沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化程序開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

吳慶芳，裴良臣，徐 輝，程正逢

（中南電力設(shè)計(jì)院，湖北 武漢430071）

1 引言

目前隨著越來(lái)越多的高層建筑和地下工程等項(xiàng)目建設(shè)的進(jìn)行，沉降觀測(cè)工作也越來(lái)越被建管部門(mén)重視，而且在安全生產(chǎn)、質(zhì)量第一的宗旨下，沉降觀測(cè)工作的意義也越來(lái)越重大。隨著測(cè)繪科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，電子水準(zhǔn)儀以其高精度、使用方便、速度快等優(yōu)點(diǎn)在各行各業(yè)的測(cè)繪工作中已經(jīng)代替了傳統(tǒng)的光學(xué)水準(zhǔn)儀，被廣泛應(yīng)用到測(cè)繪生產(chǎn)之中。在沉降觀測(cè)過(guò)程中，傳統(tǒng)的人工數(shù)據(jù)處理和繪圖方法，不僅花費(fèi)大量的時(shí)間和人力，而且在處理過(guò)程中容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，故而迫切需要一套完整的數(shù)據(jù)處理及繪圖程序。采用計(jì)算機(jī)軟件處理各項(xiàng)數(shù)據(jù)，可以大大提高工作效率，避免錯(cuò)誤的發(fā)生，還可以節(jié)約人力和財(cái)力，成品資料更具有美觀性。因此，沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化程序開(kāi)發(fā)與應(yīng)用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2 軟件開(kāi)發(fā)

為了解決沉降觀測(cè)項(xiàng)目中繁雜的數(shù)據(jù)處理問(wèn)題，筆者開(kāi)發(fā)完成了沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化軟件（以下簡(jiǎn)稱“沉降觀測(cè)軟件”），在大提高了數(shù)據(jù)處理和繪圖的自動(dòng)化程度，解決了長(zhǎng)期困擾中南電力設(shè)計(jì)院此類工程的一大難題。

本文以徠卡DNA03水準(zhǔn)儀為例，對(duì)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化軟件開(kāi)發(fā)方式及運(yùn)行的基本環(huán)境、功能、性能、軟件使用等進(jìn)行簡(jiǎn)要的說(shuō)明，不詳細(xì)描述軟件的具體代碼。

2.1 軟件開(kāi)發(fā)方式及運(yùn)行的基本環(huán)境

本軟件采用VBA方式實(shí)現(xiàn)Excel二次開(kāi)發(fā)，無(wú)需安裝，將沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化軟件直接在Excel中打開(kāi)運(yùn)行。

2.2 軟件數(shù)據(jù)處理流程

軟件數(shù)據(jù)處理流程見(jiàn)圖1。

2.3 沉降觀測(cè)軟件的功能

從實(shí)際使用出發(fā)，軟件實(shí)現(xiàn)的功能包括如下方面。

（1）自動(dòng)讀取DNA03儀器外業(yè)水準(zhǔn)記錄數(shù)據(jù)并裝載標(biāo)準(zhǔn)格式測(cè)量記錄本（不同品牌電子水準(zhǔn)儀可以根據(jù)其數(shù)據(jù)格式的不同在程序中做選擇裝載標(biāo)準(zhǔn)格式測(cè)量記錄本）。

（2）自動(dòng)匯總水準(zhǔn)記錄數(shù)據(jù)。

（3）將匯總的水準(zhǔn)記錄數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單處理，即可生成水準(zhǔn)網(wǎng)平差的原始數(shù)據(jù)格式。

（4）自動(dòng)讀取水準(zhǔn)網(wǎng)平差結(jié)果到指定工作表內(nèi)，經(jīng)簡(jiǎn)單處理即可生成外業(yè)平差結(jié)果匯總表。

