基于Excel VBA的水下地形测量数据精度评定方法

'应用研究基于ExcelVBA的水下地形测量数据精度评定方法李炜（中交广州航道局有限公司，广东广州510221）摘要：本文结合港珠澳大桥岛隧工程中采用多波束测深系统进行外海深水基槽检测与监测的实际情况，提出了水下地形测量数据的精度评定方法并编写了基于ExcelVBA的相应程序。通过实际应用，该程序运算快速准确，操作易懂，不仅在很大程度上减少了测量人员的工作量、提高了工作效率，更重要的是增强了测深数据的可靠性。关键词：水下地形测量；精度评定；ExcelVBA中图分类号：P229.1文献标志码：A文章编号：1674－3024（2014）10－128－03不符值的点数不应超过参加总比对点数的15%，比对不符值前言的限差等于测深极限误差，按式（1）计算：港珠澳大桥岛隧工程是我国第一条外海建设的沉管隧22D=±a+(b´d)式（1）道，是目前世界上规模最大的公路沉管隧道工程，是世界上唯一的深埋沉管工程。式中：沉管隧道基槽最大挖深达-47.2米，而基槽底标高允许偏△——测深极限误差，单位为米（m）；差仅为-60cm～+40cm。但按照现行中国水运工程质量检验标a——系统误差，单位为米(m)；准，在离岸500米以上水域采用斗容18立方米的抓斗开挖基b——测深比例误差参数；槽，其平均超深为1米，最大超深约2米；当挖泥水深大于等d——水深，单位为米(m)；于20米或抓斗大于18方时，其平均超深可根据实际情况适当b×d——测深比例误差。加大，依此类推，根据岛隧工程工况，如果隧道基槽开挖允许在采用单波束测深仪对多波束测深系统进行水深精度平均超深2米，最大超深3米，也不足为奇。由此可见该项目比对，水深比对不符值的点数不应超过参加总比对点数的施工质量要求高，且各工序由不同的施工单位负责施工，为确15%，比对不符值的限差按式（2）计算多波束水深测量主、保施工质量，各工序之间，各单位均安排进行水下地形测量。检比对极限误差：作为工程施工质量控制的重要手段之一，水下地形测量起着至e=±2´D式（2）关重要的作用，所以对其精度要求也尤其高。式中：为确保每次测量成果均满足相应的精度要求，首先必须ε——多波束水深测量主、检比对极限误差，单位（m）；对其进行精度评定，这也是测量作业中一个必不可少的、重△——测深极限误差，单位为米（m）。要的质量控制工作。在常见的工程测量中，如：导线测量、为便于阐述与区分，利用同一次测量数据（含检查线数水准测量，一般采取同一观测量进行多次观测的方法以提高据）计算得到的深度比对互差称为内部精度，而利用不同作精度，这样可以利用多次观测数据的最或然值作为其真值或业组相邻测段或同一作业组不同时期相邻测深段的重复测是利用闭合条件等求取其中误差，以评定其测量精度。而水深线的重合点处计算得到的深度比对互差，称为外部精度。下地形测量无法对同一点位进行多次观测，其精度一般不用中误差来衡量，而选用极限误差作为深度误差的评定标准。2用ExcelVBA进行水下地形测量数据精度的步骤常用的测深数据精度评定方法为：首先利用AutoCAD展2.1用户界面设计点，然后进行人工统计与计算或运用Excel进行简单的运算，该程序设计分为三个工作表：一个工作表（sheet1）用最后得出结果。然而这种方法，一是费时且易出错；二是难于设置检验标准和精度评定结果；另外两个工作表(sheet2、以科学严谨地进行评定。本文结合港珠澳大桥岛隧工程，利sheet3)用于保存测深数据，且XYZ数据分别存储于工作表中用ExcelVBA编写了一套水下地形测量数据精度评定的面向的ABC三列。对象程序，数据计算快速准确，且操作简便易懂。主程序面向对象的用户界面如图1所示。1水下地形测量数据精度评定方法及精度要求根据《水运工程测量规范》（JTS131-2012）中的规定，单波束测深和多波束测深均应布设垂直于主测线方向的检查线。测深检查线与主测深线相交处，图上1mm范围内水深点的深度比对互差均应符合下表1的规定。表1深度误差限差值和深度比对互差要求水深H(m)H≤20H>20图1程序用户界面深度误差限值（m）±0.2±0.01H2.2数据输入深度比对互差（m）≤0.4≤0.02H在进行外部精度分析时，直接将两次测量数据分别粘贴根据《多波束测深系统测量技术要求》（JT/T790-2010）在两个工作表中；而进行内部精度分析时，只需要将该次测中的规定，多波束测深经过定位时延、横摇偏差、纵摇偏差量数据存储于一个工作表中。和艏向偏差测定与校准后，应对其综合测深误差进行测定。