基于EXCEL的工程分布及取样平面图批量展绘

朱向荣

（1.武警黄金第八支队，新疆 乌鲁木齐 830057）

地勘单位一般利用MapGIS、CAD或其他软件平台进行大比例尺工程分布及取样平面图制作，其成图过程为：测量人员将野外实测工程坐标在软件平台上展绘编辑，进而打印出图或在聚酯薄膜等图纸上手工展绘成图，图件交由地质人员后，由其根据野外地质编录将槽探样品位置展绘上图，再将其扫描矢量化，形成最终电子图件。其中作图环节多、经手人员多、效率不高、精度也受影响。考虑到MapGIS平台在地质制图方面的优点及其在地勘单位的普及性[1,2]，以及Excel在数据存储处理方面的优势，本文将这两者结合，从而真正实现常见地质工程的全数字化成图。

1 全数字化成图的软件基础

1.1 MapGIS明码文件

MapGIS明码文件包含所要展绘图面内容的全部信息，需将展绘的所有图面信息按其规定格式编辑好，在MapGIS的“图形处理”→“文件转换”模块中输入明码文件，即可得到展绘好的点、线、面文件。其关键在于计算所要表达的信息在图中的具体坐标位置。MapGIS点、线、面明码文件格式（以MapGIS 6.7为例）如下[3]：

1）点文件（扩展名为“.wat”）结构。

WMAP9022(文件头)

n（点数）

x1,y1,1,type1（此处x、y与测量上表示习惯相反，下同）

…

xi,yi,i,type1

…

xn,yn,n,type1

其中，type1为点类型（取值0～5），类型不同，点信息也不同。点类型取值及相应点信息为（仅介绍与本文相关部分，以下同）：当type=0时，代表字符串,点信息为：("字符串"，字符高度，字符宽度，字符间隔，字符串角度，中文字体，西文字体，字形，水平(0)或垂直排列(1)，颜色，图层，透明输出)；当type=1时，代表子图,点信息为：（子图号，子图高，子图宽，子图角度，辅色，颜色，线宽，图层，透明输出）。

2）线文件（扩展名为“.wal”）结构。

WMAP9021(文件头)

n+1（n为线数）

线型号，辅助线型号，线色，线宽，X系数，Y系数，辅助色，图层，透明输出（1号线）

线点数m1

x1，y1

…

xm1，ym1

1，线长度

…

线型号，辅助线型号，线色，线宽，X系数，Y系数，辅助色，图层，透明输出（n号线）

线点数mn

x1，y1

…

xmn，ymn

n，线长度

3）区文件（扩展名为“.wap”）结构。

WMAP9023(文件头)

n（弧段数）

线型号，辅助线型号，线色，线宽，X系数，Y系数，辅助色，图层，透明输出

前节点号，后节点号（若没有指向任何节点，则为0）

左区号，右区号（若没有区号，则为0）

线点数m1

x1，y1

…

xm1，ym1

ID，线长度

…

节点数nn

x1，y1

节点弧段数k

弧段号1，弧段号2，…，弧段号k

…

rn（区数）

区颜色，填充图案号，图案高，图案宽，笔宽，图案颜色，图层，透明输出，ID，面积，周长

区数据项数n

弧段1编号 {第1项}

弧段2编号 {第2项}

…

弧段k编号 {第k项}

0 {第k+1项}

弧段k+1编号 {第k+2项}

弧段k+2编号 {第k+3项}

…

最后弧段编号 {第n项}

…

1.2 Excel2003中文电子表格

Excel2003中文电子表格具有强大的数据存储与处理能力，使用者只要在其中事先按自身需要编制好公式，导入原始数据即可完成相应计算、输出成果。其中Excel VBA 2003是Office 2003所提供的程序语言，通过VBA程序设计，可以将很多重复的操作变为电脑的自动运行，减少因重复操作而带来的出错机会，大大提高了劳动效率、减轻了劳动强度。据此可设想将地质工程原始坐标数据及样品位置信息按一定规律存储在Excel表格中，通过事先编制的计算模板，按MapGIS明码文件的规定结构输出点、线、面明码文件。

2 平面图数学模型

2.1 工程定位

对单点定位的地质工程，只需将其坐标按比例换算至图面坐标即可输出相应明码文件，其中只需注意“子图号”及“图层”必须按各单位的相应系统库设置。本文主要讨论槽探工程及其样品位置展绘的数学模型。如图1所示，假设某槽探工程由3点定位，其测量坐标分别为（x1，y1）、（x2，y2）、（x3，y3），槽探宽为2a（a的取值根据成图比例尺而定），转折处宽为2b，α、α1、α2分别为相应方位，2β为转折角[4,5]，即

图1 槽探示意图

则有该槽探3对拐点的坐标分别为：

设第一个样品HK1的端点距槽探起始端水平距为s，样长为d1，则其4个定位点坐标分别为：

cosα1，y21'=y11+（s+d1）sinα1，其余样品定位点按样长类推即可。

2.2 数据检核

对槽探工程样品位置展绘而言，可能会出现以下错误，导致后续绘制矿脉有误：

1）工程号混淆导致此槽探样品展绘至彼槽探；

2）样品展绘时起始端点用反导致各样品相对位置关系与实际相反；

3）测量所得长度、方位与地质编录长度、方位较差偏大（其中，长度偏差原因有工程号混淆或编录时对不符合规格的槽探端没有舍去，方位偏差原因有工程号混淆或罗盘读数误差偏大等），可致样品位置与实地不符。

