巧用Excel制作酸雨PH值质量控制图

黄春莎，朱小燕

(1.广西壮族自治区百色市气象局，广西 百色 533000;2.广西壮族自治区玉林市气象局，广西 玉林 537000)

1 引言

酸雨观测中，质量控制是一个关键的环节，而PH值、K值测量质量控制图作为质量控制的工具，更是格外重要，它是判定是否需要对降水样品进行站内和站外复测的依据。由于酸雨观测业务现使用的业务软件(OSMAR2005版)不具有生成显示出所有测量值的质量控制图的功能，也无法导出PH值、K值测量质量控制图，需要每年制作一张完整、直观的PH值、K值测量质量控制图。本文以百色市2011年酸雨PH值质量控制图的制作为例，介绍如何利用Excel表格里的图表功能来制作酸雨PH质量控制图，供台站参考。

2 PH值质量控制图制作要点与要求

酸雨PH值质量控制图横坐标为观测次数或记录数，范围按照本站平均年降水日数的多少选取，以超出本站平均年降水日数约50%为宜;纵坐标为PH值，范围一般选在2.00～10.00。

在质量控制图上，必须用横线标出站外复测的上下限。规范规定:PH值的站外复侧上限值为9.00，下限值为3.00。

由极值的统计结果，确定本年度的站内复测上限值和下限值，并用横线标注在质量控制图上。

在这几个要点中，确定本年度的站内复测的上下限值是制作PH值质量控制图的关键点。每个酸雨观测站的平均年降水次数、PH值历年极值各不相同，因此站内复测上下限也不同，按照以下的原则来挑取PH值的站内复测的上(下)限值:在平均年降水日数多于和等于50 d的地区，前3 a的所有降水PH值中的第5位极高(低)值;在平均年降水日数少于50 d、多于和等于20 d的地区，前3 a的所有降水PH值中的第3位极高(低)值;在平均年降水日数少于20 d的地区，前3 a的所有降水PH值中的最高(低)值。特别要注意的是，这里的PH值使用的是历史资料中的初测平均值。

百色酸雨观测站的年平均降水日数(≥1.0 mm的降水)为80 d(多于50 d)，故挑取2008、2009、2010 年的所有降水PH值中的第5位极高(低)值作为2011年酸雨PH值质量控制图的站内复测上(下)限值。据统计结果可得上限值为6.65，下限值为3.37。

3 质量控制图的制作

3.1 建立图表的数据框架表

Excel的图表是基于数据的直观显现，所以制作图表前必须先建立图表的数据框架。启动Excel，新建一个空白的工作簿，命名为“PH值测量质量控制图”。在Sheet 1空白表中，单击A1单元格并输入“观测次数(2011年)”，单击B1单元格并输入“PH值”。百色市酸雨站的年平均降水日数为80 d，按照PH值质量控制图制作要点的第一点，横坐标的观测次数范围设定为0～120。单击A2单元格输入数字1后将鼠标放置在单元格右下角，当鼠标变成小“十”符号时，向下拖动至A121单元格，点击单元格右下角出现的“自动填充选项”按钮并选择“以序列方式填充”。这时A2～A121单元格将会自动填充上1～120的数字，代表酸雨观测的次数。PH值一列暂时留空白。至此，图表的数据框架就建立好了。

3.2 生成图表

选中A1～B121范围内的区域，单击菜单栏的“插入”按钮，在下拉菜单中选择“图表”。此时会弹出一个图表向导对话框，选中标准图表类型里的“XY散点图”，然后点击“下一步”按钮。这一步是确定图表的数据源，由于之前选好了数据区域，所以无需作任何更改，直接点击“下一步”按钮。新弹出的图表选项对话框需要对“标题”选项卡作一些设定:将图表标题改为“百色站2011年降水PH值测量质量控制图”，数值(X轴)的输入框输入“观测次数(2011年)”，数值(Y轴)的输入框输入“PH值”。其他的选项卡无需作更改，然后点击“下一步”按钮进入最后一步“图表位置”的设置。这里为了便于图表与数据直接对比，选择“作为其中的对象插入”选项，再单击“完成”按钮，新的图表就会成功插入在工作表里、原先建立的数据框架表旁了。

