應用Excel和Section實現實測地質剖面批量成圖

陳海飛，王 旗，吳海峰，洪 濤，方 濤，曾 成，王日平

（江西省核工業地質局二六四大隊，江西 贛州 341000）

1 設計目的與思路

實測地質剖面作為地質工作中常用和必要手段，剖面成圖涉及大量的數據換算和圖表繪制，如何批量處理原始數據，提取成果數據繪制圖件，同時保證數據準確、過程高效、易于維護，是本文思考的問題。可以利用數字地質調查系統（DGSS），但不利于批量操作和維護。Microsoft Excel作為圖表處理軟件，具有強大的數據處理能力和二次開發能力。應用軟件編程，將實測地質剖面導線、分析信息表格化，經過自動化處理轉換為成果數據，再通過程序處理轉換為投圖數據，最后利用Section投圖生成Mapgis點線文件，繪制剖面地形線、分層界線和導線。

2 地質與數學基礎

實測剖面圖由導線圖（水平面）和地形剖面圖（垂直面）兩部分組成，導線圖反映剖面測量路線變化情況，地形剖面圖反映地質綜合情況[1]。繪圖目的是通過在不同圖面確定導線、分層位置，表達地質體空間關系。

已知剖面總方位角（成圖方位角）α0、導線起點平面直角坐標（X0、Y0、H0）、導線參數（方位角P、斜距L、坡度β）和導線上分層位置斜距Lfc，導線終點坐標（X、Y、H）計算公式如下：

X=X0+cosP×cosβ×L，Y=Y0+sinP×cosβ×L，

H=H0+sinβ×L

分層點坐標（Xfc、Yfc、Hfc）計算公式如下：

Xfc=X0+cosP×cosβ×Lfc，

Yfc=Y0+sinP×cosβ×Lfc，Hfc=H0+sinβ×Lfc

繪圖需要應用到的參數：導線水平距Ls、導線高差△H、累計水平距L1、累計高差H1，導線圖上剖面水平距dx、剖面偏移距dy、剖面水平累計Dx和剖面偏移累計Dy，剖面圖上剖面水平距px、剖面高差距ph、剖面水平累計Px、剖面高差累計Ph，分層導線段水平距fx、分層導線段高差距fh。需要根據分層斜距（視厚度）Hfc、巖層傾向Q和傾角α，求解導線方向與巖性走向夾角γ、繪圖視傾角αs和分層真厚度Hz。各計算公式分別如下：

3 程序設計

3.1 系統設計

系統包含記錄表錄入、記錄表完善、剖面計算與分層投圖和投影數據Section投圖四個部分。系統結構見圖1。

圖1 系統結構圖

3.2 界面設計

界面設計包括Excel工作表、自定義鼠標右鍵菜單和導線與分層投圖對話框三部分。

實測地質剖面記錄采用《固體礦產勘查原始地質編錄規程》（DZ／T 0078-2015）附表1記錄格式。為了便于繪圖，Excel工作表增加了相關參數的計算列，由導線、導線圖、剖面圖、產狀、分層、地質描述、樣品等列表組成。

自定義菜單為鼠標右鍵菜單，新增菜單三個，分別為：數據比對、完善記錄表和剖面計算分層投圖。數據比對菜單包含兩表完整比對、比對源數據表、精確匹配、數據排空等子菜單，實現常用的表格數據處理功能。完善記錄表菜單包含導線計算、分層位置初始化、地質描述補位置等子菜單，對應完善記錄表系統。剖面計算分層投圖菜單整合全部的數據處理過程，生成最終投圖數據。

導線與分層投圖對話框為彈出式對話框，為通過菜單方式調用的窗體，其作用是接收投圖的相關參數和設置投圖對象，見圖2。投剖面圖生成剖面數據，投地質圖則生成地質平面圖數據。