以上问题均会从长度、方位2方面显示出来，只要妥善设置其限差，表格中用红色提示相关超限工程号，测量人员与地质编录人员就各种可能原因进行沟通后，区别原因改正数据即可解决。假设槽探测量长度、方位分别为L、α，编录长度、方位分别为L'、α'，则长度、方位较差分别为（限差依据经验值而定）：∆L=L-L'，∆L≤±（2+0.01L）m，∆α=αα',∆α≤±4°。

3 Excel模板的建立

3.1 单点定位地质工程

如图2所示建立表格，在单元格G1～G3中分别输入“500、1000、2000”作为单元格F2的比例尺选择项；在单元格G9～G18中分别输入对应于E9～E18各工程类别的子图号；在单元格H9～H18中分别输入各工程类别的图层号；在I5输入“=IF(A5="","",1) ”用于判断该行是否有工程输入；在J5输入“=IF(A5="","",IF(L5="ZK",C5*1000/$F$2&","&B5*1000/$F$2&","&I5&",1,"&M 5&",3,3,0,0,6,0,"&N5&",0",C5*1000/$F$2&","&B5*1000/$F$2&","&I5&",1,"&M5&",3,3,0,0,1,0,"&N5&",0")) ”，用于生成子图信息；在K5输入“=IF(A5="","",$K$2+C5*1 000/$F$2&","&B5*1000/$F$2&","&I5+$J$1&",0,"&$L$1&A5&$L$1&",3,3,0,0,1,0,0,0,1,"&N5&",0")” ，用于生成注记信息；在J1输入“=COUNTA(A5:A1004)”用于统计工程数；在J1输入“=2*J1”；在L1输入“"”；在L5输入“=IF(A5="","",LEFT(A5,2))”用于根据工程号判断工程类别；在M5输入“=IF(A5="","",VLOOKUP(L5，$F$9:$G$18,2))” ，用于根据工程类别生成子图号；在N5 输 入“=IF(A5="","",VLOOKUP(L5,$F$9:$H$18,3))” ，用于生成图层号；将单元格I5～N5向下复制若干行。

图2 单点工程数据表

控件“导出MapGIS明码文件”的代码如下[6]：

Private Sub CommandButton1_Click()

K = Range("J1")

If K > 0 Then

Open "D:单点地质工程.wat" For Output As #1'生成交换文件

Print #1, "WMAP9022"

Print #1, 2 * K

For I = 1 To K

Range("J4").Select

A=ActiveCell.Offset(I, 0).Range("A1")

Print #1, A

Next I

For I = 1 To K

Range("K4").Select

A = ActiveCell.Offset(I, 0).Range("A1")

Print #1, A

Next I

Close #1

MsgBox "数据已成功导出！", 48

Else

MsgBox "无数据可导出！", 16

End If

End Sub

3.2 槽探工程

如图3、图4所示建立表格，按以上数学模型在表格相关栏中输入计算公式，用于计算工程及样品定位坐标。同单点定位地质工程类似，在相关单元格中按规定结构生成点、线、面信息（因篇幅，此处不详述）。

图3 槽探工程数据表

图4 样品数据表

4 Excel模板的使用

在Excel模板的使用时，应注意以下问题：

1）为最大限度地提高效率，可待一个测区阶段性的地质工作完成后，一次性输入数据，一次性生成点、线、面文件；然后将文件备份，再按分幅依次与图框套合成图。在MapGIS中生成图框时应注意将“图框参数选择”中“将左下角平移为原点”前面的选择框中的“√”去掉，否则会套合错误。

2）在输入槽探样品号及样品位置时，样品不连续处，样品号应为空，对应样品长为样品间隔距离（此处所指长度、距离均为水平距）。

3）如1条槽探编录中有2个或以上方位，样品输入时将其从转折处分开按多条槽探分别录入数据。

4）待全部槽探端点坐标及编录方位、编录长度输入后，如有个别工程号显示红色，先按“方位调整”按钮（见图4）消除起始端点用反的情况；若还有工程号显示红色，再按“误差报告”按钮输出详细的误差报告（在D盘根目录下），测量人员会同地质人员根据报告反映情况查明具体原因，区别对待。

5 结 语

利用上述方法还可以在一个工作簿内建立多个表格，分别存储处理控制点数据、地质填图点及路线数据、矿权界址点及界线数据、勘探线批量生成等，实现一次处理数据能分别形成多种比例尺的相对独立的点、线、面文件的目的，以后可根据需要进行文件组合，形成各类专题图件。对采用CAD平台成图的单位，也可利用类似办法输出南方CASS交换文件从而实现快速制图。与传统方法相比，该方法的制图效率随数据量的增大而成倍增长，且因采用了解析法计算制图数据，完全舍去了手工展点、扫描、矢量化等作图过程，彻底消除了内业展绘误差，其精度与比例尺无关，只与外业精度相关，从而真正实现了常见地质工程的数字化制图。

[1]谷高中，李义红，张文军，等.由野外实测数据直接生成MapGIS地质基础图件方法[J].新疆地质，2006，24 (1)：95-98

[2]李沙园，陈昕华，戈永怡.在MapGIS下快速实现柱状剖面图的绘制[J].物探化探计算技术，2004，26(2)： 173-176

[3]武汉中地数码科技有限公司.MapGIS地理信息系统实用教程[M].武汉：武汉中地数码科技有限公司，2003

[4]彭福坤，彭庆.土木工程施工测量手册[M].北京：中国建材工业出版社，2002

[5]季斌德，邵自修.工程测量[M].北京：测绘出版社，1988

[6]王成春，萧雅云.Excel VBA 2003程序设计实例导航[M].北京：中国铁道出版社，2005