Ｅｘｃｅｌ應(yīng)用程序在水壩定位測(cè)量中的應(yīng)用

摘要:該文通過(guò)對(duì)某水利樞紐工程壩體測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)計(jì)算存在問(wèn)題的分析，從Excel測(cè)量應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)提出了問(wèn)題的解決途徑，并對(duì)程序的檢驗(yàn)與使用作了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞:定位測(cè)量;Excel應(yīng)用程序;數(shù)據(jù)計(jì)算

中圖分類號(hào):TP317文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2009)24-7018-02

Excel Application in Dam Positioning Measurement

CHEN Hong-zhi

(Application Engineering Vocational College in Jiangxi，Pingxiang 337000， China)

Abstract: In this paper， a water control project on the measurement of dam problems for data analysis， measurements from the Excel application design solution to the problem， and the use of test procedures are described.

Keywords: positioning survey; Excel applications; data

1 工程概述

某工程是一座以防洪、供水為主，兼顧發(fā)電、灌溉、觀光旅游等綜合利用的大(2)型水利樞紐。水庫(kù)設(shè)計(jì)總庫(kù)容1.25×108m3，防洪庫(kù)容0.151×108m3，多年平均日供水量24×104m3，電站裝機(jī)2×7.0MW，灌溉農(nóng)田12.57×104畝。水壩為碾壓混凝土雙曲拱壩，壩頂高程245.60m，最大壩高95.1m，壩頂軸線長(zhǎng)度283.94m，壩頂寬度6.4m，最大壩底寬度32.9m。泄洪溢流堰布置于壩頂拱冠處，堰軸線位于大壩樁號(hào)0+147.82，溢流堰為3孔，單孔凈寬8.6m，溢流堰頂高程237.0m，設(shè)有3扇弧形閘門。放空洞布置于大壩中下部，洞軸線位于大壩樁號(hào)0+108.62，洞斷面1.6×2.0m(寬×高)，進(jìn)口底板高程為192.0m。大壩靠上游布置有2層2.5×3.25m(寬×高)的縱向觀測(cè)檢查廊道和1層沿壩基附近布置的灌漿排水廊道，廊道進(jìn)口底板高程分別為195.0m及220.0m。大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施主要有大壩位移變形監(jiān)測(cè)、大壩滲流監(jiān)測(cè)、大壩應(yīng)力應(yīng)變及壩內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)和水文氣象觀測(cè)等項(xiàng)目。

2 問(wèn)題的提出

水壩的正確定位是該工程的關(guān)鍵。壩體定位正確的關(guān)鍵是上游和下游模板位置的確定。本工程模板定位測(cè)量方法采用極坐標(biāo)法。

隨著光電測(cè)距儀和全站儀在定位測(cè)量的應(yīng)用越來(lái)越普及，利用極坐標(biāo)法測(cè)設(shè)曲線也越來(lái)越受到重視。極坐標(biāo)法測(cè)設(shè)曲線的主要問(wèn)題是曲線測(cè)設(shè)資料的計(jì)算。即根據(jù)設(shè)計(jì)曲線方程，計(jì)算曲線坐標(biāo)，并把曲線坐標(biāo)歸算到統(tǒng)一的測(cè)量坐標(biāo)系中。計(jì)算極坐標(biāo)法放樣的數(shù)據(jù)，其極坐標(biāo)可由測(cè)站點(diǎn)與待放樣點(diǎn)坐標(biāo)反算獲得。極坐標(biāo)法是自測(cè)站點(diǎn)出發(fā)，后視另一已知點(diǎn)，撥出極角，在此方向上測(cè)量極距，即可以確定待放樣點(diǎn)的位置。

