excl在数学建模和土木工程中的应用.doc
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《环境质量评价》实验指导(适用专业:农业资源与环境、水土保持与荒漠化专业)黑龙江八一农垦大学植物科技学院资环系……………………………………………………………精品资料推荐…………………………………………………目录实验一 Excel 在建立数学模型的应用 (1)实验二用Excel进行等标污染指数、等标污染负荷、污染负荷比的运算方法 (9)实验三 Excel在大气环境质量评价中的应用 (13)实验四用Excel模板进行有关河流湖泊水质评价的应用 (21)实验五环境系统最优化 (26)实验一 Excel 在建立数学模型的应用一、实验目的:练习掌握线性回归分析、曲线拟合及参数估计等数学建模问题二、实验原理:数学模型的建立过程中,从数据分析、参数估计直至模型的检验,数据计算的工作量十分巨大,没有计算机的帮助要完成这些工作是很难想象的。
Microsoft Excel 就是完成该项工作的一种简便有效的工具。
三、实验内容:1、污水处理的线性回归分析:例2-2 某污水处理厂提供的3、4月份的日常监测台帐如表2-4所示,试根据3月份的数据建立其出水COD对应入水COD的线性回归模型,然后用4月份的数据进行验证。
解:首先建立Excel的工作表,输入污水处理厂监测的原始数据。
在2.2 中已介绍了Microsoft Excel的“分析工具库”。
线性回归也是属于该工具库的内容。
在“工具”菜单中,单击“数据分析”命令。
如果“数据分析”命令没有出现在“工具”菜单中,则需要通过加载宏安装“分析工具库”,与此同时也将“规划求解”安装备用。
如图2-5所示。
完成了加载宏的安装过程,在“工具”菜单中,单击“数据分析”命令,选择线性回归操作。
按照对话框要求在Y 值输入区域输入对因变量数据区域的引用,该区域必须由单列数据组成。
这里选择输入3月份的出水COD的数据区域;在X 值输入区域输入对应入水COD数据。
回归统计的一些主要结果如表2-5。
图2-5 加载宏安装“分析工具库”和“规划求解”表2-5 出水COD对应入水COD回归统计结果Multiple R 0.630237Intercept 43.25682X Variable 1 0.136996标准误差26.22009观测值24因此,出水COD 对应入水COD 的线性回归的模型形式是:Y = 0.137X + 43.257相关系数 R =0.63,观测值24个。
Excel在土木工程材料计算中的应用马生元(青海民族大学,交通与工程系,青海西宁,810007)摘要用Excel电子表格讨论了土木工程材料中砂的级配、最大密度曲线理论、混凝土配合比计算的中值线等有关计算和图形绘制方法,可以提高土木工程材料工程材料计算的效率和质量。
关键词:Excel;土木工程材料;计算;绘图砂、矿质混合料以及混凝土组成比计算中砂的级配、最大密度曲线理论、混凝土配合比计算时的中值线等有关计算和图形绘制,是土木工程材料工程计算的基本内容[1][2][3],手工计算和绘制级配曲线费时费力,为了提高计算效率和质量,土木工程计算中可运用Excel的计算和绘图功能[4][5],快速、准确进行级配计算和级配曲线绘制。
1、砂的级配曲线计算与绘制1.1.、砂的筛分试验将500g试样,置于一套标准筛进行筛分(筛孔分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm),分别称出试样存留在各筛上质量,并计算其级配有关参数。
级配的三参数:分计筛余百分率、累计筛余百分率、通过百分率。
1.1.1、分计筛余百分率(ai)——各号筛的筛余量除以试样总量的百分率。
…………4、结论从上述的计算和图形绘制可以看出,用Excel电子表格的强大计算和图表生成功能,可用于比较复杂和繁琐的土木工程材料计算,还可提高计算的效率和质量。
参考文献1. 潘福营,利用EXCEL自动绘制颗粒级配曲线的方法[J],四川水力发电,2010,3(29):48-49.2. 汪伟, 董秀文,应用Excel 优化设计矿料合成级配[J],四川建筑,2007,3(27):170-171.3. 