测量平差误差理论的基本知识课件.pptx
《测量平差误差理论的基本知识课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《测量平差误差理论的基本知识课件.pptx(84页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第七章 误差理论的基本知识,第一节 测量误差概念,在各项测量工作中,长期的测量实践证明,对于某一客观存在的量,如地面某两点之间的距离或高差、某三点之间构成的水平角等,尽管采用了合格的测量仪器和合理的观测方法,测量人员的工作态度也认真负责,但是多次重复测量的结果总是有差异的,这说明观测值中存在着测量误差,或者说,测量误差是不可避免的。,第七章 误差理论的基本知识 第一节 测,真误差,测量中真值与观测值之差称为误差,严格意义上讲应称为真误差。 即:i=Li-X 在实际工作中真值不易测定,一般把某一个量的测量值与其最或是值之差也称为误差。,真误差 测量中真值与观测值之差称为误差,严格,产生测量误差的
2、原因 :,1观测者的原因 由于观测者感觉器官的辨别能力存在局限性,所以,对于仪器的对中、整平、瞄准、读数等操作都会产生误差,另外,观测者技术熟练程度也会给观测成果带来不同程度的影响。2仪器的原因 测量工作是需要用测量仪器进行的,而每一种测量仪器具有一定的精密度,使测量结果受到一定的影响。3外界环境的影响 测量工作进行时所处的外界环境中的空气温度、气压、湿度、风力、日光照射、大气折光、烟雾等客观情况时刻在变化,使测量结果产生误差。,产生测量误差的原因 :1观测者的原因,观测条件:,等精度观测:观测条件相同的各次观测。 不等精度观测:观测条件不相同的各次观测。,1. 仪器误差,2. 观测误差,3.
3、 外界条件的影响,观测条件,观测条件: 等精度观测:观测条件相同的各次观测。1. 仪,第二节 测量误差的种类,测量误差按其产生的原因和对观测结果影响性质的不同,可以分为: 1.系统误差 2.偶然误差 3.粗差,第二节 测量误差的种类 测量误差按其产生,一、系统误差,在相同的观测条件下,对某一量进行一系列的观测,如果出现的误差在符号和数值上都相同,或按一定的规律变化,这种误差称为“系统误差”。例如,用名义长度为30m,而实际正确长度为30004m的钢卷尺量距,每量一尺段就有使距离量短了0004m的误差,其量距误差的符号不变,且与所量距离的长度成正比。因此,系统误差具有积累性。,系统误差可以通过加
4、改正数以抵消或削弱,一、系统误差 在相同的观测条件下,对某一量进,二、偶然误差,在相同的观测条件下,对某一量进行一系列的观测,如果误差出现的符号和数值大小都不相同,从表面上看没有任何规律性,这种误差称为“偶然误差”。偶然误差是由人力所不能控制的因素或无法估计的因素(如人眼的分辨能力、仪器的极限精度和气象因素等)共同引起的测量误差,其数值的正负、大小纯属偶然。,二、偶然误差 在相同的观测条件下,对某一量,三、粗差,由于观测者的粗心或各种干扰造成的大于限差的误差称为粗差,如瞄错目标、记录错误、读数错误等。,有粗差的观测值应该舍弃并重测,为了防止错误的发生和提高观测成果的精度,在测量工作中,一般需要
5、进行多于必要的观测,称为“多余观测”。,三、粗差 由于观测者的粗心或各种干扰造成的,第三节 偶然误差特性及精度指标,真误差,观测值与理论值之差,第三节 偶然误差特性及精度指标真误差观测值与理论值之差误差区,绝对值相等的正、负误差出现的机会相等, 可相互抵消;(对称性),同一量的等精度观测,其偶然误差的算术平 均值,随着观测次数的增加而趋近于零, 即:,在一定的条件下,偶然误差的绝对值不会超 过一定的限度;(有界性)绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机 会要多;(密集性),(抵偿性),绝对值相等的正、负误差出现的机会相等, 同一量的等精,频率直方图,频率直方图,用概率论解释偶然误差特性,按概率
6、论的观点,符合上述特性的误差服从正态分布概率论研究随机事件的统计规律。随机变量取某个值就相当于某个随机事件。随机变量的特征取值是随机的取具体值的概率是确定的,用概率论解释偶然误差特性按概率论的观点,符合上述特性的误差服,正态分布数学表达:,正态分布曲线的数学方程式为: 为标准差,标准差的平方 2为方差 :,正态分布数学表达:正态分布曲线的数学方程式为:,精度:指在对某量进行多次观测中,各观测值之间的离散程度。,评定精度的指标,精度:指在对某量进行多次观测中,各观测值之间的离散程度。评定,中误差,标准差的平方2为方差,为了统一衡量在一定观测条件下观测结果的精度,取标准差作为依据是比较合适的。但是
