基于Excel VBA的沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

申秋羚 林毅

（海南水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，海南 ?？?571100）

1 引言

建（構(gòu)）筑物的沉降監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)十分重要的工作，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)在建（構(gòu)）筑物上設(shè)置的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，得出沉降趨勢(shì)，可提前對(duì)危險(xiǎn)狀況作出預(yù)警。沉降監(jiān)測(cè)周期較長(zhǎng)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量大，常規(guī)統(tǒng)計(jì)方法大多使用平差軟件對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并采用Excel 記錄和保存得到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程，再利用Excel 的簡(jiǎn)單計(jì)算功能統(tǒng)計(jì)出各觀測(cè)點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，最后繪制出相應(yīng)的沉降曲線圖。上述方法采用人工統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，效率低，易出錯(cuò)。為加強(qiáng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理，提高數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確性，基于Excel VBA 編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)開發(fā)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)沉降監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表、沉降監(jiān)測(cè)曲線圖的自動(dòng)化生成，具有較好的應(yīng)用效果。

2 Excel VBA 概述

Excel 具有強(qiáng)大的制表、運(yùn)算和數(shù)據(jù)分析功能[1]，直觀的界面交互、便捷的數(shù)據(jù)錄入、強(qiáng)大的公式計(jì)算和豐富的圖表繪制功能成為最流行的數(shù)據(jù)處理軟件。

VBA 是一種通用程序設(shè)計(jì)開發(fā)編程語(yǔ)言，功能強(qiáng)大、直觀易用[2]，以Excel 軟件本身作為開發(fā)平臺(tái)，利用其內(nèi)嵌的VBA 語(yǔ)言進(jìn)行二次開發(fā)，使得編程工作變得相對(duì)簡(jiǎn)單。VBA 嵌入Excel 中用于定制和擴(kuò)展Excel 功能，可方便地被其他應(yīng)用程序以O(shè)LE自動(dòng)化形式調(diào)用和控制，用戶可輕松錄制或開發(fā)出自動(dòng)化的處理程序。Excel VBA 中的應(yīng)用程序?qū)ο驛pplication、工作簿對(duì)象Workbook、工作表對(duì)象Worksheet、行列區(qū)域?qū)ο驲ange、單元格對(duì)象Cell、窗體控件、圖表控件等[3]對(duì)象層次分明，封裝的屬性和方法極大地方便了功能需求的實(shí)現(xiàn)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)開發(fā)流程

Excel 可以存儲(chǔ)和輸出沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算，但不能自動(dòng)化處理這些數(shù)據(jù)。要實(shí)現(xiàn)從導(dǎo)入監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)到輸出成果的全程自動(dòng)化處理，需要利用Excel 自帶的VBA 進(jìn)行二次開發(fā)。

系統(tǒng)開發(fā)流程為：（1）源數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)電子水準(zhǔn)儀的源數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，檢查限差，生成測(cè)段數(shù)據(jù)表和往返測(cè)觀測(cè)值平均值數(shù)據(jù)表等；（2）源數(shù)據(jù)計(jì)算：計(jì)算各測(cè)段高差、測(cè)段距離及測(cè)站數(shù)，并生成平差軟件所需的數(shù)據(jù)格式并平差；（3）平差后數(shù)據(jù)導(dǎo)入：根據(jù)平差得出的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程值，通過VBA 編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)入沉降監(jiān)測(cè)成果表中；（4）生成變形曲線圖表：VBA 編程自動(dòng)生成各變形觀測(cè)點(diǎn)的高程值和變形曲線圖表；（5）編寫成果分析文件：提取各變形觀測(cè)點(diǎn)的本期沉降量、累積沉降量、沉降速率，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，自動(dòng)編寫成果分析文件。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

結(jié)合沉降監(jiān)測(cè)的工作流程，系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)較為簡(jiǎn)潔的用戶界面，通過點(diǎn)擊菜單按鈕即可調(diào)用各功能模塊，提高了使用的便利性，如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)界面

（1）沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

在Excel 表中新增“沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理”工具欄，在該工具欄中編程添加“手簿檢查”“統(tǒng)計(jì)觀測(cè)數(shù)據(jù)”“往返測(cè)數(shù)據(jù)取平均值”“生成平差易數(shù)據(jù)”子命令菜單。分別實(shí)現(xiàn)對(duì)原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的限差檢查、生成測(cè)段數(shù)據(jù)表格、生成往返測(cè)觀測(cè)值平均值數(shù)據(jù)表格、生成符合要求的數(shù)據(jù)格式。

