WPS電子表格在等值電位圖繪制中的應(yīng)用

摘 要：曲線圖通常用于顯示檢測數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，如地基靜載試驗中的s-lgt曲線和鋼筋銹蝕電位檢測中的等值電位圖。使用WPS sheet 能實現(xiàn)編程方法在等值線點坐標(biāo)的計算、數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用，同時X-Y散點圖可用于等值電位圖的繪制。等值電位圖上的等值線，本質(zhì)上是密集的等值電位線點。WPS電子表格，能實現(xiàn)設(shè)定的等值線點坐標(biāo)計算，再繪制密布的等值點即可完成繪制等值電位圖。進(jìn)而，WPS電子表格可用于繪制簡單的、二維的圖紙。

關(guān)鍵詞：編程方法；等值電位圖；WPS表格；等值線點；二維圖紙

中圖分類號：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）23-0167-04

Abstract： The curves are usually used to show the changing rules of the test data， such as the s-lgt curve in the foundation static load test and the equipotential map in the detection of steel bar corrosion potential. The application of programming method in the calculation of isoline point coordinates and data analysis can be realized by using WPS sheet， and the Xmury scatter plot can be used to draw isoline potential map. The isoline on the equipotential map is essentially a dense isoline point. The WPS spreadsheet can calculate the coordinates of the set isoline points， and then draw the dense isoline points to complete the isopotential map. Furthermore， WPS spreadsheets can be used to draw simple， two-dimensional drawings.

Keywords： programming method; equipotential map; WPS table; isoline points; two-dimensional drawings

在工程實際中，建立模型時將轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)以便于分析，然而純粹的數(shù)據(jù)本身又有極大的抽象性，不便于進(jìn)行觀測。實體的尺寸、輪廓、變形、應(yīng)力場分布、溫度場分布和電位場分布等參數(shù)都可以轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)進(jìn)行模型的描述，從而實現(xiàn)模型和數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換。

然而檢測數(shù)據(jù)或者分析數(shù)據(jù)一般沒有足夠的直觀表現(xiàn)，在實際表現(xiàn)中，檢測數(shù)據(jù)的變化趨勢和分布規(guī)律常用投影方法構(gòu)造的平面線圖或3D立體圖配合顏色渲染等技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，以便于直觀地、有效地表示模型和數(shù)據(jù)的各項特征。

常見的模型圖紙有很多，如用色階渲染的地形圖、3D模型圖、建筑平面圖、立面圖、等高線圖、其他工程信息圖紙以及衛(wèi)星云動態(tài)圖等。通過各種軟件可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析甚至同步完成工程制圖，極大地提升工程師的工作效率和工作質(zhì)量。大部分工程檢測師和技術(shù)人員，在進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)分析時，大量使用了電子表格等軟件完成數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行簡單的圖形表現(xiàn)，在數(shù)據(jù)圖形轉(zhuǎn)換時卻經(jīng)常性地遭遇各種困難，經(jīng)常是初始數(shù)據(jù)有了，但是分析處理卻毫無章法，數(shù)據(jù)信息表現(xiàn)不具備張力。

檢測分析中的等值電位圖，主要用于混凝土中鋼筋銹蝕性狀的檢測分析，部分工程人員使用Microsoft Excel（MS Excel 2007以后版本），通過定義單元格的色階實現(xiàn)等值電位圖的顯示，但該方法邊界較為模糊也不符合相應(yīng)檢測規(guī)范的要求；大部分工程人員使用專用軟件如南方CASS、Surfer、gs+、Arcgis等軟件，導(dǎo)入檢測數(shù)據(jù)并內(nèi)插的大量等值線點坐標(biāo)，再繪制等值電位圖，但該方法要進(jìn)行圖形參數(shù)的調(diào)整，也較為耗時。通過WPS sheet也能完成該計算功能并完成繪圖。本文中，采用WPS sheet的單元格和公式實現(xiàn)軟件編程預(yù)期的功能，實際上是編程思路在電子表格軟件的功能實現(xiàn)。

1 設(shè)定電子表格的工作表和數(shù)據(jù)存儲的工作表

等值線的繪制應(yīng)設(shè)定等值線的數(shù)值，并計算等值線上點的坐標(biāo)。根據(jù)該思路，建立以下以下工作表：①電位值工作表，用于有序地存儲檢測測點的電位值；②電位圖工作表，設(shè)定等值線圖的電位標(biāo)準(zhǔn)值和等值線圖形繪制；③DW1、DW2、DW3和DW4等工作表，進(jìn)行各個電位標(biāo)準(zhǔn)值的等值線點坐標(biāo)計算、存儲和有序排序。

2 電位值工作表

第一，網(wǎng)格坐標(biāo)定義。設(shè)定橫向坐標(biāo)值（X方向，從左到右為0—5，單元格B1：G1存儲）、縱向坐標(biāo)值（Y方向，從上到下為5—0，單元格A2：A7存儲），以便于數(shù)據(jù)的有序排序存儲。