3.3 质量控制图的细节处理技巧

3.3.1 图表的调整 这样的PH值质量控制图只是一个粗糙的雏形，位置、大小、横纵坐标等都不符合要求，也没有标出站内站外的复测控制线，所以必须作进一步的完善。

首先调整图表的位置和大小:选中图表，把鼠标放置在图表边上，当鼠标变成一个双向箭头时，就可以上下左右拖动，直至大小长宽合适为止。

接着设置横纵坐标轴:在质量控制图的横坐标轴处单击鼠标右键，并选择下拉菜单中的“坐标轴格式”，弹出坐标轴格式对话框。在刻度选项卡中，把自动设置一栏前的打勾全部去掉，将最小值设为0，最大值设为120，主要刻度单位设为10，次要刻度单位设为1，与Y轴交叉于2;字体选项卡里，可以选择10号的常规宋体字，其它项可以不做更改。同理，对纵坐标(Y)轴进行相应的设置:在刻度选项卡中，把最小值设为2.00，最大值设为10.00，主要刻度单位设为1.00，次要刻度单位设为0.1，与X轴交叉于0;字体选项卡里，也选择10号的常规宋体字。与横坐标设置不同的是对数字选项卡和网格线还要进行一些设定:在数字选项卡的“分类”一栏中选择“数值”，然后把小数位数设为2，以保证图表里Y轴显示的PH值保留两位小数，点击“确定”即可完成纵坐标轴的调整;在绘图区中Y轴的主要网格线上单击鼠标右键，并选择下拉菜单的“网格线格式”，弹出网格线格式对话框，将“图案”选项卡的自定义样式改为虚线型。

3.3.2 标注复测上下限控制线 为控制图添加站内、站外的复测控制线是很重要的一个步骤。点击菜单栏的“插入”，在下拉菜单中选择“图片”一项里的“自选图形”(或直接点击工具栏上的绘图按钮)，这时工作表的下方就会弹出“绘图”工具栏。选中直线工具，将鼠标放置在绘图区时，鼠标会变成小“十”字符号，在纵坐标数值3.00处按下鼠标左键不放，向右拖动绘制一条与X轴平行且等长的直线。为了让直线更醒目和突出，并且与网格线区分开来，在“绘图”工具条中把直线粗细设为1.5磅，这样就绘制好了站外复测的下限控制线。把这条直线选中、复制一次并用鼠标向上平行拖动到纵坐标数值9.00处可以马上绘制好站外复测的上限控制线。站内复测的上下限控制线也是用同样的方法绘制，但要注意，站内复测的上控制线应绘制在纵坐标数值6.65处，站内复测的下控制线绘制在纵坐标数值3.37处，Y轴的主要刻度单位为1.00，刻度单位太大无法在绘图区准确找出小数后面两位数的位置，这时可将Y轴的主要刻度单位重新设置为0.1，准确标出站内复测上下限的控制线后将线条粗细选择1.25磅即可。

3.3.3 图表美化 利用Excel的一些工具对图表进行美化和修饰，可以让质量控制图更醒目大方。例如，为了对站内、外复测上下控制线更好的加以区分，分别选中站内、外复测上下控制线，利用“绘图”工具栏的“线条颜色”按钮将站外复测上下控制线的线条颜色设为红色，站内复测上下控制线的线条颜色设为深蓝色。在绘图区或图表区空白处单击鼠标右键，弹出相应的格式对话框，也能更改绘图区和图表区的填充颜色和效果。选中控制图里的标题文字，可以调整文字的字体、字号、粗细等。最后还可以插入站内和站外控制范围的标注:在“绘图”工具栏的自选图形下拉菜单中选择基本形状中的“右大括号”，把鼠标置于控制图中，鼠标变成小“十”符号后，以站外上控制线末端为起点，按下鼠标左键不放向下拖动到站外下控制线末端，形成一个右大括号;单击“绘图”工具栏的矩形按钮，在图中右大括号右边按下鼠标左键不放拖动绘制一个矩形，松开左键后在矩形中输入“站外复测质控上下限”，选择10号的常规宋体字输入。根据需要可调整矩形方框的大小和位置，将鼠标停在矩形方框内，鼠标变成“十”符号可调节矩形方框的位置，鼠标变成“←→”符号可调节矩形方框的大小。用同样的方法可以作出站内复测质控上下限范围的标注。

