周　鵬,李　軍,劉仕勇

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都　610072)

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

周鵬,李軍,劉仕勇

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都610072)

地質(zhì)編錄測(cè)繪工作可以全面地反映開(kāi)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?cè)谒娬緣位刭|(zhì)編錄測(cè)繪中的實(shí)踐，介紹CASIO-4850P計(jì)算器及Excel在壩基地質(zhì)編錄測(cè)繪中的運(yùn)用。

地質(zhì)編錄測(cè)繪;壩基;CASIO;Excel

0　前　　言

水利水電工程地質(zhì)測(cè)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(cè)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(wèn)題、初步評(píng)價(jià)測(cè)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(yàn)和專門性勘察工作提供依據(jù)[1]。

水利水電工程中，壩基開(kāi)挖達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度時(shí)，在澆筑混凝土前，需要對(duì)開(kāi)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(diǎn)、勘探點(diǎn)位、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、層間錯(cuò)動(dòng)等，進(jìn)行地質(zhì)編錄測(cè)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(kāi)挖揭示的地質(zhì)資料，配合做好工程的動(dòng)態(tài)變化及優(yōu)化設(shè)計(jì)，消除施工區(qū)域的地質(zhì)隱患，并指導(dǎo)工程安全施工，對(duì)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(cè)量手段配合好地質(zhì)人員完成地質(zhì)編錄測(cè)繪，更好地滿足施工地質(zhì)對(duì)測(cè)繪精度的要求，即討論施工地質(zhì)編錄中的測(cè)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(cè)繪中的實(shí)踐，介紹CASIO-4850P計(jì)算器及Excel在壩基地質(zhì)編錄測(cè)繪中的運(yùn)用。

1　CASIO編程計(jì)算在地質(zhì)剖面測(cè)量中的應(yīng)用

水電站工程施工中，地質(zhì)編錄的外業(yè)測(cè)繪方法通常為全站儀測(cè)量，測(cè)量人員根據(jù)地質(zhì)人員的要求完成地質(zhì)點(diǎn)及其剖面的測(cè)量工作。對(duì)于地質(zhì)點(diǎn)的測(cè)量較為簡(jiǎn)單，按照地形測(cè)量碎步法很快就能完成，而縱、橫剖面測(cè)量按照常規(guī)的剖面測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需沿剖面多次設(shè)站，若遇通視條件不好時(shí)，還需重設(shè)控制點(diǎn)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(jì)算器編程現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算，則可大量減少搬站次數(shù)，簡(jiǎn)化內(nèi)、外業(yè)工作，降低勞動(dòng)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(diǎn)設(shè)置測(cè)站，根據(jù)地質(zhì)人員提供的剖面端點(diǎn)，編制剖面計(jì)算程序，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算出任一測(cè)點(diǎn)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(cè)量，形成有效的剖面測(cè)點(diǎn)。

而CASIO-4850P計(jì)算器作為普及型常用計(jì)算工具，具有成本低廉、攜帶方便、使用簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，該計(jì)算器還可存儲(chǔ)多套簡(jiǎn)單的計(jì)算程序，可根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)用。同時(shí)，該計(jì)算器編程也較為簡(jiǎn)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(duì)數(shù)學(xué)公式、內(nèi)置函數(shù)有一定的了解，就能進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程，編程語(yǔ)言便于閱讀，代碼簡(jiǎn)潔。以剖面測(cè)繪為例，編程如下：

剖面計(jì)算程序[4]

{X,Y}說(shuō)明：輸入剖面端點(diǎn)一端坐標(biāo)；

X-Y

{U}：U“X0” 說(shuō)明：輸入測(cè)站點(diǎn)縱坐標(biāo)X0；

{V}：V“Y0” 說(shuō)明：輸入測(cè)站點(diǎn)橫坐標(biāo)Y0；

Pol((X-U),(Y-V))◢說(shuō)明：計(jì)算方位角和距離；

“J=”：J→DMS◢ 說(shuō)明：以度分秒顯示方位角；

R說(shuō)明：輸入剖面方位角；

D=I*cos(R+90-J)說(shuō)明：計(jì)算剖面偏離測(cè)站距離；

“D=”：D◢說(shuō)明：顯示距離；

Lbl 1

{A,B,C}說(shuō)明：輸入測(cè)點(diǎn)斜距、水平角、垂直角；

E=A*sinC*cos(R+90-B) 說(shuō)明：計(jì)算測(cè)點(diǎn)偏離測(cè)站距離；

F=E-D說(shuō)明：測(cè)點(diǎn)偏離剖面距離(左邊為負(fù)，右邊為正)；

“F=”：F◢ 說(shuō)明：顯示偏距；

Goto 1

2　利用Excel簡(jiǎn)化內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

地質(zhì)編錄外業(yè)測(cè)繪形成的大量數(shù)據(jù)，需經(jīng)內(nèi)業(yè)計(jì)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(cè)繪資料除了要求提供展示圖、立面圖外，還需提供與之相對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)與軸線的關(guān)系(樁號(hào)與偏距)數(shù)據(jù)表。通常的方法是用計(jì)算器逐點(diǎn)計(jì)算、錄入，其工作量大而繁瑣，容易出錯(cuò)。

而Excel電子表格具有強(qiáng)大的重復(fù)計(jì)算能力，能夠很方便地進(jìn)行諸如方位角反算、邊長(zhǎng)改化、沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理、剖面計(jì)算、樁號(hào)、偏距計(jì)算等同計(jì)算模式的多點(diǎn)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(jì)算器所具有的功能，并直接形成成果表。

