Excel环境中控制测量三角网平差及坐标计算

学术论坛　・４０７・　浅议工程测量应用Ｅｘｃｅｌ　ＶＢＡ及ｉ贝蚣技术探究　刘　（核工业井巷建设公司，　【摘要】随着现代科技的不断进步，　测绘技术也在日新月异，而测量程序更是得　到不断的更新和发展，利用Ｅｘｃｅｌ　ＶＢＡ开发　测量程序有着很广泛的应用空间。因此，本　文首先陈述了ＶＢＡ开发Ｅｘｃｅｌ测量程序的可　行性，以及ＶＢＡ测量程序在工程测量申一些　应用，相信可以为实践提供借鉴。　【关键词】工程测量；测量程序；测绘　技术；ＶＢＡ；Ｅｘｃｅｌ　１、引言　利用Ｅｘｃｅｌ开发测量程序具有很多优点，　如操作简便、程序高效和过程通用等，同时　所编程序使用比较直观、实时、灵活、动态、　透明、交互性以及图表功能强，这样可使用　的人群较为广泛。另外，ＷＰＳ等类似办公软　件普遍性及良好的数据交互性与共享性，使　得Ｅｘｃｅｌ在测量数据处理以及相应报告的打　印输出等方面更有优势。如果采用其他平台　进行开发，要实现数据处理以及打印功能，　需要耗时费力进行复杂的程序开发，甚至一　些功能也很困难才能实现。现今，基于Ｅｘｃｅｌ　ＶＢＡ开发测量程序的相关文献已经不少，笔　者鉴于自身实践介绍一些开发经验。　２、开发平台选择　一个系统的开发基础有很多种，但是ＶＢ　是一种兼容性比较好的开发语言，同时Ｅｘｃｅｌ　中支持ＶＢＡ的开发。这样在办公软件中比　较有竞争力的软件是ＷＰＳ以及Ｏｆｆｉｃｅ，它们　都具有ＶＢＡ编制开发技术支持平台。同时　ＶＢＡ开发Ｅｘｃｅｌ测量程序比较容易实现，　Ｅｘｃｅｌ本身就有非常强大的计算能力，相应的　表格、图形、报表等功能作为技术支撑。另　外，Ｅｘｃｅｌ为众人所熟悉，操作起来比较容易　上手。因此，基于ＶＢＡ开发Ｅｘｃｅｌ测量程序　是一个非常科学的开发平台。　工程测量中有很多需要处理数据的环　节，因此，本文介绍了面向测量工程的Ｅｘｃｅｌ　程序开发，利用ＶＢＡ开发Ｅｘｃｅｌ测量程序的　技术方法。实际上，这一技术可以开发出较　复杂和较大规模工程测量应用程序，覆盖工　程测量几乎所有数据处理功能。在工程测量　数据处理方面，它表现出其他程序难以比拟　优越性。利用ＶＢＡ开发出的很多Ｅｘｃｅｌ的测　量函数和测量数据的处理程序，在测量工程　应用中发挥着很好的作用，特别是在复杂的　大型工程测量数据处理方面，这些工程充分　体现现代工程测量动态、实时以及可视化要　求。　ＶＢＡ是绑定在Ｅｘｃｅｌ上的共享语言，因　此可以使用ＶＢＡ完成Ｅｘｃｅｌ中的各个功能：　使用一些简单的ＶＢＡ测量程序就能够实现　大量的特别是重复性的操作，并且可以通过　使用快捷键、菜单命令以及工具栏按钮等方　式来快速地执行ＶＢＡ测量程序，从而实现　大量的复杂操作的自动化；ＶＢＡ可以提供大　量丰富的对象，在一个工作表中就可以很方　便地控制其他工作表、数据表和文档，从而　实现不同工作表之间的数据交流。这样可以　实现各种测量数据的快速处理，节约了很多　江　浙江，湖州，３１３００１）　时间。　３、程序设计与开发　编写测量计算程序时，应注意一些常见　问题：加强程序本身可读性编写，除主程序　编写外，应设置若干个子程序，主要进行方　位角、距离的计算以及角度分秒与弧度之间　转换等子程序，这样保证编程思维的连续性　以及程序本身可读性：计算数值取位以及取　舍问题也是比较重要的一个因素，现今计算　机运行速度都非常快，计算程序相对较小，　存储的空间也是相当比较大，因此不必考虑　程序运行速度以及存储空间容量方面的问　题。但是作为测量数据来讲，有时会包含有　基数很大的数值，因此，在数值之间继续相　关运算时，小数点后的数字有些时候会起到　很重要作用，尤其是中间计算过程的一些过　程数据，所有测量程序计算的取位应尽可能　地多取小数位数，（如编程时可以去到小数点　后１６位以上），以保证程序计算结果的精度。　编程时还应注意除零问题，在道路工程　中计算道路路线方位角时，需要计算反正切　函数，在计算时会存在因两个走坐标相同而　产生除零情况，此时应作特殊处理，以增强　程序通用性；测量中的方位角判断也是程序　应考虑的一个控制方法，一些三角函数的计　算范围是Ｉ兀到Ⅱ之间，而方位角是在０到２７【　之间，因此，必须进行方位角所在象限判断，　然后才能进行其他后续处理；角度与弧度之　间转换也是在程序设计中应该注意的一个事　件，在计算测量坐标时，正弦和余弦等三角　函数都是用弧度计算的，而放样时的方位角　则是用度分秒角度值形式表示，这些都需要　注意弧度与角度度分秒之间转换问题。　