Розв’язання інженерно-геодезичних задач в програмі Microsoft Excel

*Вікно редагування Last Major Tіck (Останній великий розподіл) визначає значення крапки осі, що відповідає останньому (максимальному) великому розподілу виділеної осі.

*Вікно редагування Cross Y Axіs (Перетинання з віссю Y) активно тільки тоді, коли виділена вісь X чи вісь Z. Цей параметр задає положення виділеної осі щодо осі Y. Значення параметра Cross Y Axіs задається в одиницях Y-координати даних.

*Вікно редагування Cross X Axіs (Перетинання з віссю X) активно тільки тоді, коли виділена вісь Y чи вісь Z. Цей параметр задає положення виділеної осі щодо осі X. Значення параметра Cross X Axіs задається в одиницях X-координати даних.

*Вікно редагування Cross Z Axіs (Перетинання з віссю Z) задає положення осей X і Y щодо осі Z на графіку поверхні. Значення параметра Cross Z Axіs задається в одиницях Z-значень даних. За замовчуванням X і Y осі малюються на висоті підстави, визначеного для графіка поверхні. Наприклад, якщо висота підстави для графіка поверхні покладена рівної 25, то осі X і Y перетинають вісь Z на висоті 25.

Команда Axіs Grіd Lіnes (Лінії сітки) меню Map (каскадне меню Axіs)

Команда Axіs Grіd Lіnes (Лінії сітки) дозволяє помістити на карту лінії сітки. Лінії сітки можна розглядати як продовження розподілів осей на всю карту; лінії сітки, що починаються від великих і від маленьких розподілів можуть мати різні атрибути.

Лінії сітки рівнобіжні осі координат, протилежної виділеної осі, і мають ту ж довжину. Наприклад, якщо виділена вісь X, те лінії сітки малюються паралельно осі Y по довжині карти. Якщо вісь X зміщена щодо осі Y, то лінії сітки починаються не від осі X, а від мінімального значення Y на карті.

Для того, щоб додати на карту сіткові чи лінії відкоригувати існуючі сіткові лінії, потрібно насамперед виділити вісь координат, з яким ці лінії зв'язані. Після виділення відповідної осі виберіть команду Axіs Grіd Lіnes з меню Map, і відкриється панель діалогу Grіd Lіnes з ім'ям виділеної осі в рядку заголовка. Для того, щоб відкрити панель діалогу Grіd Lіnes, можна також двічі клацнути по відповідній осі, а потім клацнути по клавіші Grіd Lіnes у панелі діалогу Axіs.

6. Опис створення електронних карт у SURFER

6.1 Створення і редагування регулярної сітки

Основні теоретичні відомості.

Якщо перед Вами стоїть завдання створити топографічний план чи змоделювати рельєф для рішення інженерних задач, наприклад підрахунок об'ємів за даними координатами пікети точок, то першим етапом цієї роботи буде створення grid сітки. 3гадаємо ще раз, що су створення полягає в тому, що за відомими координатами пікетних точок знаходиться рівнянні яке оптимально описує поверхню, координати точок якої відомі ( можливе використання, методів апроксимації так і інтерполяції). А далі, з заданим Вами, чи вибраним автоматичним кроком, за цим рівнянням підраховуються відмітки в вершинах квадратної, чи прямокутної сітки Ця задача вирішується при допомозі команди grid.

Рисунок 1 Діалогове вікно для вибору параметрів апроксимації при побудові регулярної сітки.

Дані для створення регулярної сітки (. grd файлу від xyz даних) готує команда data Тобто ваші дані , в загальному випадку розміщені по нерегулярній сітці ( пікети п зйомці, місця взяття проб тощо.). Програма , застосовуючи вибраний вами метод апроксима чи інтерполяції знайде рівняння поверхні, яка найкращим чином відповідає цим даним і за ті вирахує значення у вузлах регулярної сітки із заданим вами кроком. В подальшому саме ці дані будуть використовуватись при рішенні всіх задач, побудови карти, обчислення об'ємів тощо.

1. За даними в файлі *.dat , створеному Вами при виконанні попереднього завдання створюємо grd. Файл. В діалоговому вікні data interpolation ( див. рис.1)ви вибираєте рядках х, у, z, під якими буквами (у яких стовпчиках) представлені відповідні координати електронній таблиці (worksheet) із вихідними даними. Ви можете вибрати границі сітки і крок, проте метод створення сітки виберіть одним з тих, які вказані Вам в завданні наприклад Kriging , як на рис. 1). Роздрукуйте рапорт про створений файл.