7、,在实际测量工作中,不可能对某一个量作无穷多次观测。因此,在测量中定义,按有限观测次数的偶然误差求得的标准差为“中误差”,用m表示,即:,中误差 标准差的平方2为方差,为了统一衡量,式中:,例:试根据下表数据,分别计算各组观测值的中误差。,式中:例:试根据下表数据,分别计算各组观测值的中误差。,解:第一组观测值的中误差:第二组观测值的中误差: ,说明第一组的精度高于第二组的精度。,说明:中误差越小,观测精度越高,解:第一组观测值的中误差:说明:中误差越小,观测精度越高,相对误差K 是中误差的绝对值m与相应观测值D之比,通常以分子为1的分式 来表示,称其为相对(中)误差。即:,相对误差,一般情况
8、 :角度测量没有相对误差,只有距离测量才用相对误差来评定。,相对误差K 是中误差的绝对值m与相应观测值D之比,,例 已知:D1=100m, m1=0.01m,D2=200m, m2=0.01m,求: K1, K2解:,例 已知:D1=100m, m1=0.01m,D2=,定义:由偶然误差的特性可知,在一定的观测条件下,偶然误差的绝对值不会超过一定的限值。这个限值就是容许(极限)误差。,容许误差(极限误差),测量中通常取2倍或3倍中误差作为偶然误差的容许误差。 即容=2m 或容=3m,极限误差的作用: 区别误差和错误的界限。,定义:由偶然误差的特性可知,在一定的观测条件下,偶然误差,第四节 误差
9、传播定律及应用,在实际工作中,有许多未知量不是直接观测的,而是通过观测值计算出来的,观测值中误差与观测函数中误差之间的关系定律,称为误差传播定律。,第四节 误差传播定律及应用 在实际工作中,倍数函数,函数形式: Z=kx 式中Z为观测值的函数,k为常数(无误差),x为观测值中误差关系式: mZ=kmx 即:观测值与常数乘积的中误差,等于观测值中误差乘常数。,倍数函数 函数形式:,例题:在1:500比例尺地形图上,量得A、B两点间的距离d=163.6mm,其中误差md=0.2mm。求A、B两点实地距离D及其中误差mD。 解:D=kd=500163.6(mm) =81.8(m)(k为比例尺分母)
10、mD=kmd=5000.2(mm) =0.1(m) D=81.80.1(m),例题:在1:500比例尺地形图上,量得A、B两点间的距离d=,和差函数,函数形式: Z=x1x2xn 中误差关系式:mZ2= m12+ m22+ mn2 即:n个观测值代数和(差)的中误差平方,等于n个观测值中误差的平方之和 。,和差函数 函数形式:,例题: 某水准路线各测段高差的观测值中误差分别为h1=15.316m5mm,h2=8.171m4mm,h3=-6.625m3mm,试求总的高差及其中误差。 解: h = h1 + h2 + h3 =15.316+8.171-6.625 =16.862() m 2h= m
11、 12+ m2 2m3 2=52+42+32=50 m h=7.1(mm) h=16.882m7.1mm,例题: 某水准路线各测段高差的观测值中误差分别为h1=15.,在同精度观测时,观测值代数和(差)的中误差,与观测值个数n的平方根成正比。,当各观测值xi为同精度观测时,设它们的中误差为m,即:m1=m2=mn=m,则前式将变为:,在同精度观测时,观测值代数和(差)的中误差,与观,量距的中误差与丈量段数n的平方根成正比,设用长度为L的钢尺量距,共丈量了n个尺段,已知每尺段量距的中误差为m,求全长S的中误差mS。解:因为:S=L+L+L (式中共有n个L) 而L的中误差为m,则得:,量距的中误
12、差与丈量段数n的平方根成正比 设用长,在距离丈量中,距离S的量距中误差与长度S的平方根成正比。,当使用量距的钢尺长度相等,每尺段的量距中误差都是m,则每公里长度的量距中误差mkm也是相等的。当对长度为S公里的距离丈量时,全长S的中误差将为:,在距离丈量中,距离S的量距中误差与长度S的平方根,水准测量高差的中误差,与测站数n的平方根成正比,为了求得A、B两水准点间的高差,从A点开始进行水准测量,经n站后测完至B点,已知每测站的高差中误差均为m站,求A、B两点间高差的中误差mhAB。 因为A、B两点间的高差等于各测站的观测高差之和,即:hAB=h1+h2+hn 则有:,水准测量高差的中误差,与测站