另外，测量中的一些习惯用法、书写格　式以及表示方式，也需要在程序设计与编写　过程进行控制。例如道路工程测量中习惯用　“Ｋ２＋４３．５”的形式表示里程桩号，在在程序中　计算结果要作特殊处理，以便符合这一习惯。　４、Ｅｘｃｅｌ程序在工程中的应用　４．１在测量数据处理中的应用　Ｅｘｃｅｌ　ＶＢＡ进行数据处理有很多优点，　利用ＶＢＡ编程可以进行测量数据的各种算　术和矩阵的运算、解算各类方程；可以实现　导线网、水准网、边角网、三角网等各类控　制网的近似平差以及严密平差，各种类型坐　标换带计算意见相应坐标正反算：还可以进　行道路中边桩坐标及放样参数数据计算、路　基填土高度以及土石方量计算、道路高程和　超高及加宽计算等，这为测量数据处理提供　了极大的方便。　４．２　ＶＢＡ编程的道路横断面测量中的应　用　通过利用全站仪对边测量法测量获得道　路横断面数据，这样测量的外业工作可以不　受地形条件的限制，一个站可以测量多个横　断面数据，如遇到障碍物时，可以进行任意　设站，可以非常灵活地避开障碍物，将所有　断面的变坡点坐标数据自动存储在全站仪　中　进行内业处理时利用仪器随机自带的数　据传输软件，完成数据下载，然后利用ＶＢＡ　语言进行编制的ＥＸＣＥＬ数据格式转换程序，　这样可以轻松地将数据格式转换成为道路设　计软件所要求横断面地面线文件。通过在多　条道路勘测中的实际应用，充分证明这是一　种高效横断面测量方法，实现了横断面点位　数据采集、传输，到后处理全程的自动化、　数字化，大大减轻道路勘测的劳动强度，保　证横断面测量成果的质量，大大提高了工作　效率。　４．３　Ｅｘｃｅｌ在管道工程控制测量计算中的　应用　Ｅｘｃｅｌ是一种以电子表格为基础的计算　工具，通过ＶＢＡ的编程开发可以满足管道　控制测量过程中的多工作表计算要求。Ｅｘｃｅｌ　本身就具有很丰富的数学函数功能以及强大　的ＶＢＡ二次开发功能，利用Ｅｘｃｅｌ自身的数　学函数，编写出适合具体工程的公式，即可　以完全满足管线工程控制测量的需要，而对　于资深开发的程序员来讲，ＶＢＡ还可以开发　出较为复杂测量的程序，倘若适当的结合ＶＢ　编程，与Ｅｘｃｅｌ进行数据处理与交换，还可　编写出画管道系统图，实时的将各个坐标点　动态的在屏幕中显示出来，这对以后的管线　工程控制测量来讲，确定坐标点无疑会变得　更加简单。　４．４土方工程测量计算中的应用　利用测量的相关数据，在Ｅｘｃｅｌ中进行　数据记录，利用ＶＢＡ进行编程以实现土方　量的计算与统计，并在利用ＶＢＡ的程序支　持下完成对土方量成果的输出，输出是同时　可以利用Ｅｘｃｅｌ的一些图形输出，报表打印　功能。在实际土方量测算工作中得到了广泛　的应该，该方法的应用大大提高了土方工程　测量的工作效率的提高起到了巨大的推动作　用，成果的质量也得到了有效保证。　５、结束语　随着计算机技术的不断发展，Ｅｘｃｅｌ处理　测量数据已经非常广泛。结合测量数据处理　的整个过程，重点论述运用Ｅｘｃｅｌ　ＶＢＡ编程　进行工程测量有关计算方法以及相应的应　用，实现了在一个程序控制下实现自动计算，　通过编程处理以及录制相应的宏，既能进行　测量数据的批量处理，又能针对具体工程特　殊的点位要求单独进行计算；使得计算结果　以Ｅｘｃｅｌ文档形式保存或打印输出，给专业　测量人员进行数据处理、工程资料整理提供　了巨大方便。相对于各种专业测量数据处理　软件，应用Ｅｘｃｅｌ　ＶＢＡ具有适应范围广、界　面友好、使用方便直观、操作简单、计算速　度快等优点以及良好的群众应用基础等优　势，在测量工程实践中值得进一步推广和应　用。　参考文献：　［１］许娅娅，黄文元．一种道路横断面测量　的新方法［Ｊ］．中外公路，２００８，２８（２）：１２—１４．　［２］许娅娅，雒应预４量学［Ｍ】．北京：人民交　通出版社。２０１　１　［３］李卓琼，万兵．ＶＢＡ在工程测量中的应　用［Ｊ］．科协论坛：下半月．２０１Ｉ（１０）