2. Виконайте згладжування даних в . grd файлі, використовуючи команду matr smooth ( див. рис.2) .

· matrix smooth - дана команда зглажує файл кінцевої сітки, обчислюючи нові зглаже значення вузла сітки, знищуючи небажане "шумове" спотворення, яке може бути присут в первинному файлі сітки. Вихідна сітка має ті ж границі і таку ж кількість вузлів сітки, файл сітки входу.

Запишіть створений файл під іменем out_m . Довірте команді автоматично вибрати колон в початковому файлі, куди будуть записані результати. За цими результатами знайді максимальні відхилення згладженої поверхні від початкової, використовуючи коман residuals.

· residuals - дана команда дозволяє обчислювати різницю між висотами апроксимуюч поверхні, рівняння якої було знайдене і використовувалось при створенні [.grd] файлу первинними висотами, занесеними в .data файл, тоб-то оцінити точність апроксимац знайти максимальне відхилення апроксимуючої поверхні від початкової , обчисли робочі відмітки при вертикальному розплануванні, то що.

Формули для обчислення різниць висот :

zres - zdat - zgrd , де zres - різниця висот ;

zdat - значення z в файлі даних ;

zgrd - значення z апроксимуючої поверхні в х, у координатах пункту від фай даних.

Результати обчислень за даною командою записуються в задану вами колонку електрони таблиці / worksheet / , яка містить початкові дані.. Це дозволяє вам легко зберегти остаточ інформацію в існуючому файлі даних чи дозволить вам зберегти дані в новому файлі даних.

Коли ви вибираєте дану команду, ви повинні задати файл сітки і файли даних, які буду порівняні, далі відкривається діалогове вікно:

· група колонок даних дозволяє вам визначити колонки, де ваші х, у, z дані записані в фай даних. Виберіть відповідні колонки.

· residuals в колонці діалогового вікна дозволяє вам визначити колонку, в яку буду записані значення residuals.

Проекспериментуйте з різними методами згладжування сітки, які Ви можете вибрати робочому вікні( рис. 7), підберіть оптимальний, при якому відхилення мінімальні.

3. Виконайте пункти 1 і 2 для випадку згладжування поверхні сплайном. Запишіть нов файл під іменем out_spl. Для цього використайте команду spline smooth.

· spline smooth - дана команда використовується також, щоб обчислити нові зглаже значення в вузлах сітки. Використовується зглаження кубічним сплайном, який модел техніку створення, при якій гнучка лінійка вкладається так, щоб вона точно проходи через первинні вузли сітки. Нові вузли вираховуються з рівняння цієї поверхні. При виборі даної команди відкривається діалогове вікно. Є два шляхи, які ви можете використат розширити сітку чи повторно обчислити сітку. Коли ви розширюєте сітку, ви вставляє новий вузол між вузлами, які уже існують в первинній сітці. Первинні значення вузла сіт зберігаються в зглаженій сітці, нові вузли сітки розраховуються як найгладша, з можливи поверхня . Коли сітка повторно обчислюється, всі вузли сітки в зглаженій сітці тако повністю повторно обчислюються. Ви можете або збільшити або зменшити число рядків стовбців в зглаженій сітці відносно первинної сітки. Первинні значення сітки знищуютьс якщо їх місцеположення не збігається точно з вузлами кінцевої сітки.

4. Виконайте пункти 1-3, використовуючи другий з методів апроксимації, який вказаний Вашому завданні. Зробіть висновок, порівнюючи максимальні відхилення, про те, як метод апроксимації і зглажкування, в вашому випадку, дає найкращі результат Роздрукуйте вихідний файл .data, з результатами, які внесла команда

5. Використовуючи команду Grid Node Editor ( діалогове вікно зображене на рис.7) заміні значення в ряді вузлів сітки, де є максимальні відхилення, з тим, щоб максималь наблизити її до вихідної поверхні.

· gdid hode editor - дана команда дозволяє вам змінити значення z в індивідуальних вузлах сітки [.grd] файлі.

В даному діалогомому вікні позиція вузла сітки показана на карті з горизонталями «+». див. рис. А.3) Активний вузол, висота якого показана в діалоговому вікні на верху екран висунутий на перший план. Ви можете використовувати ключі-стрілки, щоб рухатися між вузла сітки чи робити вузли активними, клацаючи на них лівою кнопкою миші.

