吳 燕

(潞安環(huán)能股份公司 王莊煤礦，山西 長治 046031)

Excel是微軟辦公軟件中的重要組成部分，可以進行各種數據的處理、分析和輔助決策等，并能夠按照需求進行各種數據圖形的輸出。Excel通過強大的數據表格處理功能、豐富的數學計算函數、強大的繪圖和圖形處理功能、多種數學分析模型以及外部數據功能，實現了源數據多種形式的展現和結果分析，在諸多行業(yè)中得到廣泛的應用，而Excel提供的VB編程模塊，更是提高了Excel應用靈活性[1]。礦山測量工作的主要任務是利用測量儀器設備獲取應用所需的觀測數據，并對觀測數據進行處理和分析，以此獲取相應的目標信息[2]。利用Excel強大的數據表格處理功能和函數功能，可以實現對觀測數據的快速處理，既能保證觀測成果的準確度，又方便對數據進行進一步的分析和應用。

1 礦山測量中的數據處理和分析

礦山測量是礦山建設的基礎工作，同時也是礦山建設和生產時期的重要一環(huán)，工作范圍涉及地面和井下，主要包括礦區(qū)地面控制網、礦區(qū)地形圖測繪、礦山施工測量、地表巖移觀測和礦圖繪制等工作[2]。礦山測量數據或觀測數據是指利用一定的儀器設備或其他手段反映礦山地理信息或者其他實體空間分布有關信息的數據。礦山測量數據處理和分析，是基于獲取的相關空間數據信息，通過坐標系轉換、平差、坐標正算、坐標反算、高程計算等進行相關數據處理，并借助數據分析和成圖軟件，進行地理信息輸入，以便獲取礦山建設所需專題數據和圖紙[2]。

最為基礎的礦山測量數據為角度、距離和高差，所以最本質的礦山測量數據處理就是利用獲取的角度、距離和高差等求取未知點的空間信息數據，或者利用已知的空間信息數據獲取角度、距離和高差等基礎數據，而任何數據都存在一定的誤差，影響結果精度，就必須對采集的數據進行平差處理[3]。與此同時，在數據獲取過程中選擇的參考基準不同，致使結果信息存在于不同的坐標系下，為了統一進行空間信息數據的管理和分析，必須進行坐標系統之間的轉換，主要包括大地坐標和平面直角坐標系之間的轉換，北京54坐標系、西安80坐標系、WGS-84坐標系之間的轉換，任意兩空間坐標系之間的轉換等。

2 Excel應用于礦山測量數據處理的基本原理

Excel中提供了豐富的數據計算和分析統計公式，并且可以進行VB編程，這樣就為礦山測量數據計算提供了優(yōu)勢條件，而Excel中可以實現單個或多個單元格的數據、公式進行擴展計算，其操作方法是利用Excel的單元格絕對引用、相對引用或混合引用，向下或向右拖動單元格[1]。礦山測量獲取的數據資料往往很多，包括大量的空間信息，但礦山測量數據計算所選用的計算方法和公式相同，礦山測量數據計算過程往往就是機械化的重復過程，即可以使用Excel提供的公式引用功能，直接拖動單元格，就可以實現大量數據的計算。在礦山測量中，應用最多的是Excel的相對引用功能，即引用過程中的相對引用單元格都會根據單元格拖動進行相應改變，這樣便于導線計算，連續(xù)坐標點間的方位角、距離反算。如果數據計算，相對引用單元格不需要或部分不需要發(fā)生改變，則需要應用Excel中的絕對引用和混合引用[4-5]。

3 Excel在礦山測量數據處理中的應用

3.1 Excel在數據計算中的應用

礦山測量數據的計算，主要包括坐標正算、坐標反算與高程傳遞計算。坐標正算即利用已知點與未知點之間的距離及方位角關系求取未知點坐標；坐標反算是已知兩點坐標，反算兩點間的距離及方位角；高程傳遞是利用已知點高程、已知點與未知點間高差、儀器高、前視高等數據求取未知點高程信息。本文以某次礦山測量工作為例，探討Excel在坐標正算與坐標反算中的應用，見圖1。

圖1 Excel中測量數據的計算方法

例1：已知點P坐標(x=5 000，y=8 000)，距離l=29.690 m，方位角α=180°37′27″，求未知點A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3)、D(x4,y4)。

1) 將已知點P坐標及已有方位角和距離信息輸入Excel表格中，見圖1，坐標正算公式為x1=x+l·cosα，y1=y+l·sinα；

2) 在Excel中實現三角函數的計算，必須將方位角度數表示轉換為弧度表示，在單元格J3中輸入公式為：fx=RADIANS(G3+(H3+I3/60)/60)，得到PA方向的方位角弧度為3.152 5；

