王榮華+李文堯

摘要： 使用G856和GSM-19T質(zhì)子磁力儀在同一個(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行磁測(cè)數(shù)據(jù)采集，由于這兩種型號(hào)的質(zhì)子磁力儀觀測(cè)數(shù)據(jù)文件格式不一樣，用其配套軟件相互日變改正特別困難和繁瑣，并且用其配套軟件日變改正沒(méi)有五點(diǎn)或七點(diǎn)滑動(dòng)平均。為了解決這些問(wèn)題，在Microsoft Office Excel平臺(tái)編寫(xiě)五點(diǎn)或七點(diǎn)滑動(dòng)平均和日變改正VBA程序。該程序經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和一個(gè)測(cè)區(qū)20971個(gè)磁測(cè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)應(yīng)用驗(yàn)證表明VBA程序的正確性。這個(gè)VBA程序適用不同型號(hào)的質(zhì)子磁力儀觀測(cè)數(shù)據(jù)之間日變改正，只要把觀測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到Microsoft Office Excel中并插入VBA程序代碼即可進(jìn)行日變改正，非常實(shí)用、快捷。

Abstract： When using G856 proton magnetometer and GSM-19T proton magnetometer to collect magnetic data in the same area， the mutual diurnal correction is particularly difficult and complicated with its supporting software， and its supporting software diurnal correction does not get five-point or seven-point moving average， cause these two types of proton magnetometer data file format is different. In order to solve these problems， the paper writes the five-point or seven-point moving average and the diurnal variation of VBA program in Microsoft Office Excel platform. The program is verified by experiment and a survey area 20971 applied magnetic data proved the correctness of VBA programs. The VBA program for proton magnetometer data can be applied in different types of correction for diurnal variation， it just need to convert the data into Microsoft Office Excel and insert the VBA program code to do diurnal correction， it's very practical and fast.

關(guān)鍵詞： G856質(zhì)子磁力儀；GSM-19T質(zhì)子磁力儀；日變改正；VBA程序

Key words： G856 proton magnetometer；GSM-19T proton magnetometer；correction for diurnal variation；the VBA program

中圖分類號(hào)：P716+.82；P413 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）10-0001-03

0 引言

對(duì)同一測(cè)區(qū)使用G856和GSM-19T兩種型號(hào)的質(zhì)子磁力儀進(jìn)行磁測(cè)數(shù)據(jù)采集，兩種磁力儀觀測(cè)數(shù)據(jù)輸出文件格式不一樣，并且兩種磁力儀數(shù)據(jù)日變改正[1]軟件不一樣。G856質(zhì)子磁力儀數(shù)據(jù)輸出文件格式為stn[2]，日變改正軟件為MagMap2000[2]；GSM-19T質(zhì)子磁力儀數(shù)據(jù)輸出文件格式為txt[3]，日變改正軟件為GEMLinkW[3]。因此，這兩種型號(hào)的磁測(cè)觀測(cè)數(shù)據(jù)用配套軟件相互日變改正特別困難和繁瑣。此外，根據(jù)《地面高精度磁測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DZ/T0071-93），為了提高日變改正精度[4]，先要對(duì)日變觀測(cè)原始數(shù)據(jù)作五點(diǎn)或七點(diǎn)滑動(dòng)平均，壓制噪聲后，再對(duì)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行日變改正，但G856和GSM-19T質(zhì)子磁力儀配套日變改正軟件日變改正過(guò)程中沒(méi)有五點(diǎn)或七點(diǎn)滑動(dòng)平均。針對(duì)這些問(wèn)題，查閱了相關(guān)的文獻(xiàn)和軟件，管志寧[1]提出日變改正值從日變曲線上查得，在日變曲線上量得某時(shí)刻相對(duì)早基點(diǎn)時(shí)間的日變值并取反號(hào)，即為該時(shí)刻的日變改正值，這種日變改正方法速度慢、精度不高。于寶顯[5]等提出不同型號(hào)質(zhì)子磁力儀之間數(shù)據(jù)共享，經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)可以利用其中一種型號(hào)質(zhì)子磁力儀所配套軟件做日變改正，這種方法有些繁瑣，并且沒(méi)有做五點(diǎn)或七點(diǎn)滑動(dòng)平均。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）劉天佑教授開(kāi)發(fā)的磁法勘探軟件系統(tǒng)MAGS 2.0沒(méi)有實(shí)現(xiàn)這兩種型號(hào)質(zhì)子磁力儀觀測(cè)數(shù)據(jù)之間的日變改正處理。對(duì)此，通過(guò)Microsoft Office Excel平臺(tái)VBA[6-7]編程解決。