然后，根据测量任务要求和作业依据，按图2设置检验综合测深误差的测定，即：比对重叠部分的水深，水深比对标准。128建筑建材装饰2014年第10期 应用研究c(n,5)=b(i,2)c(n,6)=b(i,3)c(n,7)=a(j,3)-b(i,3)图2检验标准输入界面IfOptionButton1.Value=TrueThen2.3程序关键算法IfAbs(c(n,3))<=20Then2.3.1编程思路c(n,8)=dh1将存储在两个工作表中的测深数据分别读取至数组a、bElse中，然后逐一计算数组a与数组b相互点间距是否满足用户c(n,8)=dh2*Abs(c(n,3))设置的检验标准，即小于用户设置的平面位置重叠模糊度，EndIf以确定两次测量数据中的比对重合点。Else在判断并确定参与比对的重合点的同时，计算重合点的c(n,8)=Sqr(dh1^2+c(n,3)^2*dh2^2)深度比对互差，并判断是否超限。计算水深比对不符值的点EndIf数占参加总比对点数的百分比，以最终判断两次测量数据是IfAbs(c(n,7))<=Abs(c(n,8))Then否满足相应的精度要求。c(n,9)="符合"在进行内部精度分析时，仅有一次测量的数据，在程序hgds=hgds+1设计过程中认为两个数组变量相同，即：b=a。Else2.3.2数据调用方法c(n,9)="超限"（1）通过判断选项按钮的选择情况，读取用户设置的EndIf检验标准：Range("a"&13+n)=ndp=Range("B2")Range("b"&13+n)=c(n,1)IfOptionButton1.Value=TrueThenRange("c"&13+n)=c(n,2)dh1=Range("D2")Range("d"&13+n)=c(n,3)dh2=Range("D3")Range("e"&13+n)=c(n,4)ElseRange("f"&13+n)=c(n,5)dh1=Sheet1.Range("G3")Range("g"&13+n)=c(n,6)dh2=Sheet1.Range("H3")Range("h"&13+n)=c(n,7)EndIfRange("i"&13+n)=c(n,8)（2）计算两个测深数据的点数，即两个数据工作表的Range("j"&13+n)=c(n,9)最大行数：EndIfr1=Sheet2.[a65536].End(xlUp).RowNextjr2=Sheet3.[a65536].End(xlUp).RowNexti（3）调用测深数据，并读取至数组：2.3.5精度评定成果输出a=Sheet2.Range("A1:C"&r1).Value测深数据比对合格率计算：b=Sheet3.Range("A1:C"&r2).ValueRange("G10")=hgds/n2.3.3数据初步统计程序部分IfRange("G10")>1-Range("J2")Then（1）计算水深数据的最大值：Range("i10")="合格"Range("E6")=Round(Application.WorksheetFunction.MaxElse(Sheet2.Range("C1:C"&r1)),2)Range("i10")="不合格"（2）计算水深数据的最小值：EndIfRange("g6")=Round(Application.WorksheetFunction.Min3实际应用分析(Sheet2.Range("C1:C"&r1)),2)（3）计算水深数据的平均值：为提高测深精度和可靠性，在E8管节沉管安放工序Range("i6")=Round(Application.WorksheetFunction.Avera完成后，中交联合体总项目部同时安排两家单位对E8管ge(Sheet2.Range("c1:c"&r1)),2)节的管顶进行多波束水深测量，并进行精度分析与比对。2.3.4深度比对程序部分在后期又结合贯通测量成果和沉管的实际尺寸，计算E8以外部精度分析为例，其深度比对的核心代码如下：管顶高程值，与多波束测深数据进行比对，以确定其测量n=0精度。hgds=0在进行多波束测深数据精度评定时，因多波束数据全覆Fori=1Tor2盖，数据量过大，我们使用HYPACK软件按2米排序输出的Forj=1Tor1测深数据进行比对与分析。按《多波束测深系统测量技术要If(b(i,1)-a(j,1))^2+(b(i,2)-a(j,2))^2