基于excel的獨流減河進洪閘垂直位移觀測資料整理分析模板的設(shè)計與應用

基于excel的獨流減河進洪閘垂直位移觀測資料整理分析模板的設(shè)計與應用

excel是微軟推出的一個強大的電子表格生產(chǎn)和數(shù)據(jù)處理軟件。您可以編輯文本、圖表和數(shù)據(jù)，完成命令、排序、過濾和生成圖表。針對水閘工程測量項目多、任務重、觀測要素固定的特點,基于Excel開發(fā)的觀測資料整理分析模板簡便、高效、直觀,模板的使用直觀、透明、動態(tài)、靈活、圖表功能強。由于Office軟件使用的普遍性及其組件之間數(shù)據(jù)良好的交互性和共享性,Excel在測量數(shù)據(jù)處理與相應報告的生成等方面更具優(yōu)勢。以獨流減河進洪閘垂直位移觀測為例,介紹使用Excel開發(fā)觀測資料整理分析模板的主要技術(shù)與方法。1提出問題1.1進洪閘工程概況獨流減河進洪閘(以下簡稱“進洪閘”)位于大清河水系東淀下游,子牙河、大清河、獨流減河交匯處,由北閘和南閘2座大型水閘組成,其中南閘始建于1953年、北閘始建于1969年,兩閘于2005年4月開始除險加固,設(shè)計總流量3600m3/s。主要作用為宣泄大清河系洪水經(jīng)獨流減河入海,保證天津市和津浦鐵路的安全,減輕大清河中下游地區(qū)的洪澇災害。目前,進洪閘開展的工程觀測項目有垂直位移、水平位移、揚壓力和滲透壓力測量。兩閘共有垂直位移測點126個,其中南閘84個、北閘42個。1.2垂直位移觀測的特點進洪閘垂直位移觀測主要是從實測資料入手,做到“隨觀測、隨記錄、隨計算、隨校核、隨分析”,研究測值變化規(guī)律,迅速發(fā)現(xiàn)問題,及時判斷工程的工作狀態(tài);對發(fā)現(xiàn)的異?，F(xiàn)象作專項分析,必要時采取工程措施進行處理,確保工程正常運用。通過長期實踐總結(jié),進洪閘垂直位移觀測有以下特點:(1)測點數(shù)量眾多、位置固定;(2)觀測周期、路線固定;(3)資料整理工作量相對較大,分析算法相對簡單。基于以上特點,可以說,此工作是一項程序相對固定而重復動作較多的工作,在實踐中嘗試著利用計算機來完成對數(shù)據(jù)的計算、自動輸入、繪制曲線。2示例方案2.1進洪南閘垂直位移測點的編制按照垂直位移觀測的要求和特點,根據(jù)測點的分布來確定實測路線和測站數(shù),同時利用測點固定轉(zhuǎn)點(包括去和回),根據(jù)站間距離(一般不超過50m)將架設(shè)儀器的位置嚴格固定下來。以上的觀測路線、站數(shù)、轉(zhuǎn)點、儀器位置的固定方案要在前期工作中進行比較篩選,找出最優(yōu)方案作為永久觀測方案,該方案一旦確定便不宜隨意更改。按照進洪閘的實際情況編制進洪南閘垂直位移測點分組如圖1所示。1組:1(上、中、下)至14(上、中、下),個別下游測點由于排架柱阻擋視線歸入3組,其中1(上)和14(上)為轉(zhuǎn)點。2組:15(上、中、下)至28(上、中、下),個別下游測點由于排架柱阻擋視線歸入4組。另加基點引測和閉合測站,則共為7站。2.2使用excel的主要技術(shù)2.2.1創(chuàng)建多種功能函數(shù)函數(shù)和公式是對工作表的數(shù)值進行計算和操作的等式,而函數(shù)是在公式中使用的一種內(nèi)部工具。Excel是數(shù)值數(shù)據(jù)處理應用軟件,提供了約3000余個函數(shù),包含了日期時間、數(shù)學和三角運算、統(tǒng)計、查詢和引用、數(shù)據(jù)庫、文本、邏輯、信息、財務等多種函數(shù),這些函數(shù)可以實現(xiàn)多種功能。此例中,主要應用公式創(chuàng)建各類數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián),應用函數(shù)來做具體計算和內(nèi)容標記。公式以等號“=”開始,可以包括:運算符、單元格引用、值或常量以及工作表函數(shù)。如,高程數(shù)據(jù)記錄表中,1(上)高程=基點高程+(1(上)讀數(shù)-基點讀數(shù))。2.2.2創(chuàng)建保障人員表達方式要直觀地反映數(shù)據(jù),可以運用Excel中的繪制圖表功能,數(shù)據(jù)以圖表的形式顯示,具有很好的視覺效果,更易于查看數(shù)據(jù)的差異、走勢和預測其發(fā)展趨勢。一般使用“圖表向?qū)А眮韯?chuàng)建圖表,經(jīng)過:選擇數(shù)據(jù)-選擇圖表類型-設(shè)置圖表數(shù)據(jù)源-設(shè)置圖表選項-設(shè)置圖表位置等步驟來完成。圖表又包括柱狀圖、餅圖、折線圖、散點圖等。本例中使用折線圖繪制測點高程變化過程線。