基于EXCEL的工程分布及取樣平面圖批量展繪

朱向榮

（1.武警黃金第八支隊，新疆 烏魯木齊 830057）

地勘單位一般利用MapGIS、CAD或其他軟件平臺進行大比例尺工程分布及取樣平面圖制作，其成圖過程為：測量人員將野外實測工程坐標在軟件平臺上展繪編輯，進而打印出圖或在聚酯薄膜等圖紙上手工展繪成圖，圖件交由地質人員后，由其根據(jù)野外地質編錄將槽探樣品位置展繪上圖，再將其掃描矢量化，形成最終電子圖件。其中作圖環(huán)節(jié)多、經(jīng)手人員多、效率不高、精度也受影響。考慮到MapGIS平臺在地質制圖方面的優(yōu)點及其在地勘單位的普及性[1,2]，以及Excel在數(shù)據(jù)存儲處理方面的優(yōu)勢，本文將這兩者結合，從而真正實現(xiàn)常見地質工程的全數(shù)字化成圖。

1 全數(shù)字化成圖的軟件基礎

1.1 MapGIS明碼文件

MapGIS明碼文件包含所要展繪圖面內(nèi)容的全部信息，需將展繪的所有圖面信息按其規(guī)定格式編輯好，在MapGIS的“圖形處理”→“文件轉換”模塊中輸入明碼文件，即可得到展繪好的點、線、面文件。其關鍵在于計算所要表達的信息在圖中的具體坐標位置。MapGIS點、線、面明碼文件格式（以MapGIS 6.7為例）如下[3]：

1）點文件（擴展名為“.wat”）結構。

WMAP9022(文件頭)

n（點數(shù)）

x1,y1,1,type1（此處x、y與測量上表示習慣相反，下同）

…

xi,yi,i,type1

…

xn,yn,n,type1

其中，type1為點類型（取值0～5），類型不同，點信息也不同。點類型取值及相應點信息為（僅介紹與本文相關部分，以下同）：當type=0時，代表字符串,點信息為：("字符串"，字符高度，字符寬度，字符間隔，字符串角度，中文字體，西文字體，字形，水平(0)或垂直排列(1)，顏色，圖層，透明輸出)；當type=1時，代表子圖,點信息為：（子圖號，子圖高，子圖寬，子圖角度，輔色，顏色，線寬，圖層，透明輸出）。

2）線文件（擴展名為“.wal”）結構。

WMAP9021(文件頭)

n+1（n為線數(shù)）

線型號，輔助線型號，線色，線寬，X系數(shù)，Y系數(shù)，輔助色，圖層，透明輸出（1號線）

線點數(shù)m1

x1，y1

…

xm1，ym1

1，線長度

…

線型號，輔助線型號，線色，線寬，X系數(shù)，Y系數(shù)，輔助色，圖層，透明輸出（n號線）

線點數(shù)mn

x1，y1

…

xmn，ymn

n，線長度

3）區(qū)文件（擴展名為“.wap”）結構。

WMAP9023(文件頭)

n（弧段數(shù)）

線型號，輔助線型號，線色，線寬，X系數(shù)，Y系數(shù)，輔助色，圖層，透明輸出

前節(jié)點號，后節(jié)點號（若沒有指向任何節(jié)點，則為0）

左區(qū)號，右區(qū)號（若沒有區(qū)號，則為0）

線點數(shù)m1

x1，y1

…

xm1，ym1

ID，線長度

…

節(jié)點數(shù)nn

x1，y1

節(jié)點弧段數(shù)k

弧段號1，弧段號2，…，弧段號k

…

rn（區(qū)數(shù)）

區(qū)顏色，填充圖案號，圖案高，圖案寬，筆寬，圖案顏色，圖層，透明輸出，ID，面積，周長

區(qū)數(shù)據(jù)項數(shù)n

弧段1編號 {第1項}

弧段2編號 {第2項}

…

弧段k編號 {第k項}

0 {第k+1項}

弧段k+1編號 {第k+2項}

弧段k+2編號 {第k+3項}

…

最后弧段編號 {第n項}

…

1.2 Excel2003中文電子表格

Excel2003中文電子表格具有強大的數(shù)據(jù)存儲與處理能力，使用者只要在其中事先按自身需要編制好公式，導入原始數(shù)據(jù)即可完成相應計算、輸出成果。其中Excel VBA 2003是Office 2003所提供的程序語言，通過VBA程序設計，可以將很多重復的操作變?yōu)殡娔X的自動運行，減少因重復操作而帶來的出錯機會，大大提高了勞動效率、減輕了勞動強度。據(jù)此可設想將地質工程原始坐標數(shù)據(jù)及樣品位置信息按一定規(guī)律存儲在Excel表格中，通過事先編制的計算模板，按MapGIS明碼文件的規(guī)定結構輸出點、線、面明碼文件。