I / 50 前 言

“测量工程控制与施工测量内外业一体化和数据处理自动化系统”简称科傻系统(COSA),意即用高科技集成的傻瓜式测量数据采集和处理系统。它将测量学基本原理和现代科技相结合，对电子全站仪（TPS）、电子水准仪(ELI)、全球定位系统(GPS)进行控制测量的观测值进行处理,实现各种类型的控制网平差、质量检核、输出报告等功能。

科傻系统（COSA）主要包括CODAPS、EREPS、CosaGPS和CosaLEVEL四个子系统。本手册是关于CosaLEVEL的使用说明书。

CosaLEVEL是水准测量与沉降观测数据处理系统，它由以下3个主要模块组成：

（1) 水准测量数据处理模块。它能对水准网、三角高程网进行平差计算，自动读取徕卡，天宝和拓普康数字水准仪的观测值文件(GSI、DAT，RAW格式)，转换为平差输入数据文件（IN1），具有观测数据概算、粗差探测、闭合差自动搜索和生成word平差报告等功能，并可以在AutoCAD2008下绘制网图。

（2）沉降观测数据分析模块。它能对多期沉降观测数据进行汇总管理，建模，自动生成EXCEL格式的沉降报告，在AutoCAD2008下显示沉降量，沉降速率以及沉降建模曲线。

