巧用Excel制作酸雨PH值質量控制圖

黃春莎，朱小燕

(1.廣西壯族自治區百色市氣象局，廣西 百色 533000;2.廣西壯族自治區玉林市氣象局，廣西 玉林 537000)

1 引言

酸雨觀測中，質量控制是一個關鍵的環節，而PH值、K值測量質量控制圖作為質量控制的工具，更是格外重要，它是判定是否需要對降水樣品進行站內和站外復測的依據。由于酸雨觀測業務現使用的業務軟件(OSMAR2005版)不具有生成顯示出所有測量值的質量控制圖的功能，也無法導出PH值、K值測量質量控制圖，需要每年制作一張完整、直觀的PH值、K值測量質量控制圖。本文以百色市2011年酸雨PH值質量控制圖的制作為例，介紹如何利用Excel表格里的圖表功能來制作酸雨PH質量控制圖，供臺站參考。

2 PH值質量控制圖制作要點與要求

酸雨PH值質量控制圖橫坐標為觀測次數或記錄數，范圍按照本站平均年降水日數的多少選取，以超出本站平均年降水日數約50%為宜;縱坐標為PH值，范圍一般選在2.00～10.00。

在質量控制圖上，必須用橫線標出站外復測的上下限。規范規定:PH值的站外復側上限值為9.00，下限值為3.00。

由極值的統計結果，確定本年度的站內復測上限值和下限值，并用橫線標注在質量控制圖上。

在這幾個要點中，確定本年度的站內復測的上下限值是制作PH值質量控制圖的關鍵點。每個酸雨觀測站的平均年降水次數、PH值歷年極值各不相同，因此站內復測上下限也不同，按照以下的原則來挑取PH值的站內復測的上(下)限值:在平均年降水日數多于和等于50 d的地區，前3 a的所有降水PH值中的第5位極高(低)值;在平均年降水日數少于50 d、多于和等于20 d的地區，前3 a的所有降水PH值中的第3位極高(低)值;在平均年降水日數少于20 d的地區，前3 a的所有降水PH值中的最高(低)值。特別要注意的是，這里的PH值使用的是歷史資料中的初測平均值。

百色酸雨觀測站的年平均降水日數(≥1.0 mm的降水)為80 d(多于50 d)，故挑取2008、2009、2010 年的所有降水PH值中的第5位極高(低)值作為2011年酸雨PH值質量控制圖的站內復測上(下)限值。據統計結果可得上限值為6.65，下限值為3.37。

3 質量控制圖的制作

3.1 建立圖表的數據框架表

Excel的圖表是基于數據的直觀顯現，所以制作圖表前必須先建立圖表的數據框架。啟動Excel，新建一個空白的工作簿，命名為“PH值測量質量控制圖”。在Sheet 1空白表中，單擊A1單元格并輸入“觀測次數(2011年)”，單擊B1單元格并輸入“PH值”。百色市酸雨站的年平均降水日數為80 d，按照PH值質量控制圖制作要點的第一點，橫坐標的觀測次數范圍設定為0～120。單擊A2單元格輸入數字1后將鼠標放置在單元格右下角，當鼠標變成小“十”符號時，向下拖動至A121單元格，點擊單元格右下角出現的“自動填充選項”按鈕并選擇“以序列方式填充”。這時A2～A121單元格將會自動填充上1～120的數字，代表酸雨觀測的次數。PH值一列暫時留空白。至此，圖表的數據框架就建立好了。

3.2 生成圖表

選中A1～B121范圍內的區域，單擊菜單欄的“插入”按鈕，在下拉菜單中選擇“圖表”。此時會彈出一個圖表向導對話框，選中標準圖表類型里的“XY散點圖”，然后點擊“下一步”按鈕。這一步是確定圖表的數據源，由于之前選好了數據區域，所以無需作任何更改，直接點擊“下一步”按鈕。新彈出的圖表選項對話框需要對“標題”選項卡作一些設定:將圖表標題改為“百色站2011年降水PH值測量質量控制圖”，數值(X軸)的輸入框輸入“觀測次數(2011年)”，數值(Y軸)的輸入框輸入“PH值”。其他的選項卡無需作更改，然后點擊“下一步”按鈕進入最后一步“圖表位置”的設置。這里為了便于圖表與數據直接對比，選擇“作為其中的對象插入”選項，再單擊“完成”按鈕，新的圖表就會成功插入在工作表里、原先建立的數據框架表旁了。