1 觀測(cè)數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一

為了統(tǒng)一G856和GSM-19T質(zhì)子磁力儀觀測(cè)數(shù)據(jù)格式，用MagMap2000導(dǎo)入G856質(zhì)子磁力儀stn格式文件數(shù)據(jù)，然后輸出dat格式文件數(shù)據(jù)，最后把dat文件格式數(shù)據(jù)復(fù)制到Microsoft Office Excel文件中；GSM-19T質(zhì)子磁力儀txt文件格式數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)入Microsoft Office Excel文件中。

2 日變觀測(cè)數(shù)據(jù)五點(diǎn)或七點(diǎn)滑動(dòng)平均

根據(jù)《地面高精度磁測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DZ/T0071-93），地磁場(chǎng)短周期變化的振幅與質(zhì)子磁力儀噪聲均方根值是近于同一數(shù)量級(jí)，噪聲是隨機(jī)的，地磁場(chǎng)脈動(dòng)變化是有規(guī)律的，先要對(duì)日變觀測(cè)原始數(shù)據(jù)先作五點(diǎn)或七點(diǎn)滑動(dòng)平均，壓制噪聲水平后，再對(duì)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行日變改正，即可提高日變改正的精度。下面介紹日變觀測(cè)數(shù)據(jù)五點(diǎn)和七點(diǎn)滑動(dòng)平均原理[7]。設(shè)在一個(gè)范圍內(nèi)某點(diǎn)經(jīng)平滑后的日變數(shù)值可表示：T（x）=a0+a1x （1）endprint

（1）式中：a0和a1為待定系數(shù)。設(shè)日變觀測(cè)的數(shù)值為T(mén)（xi），它的平滑值為T(mén)（xi），則可得出：

δ=■a■+a■x■-T（x■）■=min （2）

（2）式中δ為偏差的平方和。利用微分求極值的方法將（2）式對(duì)a■和a■求導(dǎo)數(shù)，然后令其為零得：

■=■2a■+a■x■-T（x■）=0

■=■2a■+a■x■-T（x■）x■=0 （3）

若x■以剖面上的點(diǎn)距為單位，步長(zhǎng)為1，則式（3）中的x■=0，±1，±2…±m(xù)。代入式（3）中，可解得a■和a■分別為

a■=■，a■=■ （4）

由（1）式可知x=0時(shí)，T（0）=a■，T（0）=■ （5）

由此可見(jiàn)，（5）式就是平滑公式，當(dāng)m=±1，三點(diǎn)平滑公式為T(mén)（0）=■[T（-1）+T（0）+T（1）] （6）

同理可得五點(diǎn)平滑公式為

T（0）=■[T（-2）+T（-1）+T（0）+T（1）+T（2）] （7）

七點(diǎn)平滑公式為

T（0）=■[T（-3）+T（-2）+T（-1）+T（0）+T（1）+T（2）+T（3）] （8）

根據(jù)五點(diǎn)和七點(diǎn)滑動(dòng)平均公式（7）和（8）編寫(xiě)Microsoft Office Excel VBA程序，代碼如下，利用此程序代碼把日變?cè)加^測(cè)數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖1）五點(diǎn)和七點(diǎn)滑動(dòng)平均，見(jiàn)圖2和圖3。

Sub 日變?cè)紨?shù)據(jù)圓滑（）

Dim i As Integer

Sheet1.Cells（1， 1） = "日變?cè)紨?shù)據(jù)"

Sheet1.Cells（1， 2） = "日變觀測(cè)時(shí)間"

Sheet1.Cells（1， 3） = "日變五點(diǎn)圓滑后數(shù)據(jù)"

Sheet1.Cells（1， 4） = "日變七點(diǎn)圓滑后數(shù)據(jù)"

n = 649 ′此值為原始日變數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的行數(shù)′

m = 5 ′選擇5點(diǎn)或7點(diǎn)滑動(dòng)平均圓滑′

If 5 = m Then

For i = 4 To n - 2

Sheet1.Cells（i， 3）.Value = （Sheet1.Cells（i - 2， 1）.Value + Sheet1.Cells（i - 1， 1）.Value + Sheet1.Cells（i， 1）.Value + Sheet1.Cells（i + 1， 1）.Value + Sheet1.Cells（i + 2， 1）.Value）/m

Next i

End If

If 7 = m Then

For i = 5 To n - 3

Sheet1.Cells（i， 4）.Value = （Sheet1.Cells（i - 3， 1）.Value + Sheet1.Cells（i - 2， 1）.Value + Sheet1.Cells（i - 1， 1）.Value + Sheet1.Cells（i， 1）.Value + Sheet1.Cells（i + 1， 1）.Value + Sheet1.Cells（i + 2， 1）.Value + Sheet1.Cells（i + 3， 1）.Value）/m