（3）常用测量工具模块。它能进行各种坐标变换，可以实现测量工作中经常遇到的不同直角坐标系、直角坐标与大地坐标的相互变换。 目录

第一章 概述 ...................................... 1

1.1 系统简介 .............................. 1

1.2 安装及运行 ............................. 1

1.3 快速入门 .............................. 2

第二章 项目管理 ................................... 6

2.1 项目 .................................. 6

第３８卷第ｌ４期　．２３８・　２　０　１　２年５月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨｎ　ＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．３８　ＮＯ．１４　Ｍａｖ．　２０１２　文章编号：１００９—６８２５（２０１２）１４－０２３８－０２　如何用ＥＸＣＥＬ进行附和导线近似平差的计算　杨　冲　（山西省勘察设计研究院，山西太原０３００１３）　摘要：针对传统手工计算在煤矿测量工作中表现出的低效率等现象，从原理方法及问题处理方面阐述了如何用ＥＸＣＥＬ进行附　和导线近似平差的计算，介于在ＥＸＣＥＬ界面上可清晰、直观地显示计算的全过程，得出用ＥＸＣＥＬ代替手工计算的结论。　关键词：手工计算，ＥＸＣＥＬ，原理方法，测量　中图分类号：ＴＵ１９８　文献标识码：Ａ　０　引言　在煤矿测量工作中，经常进行单一附和导线的近似平差计　算。传统的手工计算，不但效率低，而且算错之后不易改正（因为　后一步的起算数据由前一步计算得到，一旦哪一步骤出错，后续　步骤都需重新计算）。而在ＥＸＣＥＬ界面上，可清晰、直观的显示　计算的全部过程，加之其强大的函数计算功能，完全可以代替繁　重的手工计算。　１　原理方法　１）计算角度闭合差　，闭合差限差　＝２ｔｏｏ　。若　＜　，　则按角度个数平均分配，目（将除不尽的１”分配到长边角度上），获　得各边转折角。　２）根据起始边（ＡＢ）的坐标方位角和改正后的转折角，推算　其余各导线边的坐标方位角。　３）根据起始边（ＡＢ）的坐标、各边的坐标方位角、竖直角和边　长，计算各点坐标增量，推求Ｃ点的坐标值（　ｄ　，　）。　４）计算Ｃ点坐标闭合差　和导线全长相对闭合差，若不超　限，则按距离分配　。　５）计算各导线点平面坐标。　６）根据　点高程、各导线节长度和竖直角计算各点高差及终　点Ｃ的高差闭合差，＾，若不超限，按距离分配　。　７）计算各导线点高程，见图１。　图１各导线点位置图　２　问题处理　在计算过程中，我们会遇到一些问题。　首先是角度的运算问题。我们知道，在ＥＸＣＥＬ中，不能对角　度值直接进行三角函数运算，需要将角度值换算成弧度。这里有　两个问题：　１）角度输入问题。　在ＥＸＣＥＬ表格中，不能直接输入度、分、秒。这里，笔者提供　一种输入角度的方法：首先自定义单元格格式，将其定义为［ｈ］　“　’ｍｍ“”’ｓｓ“　’的形式。角度值输入时，度、分、秒问以冒号隔开，　例如“２３：３０：０１”，输入完成后将自动显示为“２３。３Ｏ　０ｌ　’，这样输　入的角度可直接进行加减运算；　２）角度的三角函数运算问题。　收稿日期：２０１２－０２—１４　作者简介：杨　中（１９８４．），男，助理工程师　需运用角度转弧度函数“ＲＡＤＩＡＮＳ（）”。这里需要注意的　是，先前输入的角度值需要乘以２４，例如：ＣＯＳ（ＲＡＤＩＡＮＳ（Ａ１×　２４））（假设输入的角度值位置在Ａ１上）。经过以上两个步骤，便　可将斜距、水平角轻松转换为平距、坐标方位角。　再谈数值取位问题，我们知道，在角度计算中，遵循“四舍六　入，五前奇进偶不进”原则。在坐标增量（Ａｘ＝Ｓ　Ｘ　ＣＯＳＯｔ，　＝Ｓ×　ｓｉｎａ）计算时，我们也会遇到取位问题。如果一律按四舍五人方法　计算，由于进位误差的累积，势必造成坐标增量偏大。故坐标计　算时，也应遵循角度计算的取值方法，以避免因取值方法不当造　成的误差累积。我们可以采用下面的方法实现这一过程。　需要用到ＥＸＣＥＬ中的几个函数：取绝对值函数ＡＢＳ、嵌套条　件函数ＩＦ、取小数位数函数ＲＯＵＮＤ、取余数函数ＭＯＤ。以中问计　算过程保留四位小数为例。考虑到坐标增量存在正负号，故需先　将要计算的数值取绝对值进行运算，最后再带上正负号。例如：　ＡＢＳ（Ａ１）／Ａ１。计算中需要检Ｎ４，数点后第四位和第五位的数值　（Ａ１为要保留四位有效数字的数据）。　过程为：　１）如果ＭＯＤ（Ａ１×１０　０００，１）＜０．５，则直接保留四位有效数　字输出结果，即：ＲＯＵＮＤ（Ａ１，４）；　２）如果ＭＯＤ（Ａ１×１０　０００，１）＜０．６，需要检测小数点后第四　位（保留四位小数后）的数值，如果是偶数，则输出保留四位小数　后的数值ＲＯＵＮＤ（Ａ１，４），否则，输出ＲＯＵＮＤ（Ａ１，４）一０．０００　１。　３）如果ＭＯＤ（Ａ１×１０　０００，１）＞＝０．６，则输出ＲＯＵＮＤ（Ａ１，　４）。具体实现算法为：　“＝Ａ１／ＡＢＳ（Ａ１）×ＩＦ（ＭＯＤ（ＡＢＳ（Ａ１）×１０　０００，１）＜０．５，　ＲＯＵＮＤ（ＡＢＳ（Ａ１），４），（ＩＦ（ＭＯＤ（ＡＢＳ（Ａ１）×１０　０００，１）＜０．６，　（ＩＦ（ＭＯＤ（ＲＯＵＮＤ（ＡＢＳ（Ａ１），４）×１０　０００，２）＝０，ＲＯＵＮＤ（ＡＢＳ　（Ａ１），４），ＲＯＵＮＤ（ＡＢＳ（Ａ１），４）一０．０００　１）），ＲＯＵＮＤ（ＡＢＳ　（Ａ１），４））））”　解决了上述两个难题，再运用简单的三角函数及加减运算，　便可轻松在ＥＸＣＥＬ上进行导线近似平差。当然，上述方法仍有　一些瑕疵：　首先，负值角度在ＥＸＣＥＬ中不能正确显示，虽然并不影响计　算结果，但还是希望大家在以后的研究中能够进一步改进；　其次，由于不能在一个单元格中进行复杂的角度运算，表格　中存在部分冗余数据（如９０。０ｏ　００”，１８０。００　００”），使得表格整体　感觉庞大；　再次，由于存在取位（近似值）问题，计算结果与理论值仍存　在毫米级偏差，当然以目前测量所能达到的精度标准来说，完全　可以忽略不计。