圖2 導線與分層投圖對話框

3.3 模塊設計

設計模塊3個，包括菜單開發、功能函數與過程、剖面計算。菜單開發模塊加載數據比對程序和導線、剖面計算調用程序。功能函數與過程模塊加載的是自定義的常用函數和過程，如反算方位角、兩點空間位置、巖層坡向取值、數組刪重、數組排序、數組維度等。剖面計算模塊為主模塊，包含增行補錄導線尾數、導線計算、剖面計算分層投圖三個程序。

4 程序編寫

程序編寫需要調用工作表、行列、單元格等對象的事件、屬性或數據，通過判斷語句、循環結構等嵌套，運用數學公式計算。其過程一般是：定義變量→獲取原始數據→賦值給數組→數據處理→生成新數組→輸出給表單。VBA編程將表單數據賦值給數組，在數組內計算，可以極大的提高運行效率。程序開始和結束前需通過Application.EnableEvents語句先后禁止、允許事件循環觸發。

4.1 自定義鼠標右鍵菜單

利用Sub過程創建菜單是常用的方式，通過調用CommandBars子集的Controls屬性實現[1]，如創建“兩表完整比對”二級子菜單。其功能通過調用過程實現。

4.2 自定義函數與過程

自定義函數與過程是為實現特定功能，將編程中反復使用的數學計算模型或處理流程固化。如此既可以簡化編程提高效率，又可以減少報錯率。自定義函數通過Function過程實現，自定義過程通過Sub過程實現，需區分輸入的數據是使用其數值（ByVal）還是地址（ByRef）。

4.3 Excel表事件

Excel表加載了Worksheet的SelectionChange和Change事件，表格數據變動則激活。對導線列表前四項（1-4列）和導線分層位置（第24列）數據進行修改，如果是第24列數據變化說明是在錄入導線分層位置，則啟動增行補錄導線尾數程序，自動插入下一行填入數據，確保每導分層結尾米數為導線斜距；否則是導線參數變化，則啟動導線計算程序，更新剖面繪圖數據。

4.4 Sub過程編寫

剖面計算分層投圖程序基于完善記錄表，對導線、分層、產狀和樣品原始數據進行處理，可以分解為如下步驟：繪圖數據計算、投圖數據計算、數據合并和數據輸出，具體見圖3。其中投剖面圖的分層線和產狀線按視傾角生成。投圖數據合并為新數組，賦值給新建的Excel表。

5 程序運行與測試

（1）基礎數據錄入：打開Excel表將剖面起點坐標、基點號、GPS ID、剖面總方位和導線參數等基礎數據錄入完成。

（2）完善記錄表：更新繪圖數據點擊鼠標右鍵完善記錄表——導線計算。點擊完善記錄表——分層位置初始化，可以在導線分層位置列自動填充“0-導線斜距”。然后根據記錄表錄入分層、地質描述、產狀和樣品信息。地質描述錄入格式：起始位置[換行]巖性名稱[換行]描述內容。起始位置格式：起～止導線號#[空格]米數[空格]m，如果米數后為“m處”則指夾層或脈體不參與投圖。點擊完善記錄表——地質描述補位置，可以根據導線分層位置自動添加起始位置行。

圖3 剖面計算分層投圖程序步驟分解圖

圖4 導線、分層線、產狀投影成圖

（3）剖面計算與分層投圖：點擊鼠標右鍵剖面計算分層投圖，彈出是否繼續的對話框，選擇“是”。設置導線與分層投圖對話框相關參數，然后點擊“確定”按鈕。計算結果賦值到新Excel工作簿內，默認被選中。

（4）Seciton投圖：打開Seciton輔助制圖軟件，點擊文件菜單——新建文件，依次點擊1輔助工具菜單——表格數據投影——選擇數據投影（Excel）。彈出數據投影對話框，比例尺默認為1000不需要改動，取消繪制點和線閉合，然后點擊“確定”。調整圖元參數，結果見圖4。

6 Mapgis圖件整飾

圖件整飾主要為補充完善地質內容，補充圖式要素，形成實測地質剖面成果圖。