周　鵬,李　軍,劉仕勇

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都　610072)

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CASIO-4850P計算器及Excel軟件在地質(zhì)編錄測繪中的應(yīng)用

周鵬,李軍,劉仕勇

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都610072)

地質(zhì)編錄測繪工作可以全面地反映開挖情況和地質(zhì)現(xiàn)象，是水利水電工程中經(jīng)常性的工作，也是基礎(chǔ)性的工作。本文結(jié)合我們在水電站壩基地質(zhì)編錄測繪中的實踐，介紹CASIO-4850P計算器及Excel在壩基地質(zhì)編錄測繪中的運(yùn)用。

地質(zhì)編錄測繪;壩基;CASIO;Excel

0　前　　言

水利水電工程地質(zhì)測繪是水利水電工程地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)工作。工程地質(zhì)測繪的任務(wù)是調(diào)查與水利水電工程建設(shè)有關(guān)的各種地質(zhì)現(xiàn)象，分析其性質(zhì)和規(guī)律，為研究工程地質(zhì)條件和問題、初步評價測區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料，并為勘探、試驗和專門性勘察工作提供依據(jù)[1]。

水利水電工程中，壩基開挖達(dá)到設(shè)計要求深度時，在澆筑混凝土前，需要對開挖形成的邊坡和建基面中的各種地質(zhì)現(xiàn)象，如斷層、裂隙、分界線、出水點、勘探點位、監(jiān)測點位、層間錯動等，進(jìn)行地質(zhì)編錄測繪，完成建基面分塊地質(zhì)工程圖或展示圖、素描圖、典型工程地質(zhì)縱、橫剖面圖[2]。其目的是為了收集開挖揭示的地質(zhì)資料，配合做好工程的動態(tài)變化及優(yōu)化設(shè)計，消除施工區(qū)域的地質(zhì)隱患，并指導(dǎo)工程安全施工，對充分發(fā)揮工程的目標(biāo)效益具有重要意義。如何運(yùn)用測量手段配合好地質(zhì)人員完成地質(zhì)編錄測繪，更好地滿足施工地質(zhì)對測繪精度的要求，即討論施工地質(zhì)編錄中的測繪處理方法很有必要[3]。

本文結(jié)合在某水電站壩基地質(zhì)編錄測繪中的實踐，介紹CASIO-4850P計算器及Excel在壩基地質(zhì)編錄測繪中的運(yùn)用。

1　CASIO編程計算在地質(zhì)剖面測量中的應(yīng)用

水電站工程施工中，地質(zhì)編錄的外業(yè)測繪方法通常為全站儀測量，測量人員根據(jù)地質(zhì)人員的要求完成地質(zhì)點及其剖面的測量工作。對于地質(zhì)點的測量較為簡單，按照地形測量碎步法很快就能完成，而縱、橫剖面測量按照常規(guī)的剖面測量方法進(jìn)行測量時，需沿剖面多次設(shè)站，若遇通視條件不好時，還需重設(shè)控制點中轉(zhuǎn)，內(nèi)、外業(yè)工作量大，效率低下。

而利用全站儀加CASIO-4850P計算器編程現(xiàn)場計算，則可大量減少搬站次數(shù)，簡化內(nèi)、外業(yè)工作，降低勞動強(qiáng)度、提高作業(yè)效率。

該方法的基本原理為：選擇通視條件較好的、位置適中的地點設(shè)置測站，根據(jù)地質(zhì)人員提供的剖面端點，編制剖面計算程序，現(xiàn)場計算出任一測點偏離剖面的方向和距離 (按正負(fù)，一般面向河流下游方向，左邊為負(fù)，右邊為正)，然后指揮司尺人員快速到達(dá)剖面線上立尺測量，形成有效的剖面測點。

而CASIO-4850P計算器作為普及型常用計算工具，具有成本低廉、攜帶方便、使用簡單的特點，該計算器還可存儲多套簡單的計算程序，可根據(jù)需要隨時調(diào)用。同時，該計算器編程也較為簡單，程序結(jié)構(gòu)化強(qiáng)，采用類BASIC程序結(jié)構(gòu)命令，只需對數(shù)學(xué)公式、內(nèi)置函數(shù)有一定的了解，就能進(jìn)行簡單的編程，編程語言便于閱讀，代碼簡潔。以剖面測繪為例，編程如下：

剖面計算程序[4]