13、数n的平方根成正比,水准测量高差的中误差,与距离S的平方根成正比,当水准路线通过平坦地区时,各测站的视线长度大致相等,每公里的测站数也接近相等,因而每公里的水准测量高差中误差可以认为相同,设为mkm。当A、B两点间的水准路线为S公里时,A、B两点间高差中误差为:,水准测量高差的中误差,与距离S的平方根成正比,线性函数,函数形式: Z=k1x1+ k2x2+ knxn中误差关系式: mZ2= (k1m1)2+ (k2m2)2+(knmn)2,线性函数 函数形式:,算术平均值的中误差为观测值中误差的 倍,计算算术平均值的公式为:则: 故:,算术平均值的中误差为观测值中误差的 倍 计算算,设有线性函
14、数: 其中x1、x2、x3中误差分别为m1=5mm、m2=6mm、m3=4mm,求z的中误差。解:根据前式得: =3.4mm,设有线性函数:,一般函数,函数形式:中误差关系式:,一般函数 函数形式:,例题: 设有某函数:式中观测值:S=150.11m0.05m,求z的中误差mZ。,解:应用误差传播定律的一般公式得:,即: mZ=4.4cm,例题: 设有某函数:式中观测值:S=150.11m0.,例题:已知三角形的三个内角,在相同的观测条件下,采用等精度观测, 已知观测误差: 三角形的闭合差: 各角度改正数: 经改正后的角度值: 求:三角形闭合差的中误差 和改正后的角度中误差,例题:已知三角形的
15、三个内角,在相同的观测条件下,采用等精度观,解:由 得:故:在 式中,由于 不是相互独立的,它们之间存在函数关系,不能直接利用误差传播定律,而必须将函数式右边化为各个独立的观测值,才能使用误差传播定律。 因此:同理可得:,解:由 得:,第五节 等精度观测值的直接平差,在相同的观测条件下,对某个未知量进行n次观测,其观测值分别为l1,l2,ln,将这些观测值取算术平均值x,作为该量的最可靠的值,称为“最或是值”。即: 算术平均值的中误差为:,第五节 等精度观测值的直接平差 在相同的观测,利用真误差计算同精度观测值中误差的公式为: 利用改正数计算同精度观测值中误差的公式为:,利用真误差计算同精度观
16、测值中误差的公式为:,例题:设以相同精度观测三角网中各三角形的内角,每个三角形的内角观测值为:每个三角形的闭合差为:请按三角形闭合差求出测角中误差。,解:按真误差的定义可看出:闭合差就是三角形内角和( )的真误差 ,故可得三角形内角和的中误差为:式中:由于:则有: 故:将 代入上式得:这就是由三角形闭合计算测角中误差的公式,也称为菲列罗公式。,例题:设以相同精度观测三角网中各三角形的内角,每个三角形的内,例题:对某一水平距离,在同样的观测条件下进行了6次观测,求该段距离的最或是值、观测值的中误差及最或是值中误差。,=23mm,例题:对某一水平距离,在同样的观测条件下进行了6次观测,求该,第六节
17、 不等精度观测值的平差计算,在测量实践中,除了等精度观测以外,还有不等精度观测。例如,有一个待定水准点,需要从两个或多个已知点经过不同长度的水准路线测定其高程,则从不同路线测得的高程是不等精度的,不能简单地取其算术平均值,并据此评定其精度。这时,就需要引入“权”的概念来处理这类问题。 “权”的原来意义为秤锤,此处用做“权衡轻重”之意。对某一观测值或观测值的函数来说,其精度越高,中误差越小,相应的权就越大。,第六节 不等精度观测值的平差计算 在测量,权的定义,测量误差理论中,以P表示权,并定义权与中误差的平方成反比: 式中,C为任意正数。权等于1的中误差称为“单位权中误差”,一般用mo(或0)表
18、示。因此,权的另一种表达式为:,权的定义 测量误差理论中,以P表示权,并定义权,例:已知L1的中误差m1=3mm,L2的中误差m2=4mm,L3的中误差m3=5mm,求各观测值的权。,解:设单位权中误差m0=m1=3mm,则:也可以设单位权中误差m0=m1=1mm,则: 上述两组权由于所取的单位权中误差不同,其权值也不同,但是它们的比值关系不变,即:,例:已知L1的中误差m1=3mm,L2的中误差m2=4m,例:按同精度丈量三条边,得:S1=3km,S2=4km,S3=6km,试确定这三条边的权。,解:因为是同精度丈量,所以每公里的丈量精度是相同的,设每公里丈量中误差是mkm,得三条边的丈量精
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 测量 差误 理论 基本知识 课件

链接地址:https://www.31ppt.com/p-1335306.html