第二，測點數(shù)據(jù)有序存儲。在B2：G7單元格中存儲等值電位圖上各個網(wǎng)格點的測點值，如圖1（a）所示；為便于加密計算等值點坐標(biāo)，采用互等公式按圖1（b）所示排序存儲等值電位圖上各個網(wǎng)格點的測點值。

第三，按公式max（B2：G7）和公式min（B2：G7）計算測點電位值B2：G7單元格的最大值和最小值，并按公式50*INT（A10/50）計算等值電位標(biāo)準(zhǔn)值DW1、公式=IF（$B12-（COLUMN（）-2）*50<$B$10，""，$B12-（COLUMN（）-2）*50）分別計算DW2、DW3、DW4。如圖2所示。

3 DW1工作表設(shè)定

繪制等值電位圖或等高線圖的首要目標(biāo)是計算等值點的坐標(biāo)，并進(jìn)行有序的匯總。個別工程人員提議以網(wǎng)格點為中心，按順時針次序連接等值點坐標(biāo)進(jìn)行等值電位線的繪制。在計算等值點坐標(biāo)時，先在縱坐標(biāo)Y方向線性插入Y方向均勻分布的y值對應(yīng)的電位值，再計算該y坐標(biāo)上對應(yīng)網(wǎng)格內(nèi)的等值點坐標(biāo)x值。即搜尋計算各個網(wǎng)格內(nèi)是否出現(xiàn)等值點，先進(jìn)行Y方向的數(shù)據(jù)（電位值）離散或線性插入，再計算等值點的x坐標(biāo)。

為對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分離，不同電位標(biāo)準(zhǔn)值的等值點坐標(biāo)計算分析存儲在不同的工作表上。

為將等值點坐標(biāo)和非等值點的坐標(biāo)進(jìn)行區(qū)分，采用數(shù)據(jù)排序方法將非等值點坐標(biāo)剔除。

考慮到等值線可以由密集的等值點連成，以避免對等值點坐標(biāo)排序進(jìn)行連線。從而提高等值線的繪制效率。另外，由于對y坐標(biāo)值進(jìn)行離散（Δy=0.01較?。┖?，計算得到的相近等值點x坐標(biāo)差值可能較大，將考慮同樣對x坐標(biāo)值進(jìn)行離散后，再計算等值點的y坐標(biāo)。此時可得到較好的等值點數(shù)量。

在數(shù)據(jù)處理時，考慮到行方向能夠有較大的容量，應(yīng)通過插入行離散數(shù)據(jù)，同時考慮WPS繪制點的特性（從有坐標(biāo)的行開始到無有效坐標(biāo)的行終結(jié)）在行方向進(jìn)行有效坐標(biāo)排序剔除數(shù)據(jù)。

步驟一：建立DW1工作表。

步驟二：在DW1工作表中，在C3：H4單元格中有序地存儲測點的電位值。定義豎向坐標(biāo)為y（從下到上為0—5），橫向坐標(biāo)為x（從左到右為0—5），如圖3所示。

步驟三：在單元格A2中定義電位標(biāo)準(zhǔn)值為-150 mV。計算公式為 =電位值！B12。

步驟四：在單元格C3中輸入公式 =電位值！B2，然后復(fù)制到C3：H4的其余單元格中，在C3：H4單元格依序存儲網(wǎng)格測點上的電位值。

步驟五：在y=5和y=4的單元格間各插入99行單元格，采用線性插值方式計算插入點的電位值，即完成x坐標(biāo)為0、1、2、3、4、5時y坐標(biāo)為5.00、4.99、…、4.01、4.00時的電位值計算，整理后的數(shù)據(jù)存在C3：H103個單元格中。示例：C4單元格的計算公式為=C$3+（C$103-C$3）*0.01*（ROW（）-3）。如圖4所示。

步驟六：同樣方法分別在y=4和y=3、y=3和y=2、y=2和y=1、y=1和y=0的單元格間各插入99行單元格，并完成采用線性插值方式計算，即完成x坐標(biāo)為0、1、2、3、4、5時y坐標(biāo)為4.00、3.99、…、0.01、0.00時的電位值計算。

步驟七：計算等值線點坐標(biāo)。通過線性公式分別計算y坐標(biāo)為5.00、4.99、…、3.01、3.00、2.99、…、0.01、0.00時，在（0，1）、（1，2）、（2，3）、（3，4）、（4，5）之間的等值點的x坐標(biāo)值，設(shè)定將該值存放在單元格J3：N503中，如無對應(yīng)x坐標(biāo)值則為空字符，同時在O列單元格（O3：O503）依次存放對應(yīng)的y坐標(biāo)值。示例，J3單元格的計算公式為=IF（（C3-$A$2）*（D3-$A$2）<0，ROUND（C$2+ABS（（C3-$A$2）/（C3-D3）），5），“”）。如圖5所示。

步驟八：在單元格中存儲計算單元格中J3：N503等值線點x坐標(biāo)的數(shù)量示例，R2單元格的計算公式為=COUNT（J3：J503），S2單元格的計算公式為=R2+COUNT（K3：K503）。如圖6（a）所示。