（5）自動(dòng)讀取外業(yè)平差結(jié)果匯總表，生成沉降觀測(cè)記錄表。

（6）自動(dòng)讀取外業(yè)平差結(jié)果匯總表，生成繪圖文件數(shù)據(jù)表。

（7）根據(jù)繪圖文件數(shù)據(jù)表，生成沉降觀測(cè)點(diǎn)曲線示意圖。

2.4 沉降觀測(cè)軟件的性能

該軟件在數(shù)據(jù)的錄入上采用自動(dòng)錄入的方式，經(jīng)簡(jiǎn)單的菜單操作進(jìn)行各項(xiàng)計(jì)算，提供完整的沉降觀測(cè)報(bào)表并繪制出沉降觀測(cè)曲線示意圖。表格采用模板格式復(fù)制后選擇粘貼格式得到，而文件可以到任何電腦上的Excel中運(yùn)行，操作非常簡(jiǎn)單，并具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

2.5 沉降觀測(cè)軟件的特點(diǎn)

沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化軟件實(shí)現(xiàn)了沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法相比有以下4個(gè)方面的特點(diǎn)。

（1）觀測(cè)數(shù)據(jù)超限檢查自動(dòng)化。傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)方法是采用光學(xué)水準(zhǔn)儀人工測(cè)記的方法進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)站限差計(jì)算繁瑣且費(fèi)時(shí)，要求有專門(mén)的記錄計(jì)算人員，同時(shí)讀數(shù)與記錄有讀記不符的現(xiàn)象產(chǎn)生。外業(yè)觀測(cè)記錄本在室內(nèi)還要進(jìn)行多次的檢查工作，工作效率低；沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化軟件則是用電子水準(zhǔn)儀自動(dòng)記錄和計(jì)算測(cè)站限差，數(shù)據(jù)記錄準(zhǔn)確，即記即算，由于外業(yè)的各項(xiàng)測(cè)站限差均有儀器內(nèi)置程序嚴(yán)格控制，外業(yè)觀測(cè)完畢，內(nèi)業(yè)檢查的工作量大大減少，速度快，無(wú)錯(cuò)誤產(chǎn)生，節(jié)省人力和時(shí)間，減少內(nèi)外業(yè)工作量，大大提高工作效率。

（2）避免平差前的人工數(shù)據(jù)輸入環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)工作結(jié)束后，內(nèi)業(yè)計(jì)算出平差計(jì)算需要的各項(xiàng)數(shù)據(jù)并人工錄入到計(jì)算程序中，容易造成誤輸或錯(cuò)數(shù)，增加了檢查和重復(fù)錄入的工作量。

沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化軟件是采用菜單式操作，按照平差計(jì)算所需要的文件格式自動(dòng)形成所需要的文件，在平差計(jì)算時(shí)直接輸入該文件名字就可以完成全部的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)與計(jì)算的有機(jī)連接。

（3）沉降曲線繪制自動(dòng)化。傳統(tǒng)沉降曲線的繪制是在CAD環(huán)境中手動(dòng)進(jìn)行，其成品的出版需要單頁(yè)曬圖后裝訂。

沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化程序作業(yè)是在電子表格中直接繪制沉降曲線示意圖，該圖可以單點(diǎn)成圖，也可以多點(diǎn)成圖；多點(diǎn)成圖時(shí)，采用顏色標(biāo)示來(lái)區(qū)分不同點(diǎn)的沉降曲線，并在圖的右側(cè)自動(dòng)顯示圖例，出版時(shí)和其他報(bào)告文件一起采用雙面彩色打印一并出版，從而改變了傳統(tǒng)的成品資料出版方式，減少出版工序并節(jié)省了人力和財(cái)力。

（4）沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)表制作自動(dòng)化。傳統(tǒng)的沉降觀測(cè)報(bào)表的制作與錄入均采用人工錄入方法進(jìn)行，易錯(cuò)并費(fèi)時(shí)。

沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化程序作業(yè)是采用中文菜單操作，可直接從平差計(jì)算的成果數(shù)據(jù)文件中讀入，并形成不同的標(biāo)準(zhǔn)式的表格報(bào)表，具有速度快、準(zhǔn)確率高、表格美觀的特點(diǎn)。

3 軟件使用

3.1 軟件啟動(dòng)

該軟件無(wú)需安裝，只要將模板Excel文件拷入固定的目錄中即可運(yùn)行。啟動(dòng)Excel文件時(shí)，菜單會(huì)自動(dòng)加載，選擇相應(yīng)的項(xiàng)目菜單，就可以使用相應(yīng)的功能。