葛勇,土木工程材料学[M],中国建筑工业出版社,2007.Application of Excel in the teaching of civil engineering materialsShengyuan MaDepartment of Traffic and Engineering, Qinghai University for Nationalities,Xining, Qinghai,810007Keywords: Excel; Civil Engineering Material; Calculation; DrawingAbstract:Discuss computational and graphing methods theory of maximum density curve, grading of sand, median line of concrete mixing ratio calculations in the civil engineering materials with Excel spreadsheet software. Can improve the efficiency and quality of Calculation of civil engineering materials.,。
Excel在数学建模中的应用实例一、Excel 基础1、自动填充公式函数等例1.1:自动填充编号:病例数据的统一编号例1.2:自动填充实现复制例1.3:自动填充生成序列:等差、等比例1.4:利用函数计算2e-ln3.例1.5:利用函数求逆矩阵及矩阵转置、数乘矩阵、矩阵和、积、行列式等运算如已知1101122222213153A⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥-⎣⎦,求A’,A-1解:A’:选择性粘贴,或用transpose()函数(可在名称框中输入范围以选中结果区域,然后填入公式=transpose(原矩阵区域),再按Ctrl+Shift+Enter即可)A-1:Excel中输入矩阵,在结果矩阵第一行一列处输入=MINVERSE(原矩阵区域),结果只显示一个数字,用鼠标选中结果区域,先F2,后Ctrl+Shift+ Enter.A+B:用自动填充,或选中结果区域,在第一格输入公式后Ctrl+Entern*A:用自动填充+绝对引用,也可同上A/n:用自动填充+绝对引用,也可同上A*B:选中结果区域,用MMult函数后Ctrl+Shift+ Enter求矩阵行列式的值:用MDETERM函数用矩阵运算解方程组:未知数X等于系数矩阵的逆矩阵和Y向量的乘积.例1.6:用公式计算11212312341...23353573579π=+++++计算π的近似值,使误差小于10-14解:令n=1; m=3; t=1; p=1,然后n=n+1; m=m+2; t=t*n/m; p=p+t; pi=p*2 10-14即计算出的前后两项相差小于10-14例1.7:利用公式及函数计算:当x=3,2,1,0,-1,-2,-3时分段函数sin,0cos,0xx x xye x x>⎧=⎨≤⎩的值。
解:先输入列x,后用if和三角函数解决。
例1.8:求连续复利问题假设银行活期存款年利率为r(如r=3.25%),若某储户存20000元活期存款,那么一年后,他可以得到利息20000r,本息合计20000(1+r)元,因活期可以随便什么时候支取,如果满半年就结算一次,此时的本息合计为20000(1+r/2),把本息取出后立即再存入的话可得复利,即半年后再次结算,则全年的本息合计为20000(1+r/2)2,因为(1+r/2)2=1+r+r 2/4>1+r ,如此可发现每半年结算一次获利比一年结算一次多,某储户就想是不是每季度、每月、每半月。
Excel在数学建模教学中的应用背景数学建模是现代教育和科研中重要的一环,它将现实生活中的实际问题转化为数学问题,并通过数学模型进行分析和解决。
在学习过程中,学生需要提高模型构建和求解问题的能力,这就需要使用工具来支持学生的学习。
其中,Excel是一种应用广泛、易于上手的工具,因此在数学建模教学中,Excel的应用也越来越多。
Excel在数学建模教学中的优势数据处理和分析Excel具有数据处理和分析的能力,这使得学生可以通过Excel来处理数据,绘制各种统计图表,进行数据分析和预测。
这些能力可以帮助学生更好地理解模型和现实问题的关系,并进一步提高他们的模型构建和分析能力。
运算和求解Excel也具有强大的运算和求解能力。
无论是线性回归、非线性方程、优化问题,Excel都能够提供相关的函数和工具,帮助学生求解数学建模中的实际问题。
这些能力可以帮助学生掌握数学建模的基本技能,提高他们的数学思维和解决问题的能力。
可视化呈现Excel可以将复杂的数据和分析结果以图形和表格的形式直观地呈现出来,这对于学生理解和分析问题非常重要。
学生可以使用Excel绘制求解结果的各种图表,从而更好地理解模型和问题之间的关系。
灵活性和易用性Excel具有灵活和易用的特点,不需要编写复杂的代码就能够完成许多数学建模的任务。
学生可以通过自己的理解和创造力来使用Excel完成各种数学建模的任务,这也有助于培养学生的创新精神和动手能力。
