Excel在陀螺全站仪定向数据处理中的应用

孙孟军 张炜

摘 要：Excel是Office办公软件中的一个组件，Excel工作表函数涵盖范围广，函数量大，应用灵活。针对当今陀螺全站仪内置软件只能得到陀螺北方向和陀螺方位角，而不能得到定向边坐标方位角的现状，本文通过应用不依赖计算机语言的Excel工作表函数，实现定向边坐标方位角的快速解算。

关键词：Excel;陀螺全站仪;定向数据处理;快速解算

1  已知边坐标方位角的自动计算

根据井下测定定向边方位角的作业流程中的规定，要求井上已知边坐标中误差≤10″，且已知边长度>50m。井上已知边坐标方位角是求定仪器常数Δ所需要的，而其方位角中误差大小最终影响陀螺定向的一次定向中误差。

已知边AB长度和坐标方位角及其精度的计算公式为：

应用Excel的工作表函数可实现已知边坐标方位角、坐标方位角精度和已知边长度的计算。输入已知点坐标和中误差即可实现计算：

部分单元格函数：可在F251单元格中输入：

=ROUND（IF（（G247-G246）/（E247-E246）>0，（ATAN（（G247-G246）/（E247-E246）））*206265，（ATAN（（G247-G246）/（E247-E246））+2*3.1415926）*206265），0），来实现坐标方位角秒值的计算。

2 仪器常数Δ的自动计算

根据井下定向边作业流程和3-2-3的观测次序，在地面已知邊上采用三测回测量陀螺方位角，求得三个仪器常Δ1、Δ2、Δ3，算出平均值Δ平;返回地面后，要尽快在原已知边上再用三测回测量陀螺方位角，再求三个仪器常数Δ1、Δ2、Δ3，算出平均值Δ平。

另外，根据同一边任意两测回测量陀螺方位角的互差不得超过40″，并且测前测后方向值互差对于索佳GP3130R3全站式陀螺仪不得超过12″。

应用Excel的工作表函数可实现仪器常数的计算。输入测线方向、陀螺北方向、已知边坐标方位角和子午线收敛角（均为角度制）即可实现计算。

由于Exce1不能直接进行度分秒的运算，需要将角度制转换为秒值参与计算。可在I23单元格中输入：=（G10*3600+H10*60+I10），来实现由测线方向角度制到秒值的计算，其他角度制到秒值的计算可类似计算。可在I15、J15和K15单元格中分别输入：=INT（I28/3600）、=INT（（I28-I14*3600）/60）和=I28-I14*3600-J14*60，来实现测线方向值秒值到角度制的计算，其他秒值到角度制的计算可类似计算。

部分单元格函数：可在I12单元格中输入：

=IF（ROUND（（I25-G12*3600-H12*60），0）/2=INT（ROUND（（I25-G12*3600-H12*60），0）/2），ROUND（（I25-G12*3600-H12*60），0），INT（I25-G12*3600-H12*60）），来实现角度制的测线方向平均值中秒值的四舍五入计算，其他四舍五入计算可类似计算。

3  井下定向边坐标方位角的自动计算

根据井下定向边作业流程和3-2-3的观测次序，需要在井下定向边上用两测回测量陀螺方位角。

根据同一边任意两测回测量陀螺方位角的互差不得超过40″，并且测前测后方向值互差对于索佳GP3130R3全站式陀螺仪不得超过12″。

井下定向边坐标方位角平均值中误差的计算

部分单元格函数：可在I292、J292和K292单元格中分别输入：

=INT（（（I291*3600+J291*60+K291）/SQRT（2））/3600）、

=INT（（（（（I291*3600+J291*60+K291）/SQRT（2））/3600）-I292）/60）、

=ROUND（（（（I291*3600+J291*60+K291）/SQRT（2））-I292*3600-J292*60），0），来实现定向边坐标方位角平均值中误差的计算。

可在M292单元格中输入：=IF（K292>10，1，0），来实现平均值中误差是否超过10”的判断。

4  结束语

根据井下测定定向边方位角的作业流程，应用不依赖计算机语言的Excel的工作表函数，在不同单元格采用不同函数或函数的相互套用，分别从已知边坐标方位角及其精度的计算，仪器常数的计算和井下定向边坐标方位角的计算等及其它们相关的判断对索佳GP3130R3全站式陀螺仪定向数据进行处理。该软件可以在同一工作薄的不同工作表实现不同的计算。没有因为算法问题导致计算结果的精度损失。经验证，Excel计算结果与笔算计算完全相同，提高了计算效率。

参考文献：

[1]王汉雄，乔景顺.Excel VBA在测量数据处理中的应用[J].测绘科学，2008，33（2）：210-212.

[2] 刘绍堂，蒋瑞波，苏轩.陀螺仪全站仪在矿井联系测量中的应用[J].测绘科学.2011，36（2）：94-96.

[3] 黎明.陀螺全站仪性能及定向应用研究[D].郑州.解放军信息工程大学，2008.