Next i

End If

End Sub

3 日變觀測(cè)數(shù)據(jù)線性插值

根據(jù)《地面高精度磁測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DZ/T0071-93）質(zhì)子磁力儀日變觀測(cè)時(shí)間間隔為5秒至20秒，為了求出測(cè)點(diǎn)觀測(cè)與日變觀測(cè)同一時(shí)刻的日變數(shù)據(jù)，先要求出日變觀測(cè)數(shù)據(jù)每一秒的數(shù)值，因此對(duì)日變數(shù)據(jù)進(jìn)行分段線性插值[9-10]，公式為（9）式，公式中T（n）為前一時(shí)刻的日變觀測(cè)數(shù)據(jù)，T（n+m）為后一時(shí)刻的日變觀測(cè)數(shù)據(jù)，m為日變觀測(cè)時(shí)間間隔，j為日變觀測(cè)第j秒，T（j）為分段線性插值后第j秒數(shù)值，Microsoft Office Excel VBA 程序代碼如下：

T（j）=■·j+T（n） （9）

Sub 日變分段線性插值（）

Dim i As Integer

Dim j As Integer

Dim n As Integer

Dim m As Integer

Sheet1.Cells（1， 1） = "日變?cè)紨?shù)據(jù)"

Sheet1.Cells（1， 2） = "日變插值后數(shù)據(jù)"

n = 1173 ′此值為原始的日變觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的行數(shù)′

m=20′此值為日變觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間間隔′

For i = 2 To n - 1

For j = 0 To m-1

Sheet1.Cells（m* （i - 2） + j + 2， 2）.Value = （Sheet1.Cells（i + 1， 1）.Value - Sheet1.Cells（i， 1）.Value） / m * j + Sheet1.Cells（i， 1）.Value

Next j

Next i

Sheet1.Cells（m * （i - 2） + 2， 2）.Value=Sheet1.Cells（i， 1）

End Sub

4 提取測(cè)點(diǎn)與日變觀測(cè)同一時(shí)刻的日變數(shù)據(jù)

求出日變觀測(cè)每一秒數(shù)值后，要提取測(cè)點(diǎn)觀測(cè)與日變觀測(cè)同一時(shí)刻的日變數(shù)據(jù)，Microsoft Office Excel VBA 程序如下：

Sub 提取數(shù)據(jù)（）endprint

Sheet3.Cells（1， 1）.Value = "日變每一秒值"

Sheet3.Cells（1， 2）.Value = "日變時(shí)間"

Sheet3.Cells（1， 3）.Value = "觀測(cè)點(diǎn)時(shí)間"

Sheet3.Cells（1， 4）.Value = "觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)值"

Dim i As Integer

Dim j As Integer

For i = 2 To 108 ′此值為觀測(cè)點(diǎn)時(shí)間對(duì)應(yīng)的行數(shù)′

For j = 2 To 24142 ′此值為通過(guò)插值得到的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的行數(shù)′

If Sheet3.Cells（i， 3）.Value=Sheet3.Cells（j， 2）.Value Then

Sheet3.Cells（i， 4）.Value = Sheet3.Cells（j， 1）.Value

End If

Next j

Next i

End Sub

5 日變改正

提取測(cè)點(diǎn)與日變觀測(cè)同一時(shí)刻的日變數(shù)據(jù)后，用測(cè)點(diǎn)觀測(cè)的數(shù)據(jù)減去同一時(shí)刻的日變數(shù)值就是日變改正后的值。

6 驗(yàn)證

為了驗(yàn)證VBA程序的正確性，在野外磁測(cè)過(guò)程中做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。用一臺(tái)GSM-19T質(zhì)子磁力儀做日變觀測(cè)，兩臺(tái)GSM-19T質(zhì)子磁力儀做測(cè)點(diǎn)觀測(cè)，點(diǎn)距約為2米，點(diǎn)數(shù)為64個(gè)。測(cè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)用GEMLinkW軟件和VBA程序進(jìn)行日變改正，用VBA程序日變改正時(shí)沒(méi)有做五點(diǎn)和七點(diǎn)滑動(dòng)平均。日變改正后的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。從表1可以看出：GEMLinkW軟件和VBA程序日變改正后的值相等（用GEMLinkW軟件日變改正后的值軟件默認(rèn)進(jìn)行四舍五入保留了兩位小數(shù)，用VBA程序日變改正后的值進(jìn)行四舍五入保留了三位小數(shù)），證明了VBA程序的正確性。