Excel在数学建模教学中的实际应用数据处理和分析在数学建模教学中,学生经常需要使用实际数据进行建模和分析,这时候Excel就可以发挥它的优势了。
学生可以使用Excel进行数据预处理和清洗,处理缺失值和异常值,绘制各种数据图表。
在此基础上,学生可以通过Excel进行各种数据分析,比如拟合曲线、计算统计量、构建回归模型等等。
模型的求解在数学建模中,模型的求解是一个非常重要的步骤,也是学生需要掌握的一个基本技能。
Excel在数学建模中的应⽤在数学建模中的应⽤Excel 在数学建模中的应⽤在数学建模中的应⽤Excel 是Microsoft Office套件中的电⼦表格软件,它的应⽤很⼴泛,许多⼈把它当作⼀般的制作表格和图表的软件,⽽不清楚它的强⼤数据运算能⼒。
其实,Excel 内置了数百个函数供⽤户调⽤,还允许⽤户根据⾃⼰的需要随意定义⾃⼰的函数,Excel ⽆需编程就能够实现其他软件需要编程才能完成的复杂计算,能进⾏各种数据的统计、运算、处理和绘制统计图形,只要善于开发,Excel ⼀定能够在数学建模中发挥出更⼤的作⽤。
第⼀章 Excel 基本知识1. Excel的安装、启动和退出2. Excel⼯作界⾯简介Excel 以⼯作簿(book)的形式构成⽂件。
⼀个⼯作簿⽂件可包含多个⼯作表(⾄多255 张,⼀个⼯作表最多可容纳65536 个观察个体(记录)和256个变量(或字段名))、图表、宏指令表,这些都可以同时存在于同⼀个⼯作簿⽂件内。
当保存⼯作簿时,会把⼯作簿中的⼯作表、图表、宏指令表⼀并保存。
Excel ⼯作界⾯包括如下⼏项内容:标题栏、菜单栏、⼯具栏、编辑栏、⼯作表、⼯作表名称、滚动条、状态栏等。
3.单元格的命名4.配合⿏标操作的键:Shift 键、Ctrl键、Alt键。
5.宏的录制与使⽤第⼆章数据⽂件的建⽴与利⽤除直接输⼊数据或调⽤数据⽂件的⼀般功能外,Excel 还可由公式或⼀般数据快速填充⽅式产⽣新的数据,数据的复制、移动、插⼊、删除、排序、筛选等编缉操作⾮常灵活,经格式化后的数据⼯作表美观好看,使得Excel成为⽬前建⽴中⼩型数据⽂件最常⽤、最优秀软件之⼀。
Excel 数据与世界最优秀的统计软件SAS、SPSS等的数据可相互导⼊,⽅便处理。
本章将介绍如何利⽤录⼊、导⼊数据来建⽴Excel 数据⽂件。
1.单元格格式:数字、对齐、字体、边框、图案、保护。
2.数据的有效性设置3.建⽴数据清单4.数据“记录单”的作⽤5.数据的⾃动填充:填充柄、Ctrl+Enter复合键、填充序列对话框、等⽐数列数据的填充(编辑-填充-序列)、公式的⾃动填充(相对引⽤A1,绝对引⽤$A$1)6.公式与函数(例九九乘法⼝诀表的编制)7.数据的分列(数据-分列)8.添加与编辑批注(插⼊-批注)9.数据的导⼊与导出第三章数据的编缉与查询数据清单建⽴后,可能需要继续对部分数据进⾏剪切、复制、移动、删除、替换、产⽣新数据等。
Software Application •软件应用Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 47【关键词】Excel 软件 公式 应用优势对于工程计算而言,精准的计算结果以及必要的计算过程还原,是提升工程质量的重要手段,因此需要合理的应用相关计算软件,提升工程计算质量以及计算效率。
Excel 软件作为一种新型计算工具可以在计算中发挥作用,但是目前应用情况并不乐观。
因此,对Excel 软件在工程计算中的应用研究有着鲜明现实意义。
1 Excel软件的应用优势Excel 软件是现阶段人们日常办公所应用到最为常见的软件,对于使用者而言Excel 软件具有十分明显的便利性,无论是常见的表格记录还是图表生成都可以让工作更加便利。
从使用的基本情况而言,可以将Excel 软件的优势概况以下几个方面:(1)Excel 软件具有明显的数据透视功能,实际应用过程中可以将数据透视表划分为十几种表格形式,并且可以通过简单操作立刻完成,尤其是在工程计算过程中,因为其内部所具有的工程类型较多,因此数据表格种类也很多,可以应用Excel 软件进行合理存储。
(2)Excel 表格拥有较大的数据容量。
在缺省状态下,Excel 表格可以分为16个相同类型的“工作簿”,其中每个“工作簿”纵向共有256列,横向共有16384行,在行列交叉位置会形成单元格,数据则可以记录在单元格内部,因此每张“工作簿”中都可以记录数以百万计的数据信息。
(3)Excel 软件中包含有大量的计算公式以及计算函数,可以通过选择数据区间然后点击应用的函数、公式内容,可以直接输出计算结果,数据计算十分方便。
(4)应用Excel 表格进行工程数据计算可以降低计算错误发生概率,如果计算结果存在问题,Excel 表格还会作为必要提示,发现Excel 软件在工程计算中的应用文/刘波错误之后,只要修改一个数据其它数据就可以自行改变,进一步保计算稳定性,并且Excel 表格当中的图表工具十分全面,可以通过应用直观反应数据信息,这是其它计算软件以及计算方法所不具备的优点。