通過(guò)認(rèn)真研究設(shè)計(jì)圖紙和參照現(xiàn)場(chǎng)情況，影響壩體定位測(cè)量所需數(shù)據(jù)精度的因素主要包括:該壩體采用雙曲面形式，上游和下游壩體的曲面方程不同，拱厚的設(shè)計(jì)曲線方程是按5 m的高差提供的。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，因?yàn)榈刭|(zhì)原因，造成整個(gè)壩體的基礎(chǔ)超挖平均2 m。本著控制造價(jià)、厲行節(jié)約的原則，這部分要按照設(shè)計(jì)方程進(jìn)行模板的定位。再加上施工模板的規(guī)格為3 m*3 m，測(cè)量人員必須根據(jù)5 m高差的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方程內(nèi)插出需要的數(shù)據(jù)，按照常規(guī)的做法，計(jì)算量非常大，而且精度得不到保證。

壩體外形的定位精度允許誤差為6-9㎜，如何在滿足定位精度的前提下，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算出任意點(diǎn)任一高程的平面坐標(biāo)就成為壩體定位測(cè)量成功的關(guān)鍵。如此高精度的大量數(shù)據(jù)計(jì)算只有依靠計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)來(lái)解決。

3 Excel應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

利用Excel和VBA(Visual Basic for Application)為平臺(tái)，開發(fā)出來(lái)的電子數(shù)據(jù)表即稱Excel應(yīng)用程序。Excel由于其操作簡(jiǎn)單，并能夠根據(jù)數(shù)據(jù)繪制圖形，已經(jīng)在工程測(cè)量領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。依托微軟強(qiáng)大的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言VB，經(jīng)過(guò)修改并運(yùn)行在Microsoft Office Excel的應(yīng)用程序，能夠處理復(fù)雜的測(cè)量問(wèn)題。相對(duì)于其他測(cè)量程序設(shè)計(jì)方法，Excel應(yīng)用程序具有以下優(yōu)點(diǎn):Excel應(yīng)用廣泛，幾乎所有的計(jì)算機(jī)都安裝了Excel;Excel開發(fā)程序分發(fā)容易;VBA的語(yǔ)言是相對(duì)容易學(xué)的語(yǔ)言，很容易上手，特別適合工程技術(shù)人員使用。

本壩體程序設(shè)計(jì)思路:以高程為中心，計(jì)算出上游、下游模板平面坐標(biāo)。

程序部分代碼:

左拱端中點(diǎn)距離的計(jì)算部分代碼

…………………

H>237==>{ U }:U“XLA”=121.689+(128.631-121.689)/10.6*(H-237):≠>H>224.5==>{ U }:U“XLA”=111.614+(121.689-111.614)/12.5*(H-224.5) :≠>H>212.0==>{ U }:U“XLA”=99.905+(111.614-99.905)/12.5*(H-212) :≠> H>199.5==>{ U }:U“XLA”=88.107+(99.905-88.107)/12.5*(H-199.5) :≠>H>187.0==>{ U }:U“XLA”=76.283+(88.107-76.283)/12.5*(H-187):≠>H>174.5==>{ U }:U“XLA”=63.738+(76.283-63.738)/12.5*(H-174.5): ≠>H>162.0==>{ U }:U“XLA”=48.412+(63.738-48.412)/12.5*(H-162) :≠> H≥148.5==> { U }:U“XLA”=21.279+(48.412-21.279)/13.5*(H-148.5)

右拱端中點(diǎn)距離代碼省略。

拱壩任意高程任意一Xi對(duì)應(yīng)的中心線，上游壩面，下游壩面坐標(biāo)的計(jì)算程序部分代碼

SQGB

Lbl0

{H L R}:L“XL”:R“XR”

Z“Z”=247.6-H

A“Yc=-0.0000226326671*Z3+0.000403335761*Z2+0.229262709*Z+200

B“Yu”=-0.00001714122625*Z3-0.000141110139* Z2+0.35541225*Z+202.501

C“Yd”=-0.00002812410795* Z3+0.0009477816610*Z2+0.103113169*Z+197.499

D“Rl”=0.00009728010280 *Z3-0.002068457240*Z2-1.714205480*Z+172.4586

E“Rr”=0.00009533776080 *Z3-0.006525522510*Z2-0.877882090*Z+129.1837

F“Tal”=-0.0000136690973* Z3+0.00127648389*Z2+0.260210166*Z+5.007814

G“Tar”=-0.00000396616451* Z3-0.00000516323584*Z2+0.29579033*Z+5.0080644

I“Tc”=B-C

J“Sal”=U*√(U2+D2)/(2D)+(D/2)*㏑((U+√(U2+D2))/D)