該模塊的編程思路為：①把控制網(wǎng)的原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入同一個(gè)Excel 文檔不同的表中，在文檔工具欄位置調(diào)出“沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理”菜單。② 通過“統(tǒng)計(jì)觀測(cè)數(shù)據(jù)”，輸入往測(cè)或返測(cè)數(shù)據(jù)所在的工作表名，可自動(dòng)生成測(cè)段起點(diǎn)號(hào)、測(cè)段終點(diǎn)號(hào)、測(cè)段距離、測(cè)段高差及測(cè)段測(cè)站數(shù)，同時(shí)自動(dòng)生成一個(gè)“往返測(cè)較差比較”表，數(shù)據(jù)可自動(dòng)導(dǎo)入該表。③ 往返測(cè)測(cè)段數(shù)據(jù)生成后，通過“往返測(cè)取平均”命令，在“往返測(cè)較差比較”表中生成測(cè)段平均距離、平均高差、測(cè)段測(cè)站數(shù)。如測(cè)段高差超限，高差的差值欄則以紅色來(lái)標(biāo)示，該測(cè)段的平均高差不再進(jìn)行計(jì)算，需外業(yè)返工重測(cè)。④ 往返測(cè)測(cè)段數(shù)據(jù)合限取平均后，自動(dòng)生成符合要求的數(shù)據(jù)格式。該模塊的部分代碼如下：

（2）導(dǎo)入平差高程數(shù)據(jù)

自動(dòng)生成一個(gè)Excel 工作簿，把平差后的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程全部導(dǎo)入表格中。該模塊的編程思路為：①打開平差軟件進(jìn)行平差計(jì)算，得到平差計(jì)算后的點(diǎn)高程值。②通過“導(dǎo)入平差高程數(shù)據(jù)”命令，把監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程成果導(dǎo)入Excel 工作表。部分代碼如下：

（3）往沉降表中填寫高程

在Excel 中增加一個(gè)“往沉降表中填寫高程”工具欄，把平差得到的各沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程按照點(diǎn)名一一對(duì)應(yīng)，導(dǎo)入各建（構(gòu)）筑物沉降監(jiān)測(cè)成果表。該模塊的編程思路為：①點(diǎn)擊“統(tǒng)計(jì)觀測(cè)數(shù)據(jù)”，根據(jù)輸入沉降監(jiān)測(cè)路線的表名,自動(dòng)在該表中生成測(cè)段起點(diǎn)號(hào)、測(cè)段終點(diǎn)號(hào)、測(cè)段距離、測(cè)段高差及測(cè)段測(cè)站數(shù)，把在該沉降監(jiān)測(cè)路線表中生成的平差成果數(shù)據(jù)輸出到保存目錄下，并以表名稱.txt 文件來(lái)保存。② 選擇需要填入沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)成果的建（構(gòu)）筑物名稱，點(diǎn)擊命令按鈕“往沉降表中填寫高程”，在彈出的對(duì)話框中，輸入建（構(gòu)）筑物表名稱、觀測(cè)點(diǎn)數(shù)及第幾次觀測(cè)等，便自動(dòng)把“平差后高程”表中的與建（構(gòu)）筑物表觀測(cè)點(diǎn)號(hào)相同的沉降數(shù)據(jù)填寫到該表中。部分代碼如下：

（4）建立變形曲線圖表

利用VBA 編程對(duì)各變形觀測(cè)點(diǎn)的高程值自動(dòng)生成直觀的變形曲線圖表，繪制曲線為系統(tǒng)的重要功能和核心部分，根據(jù)時(shí)間和沉降量組成的點(diǎn)陣畫出一列點(diǎn)，用輕量級(jí)多義線連接所有點(diǎn)，最后對(duì)多義線擬合成沉降量曲線圖表和累計(jì)沉降量曲線圖表[4]。代碼如下：

（5）成果分析

提取各變形觀測(cè)點(diǎn)的本期沉降量、累積沉降量、沉降速率等，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，導(dǎo)出分析結(jié)果。

4 應(yīng)用實(shí)例

2021 年7 月，在某電廠建（構(gòu)）筑物沉降監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，采用沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)可直接調(diào)入原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，避免手工輸入的錯(cuò)誤；然后依次按照程序設(shè)計(jì)的步驟，利用軟件自動(dòng)進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理，最終自動(dòng)生成相應(yīng)的表格和變形曲線圖表，如表1 和圖2 所示。

表1 累計(jì)沉降成果

圖2 累計(jì)沉降量曲線

5 結(jié)束語(yǔ)

Excel VBA 簡(jiǎn)單易掌握，其代碼便于修改的特性為普通Excel 用戶的日常工作帶來(lái)了便利[5]。本文利用Excel VBA 設(shè)計(jì)并開發(fā)了沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)，可直接生成可視化監(jiān)測(cè)成果，與傳統(tǒng)方式相比，系統(tǒng)減少了人為干預(yù)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確度，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。