EXCEL在数学建模中的应用许多人对EXCEL的数据计算功能不了解,仅把它当作制作表格和图表的办公软件。
用它不需编程就能够实现其他软件需要编程才能完成的复杂计算,能够进行各种数据统计、运算、处理和绘制统计图形,只要善于开发,一定能够在数学建模中发挥出更大的作用。
一、EXCEL的数据处理功能EXCEL擅长数据统计,用它来处理数据能够节省大量时间,提高效率。
EXCEL的数据处理功能主要有两大块:1)计算功能它提供了300多个内部函数供用户使用,还充许自定义函数。
当大批数据都要用同一公式计算时,只要用鼠标拖动而不需要编程。
2)数据分析功能EXCEL提供了“数据分析”工具包,内含方差分析、回归分析、协方差和相关系数、博立叶分析、t检验等分析工具。
(一)Excel的函数Excel提供了12类(有常用、财务、日期与时间、数学与三角函数、统计、查找与引用、数据库、文本、逻辑、信息、工程、用户定义)共300多个内部函数,其中用得比较多的是常用、统计和数学与三角函数类中的函数。
函数由函数名、参数组成。
不同函数对其参数要求不同,若参数为数值,则可用单元格取代,有些函数的参数是多个数据,则可用区域取代,有些函数的参数是矩阵,则可用矩形区域取代。
①常用函数当插入函数对话框的选择类别中显示“常用函数”时,共有十多个函数供选择,它们的功能和参数如表1所示。
表1 Excel常用函数②数学与三角函数这些是数值计算时常用到的函数。
在插入函数对话框中选择数学与三角函数,则显示出58种函数供选择,其中常用的函数见表2所示。
表2 Excel数学与三角函数还有一些舍入或取整函数没有一一列出,如INT ,功能是向下取整。
例1 计算2e -。
例2 ln 3的值。
例3 求矩阵1101122222213153A ⎛⎫⎪⎪= ⎪-⎪-⎝⎭的逆矩阵。
【作法】插入→函数→数学与三角函数→MINVERSE →A1:D4→确定然后再在插入函数的区域仅出现一个-4,若要显示全部逆矩阵,则以插入函数的单元格(如上例的A7)为开始,选择一个和原矩阵A 大小一样的区域(如A7:D10),再按F2,再同时输入Shift+Ctrl+Enter ,则在选定的区域出现逆阵的计算结果。
EXCEL 在数学建模中的应用一、excel的数据处理功能1.函数Excel函数一共有11类,分别是数据库函数、日期与时间函数、工程函数、财务函数、信息函数、逻辑函数、查询和引用函数、数学和三角函数、统计函数、文本函数以及用户自定义函数。
Excel统计函数例如:求矩阵的逆矩阵MINVERSE、IF、SUM、SUMIF、COUNTIF、A VERAGE、例如:简单数值计算用户自定义函数例:当x=3 ,2,1,0,-1,-2,-3时,计算分段函数x sin x>0e cos x 0x x y x ⎧=⎨≤⎩。
例:用迭代法求非线性方程cos 0x x -=的数值解,迭代公式1cos k k x x -=,取01x =,要求精度达到1210-。
2、EXCEL 的数据分析功能1.描述统计:主要统计数据的平均值、中位数、标准差、方差等统计量。
2.直方图 (频率分布图) 例:randrandbetween;二、用EXCEL 绘制图表在实际生活中,有时为了能够直观的展现数据和分析数据,需要用折线图、柱形图或饼图表示表格中数据的比例关系,通过图表可以将抽象的数据形象化,便于我们理解、分析。
下图就是EXCEL 提供的一种饼图“我国土地利用类型”图表,能直观地看出我国土地利用的整体水平,也能反映出不同类型之间的差异。
EXCEL 中有很多的基本图表可供选择,我们只介绍其中的折线图、柱形图和饼图。
步骤1:选定用于制作图表的数据区和数据标志区。
在此例中我们选择A1:A8和D1:D8,其中A1:A8为图表的标志区,D1:D8为图表的数据区。
步骤2:单击常用工具栏上的“图表向导”按钮,出现“图表类型”对话框:在对话框左边的图表类型里选择相应的图表类型,右边选择相应的子图表类型。
在此例中我们选择“簇状柱形图”。
步骤3:单击“下一步”,出现“图表源数据”对话框,对数据区域和系列进行设定。
步骤4:单击下一步,出现“图表选项”对话框,对“标题”、“坐标轴”、“网格线”、“图例”、“数据标志”和“数据表”分别进行设定。
浅谈Excel电子表格在工程中的应用【摘要】随着办公自动化的推行,Excel电子表格在建筑工程管理中有着广泛的应用。
本文分别从工程量统计、测量、实验室工作等方面讲述Excel电子表格在建筑工程中的应用。
【关键词】Excel电子表格;工程;应用Excel电子表格具有处理数据功能强大、易学易用、操作方便等优点,所以在日常工作中得到了广泛的应用,下面将Excel电子表格在工程中的常见应用加以归纳总结。