3) 則在Excel中，未知點A(x1,y1)表示：在單元格B3輸入“=B2+D3×cos(J3)”，單元格C3中輸入“=C2+D3×sin(J3)”，得到A點坐標(4 970.312，7 999.677)；

4) 利用Excel相對引用功能，向下拖動單元格，即可利用已有單元格計算公式求得未知點B、C、D點的坐標信息。

例2：已知點P和點A的坐標(5 000，8 000)、(4 970.312，7 999.677)，反算距離l、PA方向方位角α。

2) 坐標反算方位角。在平面直角坐標系中，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個象限，四個象限的坐標方位角分別表示為：

Ⅰ：α=β,Δx>0,Δy>0；

Ⅱ：α=180°-β，Δx>0,Δy<0；

Ⅲ：α=180°+β，Δx<0,Δy<0；

Ⅳ：α=360°-β，Δx<0,Δy>0；

其中β表示象限夾角，β=arctan|y-y1|/|x-x1|。

3) 在Excel中實現距離計算。在單元格D3中輸入“=SQRT((B2-B3)2+(C2-C3)2)”，得到距離l=29.690 m。

4) 在Excel中實現方位角計算，必須讓Excel系統自動計算象限夾角β，并識別Δx和Δy處于哪個象限，所以使用到編程模塊IF語句，即實現：

α=IF(AND(B3-B2>0,C3-C2>0),ATAN((C3-C2)/(B3-B2))×180/PI(),

IF(AND(B3-B2<0,C3-C2>0),ATAN((C3-C2)/(B3-B2))×180/PI()+180,

IF(AND(B3-B2<0,C3-C2<0),ATAN((C3-C2)/(B3-B2))×180/PI()+180,

ATAN((C3-C2)/(B3-B2))×180/PI()+360)))

5) 在Excel中計算的方位角為數學表示，即方位角α計算結果為180.624°，應當轉換為度分秒表示，計算公式為：

fx=INT(E3)&"°"&INT((E3-INT(E3))×60)&"′"

ROUND((60×(E3-INT(E3))-INT(60×(E3-INT(E3))))×60，2)&"″"

6) 通過向下拖動單元格，就可利用沿用單元格公式進行坐標反算。

3.2 Excel中空間信息數據導入繪圖軟件

礦山測量中應用到的繪圖軟件主要以AutoCAD和龍軟地測空間管理信息系統(LRGIS)為主，LRGIS是專門針對礦山特點設計的礦山圖形繪制和分析軟件，內部建立了完善的符合煤炭行業(yè)標準規(guī)范的專業(yè)數據庫，為用戶提供了方便的圖形編輯、數據管理、查詢和空間分析功能。本文以LRGIS軟件為例，介紹Excel中坐標數據導入繪圖軟件的具體方法。已知Excel數據包括5個點位的坐標信息和高程信息，見圖2。具體方法如下：

圖2 Excel中建立的空間信息及結果顯示

1) 將Excel中已有的空間信息以(點號，x，y，高程)形式在一個單元格中顯示，在單元格E2中輸入“=A2&“，”&B2&“，”&C2&“，”&D2”，見圖2。

2) 新建文本文檔，在界面中第一行按照順序輸入點號，x，y，高程，利用復制命令將Excel中E2-E6數據復制到文檔中，見圖3。

圖3 構建的空間信息文檔

3)打開LRGIS軟件，菜單欄選擇[平面圖形]，通過提示按照以下步驟進行操作：[平面圖形]—[讀數據]—[離散點數據]—[選擇文檔文件]—[分隔符“逗號”]—[字段關聯]—[選取點位標記符號]—[比例尺]—[確定]，圖形結果見圖4。

圖4 在LRGIS中導入的離散點數據

4)Excel坐標文件導入LRGIS中，關鍵在于空間數據格式要統一，即都設定為“點號，x，y，高程”順序，分隔符選擇要相同，本文中都選擇的為“,”。

4 結 語

Excel強大的數據運算和分析處理能力，具有實時、可視化等特點，不僅可以極大提高數據計算效率，保證數據計算精度，及時發(fā)現和改正數據計算錯誤，還能夠與礦山測量制圖軟件之間進行數據共享，Excel數據可以直接應用于圖形繪制，縮短了成圖時間，提高了成圖精度。而Excel-VBL可以開發(fā)出較復雜和規(guī)模較大的數據處理分析程序，與其強大的數據運算和分析能力結合可以覆蓋礦山測量常用的數據處理功能，這是其他數據處理軟件無法比擬的。