2 平面圖數(shù)學模型

2.1 工程定位

對單點定位的地質工程，只需將其坐標按比例換算至圖面坐標即可輸出相應明碼文件，其中只需注意“子圖號”及“圖層”必須按各單位的相應系統(tǒng)庫設置。本文主要討論槽探工程及其樣品位置展繪的數(shù)學模型。如圖1所示，假設某槽探工程由3點定位，其測量坐標分別為（x1，y1）、（x2，y2）、（x3，y3），槽探寬為2a（a的取值根據(jù)成圖比例尺而定），轉折處寬為2b，α、α1、α2分別為相應方位，2β為轉折角[4,5]，即

圖1 槽探示意圖

則有該槽探3對拐點的坐標分別為：

設第一個樣品HK1的端點距槽探起始端水平距為s，樣長為d1，則其4個定位點坐標分別為：

cosα1，y21'=y11+（s+d1）sinα1，其余樣品定位點按樣長類推即可。

2.2 數(shù)據(jù)檢核

對槽探工程樣品位置展繪而言，可能會出現(xiàn)以下錯誤，導致后續(xù)繪制礦脈有誤：

1）工程號混淆導致此槽探樣品展繪至彼槽探；

2）樣品展繪時起始端點用反導致各樣品相對位置關系與實際相反；

3）測量所得長度、方位與地質編錄長度、方位較差偏大（其中，長度偏差原因有工程號混淆或編錄時對不符合規(guī)格的槽探端沒有舍去，方位偏差原因有工程號混淆或羅盤讀數(shù)誤差偏大等），可致樣品位置與實地不符。

以上問題均會從長度、方位2方面顯示出來，只要妥善設置其限差，表格中用紅色提示相關超限工程號，測量人員與地質編錄人員就各種可能原因進行溝通后，區(qū)別原因改正數(shù)據(jù)即可解決。假設槽探測量長度、方位分別為L、α，編錄長度、方位分別為L'、α'，則長度、方位較差分別為（限差依據(jù)經(jīng)驗值而定）：?L=L-L'，?L≤±（2+0.01L）m，?α=αα',?α≤±4°。

3 Excel模板的建立

3.1 單點定位地質工程

如圖2所示建立表格，在單元格G1～G3中分別輸入“500、1000、2000”作為單元格F2的比例尺選擇項；在單元格G9～G18中分別輸入對應于E9～E18各工程類別的子圖號；在單元格H9～H18中分別輸入各工程類別的圖層號；在I5輸入“=IF(A5="","",1) ”用于判斷該行是否有工程輸入；在J5輸入“=IF(A5="","",IF(L5="ZK",C5*1000/$F$2&","&B5*1000/$F$2&","&I5&",1,"&M 5&",3,3,0,0,6,0,"&N5&",0",C5*1000/$F$2&","&B5*1000/$F$2&","&I5&",1,"&M5&",3,3,0,0,1,0,"&N5&",0")) ”，用于生成子圖信息；在K5輸入“=IF(A5="","",$K$2+C5*1 000/$F$2&","&B5*1000/$F$2&","&I5+$J$1&",0,"&$L$1&A5&$L$1&",3,3,0,0,1,0,0,0,1,"&N5&",0")” ，用于生成注記信息；在J1輸入“=COUNTA(A5:A1004)”用于統(tǒng)計工程數(shù)；在J1輸入“=2*J1”；在L1輸入“"”；在L5輸入“=IF(A5="","",LEFT(A5,2))”用于根據(jù)工程號判斷工程類別；在M5輸入“=IF(A5="","",VLOOKUP(L5，$F$9:$G$18,2))” ，用于根據(jù)工程類別生成子圖號；在N5 輸 入“=IF(A5="","",VLOOKUP(L5,$F$9:$H$18,3))” ，用于生成圖層號；將單元格I5～N5向下復制若干行。