1、在工程量统计工作中的运用在建筑工程中,无论是投标报价还是施工前工程量清单核查都需要“进行工程量统计,这是一项繁琐而需细致的工作,三维工程量计算软件不能满足所有需求,手工计算工作量大而且容易出错,这时利用Excel电子表格的计算和汇总功能能大大提高工程量统计工作的效率。
在工程量统计中,钢筋量的计算是所有统计工作中最主要也是最繁琐的部分。
下面谈一下如何用Excel电子表进行钢筋工程量的计算和统计。
首先要以某建筑工程项目为单位创建一个工作薄,然后根据建筑的分部分项设计一系列工作表,并以相应分部分项名称对工作表进行命名。
第二步,在每个工作表中计算每个分部分项的钢筋工程量。
现在图纸上一般会给出每种钢筋的根数和长度,我们可以直接根据图纸提供的钢筋表,将钢筋编号、直径、每根长度、根数输入到表格中,再利用Excel的乘积功能把每根钢筋总长自动计算出来,如表1,选中E1单元格输入“=C1*D1”,“C1”、“D1”可以输入,也可以在E1单元格中输入“=”后,利用鼠标单击C1单元格,再输入“*”后单击D1单元格完成公式的输入。
单位重为每米钢筋的重量,φ10的单位重为0.617kg/mm,所以每种钢筋的单位重我们可以采用“=0.617*钢筋直径*钢筋直径/100”计算,此时钢筋直径按“mm”单位取值,计算结果单位即为kg/m,但此时算出的结果与规范规定略有偏差。
另外一种方法是按规范规定单位重输入,但每个输入工作量大而且容易输错,此时可以利用Sumif函数快速输入。
EXCEL在数学建模中的应用许多人对EXCEL的数据计算功能不了解,仅把它当作制作表格和图表的办公软件。
用它不需编程就能够实现其他软件需要编程才能完成的复杂计算,能够进行各种数据统计、运算、处理和绘制统计图形,只要善于开发,一定能够在数学建模中发挥出更大的作用。
一、EXCEL的数据处理功能EXCEL擅长数据统计,用它来处理数据能够节省大量时间,提高效率。
EXCEL的数据处理功能主要有两大块:1)计算功能它提供了300多个内部函数供用户使用,还充许自定义函数。
当大批数据都要用同一公式计算时,只要用鼠标拖动而不需要编程。
2)数据分析功能EXCEL提供了“数据分析”工具包,内含方差分析、回归分析、协方差和相关系数、博立叶分析、t检验等分析工具。
(一)Excel的函数Excel提供了12类(有常用、财务、日期与时间、数学与三角函数、统计、查找与引用、数据库、文本、逻辑、信息、工程、用户定义)共300多个内部函数,其中用得比较多的是常用、统计和数学与三角函数类中的函数。
函数由函数名、参数组成。
不同函数对其参数要求不同,若参数为数值,则可用单元格取代,有些函数的参数是多个数据,则可用区域取代,有些函数的参数是矩阵,则可用矩形区域取代。
①常用函数当插入函数对话框的选择类别中显示“常用函数”时,共有十多个函数供选择,它们的功能和参数如表1所示。
表1 Excel常用函数②数学与三角函数这些是数值计算时常用到的函数。
在插入函数对话框中选择数学与三角函数,则显示出58种函数供选择,其中常用的函数见表2所示。
表2 Excel数学与三角函数还有一些舍入或取整函数没有一一列出,如INT ,功能是向下取整。
例1 计算2e -。
例2 ln 3的值。
例3 求矩阵1101122222213153A ⎛⎫⎪⎪= ⎪-⎪-⎝⎭的逆矩阵。
【作法】插入→函数→数学与三角函数→MINVERSE →A1:D4→确定然后再在插入函数的区域仅出现一个-4,若要显示全部逆矩阵,则以插入函数的单元格(如上例的A7)为开始,选择一个和原矩阵A 大小一样的区域(如A7:D10),再按F2,再同时输入Shift+Ctrl+Enter ,则在选定的区域出现逆阵的计算结果。
最小二乘法原理及excel数据处理在土工试验中的运用最小二乘法是一种基于统计学原理的数据拟合方法,用于找到一个数学函数,使得这个函数能够最好地拟合一组数据。
具体来说,最小二乘法就是对数据误差的平方求和,然后通过对这个值进行求导等操作,得到一个最优解,也就是最小二乘估计法。
在土工试验中,最小二乘法可以用来处理和分析试验数据,如拟合应力-应变曲线、延性指数等参数。
Excel数据处理是指利用Excel软件对试验数据进行整理、计算和分析,以达到有效理解和使用数据的目的。
Excel具有丰富的数据处理和图表制作功能,能够实现数据的可视化呈现和统计分析,方便用户对数据进行深入分析和研究。
在土工试验中,Excel可以用来绘制试验曲线、计算各种物理参数、进行数据拟合等,有利于为土工工程提供准确的数据支持和可视化分析。
