发展，传统的运用计算器进行计算、手工记录的方式已经不能满足时代需求。可以极大程度提高数据处理效率和精度的电子记录和计算的时代已经来临。

土木工程建设中的一个重要部分就是土木工程测量，它能够为工程建设提供相对准确的数据。但是对测量数据的处理一般都需要进行大量的数据计算。大型控制网平差一般需要用专业性软件来测量平差, 但相对小型控制网平差不适合花费庞大资金去购买相对专业的软件，况且也没有该类软件的相关知识。

Excel 多表格、通俗、易懂等特点和较为科学的计算方法可以满足土木工程测量中数据处理需要。在单一水准高差配和各类控制网的严密平差等方面的数据处理都有良好的表现。本文基于土木工程应用, 介绍在土木工程测量中运用Excel处理数据的方法, 给广大测量工作者提供了许多实效性的参考。

一、Excel软件的优点

( 一) 简单易学，容易掌握。把所需计算公式编写好, 输入对应的单元格, 计算机就能得出相应的结果。即使不懂编程的测量人员一样可以轻松地利用Excel软件完成平差工作。

( 二) 操作界面直观, 修改起来方便。工作人员随时查询表中数据，对表中不适合的数据也可以随时修改。

(三) 数据交换非常方便。数据保存成电子文件以后,全站和各类软件都可以进行数据交换。

( 四) 计算功能超强。可以多方面自动重复性计算，对特别复杂的公式只要输入数据也可以完成计算工作。

( 五) 普及性好。购买较为专业软件的费用较高，掌握专业软件相关的使用方法又比较难，而办公软件自带的excel 作为其中的一个强大的数据功能软件, 易于推广。

三、把角度转化成弧度的公式:

假设X是角度，Y是X转化成弧度后所存放单元格，则：

Y = RADIANS ( TRUNC ( X ) + ( TRUNC ( X *100) - T RUN C( X) * 100) / 60+ ( T RU NC( X* 10000)- T RUN C( X* 100) * 100) / 3600)

四、把弧度转化成角度的公式：

Y= TRUNC( X* 180/ PI( ) ) + TRUNC( ( X* 180/

PI( ) - T RU NC( X* 180/ PI ( ) ) ) * 60) / 100+ ROU ND

( ( ( ( X* 180/ PI( ) - TRU NC ( X * 180/ PI ( ) ) ) * 60-

TRUNC( ( X* 180/ PI( ) - T RU NC( X* 180/ PI( ) ) ) *

60) ) * 60) / 10000

五、“宏”定义用户函数方法中角度转化为弧度的公式

Public Funct ion DMST ORAD( X) A s Double

Dim I As Integer

Dim I1 As Do uble

Dim I2 As Do uble

If X> = 0 Then

I= Int ( X)

I1= ( Int( X* 100) - Int( X) * 100) / 60

I2= ( Int( X* 10000) - Int ( X* 100) * 100) / 3600

Else

X= - X

I= - Int( X)

I1= - ( Int ( X* 100) - Int ( X) * 100) / 60

I2= - ( Int ( X * 10000) - Int ( X * 100) * 100) /

3600

End If

D= I+ I1+ I2

DMST ORAD= Applicat ion. Radians( D)

End Function

六、“宏”定义用户函数方法中弧度转化为角度的公式

Public Function RADT ODMS( X) As Double

Const PI As Double= 3. 14159265358979

Dim D A s Integ er

Dim M As Double

Dim S As Do uble

Dim D1 As Double

If X> = 0 Then

D1= X* 180/ PI

D= Int ( D1)

M= Int ( ( D1- D) * 60) / 100

S= ( ( ( D1- D) * 60- Int ( ( D1- D) * 60) ) * 60) /

10000

RADTODMS= D+ M+ S

Else

X= - X

D1= X* 180/ PI

D= Int ( D1)

M= Int ( ( D1- D) * 60) / 100

S= ( ( ( D1- D) * 60- Int ( ( D1- D) * 60) ) * 60) /

10000

RADTODMS= - ( D+ M+ S)

End If

End Function

七、“宏”定义方法应用方法

在excel 2003中打开ex cel 工作表, 然后找到菜单栏“工具”选项里的“宏”，单击后选择“VisualBasic 编辑器”选项。单击“插入”，选择“模块”，从“模块”中输入如上两个“宏”定义方法，保存，再到菜单中选择“调试”中“编译”选项，对程序编译和修改。

利用“ Alt+ F110”进入原excel 工作表, 将要转化的数据都输入到表中，依次单击菜单栏下的“插入”和弹出的“函数”选项，在给定的对话框中单击“用户自定义”，我们就可以看到用户自定义函数，从而完成对数据进行合理处理的工作。

八、excel在土木测量中的应用实例

条件平差：

我们很容易对近似平差进行求算, 但严密平差需要用到矩阵数据处理方式进行求解。这里大多数工作者采用MA TLAB软件进行; 而ex cel 中自带内部函数, 不需要进行编程, 同样能进行矩阵运算, 对土木工程测量工作者给予很大的帮助。水准网条件平差工作中,相关ex cel严密平差的步骤如下：

如图所示，在水准网中, 已知A 和B 是高程水准点, 假设设高程无误差, 待定点有P1 、P2 和P3 。Ａ、B两点高程、路线号、观测高差和相应权如下图。求所有待定点平差高程和精度评定。

解：（1）列方程：本题观测值数目为7 个，待定点数目为3个, 则可知r= n – t= 7 – 3= 4。可列方程数目为4，即：

（2）用excel求解：

先把所有系数矩阵A、闭合差向量W等数据准确地输入到excel表格当中。调用函数RANSPOSE 将- W的转置- WT以及 A 的转置AT求出来; 然后调用函数MINVERSE 将P 的逆阵P-1求出来。调用函数MMULT 将N1= A* P-1 , N= N1*AT 求出来。（excel 中的矩阵因为只能两两相乘不得不分两步计算）。然后调用函数MINVERSE 将N 的逆阵 N-1求出来, 调用函数MMU LT 将K= N-1* ( - W)求出来 。调用函数MMULT 将V1= P-1 * AT 和V = V1* K求出来。最后调用函数MMULT 将M= - WT * K求出来, 调用函数SQRT 将单位权中误差μ求出来。

结束语：

Excel 有着强大的数据处理功能, 不但能够进行初等的数学运算，还能够进行复杂的矩阵运算。在Excel表格中不仅可以进行水准网的条件平差数据处理计算,还可以进行土木工程中的其他类型的计算。利用到了角度和弧度之间转换公式以及矩阵计算公式, 可以轻松完成所需计算任务。这项研究结果表明，土木测量中excel计算方法拥有非常广泛的前景, 其强大的计算功能可以渗入到土木测量工作过程中数据处理的很多方面,控制网近似平差数据处理、附合导线近似平差数据处理和严密平差等数据处理工作均可胜任。

参考文献：

[1] 王璞. 新编中文版Excel 2003入门与提高[M]. 西安：西北工业大学出版社，2005.

[2] 白鹏.Visual basic 编程实例与技巧.数据库编程[M].北京：科学出版社，2003.

[3] 黄腾,蒋敏卫，朱晓丽.excel 2003 在测量中的应用[J].测绘通报，2005,16-44.