Excel编程技术在全站仪导线施工测量中的应用

司学成，郭友文，姜宝全

(1.黑龙江省水利第二工程处，哈尔滨150302;2.黑龙江省水利工程建设局，哈尔滨150081;3.虎林市七虎林涝区管理站，黑龙江虎林158400)

1 工程概况

穆棱河穆棱镇堤防工程位于穆棱市穆棱镇城区穆棱河左岸。堤防工程按30 a一遇洪水设计，工程级别为3级。坡水按10 a一遇标准设计。穿堤建筑物防洪设计标准与所在堤防相同。工程划分3个标段，本工程为穆棱市穆棱河穆棱镇堤防工程第2标段，即1号防洪闸至铁路桥段堤防工程。本标段主体工程包括堤防、河道治理、防护、道路工程及穿堤涵闸构造物等项工程。堤防轴线长度约为1500 m。导线测量仪器为博飞牌全站仪。

2 问题的提出

2.1 问题的产生

在“穆棱市穆棱河穆棱镇堤防工程第2标段”导线测量施工中，采用闭合导线的布设形式(导线布设形式见图1)。由已知点B和A，以A为起点，按照1→2→3→4→5→A的路线实施测量。测量仪器选用博飞牌全站仪。测量方法采用直接输入测站和后视已知点坐标读取测点坐标的方法。

测量后整理测量数据发现，导线点坐标无法闭合，产生不规则的大数误差。

2.2 问题的分析

经多方面技术分析论证，该问题的产生是由于博飞牌全站仪内在缺陷所致。并且该大数误差的发生具有隐蔽性和随机性，施工测量过程中无法及时发现和校核。故此在不更换仪器的情况下，采用直接读取坐标的方法不适合本工程导线施工测量的要求。

图1 闭合导线示意图

2.3 实施方案的重新选择

由于原测量方法存在缺陷，故改变原有的测量方法，采用全站仪边角测距法进行导线测量施工。全站仪边角测距法可以准确测量出导线的夹角和距离，但需要复杂的方位角计算和坐标增量计算。手算方位角和坐标增量工作量大，计算繁琐，本工程拟采用excel编程技术，建立自动计算模块，对测量原始数据进行处理，推导出测点坐标。

3 外业测量数据采集

将全站仪架设在A点，照准B点，测量线段AB与线段A1的夹角β1和A1线段的水平距离［1］。再将全站仪移至点1，照准A点，测量线段1A与线段12的夹角β2和12线段的水平距离。如此反复测量得到测量数据如表1所示。

表1 测量数据汇总表

4 excel计算模块设计与导线坐标计算

利用excel软件的公式编辑功能，应用Excel内置数学函数通过计算机编程技术，计算出已知线段BA方位角，将夹角转换为度，计算△x和△y。进而推导出测点的坐标x，y。计算模块设计如下，黄色区域为输入区域，白色区域为自动计算区域，见图2。

图2 导线坐标计算模块

4.1 方位角自动计算模块设计

已知A、B两点坐标，线段 BA方位角计算公式为:

在表E5中编辑计算代码“=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)”。

线段A测站1方位角计算公式为:

在表E7中编辑计算代码如下所示“=IF((E5+I6-180)＜0，E5+I6-180+360，IF((E5+I6-180)＞360，E5+I6-180-360，E5+I6-180))”。

方位角计算模块编辑完成后，在测站坐标黄色输入区域输入已知点A、B的坐标。在测站夹角黄色输入区域输入实测的角度值。白色计算区域会自动计算出新方位角。

4.2 角度转换模块设计

为计算方便，本次设计增加了角度转换模块设计，将实测角转换为度。在表格I6中编辑代码“=F6+G6/60+H6/3600”。下拉表格I6，计算模块会自动计算测站夹角对应的角度数值。

4.3 坐标增量计算模块设计

坐标增量计算公式为:

在表格K7和表格L7中分别编辑代码“=J7*COS(E7*PI()/180)”和“=J7*SIN(E7*PI()/180)”。在测站间距黄色输入区域输入测点距离对应的数据，分别选中表格K7和表格L7进行下拉操作，模块会自动计算各测点对应的坐标增量。

4.4 测站坐标计算模块设计

测站坐标计算公式为:

在表格C8和表格D8中分别编辑代码“=C6+K7”和“=D6+L7”。分别选中表格C8和表格 D8进行下拉操作，模块会自动计算各测点对应的坐标值。

4.5 计算成果

通过excel对各模块的编辑计算，得到计算成果如下表所示。其中黄色区域数值为已知或实测数据，白色区域为自动计算成果，见图3。

图3 导线坐标计算模块表

5 结论

在excel中通过对全站仪基础测量数据的整理，编辑出导线测量中方位角计算程序和坐标增量计算程序，形成了标准的计算模块。解决了方位角和坐标增量演算复杂繁琐的问题，大大提高了测量后期数据整理工作效率和计算精度。同时标准化计算模块的形成也可以为同行业测量人员提供便利，使初入测量的工作者在不了解导线测量的前提下可以准确完成导线坐标的推导与计算。

［1］姜东.导线测量记录程序的研发［J］.大地测量与地球动力学，2013(S2):136-138.