《环境质量评价》实验指导(适用专业:农业资源与环境、水土保持与荒漠化专业)XX八一农垦大学植物科技学院资环系目录实验一Excel 在建立数学模型的应用 (1)实验二用Excel进行等标污染指数、等标污染负荷、污染负荷比的运算方法 (9)实验三Excel在大气环境质量评价中的应用 (13)实验四用Excel模板进行有关河流湖泊水质评价的应用 (21)实验五环境系统最优化 (26)实验一 Excel 在建立数学模型的应用一、实验目的:练习掌握线性回归分析、曲线拟合及参数估计等数学建模问题二、实验原理:数学模型的建立过程中,从数据分析、参数估计直至模型的检验,数据计算的工作量十分巨大,没有计算机的帮助要完成这些工作是很难想象的。
Microsoft Excel 就是完成该项工作的一种简便有效的工具。
三、实验内容:1、污水处理的线性回归分析:月份的数据建立其出水COD对应入水COD的线性回归模型,然后用4月份的数据进行验证。
解:首先建立Excel的工作表,输入污水处理厂监测的原始数据。
在2.2 中已介绍了Microsoft Excel的“分析工具库”。
线性回归也是属于该工具库的内容。
在“工具”菜单中,单击“数据分析”命令。
如果“数据分析”命令没有出现在“工具”菜单中,则需要通过加载宏安装“分析工具库”,与此同时也将“规划求解”安装备用。
如图2-5所示。
完成了加载宏的安装过程,在“工具”菜单中,单击“数据分析”命令,选择线性回归操作。
按照对话框要求在Y 值输入区域输入对因变量数据区域的引用,该区域必须由单列数据组成。
这里选择输入3月份的出水COD的数据区域;在X 值输入区域输入对应入水COD数据。
回归统计的一些主要结果如表2-5。
图2-5 加载宏安装“分析工具库”和“规划求解”表2-5 出水COD对应入水COD回归统计结果Multiple R 0.630237Intercept 43.25682X Variable 1 0.136996标准误差26.22009观测值24因此,出水COD对应入水COD的线性回归的模型形式是:Y = 0.137X + 43.257相关系数R=0.63,观测值24个。
Excel与土木工程摘要:随着计算机的普及,办公软件中的excel 工具得到了广泛地应用。
由于其有数据处理功能强大、操作方便、数据交换性强、学习容易掌握等优点,将其用于土木工程测量数据处理会是一种有力的手段。
以角度和弧度的转化方法为基础,将excel 方便地应用到导线坐标计算、条件平差等测量数据处理中,给测量学习者和工作者一些启迪,促使更实用的计算方法出现。
土木工程测量在土木工程建设中起着十分重要的作用,其目的是为工程建设提供准确、可靠的数据。
而测量数据的处理是一件比较繁琐的工作, 特别是对需要大量计算的数据。
虽然测量平差软件种类繁多,但专业性软件一般是针对大型控制网平差计算开发出来的,而对一些相对小型控制网平差来说,则不需要花费更多的资金来购买专业软件和准备相关的软件知识。
Excel 作为一种以电子表格为基础的计算方法,不仅可以满足测量过程中多表格的特点,而且通俗、易懂。
如处理单一水准高差配赋、角度计算、导线近似平差和各种控制网的严密平差等。
本文以教学实践和工程应用为出发点,介绍运用Excel 进行测量数据处理的思路和方法,为测量学习者和工作者提供一些有用的参考。
测量数据处理方法随着科学技术地飞速发展,也在不断地更新变革。
从最开始的手工记录、手工计算,发展到手工记录、计算器计算,直至发展到今天的电子记录,电子计算,极大地提高了测量数据处理的效率和精度。
各种测量数据处理方法对比如表1 所示。
1 Excel 在土木工程测量数据处理中的应用1. 1 Excel 办公软件的优点(1) 无需编程,易学,易用。
仅需将编写相应计算公式,输入相应单元格即可,这就使不会编程的一般测量人员也能在计算机上轻松完成平差工作。
(2) 操作直观,修改方便。
操作者可以很直观地看到处理的每一步,随时修改输入中的数据。
(3) 计算功能强大。
具有复杂公式的运算功能,可以进行多方面的计算;而对于重复性计算,当改变表格内输入数据时,可以自动完成重算工作。
《环境质量评价》实验指导(适用专业:农业资源与环境、水土保持与荒漠化专业)黑龙江八一农垦大学植物科技学院资环系目录实验一 Excel 在建立数学模型的应用 (1)实验二用Excel进行等标污染指数、等标污染负荷、污染负荷比的运算方法 (9)实验三 Excel在大气环境质量评价中的应用 (13)实验四用Excel模板进行有关河流湖泊水质评价的应用 (21)实验五环境系统最优化 (26)实验一 Excel 在建立数学模型的应用一、实验目的:练习掌握线性回归分析、曲线拟合及参数估计等数学建模问题二、实验原理:数学模型的建立过程中,从数据分析、参数估计直至模型的检验,数据计算的工作量十分巨大,没有计算机的帮助要完成这些工作是很难想象的。
Microsoft Excel 就是完成该项工作的一种简便有效的工具。