4 观测数据的录入和显示

在控制图左侧的数据框架表里输入某一次酸雨观测的PH值，控制图对应的位置就会马上出现相应的点，将鼠标停顿在某一个点上，还会显示出该点对应的观测次数和PH值。一旦PH值数据发生改变，点的位置也会自动调整，十分方便、直观。只要打开酸雨观测月数据文件(S文件)，把每月历次观测的酸雨PH值(初测平均值)复制、粘贴到Excel的数据框架表格相应位置就能实现。百色酸雨观测站2011年全年共降水76 d，下表列出了1－12月的酸雨观测PH值记录。

表1 百色酸雨观测站2011年降水PH值记录

将这些记录录入Excel表一开始就生成的数据框架表里，对照右边酸雨质量控制图的显示，可以清晰地看出，3月第1次降水的PH值(3.18)和12月最后1次降水的PH值(3.30)超出了站内复测的下限值(3.37)，4月最后1次降水的PH值(7.56)和5月第1次降水的PH值(6.89)超出了站内复测的上限值(6.65)，对于需要进行复测的点，还可以用标注将其标出，让人一目了然。点击“绘图”工具栏的“自选图形”，在下拉菜单中选择“标注”中的“矩形标注”。把鼠标放置在图表中，看到鼠标变成小“十”字时，在需要进行复测的点旁按下鼠标左键不放，拖动拉出一个小矩形标注框，松开鼠标左键，输入“站内复测”即可，矩形标注框的位置大小可自由调整，如图1所示。

图1 百色站2011年1—12月降水PH值质量控制图

5 小结

①用Excel表制作的PH值测量质量控制图直观醒目、美观大方。录入数据的增加、减少或变化，可以立即在图上显现出来。

②能够直接显示出历次PH值的变化趋势，便于比较和挑出站内、站外的复测点。还可以将图表打印或导出用于数据分析等其它用途。

③只要将横纵坐标值的设定、控制线的位置等作一些更改，就可以变成降水电导率K值测量质量控制图，甚至其它质量控制图，十分有用。

［1］中国气象局.酸雨观测业务规范［M］.北京:气象出版社，2005.

［2］Excel Home.Excel应用大全［M］.北京:人民邮电出版社，2008.

［3］欧陪宗.Excel表格、图表与函数应用实例大全［M］.北京:电脑报电子音像出版社，2008.

［4］杨再禹.利用Glodon广联达预算防雷安装工程的一些技巧.贵州气象，2012，36(2):43－45.

［5］曹飞，郑文全.利用Visio绘制能见度目标物分布图［J］.贵州气象，2012 ，36(2):55－57.

［6］谭秀红，覃文，陈天贵.Excel在地面气象观测数据整编中的应用［J］. 气象研究与应用，2010，31(3).

［7］虞苏青，邓世友.浅析用VB调用GRADS绘图软件的技巧［J］. 贵州气象，2012 ，36(3):48－49.

［8］劳世毓，程海龙.酸雨观测中常见问题的处理方法［J］.气象研究与应用，2009，30(增刊Ⅰ).

［9］黄春莎.酸雨观测中应注意的问题［J］.气象研究与应用，2008，29(3):85 －86.

［10］妙娟利，杨家锋，李亚丽.酸雨月数据文件质量控制方法［J］. 陕西气象，2010，(6).