K“Sar”=V*√(V2+E2)/(2E)+(E/2)*㏑((V+√(V2+E2))/E)

M“Sil”= L*√(L2+D2)/(2D)+(D/2)*㏑((L+√(L2+D2))/D)

N“Sir”= Abs(R)*√(R2+E2)/(2E)+(E/2)*㏑((Abs(R)+√(R2+E2))/E)

O“Tl”=I+(F-I)*(M/J)2

P“Tr”=I+(G-I)*(N/K)2

Q“ZJ” =tan-1(L/D) 左中心角

S“YJ” =tan-1(Abs(R)/E)右中心角

Goto0

…………………

4 算例

測(cè)量人員只需要輸入要放樣平面的高程和左拱端、右拱端中點(diǎn)距離，程序就可以計(jì)算出必要的測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)。

如圖1，輸入高程148.5，程序會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)方程依次計(jì)算出相應(yīng)的測(cè)設(shè)和檢核參數(shù)。

參數(shù)計(jì)算完成后，程序會(huì)計(jì)算出該高程平面上游、下游曲面的模板立放點(diǎn)平面坐標(biāo)，如圖2所示。

圖中x，y為施工坐標(biāo)，上游、中心、下游對(duì)應(yīng)的為大地坐標(biāo)。測(cè)量人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇使用。

為了驗(yàn)證程序的正確性，筆者分別輸入設(shè)計(jì)高程162、187、207應(yīng)用此程序進(jìn)行計(jì)算，得到了一組數(shù)據(jù);同時(shí)根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方程，利用卡西歐-4500計(jì)算器進(jìn)行相應(yīng)高程面平面坐標(biāo)的計(jì)算，又得到一組數(shù)據(jù)。兩組數(shù)據(jù)比較，點(diǎn)位平面坐標(biāo)最大相差1.32㎜。經(jīng)過(guò)分析，筆者認(rèn)為這個(gè)偏差是由于程序計(jì)算和計(jì)算器計(jì)算四舍五入誤差造成的，不影響測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，可以忽略不計(jì)。

5 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算說(shuō)明，利用Excel應(yīng)用程序進(jìn)行水壩定位測(cè)量測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)計(jì)算，可以大大提高數(shù)據(jù)計(jì)算的速度和準(zhǔn)確度，同時(shí)也可以供相似工程參考使用，具有實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。

程序使用注意事項(xiàng):使用本程序進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)設(shè)時(shí)，對(duì)于壩體澆筑高程面略有起伏的情況，一定要選取最大高程值進(jìn)行計(jì)算，在模板放置的時(shí)候，一定要仔細(xì)測(cè)量其下沿的高程，使其與計(jì)算高程值保持一致;測(cè)設(shè)點(diǎn)間距依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)模板情況而定，為了保證必要的外形精度，模板寬度不應(yīng)超過(guò)“曲代直”的限差;在模板就位以后，要利用程序計(jì)算出來(lái)的拱厚、拱距等參數(shù)進(jìn)行校核，保證施工精度;對(duì)于特大型水利樞紐工程的水壩定位，由于其所涉及的數(shù)據(jù)巨大，Excel就顯的不太適用了，可以利用Acess應(yīng)用程序來(lái)處理數(shù)據(jù)，原理同本文程序。

參考文獻(xiàn):

[1] Walkenbach J.中文版Excel 2007高級(jí)VBA編程寶典[M].馮飛，焦瑜凈.譯.北京:清華大學(xué)出版社，2009.

[2] 李青岳，陳永奇.工程測(cè)量學(xué)[M].北京:測(cè)繪出版社，2008.