三、实验内容:1、污水处理的线性回归分析:例2-2 某污水处理厂提供的3、4月份的日常监测台帐如表2-4所示,试根据3月份的数据建立其出水COD对应入水COD的线性回归模型,然后用4月份的数据进行验证。
解:首先建立Excel的工作表,输入污水处理厂监测的原始数据。
在2.2 中已介绍了Microsoft Excel的“分析工具库”。
线性回归也是属于该工具库的内容。
在“工具”菜单中,单击“数据分析”命令。
如果“数据分析”命令没有出现在“工具”菜单中,则需要通过加载宏安装“分析工具库”,与此同时也将“规划求解”安装备用。
如图2-5所示。
完成了加载宏的安装过程,在“工具”菜单中,单击“数据分析”命令,选择线性回归操作。
按照对话框要求在Y 值输入区域输入对因变量数据区域的引用,该区域必须由单列数据组成。
这里选择输入3月份的出水COD的数据区域;在X 值输入区域输入对应入水COD数据。
回归统计的一些主要结果如表2-5。
图2-5 加载宏安装“分析工具库”和“规划求解”表2-5 出水COD对应入水COD回归统计结果Multiple R 0.630237Intercept 43.25682X Variable 1 0.136996标准误差26.22009观测值24因此,出水COD 对应入水COD 的线性回归的模型形式是:Y = 0.137X + 43.257相关系数 R =0.63,观测值24个。
查阅相关关系检验表,R 0.01(22)=0.515;由于这里|R |>R 0.01(n -2),说明3月份数据的出水COD 与入水COD 两者之间,存在高度显著的线性相关关系。
使用模型 Y = 0.137X + 43.257,根据4月份入水COD 数据求出出水COD 的计算值;选择Y 值输入区域为4月份的出水COD 数据,在 X 值输入区域输入对应出水COD 的计算值,再次进行线性回归操作:观测值仍为24个,相关系数 R =0.45,查阅相关关系检验表,R 0.05(22)=0.404;由于这里R 0.05(n -2)<|R |≤R 0.01(n -2),说明根据3月份数据归纳出的数学模型与新的数据观测组(4月份数据)之间的相关关系显著。
这里需要注意的是前后两个相关系数所具有的不同含意,前者表示模型中两个变量间的线性关系,后者表示的是数学模型估算值与观测值之间的相关关系。
4月份出水COD 对应入水COD 数据与模型估算值的比较如图2-6所示0501001502002500500100015002 结构分析和曲线拟合从建立数学模型的过程中,对于两个变量 x 和 y 的试验或观测数据,我们需要确定模型的结构,然后使用最小二乘法进行参数估值来获得数学模型。
半机理模型结构的建立,在于对事物运动或反应机理的认识。
对于用初等函数表示的模型结构,使用Excel 能够帮助我们迅速获得模型的完整形式,并能分析结构的合理性。
这就是曲线拟合;即寻求能够代表 x 和 y 函数关系的数学模型。
使用Excel 工作表进行曲线拟合的操作,是在图表菜单下,选定数据系列,使用趋势线命令,获得对话框,如图2-7所示。
Excel 趋势线所提供的模型结构形式,如表2-6所示。
图2-7 Excel 图表菜单下,添加趋势线命令对话框例2-3十二胺降解实验数据如表2-7所示,使用Excel 工作表进行曲线拟合。
表2-7十二胺降解实验数据时间(h) 0 1 3 5 7 9 23 27 31浓度(mg/L) 2.3 2.22 1.92 1.6 1.52 1.07 0.73 0.5 0.45解:在趋势线命令中分别选择模型结构形式为线性和指数模型,拟合结果如图2-8所示。
指数模型又分别指定和不指定是否必须通过初始浓度2.3 mg/L。
注意在图2-7中有个选项页,如果需要在图中显示出模型的表达式、R2,或者需要限制趋势线必须通过初始浓度标记的函数点,均在选项页进行操作。
从获得的三个数学模型来看,指数模型t e y 0519.016.2-=与实验数据拟合的相关系数高达 98.6%(R 2=0.9726),应是较好的选择。
图2-8 用线性和指数模型拟合十二胺降解实验3 用Excel 进行参数估计例2-4 根据对某一种反应的分析,获得灰箱模型为:21ln x b x a c y ++= 试根据表2-8所示的一组实验观测值,进行灰箱模型的参数估值,并讨论其是否可信。
解:首先建立Excel 的工作表,输入已知的实验数据,在新的两列中分别通过输入计算式,用复制命令或拖动鼠标求得对应的x 10.5 和 ln(x 2),该反应测定的原始实验数据和两列中间计算结果均列入表2-8。
在“工具”菜单中,单击“数据分析”命令,选择回归操作。
按照对话框要求在Y 值输入区域输入因变量 y 数据区域的引用(第3列);在 X 值输入区域输入第4 ,5 两列。
回归分析的一些主要结果如表2-9。