3.2 DNA03水準(zhǔn)觀測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入

選任意工作簿的任意工作表為當(dāng)前數(shù)據(jù)輸入表格，再選擇導(dǎo)入水準(zhǔn)測(cè)量原始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)菜單，如圖2所示，導(dǎo)入后的數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖2 導(dǎo)入水準(zhǔn)測(cè)量原始數(shù)據(jù)菜單示意

圖3 導(dǎo)入水準(zhǔn)測(cè)量原始數(shù)據(jù)后示意

3.3 觀測(cè)數(shù)據(jù)匯總

在水準(zhǔn)記錄表格的任意一個(gè)單元格內(nèi)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊一下，再選擇相應(yīng)的菜單進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總操作。匯總后的數(shù)據(jù)格式如圖4所示。

3.4 生成水準(zhǔn)計(jì)算格式HDA

經(jīng)簡(jiǎn)單編輯后就可以生成HDA文件，供GMADJ平差軟件計(jì)算使用。生成HDA文件前的電子表格文件式樣如圖5所示，菜單操作后，所生成的HDA格式文件如圖6所示。

圖4 匯總后的數(shù)據(jù)格式

圖5 生成HDA文件前的電子表格文件

圖6 生成HDA文件的文本格式

3.5 導(dǎo)入HGT文件中點(diǎn)號(hào)和高程平差值

選擇當(dāng)前表格的一個(gè)單元格后，再選擇對(duì)應(yīng)的菜單如圖7所示，經(jīng)簡(jiǎn)單處理成為沉降觀測(cè)點(diǎn)高程記錄數(shù)據(jù)匯總?cè)鐖D8所示。

3.6 生成沉降數(shù)據(jù)記錄表

圖7 導(dǎo)入HGT文件數(shù)據(jù)菜單操作界面

圖8 導(dǎo)入HGT文件數(shù)據(jù)后形成的數(shù)據(jù)匯總表

選擇菜單后自動(dòng)讀取到當(dāng)前工作表內(nèi)（注意：沉降觀測(cè)點(diǎn)高程記錄數(shù)據(jù)匯總表放在工作簿的第一個(gè)工作表內(nèi)），如圖9所示。

圖9 沉降觀測(cè)記錄

數(shù)據(jù)表格只考慮了觀測(cè)次數(shù)30次和總點(diǎn)數(shù)為60個(gè)的情況，可以根據(jù)實(shí)際情況增加。

本次沉降量＝本次值－上次值，

累計(jì)沉降量＝本次值－首次值。

3.7 生成Excel繪圖文件數(shù)據(jù)

選擇菜單后自動(dòng)讀取到當(dāng)前工作表內(nèi)，如圖10所示，觀測(cè)點(diǎn)下面的數(shù)據(jù)是對(duì)應(yīng)觀測(cè)次數(shù)的累計(jì)沉降量值。

3.8 繪制沉降曲線示意圖

（1）選擇對(duì)應(yīng)菜單自動(dòng)繪制多點(diǎn)沉降曲線示意圖如圖11所示。圖的右側(cè)是各點(diǎn)沉降曲線顏色圖列。沉降曲線圖可以根據(jù)需要用菜單選擇來(lái)繪制成有、無(wú)荷載曲線一起表示的曲線圖。

（2）選擇對(duì)應(yīng)菜單也可以生成單點(diǎn)沉降觀測(cè)曲線示意圖，如圖12所示。

圖10 Excel繪圖文件數(shù)據(jù)

圖11 多點(diǎn)沉降曲線示意

圖12 單點(diǎn)沉降曲線示意

4 結(jié)語(yǔ)

（1）采用沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化軟件基本實(shí)現(xiàn)了沉降觀測(cè)從基準(zhǔn)網(wǎng)建立到沉降觀測(cè)的全過(guò)程的數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理，成品資料數(shù)據(jù)精確、圖表齊全美觀；很大程度上減少了內(nèi)、外業(yè)作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了作業(yè)人員和工序，提高了工作效率；節(jié)省了人力和財(cái)力，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

（2）沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化軟件適用于各級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的作業(yè)模式，并可以在不同工程的高程測(cè)量控制作業(yè)中使用。

（3）沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理及繪圖一體化軟件無(wú)需安裝即可使用Microsoft Excel，采用中文菜單式操作，具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)用的特點(diǎn)。