{X,Y}說明：輸入剖面端點一端坐標(biāo)；

X-Y

{U}：U“X0” 說明：輸入測站點縱坐標(biāo)X0；

{V}：V“Y0” 說明：輸入測站點橫坐標(biāo)Y0；

Pol((X-U),(Y-V))◢說明：計算方位角和距離；

“J=”：J→DMS◢ 說明：以度分秒顯示方位角；

R說明：輸入剖面方位角；

D=I*cos(R+90-J)說明：計算剖面偏離測站距離；

“D=”：D◢說明：顯示距離；

Lbl 1

{A,B,C}說明：輸入測點斜距、水平角、垂直角；

E=A*sinC*cos(R+90-B) 說明：計算測點偏離測站距離；

F=E-D說明：測點偏離剖面距離(左邊為負(fù)，右邊為正)；

“F=”：F◢ 說明：顯示偏距；

Goto 1

2　利用Excel簡化內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

地質(zhì)編錄外業(yè)測繪形成的大量數(shù)據(jù)，需經(jīng)內(nèi)業(yè)計算整理，形成標(biāo)準(zhǔn)電子文檔，供各工程專業(yè)共享使用與存檔。

例如施工地質(zhì)編錄測繪資料除了要求提供展示圖、立面圖外，還需提供與之相對應(yīng)的測點與軸線的關(guān)系(樁號與偏距)數(shù)據(jù)表。通常的方法是用計算器逐點計算、錄入，其工作量大而繁瑣，容易出錯。

而Excel電子表格具有強(qiáng)大的重復(fù)計算能力，能夠很方便地進(jìn)行諸如方位角反算、邊長改化、沉降觀測數(shù)據(jù)處理、剖面計算、樁號、偏距計算等同計算模式的多點重復(fù)處理，利用其單元格拖拽復(fù)算功能，能夠輕松地取代計算器所具有的功能，并直接形成成果表。

2.1表格設(shè)計

以樁號、偏距計算為例，表格設(shè)計可按不同的功能規(guī)劃為幾個區(qū)域，見表1所示：

表頭區(qū)：一般為表格的第一、二行標(biāo)注表格的類型、位置等共性；

標(biāo)識區(qū)：表頭區(qū)以下，可用一行或兩行分類對字段進(jìn)行標(biāo)識，標(biāo)注其下單元格應(yīng)錄入的內(nèi)容類型；

原始數(shù)據(jù)區(qū)：為表格的前幾列，分別錄入測量所得的原始數(shù)據(jù)，如坐標(biāo)、高程等；

表1　樁號、偏距計算

中間計算過渡：為表格中部幾列，主要用于錄入各種過渡計算分式，可隱藏；

計算結(jié)果區(qū)：錄入成果計算分式，Excel電子表格將直接顯示為計算結(jié)果數(shù)據(jù)，可鎖定。

2.2數(shù)據(jù)處理

第一步，角度處理。如表1所示，原始數(shù)據(jù)包括測量點號、X、Y、H；在計算過程中，基準(zhǔn)點和基準(zhǔn)線方位角作為中間過渡值；計算結(jié)果為樁號和偏距。

在測量計算中，除了加、減、乘、除、開方外，最常見的是角度與三角函數(shù)的處理。Excel中三角函數(shù)是按照弧度進(jìn)行處理的，在計算過程中需要進(jìn)行角度單位轉(zhuǎn)換。

但Excel中并沒有把度小數(shù)直接轉(zhuǎn)換成弧度的函數(shù)，所以，我們編制了轉(zhuǎn)化為弧度的公式：

((INT(A)+INT((A-INT(A))*100)/60+(A*100-INT(A*100))*100/3 600)*PI()/180,其中INT()為Excel的取整函數(shù)，π的值進(jìn)行運(yùn)算時的表達(dá)式為：PI()[4-6]。

由于測量成果中，角度一般是以度、分、秒表達(dá)，因此我們將之定義為：小數(shù)點前為度，小數(shù)點后的四位分別代表分、秒。如234.5816所表示的是234度58分16秒，上述公式中將自動判別并直接轉(zhuǎn)化為小數(shù)表示的度。

由此，表1中所示B3過渡區(qū)為原始錄入，D3為過渡區(qū)的計算成果，填入相應(yīng)轉(zhuǎn)換公式，結(jié)果顯示為弧度。

將上述公式代入單元格，其D3格的錄入內(nèi)容為：

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，最終成果處理。而最終成果和相應(yīng)的計算公式分別如下：

在表1中，E5為樁號，F(xiàn)5為偏距，其計算公式分別為：

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。

表格中的數(shù)據(jù)都是自動計算的，只需要把測量數(shù)據(jù)復(fù)制到表格原始數(shù)據(jù)區(qū)中，下拉成果區(qū)單元格，即可得出最終成果。

從表1中，根據(jù)樁號的計算結(jié)果可以遴選出縱剖面上的點，如縱0+247剖面，在E列中247±0.20范圍內(nèi)的點(12-6、12-12、12-15)認(rèn)為其是在縱0+247剖面上的，可以作為成縱0+247剖面圖時使用；根據(jù)偏距的計算結(jié)果可以篩選出橫剖面上的點，如橫0+00剖面，在F列中0±0.20范圍內(nèi)的點(12-1、12-3、12-7、12-18)認(rèn)為其是在橫0+00剖面上的，同樣可以作為成橫0+00剖面圖時使用。