2.2.3工作簿的格式如果已經(jīng)建立的工作簿及其中的表格是經(jīng)常使用的一種標準格式,則可以將該工作簿的格式保存起來,被保存的工作簿格式稱為“模板”。以后需要建立該模板格式的工作簿及其表格時,只需在保存文件時選擇文件類型為“模板”即可;使用已建立的模板,在“新建”-“使用本機上的模板”中選擇所需的模板。2.3使用excel制作觀測分析模型2.3.1高程、轉(zhuǎn)點高程首先在Excel工作表中創(chuàng)立閉合導線往返測站結(jié)構(gòu)(包括基點、轉(zhuǎn)點),同時確定每站管轄的測點,設(shè)置公式,引用基點高程計算轉(zhuǎn)點高程和測點高程(高程單位為m,讀數(shù)單位為mm)。轉(zhuǎn)點高程=基點高程+(基點讀數(shù)-測點讀數(shù))/1000測點高程=轉(zhuǎn)點高程+(轉(zhuǎn)點讀數(shù)-測點讀數(shù))/1000在該表的最后設(shè)置“往返閉合差”一欄,設(shè)置該單元格的條件格式(格式-條件格式,用于標記異常數(shù)據(jù)),如果閉合差在允許范圍內(nèi)則出現(xiàn)綠色數(shù)字,反之則出現(xiàn)紅色數(shù)字。利用Excel的模板功能制作成觀測記錄自動計算模板(簡稱:模板1),供每次測量使用,如圖2所示。2.3.2觀測時間安排在成果比較表中設(shè)置始測高程、上次高程、本次高程、間隔位移量、累計位移量列,同時設(shè)置始測、上次、本次觀測時間,設(shè)置公式。間隔位移量=(本次高程-上次高程)*1000累計位移量=(本次高程-始測高程)*1000利用Excel的模板功能制成成果比較表模板(簡稱:模板2),供每次測量使用,如圖3所示。2.4數(shù)據(jù)準備2.4.1對測點進行分組在數(shù)據(jù)匯總表中要設(shè)置始測、歷次觀測時段等列,以便于數(shù)據(jù)比較和沉降過程線的繪制,其中數(shù)據(jù)主要引用成果比較表中歷次高程,在制作數(shù)據(jù)匯總表時有必要對測點進行分組,分組原則為:有可比性的點列為同組,高程在同一平面上的點列為同組。根據(jù)以上原則,將南閘和北閘的測點劃分為三組,即:下游一組,中間一組,上游一組,如圖4所示。該表為繪制測點沉降過程線提供數(shù)據(jù)。2.4.2測點沉降試驗為觀察方便,在數(shù)據(jù)匯總表中插入折線圖表,在該圖表中設(shè)置標題。圖表橫軸為時段,單位采用月或季度;縱軸為沉降量,采用毫米。在測點沉降過程線中,根據(jù)測點的高程基數(shù)設(shè)置橫縱軸的交叉點,根據(jù)測點的變化范圍選擇主次刻度單位和最大值。為了觀察分析便捷,將每一組制作一張圖表,如圖5所示,測點沉降過程線圖的數(shù)據(jù)源為數(shù)據(jù)匯總表。2.5觀測成果比較表為敘述方便,以2007年為例,介紹測點自動計算及引用過程。(1)利用模板1制成始測、1月、2月、3月、……、12月觀測記錄自動計算表。(2)利用模板2制成始測與1月、1月與2月、2月與3月、……、11月與12月觀測成果比較表。觀測成果比較表中的測點高程數(shù)據(jù)全部來源于觀測記錄表,在編制引用公式時應注意測點、測次及上次、本次的對應。(3)數(shù)據(jù)匯總表中,橫軸為時段,顯示始測、1月、2月、3月、……、12月各不同時段的測點高程數(shù)據(jù);縱軸為不同的測點,根據(jù)南北閘的實際情況,各分為3組。各測點及不同時段的高程數(shù)據(jù)來源于始測、1月、2月、3月、……、12月觀測記錄自動計算表。(4)沉降過程線圖南北閘共6張,每閘3張,每張為一組,過程線設(shè)置數(shù)據(jù)源引用為匯總表中對應的數(shù)據(jù)。隨著每個月輸入觀測記錄自動計算表,可清晰地顯現(xiàn)出南北閘各組測點在不同時段變化情況。2.6確保數(shù)據(jù)正確(1)以上工作完成后,要對觀測記錄表、成果比較表、數(shù)據(jù)匯總表、測點沉降過程線圖進行校核調(diào)試,主要包括:計算公式編制是否正確、引用測點數(shù)據(jù)是否正確,最好使用經(jīng)校核正確的數(shù)據(jù)進行輸入檢驗。(2)通過視圖、邊框底紋、填充顏色、工具選項等對工作表、圖表、工作簿進行外觀修整。為避免誤刪改數(shù)據(jù),可設(shè)置工作表保護。(3)新建目錄工作表,并使用超鏈接建立目錄與工作表之間的跳轉(zhuǎn)關(guān)系。(4)積累一年成功數(shù)據(jù)后,以年為單位將整個工作簿內(nèi)容保存為模板,供下年使用。3壓縮重復勞動、提高工作效率的分析任務通過試用和改進,較好地完成了進洪閘垂直位移觀測的數(shù)據(jù)分析任務,在壓縮重復勞動、提高工作效率方面發(fā)揮了重要作用。同