Excel編程技術在全站儀導線施工測量中的應用

司學成，郭友文，姜寶全

(1.黑龍江省水利第二工程處，哈爾濱150302;2.黑龍江省水利工程建設局，哈爾濱150081;3.虎林市七虎林澇區管理站，黑龍江虎林158400)

1 工程概況

穆棱河穆棱鎮堤防工程位于穆棱市穆棱鎮城區穆棱河左岸。堤防工程按30 a一遇洪水設計，工程級別為3級。坡水按10 a一遇標準設計。穿堤建筑物防洪設計標準與所在堤防相同。工程劃分3個標段，本工程為穆棱市穆棱河穆棱鎮堤防工程第2標段，即1號防洪閘至鐵路橋段堤防工程。本標段主體工程包括堤防、河道治理、防護、道路工程及穿堤涵閘構造物等項工程。堤防軸線長度約為1500 m。導線測量儀器為博飛牌全站儀。

2 問題的提出

2.1 問題的產生

在“穆棱市穆棱河穆棱鎮堤防工程第2標段”導線測量施工中，采用閉合導線的布設形式(導線布設形式見圖1)。由已知點B和A，以A為起點，按照1→2→3→4→5→A的路線實施測量。測量儀器選用博飛牌全站儀。測量方法采用直接輸入測站和后視已知點坐標讀取測點坐標的方法。

測量后整理測量數據發現，導線點坐標無法閉合，產生不規則的大數誤差。

2.2 問題的分析

經多方面技術分析論證，該問題的產生是由于博飛牌全站儀內在缺陷所致。并且該大數誤差的發生具有隱蔽性和隨機性，施工測量過程中無法及時發現和校核。故此在不更換儀器的情況下，采用直接讀取坐標的方法不適合本工程導線施工測量的要求。

圖1 閉合導線示意圖

2.3 實施方案的重新選擇

由于原測量方法存在缺陷，故改變原有的測量方法，采用全站儀邊角測距法進行導線測量施工。全站儀邊角測距法可以準確測量出導線的夾角和距離，但需要復雜的方位角計算和坐標增量計算。手算方位角和坐標增量工作量大，計算繁瑣，本工程擬采用excel編程技術，建立自動計算模塊，對測量原始數據進行處理，推導出測點坐標。

3 外業測量數據采集

將全站儀架設在A點，照準B點，測量線段AB與線段A1的夾角β1和A1線段的水平距離［1］。再將全站儀移至點1，照準A點，測量線段1A與線段12的夾角β2和12線段的水平距離。如此反復測量得到測量數據如表1所示。

表1 測量數據匯總表

4 excel計算模塊設計與導線坐標計算

利用excel軟件的公式編輯功能，應用Excel內置數學函數通過計算機編程技術，計算出已知線段BA方位角，將夾角轉換為度，計算△x和△y。進而推導出測點的坐標x，y。計算模塊設計如下，黃色區域為輸入區域，白色區域為自動計算區域，見圖2。

圖2 導線坐標計算模塊

4.1 方位角自動計算模塊設計

已知A、B兩點坐標，線段 BA方位角計算公式為:

在表E5中編輯計算代碼“=IF((C6-C4)＞0，IF((ATAN((D6-D4)/(C6-C4))*180/PI())＜0，ATAN((D6-D4)/(C6-C4))

*180/PI()+360，ATAN((D6-D4)/(C6-C4))*180/PI())，ATAN((D6-D4)/(C6-C4))*180/PI()+180)”。

線段A測站1方位角計算公式為:

在表E7中編輯計算代碼如下所示“=IF((E5+I6-180)＜0，E5+I6-180+360，IF((E5+I6-180)＞360，E5+I6-180-360，E5+I6-180))”。

方位角計算模塊編輯完成后，在測站坐標黃色輸入區域輸入已知點A、B的坐標。在測站夾角黃色輸入區域輸入實測的角度值。白色計算區域會自動計算出新方位角。

4.2 角度轉換模塊設計

為計算方便，本次設計增加了角度轉換模塊設計，將實測角轉換為度。在表格I6中編輯代碼“=F6+G6/60+H6/3600”。下拉表格I6，計算模塊會自動計算測站夾角對應的角度數值。

4.3 坐標增量計算模塊設計

坐標增量計算公式為:

在表格K7和表格L7中分別編輯代碼“=J7*COS(E7*PI()/180)”和“=J7*SIN(E7*PI()/180)”。在測站間距黃色輸入區域輸入測點距離對應的數據，分別選中表格K7和表格L7進行下拉操作，模塊會自動計算各測點對應的坐標增量。

4.4 測站坐標計算模塊設計

測站坐標計算公式為:

在表格C8和表格D8中分別編輯代碼“=C6+K7”和“=D6+L7”。分別選中表格C8和表格 D8進行下拉操作，模塊會自動計算各測點對應的坐標值。

4.5 計算成果

通過excel對各模塊的編輯計算，得到計算成果如下表所示。其中黃色區域數值為已知或實測數據，白色區域為自動計算成果，見圖3。

圖3 導線坐標計算模塊表

5 結論

在excel中通過對全站儀基礎測量數據的整理，編輯出導線測量中方位角計算程序和坐標增量計算程序，形成了標準的計算模塊。解決了方位角和坐標增量演算復雜繁瑣的問題，大大提高了測量后期數據整理工作效率和計算精度。同時標準化計算模塊的形成也可以為同行業測量人員提供便利，使初入測量的工作者在不了解導線測量的前提下可以準確完成導線坐標的推導與計算。

［1］姜東.導線測量記錄程序的研發［J］.大地測量與地球動力學，2013(S2):136-138.