在R3：V503單元格存儲的等值線點x坐標(biāo)的序號，按從上到下，從左到右的順序依次編號，初始編號為1。

示例，R3單元格的計算公式為=IF（COUNT（J$3：J3）-COUNT（J2：J$3）=1，COUNT（J$3：J3），0），S3單元格的計算公式為=IF（COUNT（K$3：K3）-COUNT（K2：K$3）=1，COUNT（K$3：K3）+R$2，0）。如圖6（b）所示。

步驟九：根據(jù)等值線點x坐標(biāo)的序號在X3：Y2507單元格中存儲等值線點的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)。利用if、index、match函數(shù)提取等值線點的坐標(biāo)。其中，X3單元格的計算公式為

=IF（ROW（）-2<R$2+1，INDEX（$J$3：$J$503，MATCH（ROW（）-2，$R$3：$R$503，0）），IF（ROW（）-2<S$2+1，INDEX（$K$3：$K$503，MATCH（ROW（）-2，$S$3：$S$503，0）），IF（ROW（）-2<T$2+1，INDEX（$L$3：$L$503，MATCH（ROW（）-2，$T$3：$T$503，0）），IF（ROW（）-2<U$2+1，INDEX（$M$3：$M$503，MATCH（ROW（）-2，$U$3：$U$503，0）），IF（ROW（）-2<V$2+1，INDEX（$N$3：$N$503，MATCH（ROW（）-2，$V$3：$V$503，0）），-1）））））。

Y3單元格采用類似的計算公式進(jìn)行數(shù)據(jù)引用。

另外，由于前面步驟生成的等值線點在X方向的分布密度容易稀疏，故調(diào)換排序方向（X方向按100等分插入計算等值點坐標(biāo)）。在單元格C2058中輸入公式=電位值！J2，然后復(fù)制到C2508：H2513的其余單元格中，在C2508：H2513單元格依序（圖1（b））存儲網(wǎng)格測點上的電位值。如圖7所示。

按步驟五到步驟九的方法對等值線點的y坐標(biāo)進(jìn)行計算和排序。

對已經(jīng)算出的等值線點坐標(biāo)再次進(jìn)行排序，數(shù)據(jù)存儲在AA3：AB5012單元格中。

AA3單元格的計算公式為=IF（ROW（）-2<V$2+1，X3，IF（ROW（）-2<V$2+V$2507+1，INDEX （X$2508：X$5012，ROW（）-2-V$2），-1））；

AB3單元格的計算公式為=IF（ROW（）-2<V$2+1，Y3，IF（ROW（）-2<V$2+V$2507+1，INDEX （Y$2508：Y$5012，ROW（）-2-V$2），-1））。

采用復(fù)制工作表的方式建立DW2、DW3、DW4等工作表。

4 電位圖工作表設(shè)定

在“電位圖”工作表中插入XY散點圖，添加數(shù)據(jù)分別來自工作表DW1、DW2、DW3、DW4的AA3：AB5012單元格。經(jīng)過適宜的參數(shù)調(diào)整，生成的等值電位圖如圖8（a）所示，與圖8（b）surfer軟件生成的等值等位圖極為吻合。

5 結(jié)束語

本文通過WPS sheet實現(xiàn)線形內(nèi)插方式計算電位值和等值線點坐標(biāo)的方式，完成示例為6×6網(wǎng)格的等值電位圖的精準(zhǔn)繪制。通過預(yù)先的設(shè)定和類似方法，直接避免其余軟件應(yīng)用的繁瑣設(shè)置（導(dǎo)入數(shù)據(jù)、剔除不必要的圖形元素），在輸入網(wǎng)格點電位值之后可直接生成等值圖（只進(jìn)行簡單的等值線標(biāo)注），能顯著地提高等值電位圖、碼頭港池水深等值線圖等制圖的工作效率。

另外，本文方法僅考慮通過WPS sheet軟件對等值電位圖的直接繪制實現(xiàn)，受限于軟件無法通過單列插入多段線，對等值點采用XY散點圖連線方式無法實現(xiàn)等值線圖的繪制。鑒于筆者對軟件VBA不夠熟悉，可能開發(fā)內(nèi)部WPS VBA插件能實現(xiàn)該功能。

對于多段線實現(xiàn)等值線圖的繪制，需要對各個線段的等值點坐標(biāo)進(jìn)行排序，將浪費(fèi)WPS sheet軟件的大量算力，不予推薦使用該方法。本文通過合理利用WPS sheet的算力，在設(shè)定好電位圖的網(wǎng)格數(shù)量和輸入測點電位值，將以極高效率生成大量的等值電位圖。本文方法實現(xiàn)WPS sheet軟件進(jìn)行簡單工程繪圖的一種簡單方式，但實現(xiàn)方式簡單便捷，望以借鑒或指正。

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作者簡介：駱鴻林（1982-），男，碩士，檢測工程師。研究方向為公路水運(yùn)檢測。