由于公式比較復(fù)雜，在使用Excel表格的過程中如果因為誤操作而無意修改了公式，將影響其計算結(jié)果的正確性。即使意識到公式被無意間修改了，對其修改完善也是很麻煩的，因此，對表格中的公式采取保護(hù)措施是非常有必要的。

具體保護(hù)措施如下：選中“計算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)區(qū)”內(nèi)的所有單元格，單擊“格式”菜單→“單元格…”，在“單元格格式”對話框中選擇“保護(hù)”，將“鎖定”左側(cè)“√”去掉，然后確定。接著單擊“工具”菜單→“保護(hù)”→“保護(hù)工作表…”，在保護(hù)工作表對話框中輸入一個密碼后確定，就可以完成對表格中的公式的保護(hù)[7]。

在樁號、偏距計算中，當(dāng)原始數(shù)據(jù)輸入完成后，不論數(shù)據(jù)量多大，都可以在短短的幾分鐘之內(nèi)完成。在下次計算的時候只需要調(diào)整相應(yīng)的基準(zhǔn)點、基準(zhǔn)方位角以及原始數(shù)據(jù)就可以很快的得到計算結(jié)果。

3　Excel+AutoCAD批量成圖

在進(jìn)行圖形繪制時，由于測量的點比較多，如果只是通過command命令來進(jìn)行輸入，就會比較浪費(fèi)時間，而且也很容易出錯。所以，我們采用Excel表格來進(jìn)行輔助操作。在Excel表格中，新增一個工作表用于粘貼測量點、樁號(或是偏距)、高程，其格式為第一列為測量點，第二、第三列依次為樁號、高程，然后在AutoCAD中利用VB編制的程序，來繪制圖形，設(shè)置不同的地質(zhì)要素圖層，在各個圖層內(nèi)對照野外編錄的測點示意圖，通過AutoCAD命令將相應(yīng)的地質(zhì)內(nèi)容根據(jù)點號逐一矢量化，同時予以對應(yīng)的標(biāo)注，并進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置與處理。

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

If Err Then

MsgBox "請先用Excel打開地質(zhì)點文件!"

Exit Sub

End If

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

……

ThisDrawing.ActiveLayer = currLayer

ThisDrawing.ActiveLinetype=currLineType

ThisDrawing.ActiveTextStyle=currTextStyle

ThisDrawing.Application.ZoomExtents

4　結(jié)　　語

地質(zhì)編錄測繪工作是水利水電工程中經(jīng)常性的工作，也是基礎(chǔ)性工作的一部分，進(jìn)行壩基開挖地質(zhì)編錄測繪，可以更加全面地反映開挖情況和地質(zhì)現(xiàn)象。特別是對于工程施工遇到的主要地質(zhì)問題，地質(zhì)編錄作為現(xiàn)場最原始的資料，可以方便的為設(shè)計、地質(zhì)和施工單位等參建各方共同協(xié)商解決問題?；贓xcel進(jìn)行的工程地質(zhì)編錄，可以把原始資料長久保存，同時也是地質(zhì)工作中必不可少的歸檔圖件。如何把計算機(jī)軟硬件、Excel表格、AutoCAD編程等有機(jī)的結(jié)合起來，從而便捷、高效地實現(xiàn)數(shù)字化的地質(zhì)編錄測繪是以后的發(fā)展方向。

[1]水利水電工程地質(zhì)測繪規(guī)程(299-2004)[S].中國水利水電出版社出版，2004.

[2]水利水電工程施工地質(zhì)勘察規(guī)程(313-2004)[S].中國水利水電出版社出版，2005.

[3]龔文慈，熊偉，梅鑫，龔大慶.施工地質(zhì)編錄的測繪工作[J].水利水電快報，2006,27(22)：25-28.

[4]段長虹.Casiofx5800矩陣編程計算器原理與使用測量[M].上海，同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.

[5]陳阿絨，耿愛君，姚喜花，于曉黎.試論Microsoft Excel在測繪生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].北京測繪，2013,5:74-76.

[6]齊建偉，白永輝.EXCEL店址表格在測量計算中的應(yīng)用[J].測繪通報，2001增刊：53-54.

[7]王艷軍.快速計算剖面方向一法[J].工程地質(zhì)計算機(jī)應(yīng)用，2005(2):34-36.

2015-03-04

周鵬(1983-)，男，四川西昌人，工程師，從事工程測量工作。

P208

B

1003-9805(2016)03-0088-03