WPS電子表格在等值電位圖繪制中的應用

摘 要：曲線圖通常用于顯示檢測數據的變化規律，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 能實現編程方法在等值線點坐標的計算、數據分析的應用，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，本質上是密集的等值電位線點。WPS電子表格，能實現設定的等值線點坐標計算，再繪制密布的等值點即可完成繪制等值電位圖。進而，WPS電子表格可用于繪制簡單的、二維的圖紙。

關鍵詞：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 文獻標志碼：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，建立模型時將轉換為數據以便于分析，然而純粹的數據本身又有極大的抽象性，不便于進行觀測。實體的尺寸、輪廓、變形、應力場分布、溫度場分布和電位場分布等參數都可以轉換為數據進行模型的描述，從而實現模型和數據之間的轉換。

然而檢測數據或者分析數據一般沒有足夠的直觀表現，在實際表現中，檢測數據的變化趨勢和分布規律常用投影方法構造的平面線圖或3D立體圖配合顏色渲染等技術進行進一步處理，以便于直觀地、有效地表示模型和數據的各項特征。

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星云動態圖等。通過各種軟件可以實現數據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量。大部分工程檢測師和技術人員，在進行檢測數據分析時，大量使用了電子表格等軟件完成數據處理并進行簡單的圖形表現，在數據圖形轉換時卻經常性地遭遇各種困難，經常是初始數據有了，但是分析處理卻毫無章法，數據信息表現不具備張力。

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等值電位圖的顯示，但該方法邊界較為模糊也不符合相應檢測規范的要求；大部分工程人員使用專用軟件如南方CASS、Surfer、gs+、Arcgis等軟件，導入檢測數據并內插的大量等值線點坐標，再繪制等值電位圖，但該方法要進行圖形參數的調整，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軟件編程預期的功能，實際上是編程思路在電子表格軟件的功能實現。

1 設定電子表格的工作表和數據存儲的工作表

等值線的繪制應設定等值線的數值，并計算等值線上點的坐標。根據該思路，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，設定等值線圖的電位標準值和等值線圖形繪制；③DW1、DW2、DW3和DW4等工作表，進行各個電位標準值的等值線點坐標計算、存儲和有序排序。

2 電位值工作表

第一，網格坐標定義。設定橫向坐標值（X方向，從左到右為0—5，單元格B1：G1存儲）、縱向坐標值（Y方向，從上到下為5—0，單元格A2：A7存儲），以便于數據的有序排序存儲。

第二，測點數據有序存儲。在B2：G7單元格中存儲等值電位圖上各個網格點的測點值，如圖1（a）所示；為便于加密計算等值點坐標，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）計算等值電位標準值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工作表設定

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

為對數據進行有效的分離，不同電位標準值的等值點坐標計算分析存儲在不同的工作表上。

為將等值點坐標和非等值點的坐標進行區分，采用數據排序方法將非等值點坐標剔除。

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排序進行連線。從而提高等值線的繪制效率。另外，由于對y坐標值進行離散（Δy=0.01較小）后，計算得到的相近等值點x坐標差值可能較大，將考慮同樣對x坐標值進行離散后，再計算等值點的y坐標。此時可得到較好的等值點數量。

在數據處理時，考慮到行方向能夠有較大的容量，應通過插入行離散數據，同時考慮WPS繪制點的特性（從有坐標的行開始到無有效坐標的行終結）在行方向進行有效坐標排序剔除數據。

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。定義豎向坐標為y（從下到上為0—5），橫向坐標為x（從左到右為0—5），如圖3所示。

步驟三：在單元格A2中定義電位標準值為-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，然后復制到C3：H4的其余單元格中，在C3：H4單元格依序存儲網格測點上的電位值。

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坐標為0、1、2、3、4、5時y坐標為5.00、4.99、…、4.01、4.00時的電位值計算，整理后的數據存在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坐標為0、1、2、3、4、5時y坐標為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。通過線性公式分別計算y坐標為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坐標值，設定將該值存放在單元格J3：N503中，如無對應x坐標值則為空字符，同時在O列單元格（O3：O503）依次存放對應的y坐標值。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坐標的數量示例，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：根據等值線點x坐標的序號在X3：Y2507單元格中存儲等值線點的x坐標和y坐標。利用if、index、match函數提取等值線點的坐標。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行數據引用。

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，故調換排序方向（X方向按100等分插入計算等值點坐標）。在單元格C2058中輸入公式=電位值！J2，然后復制到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坐標進行計算和排序。

對已經算出的等值線點坐標再次進行排序，數據存儲在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））。

采用復制工作表的方式建立DW2、DW3、DW4等工作表。

4 電位圖工作表設定

在“電位圖”工作表中插入XY散點圖，添加數據分別來自工作表DW1、DW2、DW3、DW4的AA3：AB5012單元格。經過適宜的參數調整，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 結束語

本文通過WPS sheet實現線形內插方式計算電位值和等值線點坐標的方式，完成示例為6×6網格的等值電位圖的精準繪制。通過預先的設定和類似方法，直接避免其余軟件應用的繁瑣設置（導入數據、剔除不必要的圖形元素），在輸入網格點電位值之后可直接生成等值圖（只進行簡單的等值線標注），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，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等值線圖的繪制。鑒于筆者對軟件VBA不夠熟悉，可能開發內部WPS VBA插件能實現該功能。

對于多段線實現等值線圖的繪制，需要對各個線段的等值點坐標進行排序，將浪費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，在設定好電位圖的網格數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WPS sheet軟件進行簡單工程繪圖的一種簡單方式，但實現方式簡單便捷，望以借鑒或指正。

參考文獻：

[1] 黃衛文.MAPGIS軟件在等值線圖繪制中的應用[J]．四川建材，2022，48（6）：243-244.

[2] 單潔，梅志華．MAPGIS軟件在煤層等厚線圖繪制中的應用[J]．中小企業管理與科技，2011，20（3）：84-85．

[3] 馬勝利，賈東方，肖新成．AutoCAD及Surfer軟件在煤層等厚線圖繪制中的應用[J]．中州煤炭，2009，31（9）：57-58．

[4] 張忠龍，倪喆，趙育飛.巖石圈磁場數據網格化方法研究[J].地震地磁觀測與研究，2021，42（3）：137-143.

[5] 水運工程混凝土結構實體檢測技術規程：JTS2 39-2015[S].

[6] 混凝土中鋼筋檢測技術標準：JGJT 152-2019[S].

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檢測。