在 excel 中坐标反算方位角的公式,核心是利用两点的 X 坐标增量和 Y 坐标增量,通过 ATAN2 函数计算象限角,再根据增量正负判断所在象限,转换为测量学规定的 0 到 360 度的坐标方位角,测量行业里面坐标反算,就是已知起点坐标和终点坐标,反推两点连线的方位角和水平距离,测量上 X 是北坐标,Y 是东坐标,这个和数学坐标系 XY 是反过来的,是最容易出错的关键点,完整计算包含坐标增量计算,象限角计算,象限判断,角度换算成度分秒,同时配套计算水平距离,公式可以批量下拉,适合导线测量 放样 控制点计算,Excel 里面三角函数默认是弧度制,所以计算完成之后还要把弧度转为角度,最后处理负角度,统一成 0 到 360 度方位角。
之所以不能直接只用 ATAN 函数,是因为 ATAN 函数返回值范围是负 90 度到正 90 度,无法区分一二三四象限,当坐标增量正负组合不同的时候,同一个比值会对应两个不同方位角,会出现方位角判断错误,而 ATAN2 函数可以同时接收 Y 增量和 X 增量两个参数,识别象限,但是测量坐标系参数顺序要注意,很多人参数写反,直接造成方位角错误,工程测量规范要求方位角取值范围必须是 0 度到 360 度,所以最后还要用 MOD 函数把负角度修正成正方位角。
基础参数定义
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 起点北坐标 X1 | A2 单元格 |
| 起点东坐标 Y1 | B2 单元格 |
| 终点北坐标 X2 | C2 单元格 |
| 终点东坐标 Y2 | D2 单元格 |
| X 增量 ΔX | X2 减 X1 |
| Y 增量 ΔY | Y2 减 Y1 |
标准反算方位角公式
1 先计算坐标增量
X 增量单元格 E2 输入 =C2-A2
Y 增量单元格 F2 输入 =D2-B2
2 方位角弧度公式
G2 单元格输入 =MOD (ATAN2 (F2,E2),2PI ())
3 弧度转为十进制度
H2 单元格输入 =DEGREES (G2)
这个 H2 结果就是 0 到 360 度的十进制度方位角
转换成度分秒显示
如果需要工程常用度分秒格式,在 I2 单元格输入公式
=INT (H2)&"度"&INT ((H2-INT (H2))60)&"分"&ROUND (((H2-INT (H2))60-INT ((H2-INT (H2))60))60,2)&"秒"
配套水平距离计算公式
距离 J2 单元格输入 =SQRT (E2^2+F2^2)
原理就是坐标增量平方和开根号,也就是两点间斜距平面距离
分象限手动判断方案 适合理解原理
1 ΔX 大于 0 ΔY 大于 0 第一象限 方位角等于象限角
2 ΔX 小于 0 ΔY 大于 0 第二象限 方位角等于 180 度减象限角
3 ΔX 小于 0 ΔY 小于 0 第三象限 方位角等于 180 度加象限角
4 ΔX 大于 0 ΔY 小于 0 第四象限 方位角等于 360 度加象限角
手动方案适合初学测量人员理解原理,正式批量计算优先使用 ATAN2 加 MOD 组合公式,效率更高,不容易象限判断出错
补充注意事项
- 测量坐标系北 X 东 Y,ATAN2 第一个参数是 Y 增量也就是东增量,第二个参数是 X 增量也就是北增量,参数顺序千万不能颠倒
- 如果两点 X Y 完全相等,坐标增量全部为零,ATAN2 会报错,需要增加 IF 判断,提示重合点
- 单位统一,坐标单位全部使用米,不要混用毫米或者厘米
- 精度可以根据工程要求,修改 ROUND 函数保留小数位数
完成公式录入之后,下拉填充整列,就可以批量完成多组控制点坐标反算方位角,正式导线计算建议单独保存原始坐标表,计算完成后人工抽查几组,核对象限是否正确,避免参数颠倒造成方位角整体错误。
【常见问题】
问题 1 excel 中坐标反算方位角的公式计算结果是负数怎么办
回答 1 excel 中坐标反算方位角的公式出现负数,是没有使用 MOD 函数做角度修正,ATAN2 返回的弧度在第四象限会是负值,加上 MOD (...,2PI ()) 之后,自动把负值转换成 0 到 360 度范围,修正之后就不会出现负方位角。
问题 2 excel 中坐标反算方位角的公式为什么象限判断错误
回答 2 excel 中坐标反算方位角的公式象限判断错误,绝大多数是 ATAN2 函数参数顺序写反,测量坐标系是北 X 东 Y,第一个参数要填 Y 东增量,第二个参数填 X 北增量,参数颠倒之后象限会全部错乱,需要核对参数顺序重新修改公式。
问题 3 excel 中坐标反算方位角的公式可以直接输出度分秒吗
回答 3 excel 中坐标反算方位角的公式可以输出度分秒,先算出十进制度方位角,再通过 INT 函数拆分度 分 秒,拼接成度分秒文本,缺点是输出结果是文本,后续如果还要做方位角正算,需要转回十进制度数值。
【免责申明】
本教程基于工程测量坐标系北 X 东 Y 体系编写,适用于常规导线测量 控制点反算,不同测绘软件坐标系定义如果存在差异,公式参数顺序需要对应调整,公式计算结果仅作学习参考,正式工程测量成果必须按照测绘规范进行校核,不替代专业测绘复核工作。