3.3 質量控制圖的細節處理技巧

3.3.1 圖表的調整 這樣的PH值質量控制圖只是一個粗糙的雛形，位置、大小、橫縱坐標等都不符合要求，也沒有標出站內站外的復測控制線，所以必須作進一步的完善。

首先調整圖表的位置和大小:選中圖表，把鼠標放置在圖表邊上，當鼠標變成一個雙向箭頭時，就可以上下左右拖動，直至大小長寬合適為止。

接著設置橫縱坐標軸:在質量控制圖的橫坐標軸處單擊鼠標右鍵，并選擇下拉菜單中的“坐標軸格式”，彈出坐標軸格式對話框。在刻度選項卡中，把自動設置一欄前的打勾全部去掉，將最小值設為0，最大值設為120，主要刻度單位設為10，次要刻度單位設為1，與Y軸交叉于2;字體選項卡里，可以選擇10號的常規宋體字，其它項可以不做更改。同理，對縱坐標(Y)軸進行相應的設置:在刻度選項卡中，把最小值設為2.00，最大值設為10.00，主要刻度單位設為1.00，次要刻度單位設為0.1，與X軸交叉于0;字體選項卡里，也選擇10號的常規宋體字。與橫坐標設置不同的是對數字選項卡和網格線還要進行一些設定:在數字選項卡的“分類”一欄中選擇“數值”，然后把小數位數設為2，以保證圖表里Y軸顯示的PH值保留兩位小數，點擊“確定”即可完成縱坐標軸的調整;在繪圖區中Y軸的主要網格線上單擊鼠標右鍵，并選擇下拉菜單的“網格線格式”，彈出網格線格式對話框，將“圖案”選項卡的自定義樣式改為虛線型。

3.3.2 標注復測上下限控制線 為控制圖添加站內、站外的復測控制線是很重要的一個步驟。點擊菜單欄的“插入”，在下拉菜單中選擇“圖片”一項里的“自選圖形”(或直接點擊工具欄上的繪圖按鈕)，這時工作表的下方就會彈出“繪圖”工具欄。選中直線工具，將鼠標放置在繪圖區時，鼠標會變成小“十”字符號，在縱坐標數值3.00處按下鼠標左鍵不放，向右拖動繪制一條與X軸平行且等長的直線。為了讓直線更醒目和突出，并且與網格線區分開來，在“繪圖”工具條中把直線粗細設為1.5磅，這樣就繪制好了站外復測的下限控制線。把這條直線選中、復制一次并用鼠標向上平行拖動到縱坐標數值9.00處可以馬上繪制好站外復測的上限控制線。站內復測的上下限控制線也是用同樣的方法繪制，但要注意，站內復測的上控制線應繪制在縱坐標數值6.65處，站內復測的下控制線繪制在縱坐標數值3.37處，Y軸的主要刻度單位為1.00，刻度單位太大無法在繪圖區準確找出小數后面兩位數的位置，這時可將Y軸的主要刻度單位重新設置為0.1，準確標出站內復測上下限的控制線后將線條粗細選擇1.25磅即可。

