基于excel的独流减河进洪闸垂直位移观测资料整理分析模板的设计与应用

基于excel的独流减河进洪闸垂直位移观测资料整理分析模板的设计与应用

excel是微软推出的一个强大的电子表格生产和数据处理软件。您可以编辑文本、图表和数据，完成命令、排序、过滤和生成图表。针对水闸工程测量项目多、任务重、观测要素固定的特点,基于Excel开发的观测资料整理分析模板简便、高效、直观,模板的使用直观、透明、动态、灵活、图表功能强。由于Office软件使用的普遍性及其组件之间数据良好的交互性和共享性,Excel在测量数据处理与相应报告的生成等方面更具优势。以独流减河进洪闸垂直位移观测为例,介绍使用Excel开发观测资料整理分析模板的主要技术与方法。1提出问题1.1进洪闸工程概况独流减河进洪闸(以下简称“进洪闸”)位于大清河水系东淀下游,子牙河、大清河、独流减河交汇处,由北闸和南闸2座大型水闸组成,其中南闸始建于1953年、北闸始建于1969年,两闸于2005年4月开始除险加固,设计总流量3600m3/s。主要作用为宣泄大清河系洪水经独流减河入海,保证天津市和津浦铁路的安全,减轻大清河中下游地区的洪涝灾害。目前,进洪闸开展的工程观测项目有垂直位移、水平位移、扬压力和渗透压力测量。两闸共有垂直位移测点126个,其中南闸84个、北闸42个。1.2垂直位移观测的特点进洪闸垂直位移观测主要是从实测资料入手,做到“随观测、随记录、随计算、随校核、随分析”,研究测值变化规律,迅速发现问题,及时判断工程的工作状态;对发现的异常现象作专项分析,必要时采取工程措施进行处理,确保工程正常运用。通过长期实践总结,进洪闸垂直位移观测有以下特点:(1)测点数量众多、位置固定;(2)观测周期、路线固定;(3)资料整理工作量相对较大,分析算法相对简单。基于以上特点,可以说,此工作是一项程序相对固定而重复动作较多的工作,在实践中尝试着利用计算机来完成对数据的计算、自动输入、绘制曲线。2示例方案2.1进洪南闸垂直位移测点的编制按照垂直位移观测的要求和特点,根据测点的分布来确定实测路线和测站数,同时利用测点固定转点(包括去和回),根据站间距离(一般不超过50m)将架设仪器的位置严格固定下来。以上的观测路线、站数、转点、仪器位置的固定方案要在前期工作中进行比较筛选,找出最优方案作为永久观测方案,该方案一旦确定便不宜随意更改。按照进洪闸的实际情况编制进洪南闸垂直位移测点分组如图1所示。1组:1(上、中、下)至14(上、中、下),个别下游测点由于排架柱阻挡视线归入3组,其中1(上)和14(上)为转点。2组:15(上、中、下)至28(上、中、下),个别下游测点由于排架柱阻挡视线归入4组。另加基点引测和闭合测站,则共为7站。2.2使用excel的主要技术2.2.1创建多种功能函数函数和公式是对工作表的数值进行计算和操作的等式,而函数是在公式中使用的一种内部工具。Excel是数值数据处理应用软件,提供了约3000余个函数,包含了日期时间、数学和三角运算、统计、查询和引用、数据库、文本、逻辑、信息、财务等多种函数,这些函数可以实现多种功能。此例中,主要应用公式创建各类数据之间的关联,应用函数来做具体计算和内容标记。公式以等号“=”开始,可以包括:运算符、单元格引用、值或常量以及工作表函数。如,高程数据记录表中,1(上)高程=基点高程+(1(上)读数-基点读数)。2.2.2创建保障人员表达方式要直观地反映数据,可以运用Excel中的绘制图表功能,数据以图表的形式显示,具有很好的视觉效果,更易于查看数据的差异、走势和预测其发展趋势。一般使用“图表向导”来创建图表,经过:选择数据-选择图表类型-设置图表数据源-设置图表选项-设置图表位置等步骤来完成。图表又包括柱状图、饼图、折线图、散点图等。本例中使用折线图绘制测点高程变化过程线。