劉紅廣

Excel計算模塊在水文測驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

劉紅廣

一、引言

Excel是微軟公司開發(fā)的一種具有計算、繪圖等多種功能通用的電子表格軟件，是微軟辦公套裝軟件的一個重要的組成部分，它具有嚴格的先后順序和邏輯關(guān)系，每一個表格具有固定的格式，層次清晰，一目了然，可以進行各種數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計分析和輔助決策操作，廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，在水利方面的應(yīng)用也越來越廣泛。水文測驗中數(shù)據(jù)較多，計算量大，是一項比較繁瑣且人工計算容易出錯的工作，采用Excel編制計算模塊，具有強大的功能和良好的人機交互對話界面，簡單又實用，容易掌握，每一個軟件都有輸入、輸出等工作表，按照記錄本格式填寫，輸出符合水文規(guī)范要求的計算表格，如果改變一個工作表中的某一個數(shù)據(jù),利用該數(shù)據(jù)算出其他工作表中的數(shù)據(jù)將自動計算并改動，是減輕水文測驗人員負擔、提高工作效率的有效方法。

二、Excel編制軟件在水文測驗中的功能優(yōu)勢

Excel是一種電子表格形式軟件，不需要專門安裝，只要安裝Office拷貝到電腦上就可以了。而且與水文測驗中的水位、流量、蒸發(fā)等記載及計算表格比較接近，經(jīng)過編制加工后，可以達到“所見即所得”的效果，具有易學易用、功能強大、圖像直觀的特點。下面從六個方面來探討Excel編制軟件水文測驗數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢。

1.數(shù)據(jù)輸入直觀方便簡潔

水文測驗中的雨量、水位、流量、蒸發(fā)等原始數(shù)據(jù)記錄采用表格形式的記載表，該軟件輸入全部采用與記載表一樣格式，只要把測量數(shù)據(jù)按照記載表格式填寫到相應(yīng)位置即可，非常直觀，熟悉水文測驗的人員不需要專業(yè)學習，直接填寫就可以，比如流量計算，只需輸入站名、施測時間、起點距、水深、總轉(zhuǎn)數(shù)、歷時等必要實測數(shù)據(jù)；蒸發(fā)量計算只需觀測值、降水量、添加或取出水量。

2.快速自動數(shù)據(jù)處理

水文測驗中經(jīng)常遇到一些需不斷重復(fù)計算的繁瑣工作，采用Excel數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)及相應(yīng)公式強大功能，借用該軟件自動重算的計算能力，使用者可以不關(guān)心如何計算，只要把數(shù)據(jù)輸完，輸出工作表就會得到正確計算結(jié)果。在水尺斷面及三四等水準測量中，數(shù)據(jù)較多，以往采用計算器人工一步步計算，并根據(jù)水文規(guī)范要求的有效位數(shù)和小數(shù)位數(shù)取舍尾數(shù)，任務(wù)量大且容易出錯。如果采用水準Excel計算模塊，只要把測量數(shù)據(jù)填寫到相應(yīng)表格上，在輸出工作表就可以輸出與記載計算表一樣的表格，而且輸入數(shù)據(jù)更改后，輸出數(shù)據(jù)可以自動更新，使用方便。

3.優(yōu)秀的可視化交互界面

Excel的“所見即所得”功能為用戶提供了一個可視化的交互平臺，可以讓用戶在一個工作表下管理眾多關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，多個工作表在同一個任務(wù)下運行，過程清晰透明，使用方便。采用Excel計算模塊的輸入輸出工作表可以加工成與人工計算一樣的記載計算表，就像紙質(zhì)記載表一樣，但不用人工計算，就可以得到和人工計算一樣的計算表，而且計算浮標法流量計算模塊還有斷面流速圖，非常直觀，可視化程度非常高。

4.Excel計算模塊嚴格遵守水文規(guī)范，使數(shù)據(jù)計算過程和結(jié)果符合規(guī)范要求

水文的測驗和整編規(guī)范對測驗數(shù)據(jù)的計算過程小數(shù)取舍有嚴格要求，進位采用取規(guī)范規(guī)定精度位數(shù)后一位數(shù)字，采用“四舍六入，奇進偶舍”方法取舍，不同水文要素的單位和取舍精度都不一樣。采用人工計算繁雜，效率低，而且容易出錯。假如對F1單元格要求兩位小數(shù)，可以用公式ROUND（F1,2）-（MOD（ROUND（F1, 6）*1000,20）=5）*10^（-2），可以輕松達到“四舍六入，奇進偶舍”效果。在編制過程中可以針對不同水文要素，編制相應(yīng)公式，計算過程和結(jié)果符合水文規(guī)范要求。