3.3.3 圖表美化 利用Excel的一些工具對圖表進行美化和修飾，可以讓質量控制圖更醒目大方。例如，為了對站內、外復測上下控制線更好的加以區分，分別選中站內、外復測上下控制線，利用“繪圖”工具欄的“線條顏色”按鈕將站外復測上下控制線的線條顏色設為紅色，站內復測上下控制線的線條顏色設為深藍色。在繪圖區或圖表區空白處單擊鼠標右鍵，彈出相應的格式對話框，也能更改繪圖區和圖表區的填充顏色和效果。選中控制圖里的標題文字，可以調整文字的字體、字號、粗細等。最后還可以插入站內和站外控制范圍的標注:在“繪圖”工具欄的自選圖形下拉菜單中選擇基本形狀中的“右大括號”，把鼠標置于控制圖中，鼠標變成小“十”符號后，以站外上控制線末端為起點，按下鼠標左鍵不放向下拖動到站外下控制線末端，形成一個右大括號;單擊“繪圖”工具欄的矩形按鈕，在圖中右大括號右邊按下鼠標左鍵不放拖動繪制一個矩形，松開左鍵后在矩形中輸入“站外復測質控上下限”，選擇10號的常規宋體字輸入。根據需要可調整矩形方框的大小和位置，將鼠標停在矩形方框內，鼠標變成“十”符號可調節矩形方框的位置，鼠標變成“←→”符號可調節矩形方框的大小。用同樣的方法可以作出站內復測質控上下限范圍的標注。

4 觀測數據的錄入和顯示

在控制圖左側的數據框架表里輸入某一次酸雨觀測的PH值，控制圖對應的位置就會馬上出現相應的點，將鼠標停頓在某一個點上，還會顯示出該點對應的觀測次數和PH值。一旦PH值數據發生改變，點的位置也會自動調整，十分方便、直觀。只要打開酸雨觀測月數據文件(S文件)，把每月歷次觀測的酸雨PH值(初測平均值)復制、粘貼到Excel的數據框架表格相應位置就能實現。百色酸雨觀測站2011年全年共降水76 d，下表列出了1－12月的酸雨觀測PH值記錄。

表1 百色酸雨觀測站2011年降水PH值記錄

將這些記錄錄入Excel表一開始就生成的數據框架表里，對照右邊酸雨質量控制圖的顯示，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)超出了站內復測的下限值(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)超出了站內復測的上限值(6.65)，對于需要進行復測的點，還可以用標注將其標出，讓人一目了然。點擊“繪圖”工具欄的“自選圖形”，在下拉菜單中選擇“標注”中的“矩形標注”。把鼠標放置在圖表中，看到鼠標變成小“十”字時，在需要進行復測的點旁按下鼠標左鍵不放，拖動拉出一個小矩形標注框，松開鼠標左鍵，輸入“站內復測”即可，矩形標注框的位置大小可自由調整，如圖1所示。

圖1 百色站2011年1—12月降水PH值質量控制圖

5 小結

①用Excel表制作的PH值測量質量控制圖直觀醒目、美觀大方。錄入數據的增加、減少或變化，可以立即在圖上顯現出來。

②能夠直接顯示出歷次PH值的變化趨勢，便于比較和挑出站內、站外的復測點。還可以將圖表打印或導出用于數據分析等其它用途。

③只要將橫縱坐標值的設定、控制線的位置等作一些更改，就可以變成降水電導率K值測量質量控制圖，甚至其它質量控制圖，十分有用。

［1］中國氣象局.酸雨觀測業務規范［M］.北京:氣象出版社，2005.

［2］Excel Home.Excel應用大全［M］.北京:人民郵電出版社，2008.

［3］歐陪宗.Excel表格、圖表與函數應用實例大全［M］.北京:電腦報電子音像出版社，2008.

［4］楊再禹.利用Glodon廣聯達預算防雷安裝工程的一些技巧.貴州氣象，2012，36(2):43－45.

［5］曹飛，鄭文全.利用Visio繪制能見度目標物分布圖［J］.貴州氣象，2012 ，36(2):55－57.

［6］譚秀紅，覃文，陳天貴.Excel在地面氣象觀測數據整編中的應用［J］. 氣象研究與應用，2010，31(3).

［7］虞蘇青，鄧世友.淺析用VB調用GRADS繪圖軟件的技巧［J］. 貴州氣象，2012 ，36(3):48－49.

［8］勞世毓，程海龍.酸雨觀測中常見問題的處理方法［J］.氣象研究與應用，2009，30(增刊Ⅰ).

［9］黃春莎.酸雨觀測中應注意的問題［J］.氣象研究與應用，2008，29(3):85 －86.

［10］妙娟利，楊家鋒，李亞麗.酸雨月數據文件質量控制方法［J］. 陜西氣象，2010，(6).