此外，對(duì)VBA程序還進(jìn)行生產(chǎn)應(yīng)用驗(yàn)證，在云南省鳳慶縣某鐵礦區(qū)開(kāi)展高精度磁測(cè)工作中，同時(shí)使用G856和GSM-19T質(zhì)子磁力儀進(jìn)行磁測(cè)數(shù)據(jù)采集，用VBA程序?qū)y(cè)區(qū)的20971個(gè)磁測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行5%抽查人工日變改正驗(yàn)證，結(jié)果也表明VBA程序的正確性。

7 結(jié)論

在高精度磁測(cè)野外生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到用不同型號(hào)的磁力儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集完后必須進(jìn)行日變改正，然而不同種磁力儀之間往往不能用配套的軟件進(jìn)行日變改正。本文在Microsoft Office Excel平臺(tái)編寫(xiě)五點(diǎn)或七點(diǎn)滑動(dòng)平均程序和日變改正VBA程序，并且實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)應(yīng)用驗(yàn)證了此程序的正確性，適合野外現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算，方便、快捷。

參考文獻(xiàn)：

[1]管志寧.地磁場(chǎng)與磁力勘探[M].北京：地質(zhì)出版社，2005：75.

[2]美國(guó)勞雷工業(yè)有限公司.G856質(zhì)子磁力儀用戶手冊(cè)[S].美國(guó)勞雷工業(yè)有限公司，1990：20-22.

[3]加拿大GEM公司.GSM-19T 操作手冊(cè)[S].加拿大GEM公司，2011：46-49.

[4]李才明，李軍，余舟等. 提高磁測(cè)日變改正精度的方法[J].物探化探計(jì)算技術(shù)，2004，26（3）.

[5]于寶顯，杜利明，王懷坤等.不同型號(hào)質(zhì)子磁力儀之間數(shù)據(jù)共享[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2013，5.

[6]劉炳文.Visual Basic 程序設(shè)計(jì)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003：216-223.

[7]John Walkenbach. Excel 2007 VBA Programming For Dummies[M].USA：Wiley Publishing，Inc，2007：36-52.

[8]曾華霖.重力場(chǎng)與重力勘探 [M].北京：地質(zhì)出版社，2005：196-197.

[9]李慶揚(yáng)，王能超，易大義.數(shù)值分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008：23-24.

[10]張?zhí)炝?，姚慶梅，許明夫等.基于分段線性插值法的高精度測(cè)溫研究[J].信息技術(shù)與信息化，2012（1）.endprint

Sheet3.Cells（1， 1）.Value = "日變每一秒值"

Sheet3.Cells（1， 2）.Value = "日變時(shí)間"

Sheet3.Cells（1， 3）.Value = "觀測(cè)點(diǎn)時(shí)間"

Sheet3.Cells（1， 4）.Value = "觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)值"

Dim i As Integer

Dim j As Integer

For i = 2 To 108 ′此值為觀測(cè)點(diǎn)時(shí)間對(duì)應(yīng)的行數(shù)′

For j = 2 To 24142 ′此值為通過(guò)插值得到的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的行數(shù)′

If Sheet3.Cells（i， 3）.Value=Sheet3.Cells（j， 2）.Value Then

Sheet3.Cells（i， 4）.Value = Sheet3.Cells（j， 1）.Value

End If

Next j

Next i

End Sub

5 日變改正

提取測(cè)點(diǎn)與日變觀測(cè)同一時(shí)刻的日變數(shù)據(jù)后，用測(cè)點(diǎn)觀測(cè)的數(shù)據(jù)減去同一時(shí)刻的日變數(shù)值就是日變改正后的值。

6 驗(yàn)證

為了驗(yàn)證VBA程序的正確性，在野外磁測(cè)過(guò)程中做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。用一臺(tái)GSM-19T質(zhì)子磁力儀做日變觀測(cè)，兩臺(tái)GSM-19T質(zhì)子磁力儀做測(cè)點(diǎn)觀測(cè)，點(diǎn)距約為2米，點(diǎn)數(shù)為64個(gè)。測(cè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)用GEMLinkW軟件和VBA程序進(jìn)行日變改正，用VBA程序日變改正時(shí)沒(méi)有做五點(diǎn)和七點(diǎn)滑動(dòng)平均。日變改正后的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。從表1可以看出：GEMLinkW軟件和VBA程序日變改正后的值相等（用GEMLinkW軟件日變改正后的值軟件默認(rèn)進(jìn)行四舍五入保留了兩位小數(shù)，用VBA程序日變改正后的值進(jìn)行四舍五入保留了三位小數(shù)），證明了VBA程序的正確性。