圖1 水尺、斷面輸入工作表

圖2 水尺、斷面輸出工作表

圖3 成果表及整編數(shù)據(jù)

圖4 流量計算輸入工作表

圖5 流量計算輸出工作表

5.方便測驗原始數(shù)據(jù)儲存、調(diào)用、交流

采用VB、C等計算機語言編制校核程序，對計算結(jié)果校核起了非常重要的作用。但使用這些程序往往需要專業(yè)培訓(xùn)，一般只對結(jié)果導(dǎo)出文本結(jié)果，查閱調(diào)用原始數(shù)據(jù)很不方便，往往需要查看原始記載表。水文行業(yè)對原始資料保存有嚴格要求，有專門資料庫，有專人負責，一般保存在省級水文部門，測站和各地市局人員查閱原始資料不方便。但采用Excel計算模塊可以將每次測驗數(shù)據(jù)分別命名，分類保存在指定文件夾中，保存至任意一臺計算機，方便儲存和調(diào)用，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)傳閱和交流。如查閱某個水文站某一時期測流斷面流速分布情況，需要到資料庫查閱，采用該計算模塊，只需拷貝該站某一時期流量文件夾即可。

6.計算結(jié)果可以直接用于南方片水文整編程序數(shù)據(jù)錄入

采用Excel計算模塊可以采用數(shù)據(jù)引用方法，有專用工作表用于整編程序數(shù)據(jù)錄入，用戶復(fù)制粘貼就可以錄入數(shù)據(jù)，非常直觀快捷，不用擔心數(shù)據(jù)導(dǎo)出導(dǎo)入錯誤，適合一般測站沒有計算機基礎(chǔ)人員操作，也可避免人工輸入錯誤。

三、實例介紹

1.水尺及斷面的計算和校核水準測量模塊

該模塊主要用于水尺、斷面測量的計算和校核，輸入、輸出及成果表和整編錄入數(shù)據(jù)界面如圖1、圖2和圖3所示。人工計算水尺、斷面水準測量成果簡單重復(fù)的數(shù)據(jù)量大，稍有不慎就可能出錯，需要后視減去前視或間視（返測則前視減去后視或間視）計算出高差，然后根據(jù)高差計算各點高程。該模塊使用方法：將站名、時間、水準點編號及高程、起點距、后視、前視及間視輸入到相應(yīng)表格內(nèi)即可，模塊自動計算出高差、高程及閉合差等結(jié)果，并在記載表、工作表輸入符合規(guī)范要求的結(jié)果（如圖2），也可以將復(fù)制整編需要的數(shù)據(jù)，粘貼到南方片整編軟件數(shù)據(jù)錄入窗口，完成整編數(shù)據(jù)錄入。該計算模塊經(jīng)多年應(yīng)用，受到測站人員好評。

2.流量計算和校核模塊

流量是反映江河的水資源狀況及水庫、湖泊等水量變化的基本資料，也是河流重要的水文要素之一。因此通過流量施測獲得流量大小和變化情況，對水文測驗十分重要。目前，國內(nèi)外采用的流量測驗方法和手段很多，我國采用流速面積法中的流速儀測流法比較普遍。但計算普遍采用人工計算，校核一般采用VB編制的專用程序，操作需要一定計算機基礎(chǔ)人員經(jīng)培訓(xùn)才可以掌握，使用不便。流量計算和校核模塊界面和人工計算表格接近，界面良好。有些項目（渡河方法等）可以通過“數(shù)據(jù)有效性—序列”的辦法，將項目限制在規(guī)范規(guī)定項目內(nèi)選擇，方便選擇，填寫項目符合規(guī)范要求。流量計算表格內(nèi)填寫相應(yīng)數(shù)值，在流量打印輸出符合規(guī)范要求的計算表，并可以自動生成符合南方片整編程序的輸入數(shù)據(jù)（實測流量成果表、堰閘率定成果表和水電站率定成果表數(shù)據(jù)），復(fù)制到相應(yīng)窗口即可。其輸入和輸出界面如圖4、圖5所示。

四、結(jié)語

Excel計算模塊結(jié)合水文測驗特點，并利用Excel的計算、繪圖等功能，方便測驗人員使用，提高勞動效率，降低水文資料計算錯誤率，并考慮整編程序數(shù)據(jù)接口，減少整編數(shù)據(jù)錄入環(huán)節(jié)，有利于測驗整編一體化。而且輸出數(shù)據(jù)全部符合規(guī)范有關(guān)不同水文要素數(shù)據(jù)精確要求，使測驗人員不用考慮小數(shù)位數(shù)和有效位數(shù)，降低勞動強度

（作者單位：河南省平頂山水文水資源勘測局 467001）

（專欄編輯：張 婷）