因此经确定参数后模型的形式是:21ln 3.472.651.13x x y -+=其相关系数R =0.94;查阅表2-3, n-2=11时的 5%和 1%置信度的R 分别为0.553和0.684,说明该模型与观测值之间相关关系高度显著。
4空气污染指数空气污染指数的分级标准是:(1)空气质量指数API 50 对应的污染物浓度为国家空气质量日均值一级标准;(2)API100 对应的污染物浓度为国家空气质量日均值二级标准;(3)API更高值段的分级对应于各种污染物对人体健康产生不同影响时的浓度限制。
目前试行的空气污染指数分级标准如表3-4所示。
为了对空气污染综合分级,首先需按单项污染因子计算空气污染指数。
参照上述空气污染指数分级标准的一些原则,每个单项有着各自的分级标准,表3-5列出了二氧化硫和可吸入颗粒物的分级标准。
空气污染指数API的计算方法如下:计算各单项污染物的API指数。
表3-5 二氧化硫和可吸入颗粒物的 API分级标准。
(μg/nm3)将监测点的各项污染物浓度日均值与各自的分级标准限值相比较,确定对应于该浓度值时API所在的API指数区间,再按照插值法计算该污染物浓度的API值。
ni n i n i n i n i n i i i I I I C C C C I ,,1,,1,,)()()(+-⨯--=++式中:I i —第 i 种污染物的污染分指数; C i —第 i 种污染物的实测浓度值;I i,n—第 i 种污染物n转折点的污染分项指数; I i,n+1—第 i 种污染物n+1转折点的污染分项指数; C i,n —n转折点上i 种污染物 (对应于I i,n )的浓度限值; C i,n+1—n转折点上 i 种污染物 (对应于I i,n+1 )的浓度限值。
1)确定监测点的API 指数及首要污染物。
当各污染物的分指数I i 计算完毕后,取API = Max (I 1,I 2,…I n ) 为该监测点所在区域的空气污染指数(API ),相应的该项污染物即为该区域的首要污染物(Critical Pollutants )。
每天,我们分别计算出各监测点的污染指数,这个指数所对应级别就定义为这个监测点的空气质量级别,对应的污染物就是这个监测点的主要污染物。
API 越小、空气质量越好。
使用API 比使用级别说明空气质量更详细。
比如 API 等于101和API 等于200,都属于Ⅲ级,但实际上101是接近良好的水平,而200是接近中度污染的水平。
目前我们采用的办法是各测点报空气污染指数,全市报级别并报平均空气污染指数和首要污染物。
例3-2 用分析仪器测得某监测站点某日的二氧化硫日均浓度值为80μg/nm 3,当日测得的可吸入颗粒物浓度值是200μg/nm 3,计算API 并指明首要污染物。
解:根据二氧化硫日均浓度值80μg/nm 3,查表3-3 API 在50-100之间,插值计算:65)5080(5015050100502=---+=SO I同理,根据测得的可吸入颗粒物浓度值是200μg/nm 3,计算API125)150200(15035010020010010=---+=pM I因此该测点的污染指数是125,首要污染物是可吸入颗粒物。
实验二 用Excel 进行等标污染指数、等标污染负荷、污染负荷比的运算方法一、实验目的:掌握用Excel 运算等标污染指数、等标污染负荷、污染负荷比的方法 二、实验原理:等标污染指数i ij ij C C N 0=等标污染负荷污染物的等标污染负荷ijiij ij Q C C P 0=评价范围内的等标污染负荷∑=jiji P P污染负荷比jij ij P P K =污染源对于这个评价范围的污染负荷比P P K j j =该污染物对于这个评价范围的污染负荷比P P K i i =三 实验内容:例4-5 已知某地区建有造纸厂,酿造厂和食品厂。
其污水排放量和污染物监测结果如表4-4,试确定该地区的主要污染物和主要污染源表4-4:各厂污水排放量和污染物浓度(mg/l)(附污染物排放标准)项目排放标准造纸厂酿造厂食品厂污水量(m3/s) 0.42 0.42 0.63挥发酚0.5 0.57 0.15 0.08COD(Cr) 100 758 865 532SS 70 636 188 120S 1.0 4.62 0.01 0.01解:使用Excel 进行成批的数据运算,如图4-1所示。
操作步骤如下:(1)首先计算各污染源的单项等标污染负荷。
单元C11 对应于造纸厂挥发酚的等标污染负荷,输入公式:“= C4/$B4*C$3 ”相当于执行“=0.57/0.5*0.42”C4的内容是造纸厂挥发酚浓度,B4的内容是挥发酚排放标准,C3是造纸厂的污水流量。
“$”是Excel的绝对引用符号,以写有公式的单元C11为源区域,复制到目标区域C11:E14,$B4中的“$”保证了在向酿造厂、食品厂进行横向复制时,不会脱离排放标准一栏。