2.1表格設(shè)計(jì)

以樁號(hào)、偏距計(jì)算為例，表格設(shè)計(jì)可按不同的功能規(guī)劃為幾個(gè)區(qū)域，見(jiàn)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(shí)區(qū)：表頭區(qū)以下，可用一行或兩行分類對(duì)字段進(jìn)行標(biāo)識(shí)，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(cè)量所得的原始數(shù)據(jù)，如坐標(biāo)、高程等；

表1　樁號(hào)、偏距計(jì)算

中間計(jì)算過(guò)渡：為表格中部幾列，主要用于錄入各種過(guò)渡計(jì)算分式，可隱藏；

計(jì)算結(jié)果區(qū)：錄入成果計(jì)算分式，Excel電子表格將直接顯示為計(jì)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(cè)量點(diǎn)號(hào)、X、Y、H；在計(jì)算過(guò)程中，基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)線方位角作為中間過(guò)渡值；計(jì)算結(jié)果為樁號(hào)和偏距。

在測(cè)量計(jì)算中，除了加、減、乘、除、開(kāi)方外，最常見(jiàn)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(jì)算過(guò)程中需要進(jìn)行角度單位轉(zhuǎn)換。

但Excel中并沒(méi)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(shí)的表達(dá)式為：PI()[4-6]。

由于測(cè)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(diǎn)前為度，小數(shù)點(diǎn)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(dòng)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(guò)渡區(qū)為原始錄入，D3為過(guò)渡區(qū)的計(jì)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(jì)算公式分別如下：

在表1中，E5為樁號(hào)，F(xiàn)5為偏距，其計(jì)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(dòng)計(jì)算的，只需要把測(cè)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(hào)的計(jì)算結(jié)果可以遴選出縱剖面上的點(diǎn)，如縱0+247剖面，在E列中247±0.20范圍內(nèi)的點(diǎn)(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(shí)使用；根據(jù)偏距的計(jì)算結(jié)果可以篩選出橫剖面上的點(diǎn)，如橫0+00剖面，在F列中0±0.20范圍內(nèi)的點(diǎn)(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(shí)使用。

由于公式比較復(fù)雜，在使用Excel表格的過(guò)程中如果因?yàn)檎`操作而無(wú)意修改了公式，將影響其計(jì)算結(jié)果的正確性。即使意識(shí)到公式被無(wú)意間修改了，對(duì)其修改完善也是很麻煩的，因此，對(duì)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(jì)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(duì)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(duì)話框中輸入一個(gè)密碼后確定，就可以完成對(duì)表格中的公式的保護(hù)[7]。

在樁號(hào)、偏距計(jì)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(jì)算的時(shí)候只需要調(diào)整相應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)方位角以及原始數(shù)據(jù)就可以很快的得到計(jì)算結(jié)果。

3　Excel+AutoCAD批量成圖

在進(jìn)行圖形繪制時(shí)，由于測(cè)量的點(diǎn)比較多，如果只是通過(guò)command命令來(lái)進(jìn)行輸入，就會(huì)比較浪費(fèi)時(shí)間，而且也很容易出錯(cuò)。所以，我們采用Excel表格來(lái)進(jìn)行輔助操作。在Excel表格中，新增一個(gè)工作表用于粘貼測(cè)量點(diǎn)、樁號(hào)(或是偏距)、高程，其格式為第一列為測(cè)量點(diǎn)，第二、第三列依次為樁號(hào)、高程，然后在AutoCAD中利用VB編制的程序，來(lái)繪制圖形，設(shè)置不同的地質(zhì)要素圖層，在各個(gè)圖層內(nèi)對(duì)照野外編錄的測(cè)點(diǎn)示意圖，通過(guò)AutoCAD命令將相應(yīng)的地質(zhì)內(nèi)容根據(jù)點(diǎn)號(hào)逐一矢量化，同時(shí)予以對(duì)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(diǎn)號(hào))：Sub zdh() Set excel = GetObject(, "Excel.Application")

If Err Then

MsgBox "請(qǐng)先用Excel打開(kāi)地質(zhì)點(diǎn)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(yǔ)

地質(zhì)編錄測(cè)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(kāi)挖地質(zhì)編錄測(cè)繪，可以更加全面地反映開(kāi)挖情況和地質(zhì)現(xiàn)象。特別是對(duì)于工程施工遇到的主要地質(zhì)問(wèn)題，地質(zhì)編錄作為現(xiàn)場(chǎng)最原始的資料，可以方便的為設(shè)計(jì)、地質(zhì)和施工單位等參建各方共同協(xié)商解決問(wèn)題?；贓xcel進(jìn)行的工程地質(zhì)編錄，可以把原始資料長(zhǎng)久保存，同時(shí)也是地質(zhì)工作中必不可少的歸檔圖件。如何把計(jì)算機(jī)軟硬件、Excel表格、AutoCAD編程等有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，從而便捷、高效地實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的地質(zhì)編錄測(cè)繪是以后的發(fā)展方向。

[1]水利水電工程地質(zhì)測(cè)繪規(guī)程(299-2004)[S].中國(guó)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(guó)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(cè)繪工作[J].水利水電快報(bào)，2006,27(22)：25-28.

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

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

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

[7]王艷軍.快速計(jì)算剖面方向一法[J].工程地質(zhì)計(jì)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(cè)量工作。

P208

B

1003-9805(2016)03-0088-03