Після того, як ви зробите зміни, відредагована карта з змінами буде повторно показана вашими змінами. Ви можете зберегти відредагований файл сітки з тією ж назвою чи інпю.

В подальшому Ви зможете переконатись, що одержані Вами знання дозволяю автоматизувати процеси вертикального розпланування територій. Більше того вирішт питання автоматизації процесів підрахунку об'ємів.

6.2 Фрагмент електронної карти, утворений в графічному редакторі SURFER

Surfer-програма, за якою ми побудуємо регулярну сітку,використовуючи координати пікетів і їх висоти, які ми дізналися графічним способом.

Спочатку ми відкриваємо програму Surfer далі виконуємо ряд команд

File__New__Worksheet__OK

Перед нами з'являється таблиця на зразок таблиць Excel, у якій вказуємо відомі дані

-у першій колонці-№ по порядку;

-у другій-координати Х;

-у третій-координати У;

-у четвереій-висоти пікетів.

Бажано вказати не менше 30-40 пікетів,для точнішого відображення карти.

Надані відомості зберігаю у своїй папці,вихожу.

Далі виконую наступні команди

Surfer__Grid__Data__

після цього відкриваю папку,у якій збережені відомості__

Data__після чого вказую у яких колонках вказані у нас координати.

Слід пригадати,що в геодезії координатні прямі(Х;У) розміщені навпаки(не так,як у математиці).

і натискаємо ОК.

Після чого виконуємо ряд команд

Map__Contour Map__New Contour Map

На екрані з`являється карта горизонталей, дані яких ми вводили втаблицю.

За бажанням або вимогою ми можемо представити карту у трьох вимірному просторі за допомогою команд

Map__Wierframe-це все, що стосується першої частини.

Для виконання другої частини лабораторної виконуємо команди

Grid__Matrix Smooth__

відкриваємо першу частину лабораторної роботи, яка у нас збережена,

після чого перейменовуємо на зрозумілу нам ,наприклад Лабораторна 2м__ОК.

Тоді робимо аналогічну роботу

Grid__Spline Smooth__

відкриваємо першу частину лабораторної роботи, яка у нас збережена,

після чого перейменовуємо на зрозумілу нам ,наприклад Лабораторна 2c__ОК.

Grid__Residyals__ Лабораторна 2м__ відкриваємо першу частину лабораторної роботи__вказую у яких колонках вказані у нас координати__

у колонці,яку я вкажу буде стовпчик Residyals.Зберігаю,згортаю.

Таку ж функцію виконую з Лабораторною 2с

Тоді виконую ряд команд

Grid__Grid Node Editor__ Лабораторна 2м

На екрані з`являється карта горизонталей. Таку ж функцію виконую з Лабораторною 2с.

7. Результат дослідження впливу кількості пікетів на визначення об'єму у SURFER

VOLUME COMPUTATIONS

UPPER SURFACE

Grid File:D:\Додатки\out.grd

Grid size as read:100 cols by 50 rows

Delta X:20.202020202

Delta Y:20.4081632653

X-Range:0 to 2000

Y-Range:0 to 1000

Z-Range:175.335457688 to 215.664122648

LOWER SURFACE

Level Surface defined by Z = 0

VOLUMES

Approximated Volume by

Trapezoidal Rule:366824206.58

Simpson's Rule:366665107.52

Simpson's 3/8 Rule:367779703.527

CUT & FILL VOLUMES

Positive Volume [Cut]:366824206.58

Negative Volume [Fill]:0

Cut minus Fill:366824206.58

AREAS

Positive Planar Area

(Upper above Lower):1762523.19109

Negative Planar Area

(Lower above Upper):0

Blanked Planar Area:237476.808905

Total Planar Area:2000000

Positive Surface Area

(Upper above Lower):1764159.98837

Negative Surface Area

(Lower above Upper):0

Висновок: В даній курсовій роботі, я навчився розв'язувати інженерно-геодезичні задачі в програмі Microsoft Excel, а також створювати електронні карти в графічному редакторі SURFER.

Список літератури

1.Глинський Я.М. “Практикум з інформатики” навчальний посібник н-е видання Львів 2001.

2.Горлач В. , Левченко О. “Табличний процесор Microsoft Excel : основні роботи , Львів 1999.

Размещено на Allbest.ru