圖2 單點工程數(shù)據(jù)表

控件“導出MapGIS明碼文件”的代碼如下[6]：

Private Sub CommandButton1_Click()

K = Range("J1")

If K > 0 Then

Open "D:單點地質工程.wat" For Output As #1'生成交換文件

Print #1, "WMAP9022"

Print #1, 2 * K

For I = 1 To K

Range("J4").Select

A=ActiveCell.Offset(I, 0).Range("A1")

Print #1, A

Next I

For I = 1 To K

Range("K4").Select

A = ActiveCell.Offset(I, 0).Range("A1")

Print #1, A

Next I

Close #1

MsgBox "數(shù)據(jù)已成功導出！", 48

Else

MsgBox "無數(shù)據(jù)可導出！", 16

End If

End Sub

3.2 槽探工程

如圖3、圖4所示建立表格，按以上數(shù)學模型在表格相關欄中輸入計算公式，用于計算工程及樣品定位坐標。同單點定位地質工程類似，在相關單元格中按規(guī)定結構生成點、線、面信息（因篇幅，此處不詳述）。

圖3 槽探工程數(shù)據(jù)表

圖4 樣品數(shù)據(jù)表

4 Excel模板的使用

在Excel模板的使用時，應注意以下問題：

1）為最大限度地提高效率，可待一個測區(qū)階段性的地質工作完成后，一次性輸入數(shù)據(jù)，一次性生成點、線、面文件；然后將文件備份，再按分幅依次與圖框套合成圖。在MapGIS中生成圖框時應注意將“圖框參數(shù)選擇”中“將左下角平移為原點”前面的選擇框中的“√”去掉，否則會套合錯誤。

2）在輸入槽探樣品號及樣品位置時，樣品不連續(xù)處，樣品號應為空，對應樣品長為樣品間隔距離（此處所指長度、距離均為水平距）。

3）如1條槽探編錄中有2個或以上方位，樣品輸入時將其從轉折處分開按多條槽探分別錄入數(shù)據(jù)。

4）待全部槽探端點坐標及編錄方位、編錄長度輸入后，如有個別工程號顯示紅色，先按“方位調整”按鈕（見圖4）消除起始端點用反的情況；若還有工程號顯示紅色，再按“誤差報告”按鈕輸出詳細的誤差報告（在D盤根目錄下），測量人員會同地質人員根據(jù)報告反映情況查明具體原因，區(qū)別對待。

5 結 語

利用上述方法還可以在一個工作簿內(nèi)建立多個表格，分別存儲處理控制點數(shù)據(jù)、地質填圖點及路線數(shù)據(jù)、礦權界址點及界線數(shù)據(jù)、勘探線批量生成等，實現(xiàn)一次處理數(shù)據(jù)能分別形成多種比例尺的相對獨立的點、線、面文件的目的，以后可根據(jù)需要進行文件組合，形成各類專題圖件。對采用CAD平臺成圖的單位，也可利用類似辦法輸出南方CASS交換文件從而實現(xiàn)快速制圖。與傳統(tǒng)方法相比，該方法的制圖效率隨數(shù)據(jù)量的增大而成倍增長，且因采用了解析法計算制圖數(shù)據(jù)，完全舍去了手工展點、掃描、矢量化等作圖過程，徹底消除了內(nèi)業(yè)展繪誤差，其精度與比例尺無關，只與外業(yè)精度相關，從而真正實現(xiàn)了常見地質工程的數(shù)字化制圖。

[1]谷高中，李義紅，張文軍，等.由野外實測數(shù)據(jù)直接生成MapGIS地質基礎圖件方法[J].新疆地質，2006，24 (1)：95-98

[2]李沙園，陳昕華，戈永怡.在MapGIS下快速實現(xiàn)柱狀剖面圖的繪制[J].物探化探計算技術，2004，26(2)： 173-176

[3]武漢中地數(shù)碼科技有限公司.MapGIS地理信息系統(tǒng)實用教程[M].武漢：武漢中地數(shù)碼科技有限公司，2003

[4]彭福坤，彭慶.土木工程施工測量手冊[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2002

[5]季斌德，邵自修.工程測量[M].北京：測繪出版社，1988

[6]王成春，蕭雅云.Excel VBA 2003程序設計實例導航[M].北京：中國鐵道出版社，2005