此外，對(duì)VBA程序還進(jìn)行生產(chǎn)應(yīng)用驗(yàn)證，在云南省鳳慶縣某鐵礦區(qū)開(kāi)展高精度磁測(cè)工作中，同時(shí)使用G856和GSM-19T質(zhì)子磁力儀進(jìn)行磁測(cè)數(shù)據(jù)采集，用VBA程序?qū)y(cè)區(qū)的20971個(gè)磁測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行5%抽查人工日變改正驗(yàn)證，結(jié)果也表明VBA程序的正確性。

7 結(jié)論

在高精度磁測(cè)野外生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到用不同型號(hào)的磁力儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集完后必須進(jìn)行日變改正，然而不同種磁力儀之間往往不能用配套的軟件進(jìn)行日變改正。本文在Microsoft Office Excel平臺(tái)編寫(xiě)五點(diǎn)或七點(diǎn)滑動(dòng)平均程序和日變改正VBA程序，并且實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)應(yīng)用驗(yàn)證了此程序的正確性，適合野外現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算，方便、快捷。

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[10]張?zhí)炝粒c梅，許明夫等.基于分段線性插值法的高精度測(cè)溫研究[J].信息技術(shù)與信息化，2012（1）.endprint

Sheet3.Cells（1， 1）.Value = "日變每一秒值"

Sheet3.Cells（1， 2）.Value = "日變時(shí)間"

Sheet3.Cells（1， 3）.Value = "觀測(cè)點(diǎn)時(shí)間"

Sheet3.Cells（1， 4）.Value = "觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)值"

Dim i As Integer

Dim j As Integer

For i = 2 To 108 ′此值為觀測(cè)點(diǎn)時(shí)間對(duì)應(yīng)的行數(shù)′

For j = 2 To 24142 ′此值為通過(guò)插值得到的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的行數(shù)′

If Sheet3.Cells（i， 3）.Value=Sheet3.Cells（j， 2）.Value Then

Sheet3.Cells（i， 4）.Value = Sheet3.Cells（j， 1）.Value

End If

Next j

Next i

End Sub

5 日變改正

提取測(cè)點(diǎn)與日變觀測(cè)同一時(shí)刻的日變數(shù)據(jù)后，用測(cè)點(diǎn)觀測(cè)的數(shù)據(jù)減去同一時(shí)刻的日變數(shù)值就是日變改正后的值。

6 驗(yàn)證

為了驗(yàn)證VBA程序的正確性，在野外磁測(cè)過(guò)程中做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。用一臺(tái)GSM-19T質(zhì)子磁力儀做日變觀測(cè)，兩臺(tái)GSM-19T質(zhì)子磁力儀做測(cè)點(diǎn)觀測(cè)，點(diǎn)距約為2米，點(diǎn)數(shù)為64個(gè)。測(cè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)用GEMLinkW軟件和VBA程序進(jìn)行日變改正，用VBA程序日變改正時(shí)沒(méi)有做五點(diǎn)和七點(diǎn)滑動(dòng)平均。日變改正后的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。從表1可以看出：GEMLinkW軟件和VBA程序日變改正后的值相等（用GEMLinkW軟件日變改正后的值軟件默認(rèn)進(jìn)行四舍五入保留了兩位小數(shù)，用VBA程序日變改正后的值進(jìn)行四舍五入保留了三位小數(shù)），證明了VBA程序的正確性。

此外，對(duì)VBA程序還進(jìn)行生產(chǎn)應(yīng)用驗(yàn)證，在云南省鳳慶縣某鐵礦區(qū)開(kāi)展高精度磁測(cè)工作中，同時(shí)使用G856和GSM-19T質(zhì)子磁力儀進(jìn)行磁測(cè)數(shù)據(jù)采集，用VBA程序?qū)y(cè)區(qū)的20971個(gè)磁測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行5%抽查人工日變改正驗(yàn)證，結(jié)果也表明VBA程序的正確性。

7 結(jié)論

在高精度磁測(cè)野外生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到用不同型號(hào)的磁力儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集完后必須進(jìn)行日變改正，然而不同種磁力儀之間往往不能用配套的軟件進(jìn)行日變改正。本文在Microsoft Office Excel平臺(tái)編寫(xiě)五點(diǎn)或七點(diǎn)滑動(dòng)平均程序和日變改正VBA程序，并且實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)應(yīng)用驗(yàn)證了此程序的正確性，適合野外現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算，方便、快捷。

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