2.2.3工作簿的格式如果已经建立的工作簿及其中的表格是经常使用的一种标准格式,则可以将该工作簿的格式保存起来,被保存的工作簿格式称为“模板”。以后需要建立该模板格式的工作簿及其表格时,只需在保存文件时选择文件类型为“模板”即可;使用已建立的模板,在“新建”-“使用本机上的模板”中选择所需的模板。2.3使用excel制作观测分析模型2.3.1高程、转点高程首先在Excel工作表中创立闭合导线往返测站结构(包括基点、转点),同时确定每站管辖的测点,设置公式,引用基点高程计算转点高程和测点高程(高程单位为m,读数单位为mm)。转点高程=基点高程+(基点读数-测点读数)/1000测点高程=转点高程+(转点读数-测点读数)/1000在该表的最后设置“往返闭合差”一栏,设置该单元格的条件格式(格式-条件格式,用于标记异常数据),如果闭合差在允许范围内则出现绿色数字,反之则出现红色数字。利用Excel的模板功能制作成观测记录自动计算模板(简称:模板1),供每次测量使用,如图2所示。2.3.2观测时间安排在成果比较表中设置始测高程、上次高程、本次高程、间隔位移量、累计位移量列,同时设置始测、上次、本次观测时间,设置公式。间隔位移量=(本次高程-上次高程)*1000累计位移量=(本次高程-始测高程)*1000利用Excel的模板功能制成成果比较表模板(简称:模板2),供每次测量使用,如图3所示。2.4数据准备2.4.1对测点进行分组在数据汇总表中要设置始测、历次观测时段等列,以便于数据比较和沉降过程线的绘制,其中数据主要引用成果比较表中历次高程,在制作数据汇总表时有必要对测点进行分组,分组原则为:有可比性的点列为同组,高程在同一平面上的点列为同组。根据以上原则,将南闸和北闸的测点划分为三组,即:下游一组,中间一组,上游一组,如图4所示。该表为绘制测点沉降过程线提供数据。2.4.2测点沉降试验为观察方便,在数据汇总表中插入折线图表,在该图表中设置标题。图表横轴为时段,单位采用月或季度;纵轴为沉降量,采用毫米。在测点沉降过程线中,根据测点的高程基数设置横纵轴的交叉点,根据测点的变化范围选择主次刻度单位和最大值。为了观察分析便捷,将每一组制作一张图表,如图5所示,测点沉降过程线图的数据源为数据汇总表。2.5观测成果比较表为叙述方便,以2007年为例,介绍测点自动计算及引用过程。(1)利用模板1制成始测、1月、2月、3月、……、12月观测记录自动计算表。(2)利用模板2制成始测与1月、1月与2月、2月与3月、……、11月与12月观测成果比较表。观测成果比较表中的测点高程数据全部来源于观测记录表,在编制引用公式时应注意测点、测次及上次、本次的对应。(3)数据汇总表中,横轴为时段,显示始测、1月、2月、3月、……、12月各不同时段的测点高程数据;纵轴为不同的测点,根据南北闸的实际情况,各分为3组。各测点及不同时段的高程数据来源于始测、1月、2月、3月、……、12月观测记录自动计算表。(4)沉降过程线图南北闸共6张,每闸3张,每张为一组,过程线设置数据源引用为汇总表中对应的数据。随着每个月输入观测记录自动计算表,可清晰地显现出南北闸各组测点在不同时段变化情况。2.6确保数据正确(1)以上工作完成后,要对观测记录表、成果比较表、数据汇总表、测点沉降过程线图进行校核调试,主要包括:计算公式编制是否正确、引用测点数据是否正确,最好使用经校核正确的数据进行输入检验。(2)通过视图、边框底纹、填充颜色、工具选项等对工作表、图表、工作簿进行外观修整。为避免误删改数据,可设置工作表保护。(3)新建目录工作表,并使用超链接建立目录与工作表之间的跳转关系。(4)积累一年成功数据后,以年为单位将整个工作簿内容保存为模板,供下年使用。3压缩重复劳动、提高工作效率的分析任务通过试用和改进,较好地完成了进洪闸垂直位移观测的数据分析任务,在压缩重复劳动、提高工作效率方面发挥了重要作用。同