观测角改正数改正后角值方 位 角边 长β′左V′左β左aD(m)△x△yXYGPS193534882.2186418699.987

GPS19314.58390"314°58'39"3534882.2186418699.989∑1439°59'58"2"1440°86400'5184000"1331.4340.0000.00210导线相对闭合差计算：1080°ƒD=√(ƒx2+ƒy2)-2"ƒx=0.02 =0.05±113"K=ƒD/∑D0" =1/26544<1/2000测量：计算：监理：∑β理=180(n-2)=∑△x理=0 ∑△y理=0改正数Vi=ƒβ/n=日期： 年 月日ƒβ=∑β测-∑β理=ƒy=-0.046ƒ容=± 40√n =0.020-0.046角度闭合差改正计算：n=坐标增量闭合差计算：395°49'15"91.974113.4293534790.24666.384491.97266.3886418633.600-1-87.390-87.3936418720.99037.66337.6623114.170219.25895.163189°26'34"95°51'23"9-2SJL221.531218°3'41"0"SJL3102.1218SJL1189.26340"SJL1226.27310"216.4245GPS20

102°12'18"253°58'10"226°27'31"21°53'12"85.074170.4754207°30'39"3534752.5846418720.992

3534752.5843534533.3253534452.4446418580.4416418606.8206418606.8133534533.3303534471.7306418392.437-214.376-61.600-61.597

247.202-380.881-4114.161219.262-214.38426.3763188.00480.882-17-19.28626.3798187.997