第五章 测量误差基本知识

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第五章 测量误差的基本知识

第五章 测量误差的基本知识
容 = 3m 有时对精度要求较严,也可采用容 = 2m作为容许误 差。
在测量工作中,如某个误差超过了容许误差,则相应 观测值应舍去重测。
3.相对误差
绝对误差值与观测值之比,称为相对误差。在某 些测量工作中,有时用中误差还不能完全反映测量精度, 例如测量某两段距离,一段长200m,另一段长100m, 它们的测量中误差均为±0.2m,为此用观测值的中误差 与观测值之比,并将其分子化为1,即用1/K表示,称为 相对误差。
180°00ˊ00"
0
0
179°59ˊ57"
-3
9
180°00ˊ01"
+1
1
24
130
m2
2 3.6 10
两组观测值的误差绝对值相等 m1 < m2,第一组的观测成果的精度高于第二组观测成
果的精度
2.容许误差
容许误差又称极限误差。根据误差理论及实践证明, 在大量同精度观测的一组误差中,绝对值大于两倍中误差 的偶然误差,其出现的可能性约为5%;大于三倍中误差 的偶然误差,其出现的可能性仅有3‰,且认为是不大可 能出现的。因此一般取三倍中误差作为偶然误差的极限误 差。
全微分
dZ Kdx
得中误差式 mZ K 2mx2 Kmx
例:量得 1:1000 地形图上两点间长度l =168.5mm0.2mm,
计算该两点实地距离S及其中误差ms: 解:列函数式 S 1000 l
求全微分 dS 1000dl
mS 1000ml 1000 0.2 200mm 0.2m
测量误差=观测值-真值
观测误差来源于仪器误差、人的感官能力和外界环境 (如温度、湿度、风力、大折光等)的影响,这三方面的 客观条件统称观测条件。

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2 ma
解:
α
D
+a
mS = ± 30 2 × 0.04 2 + 40 2 × 0.03 2
mS = ±1.7(m 2 )
1、求D 、 D=Lcos α = =165.50×cos15°30′ × ° =159.48m
2、求mD 、 (1)函数式 ) D=Lcosα (2)偏微分 )
中误差m ㎜,中误差 d=±0.2㎜,求实地距离 及其 ㎜ 求实地距离D及其 中误差。 中误差。 解: D=500d =
n-1 [ vv ] m=± n-1
例1:
l 1 2 3 4 5 85°42′49″ ° 85°42′40″ ° 85°42′42″ ° 85°42′46″ ° 85°42′48″ ° l0=85°42′40″ ° △l 9 0 2 6 8 25 v ﹣4 ﹢5 ﹢3 ﹣1 ﹣3 0 vv 16 25 9 1 9 60
V △l(㎜) (㎜) (㎜)
vv 4 25 256 441 9 121 856
m2 = n n
=
L = l0 +
[ vv ] 1 2 + m
∑∆ l 25" = 85°42' 40" + 5 5 =85°42′45″ °
二、求观测值的函数的中误差 S=ab (一)求偏微分 dS=b da+a db (二)以偶然误差代替微分元素
60 m=± 5 -1
m = ±3.9"
mD = 0.012 + 0.02 2 + 0.03 2
=±0.037(m) ± ( ) 六、线性函数的中误差 函数: 函数: z=k1x1+k2x2+…+knxn = + 偏微分: 偏微分: dz=k1 dx1+k2 dx2+…+kn dxn = + 中误差: 中误差:

测量学第5章测量误差的基本知识

测量学第5章测量误差的基本知识
果对函数f(Δ )求二阶导数等于零,可得曲线拐点的横坐标为:Δ 拐 = ±σ 。由于曲线f(Δ )横轴和直线Δ =-σ ,Δ =+σ 之间的曲边梯形面
之差称为真误差,用Δ 表示。设三角形内角和的观测值为li,真值为X,则
三角形的真误差可由下式求得
用式(5.1)算得358个三角形内角和的真误差,现将358个真误差按3″为一 区间,并按绝对值大小进行排列,按误差的正负号分别统计出在各区间的误
差个数k,并将k除以总个数n(本例n=358)误差来看,其误差的出现在数
值大小和符号上没有规律性,但观察大量的偶然误差就会发现其存在着一定 的统计规律性,并且误差的个数越多这种规律性就越明显。下面以一个测量
实例来分析偶然误差的特性。
某测区在相同的观测条件下观测了358个三角形的内角,由于观测值存在误 差,故三角形内角之和不等于理论值180°(也称真值)。观测值与理论值
值(有界性);
②绝对值较小的误差出现的概率大,绝对值大的误差出现的概率小(单峰性); ③绝对值相等的正、负误差出现的概率大致相等(对称性);
④当观测次数无限增加时,偶然误差算术平均值的极限为零(补偿性)。即
式中,“[]”为总和号,即
为了更直观地表达偶然误差的分布情况,还可以用图示形式描述误差分布, 图5.1就是按表5.1的数据绘制的。其中以横坐标表示误差正负与大小,纵坐
1)仪器及工具由于测量仪器制造和仪器校正不完善,都会使测量结果产生测
量误差。 2)观测者由于观测者的技术水平和感觉器官鉴别能力的限制,使得在安置仪
器、瞄准目标及读数等方面都会产生误差。
3)外界条件观测过程所处的外界条件,如温度、湿度、风力、阳光照射等因 素会给观测结果造成影响,而且这些因素随时发生变化,必然会给观测值带

第5章 测量误差的基本知识

第5章 测量误差的基本知识
第5章
1.观测误差
测量误差的基本知识
§5-1 概述
在各项测量工作中,对同一个量进行多次重复的观测 其结果是不一致的;对若干个量进行观测,如果知道 这几个量所构成的某个函数应等于某个理论值,而实 际上用观测值计算的函数值与理论值不相符(如三角 形的内角和)。这就是存在观测误差的原因。
2.产生观测误差的原因
例3:水平角观测限差的制定
水平角观测的精度与其误差的综合影响有关,对于 J6光学经纬仪来说,设计时考虑了有关误差的影响, 保证室外一测回的方向中误差为±6″。实际上,顾 及到仪器使用期间轴系的磨损及其它不利因素的影 响,设计精度一般小于±6″,新出厂的仪器,其野 外一测回的方向中误差小于±6″,在精度上有所富 裕。
Δ2 0 1 49 4 1 1 64 0 9 1 130
0 -4 +3 +2 -3 24
+1 +8 0 +3 -1 24
2
中误差Biblioteka m1 2 2 .7 n
m
2

n
3 .6
1 2
n
2.4
正态分布
1 f ( x) e 2 x 0 ( x )2 2 2
1 1
√2π m 1 √2π m 2
y = f (Δ )
f 1 (Δ ) f 2 (Δ )
若 0, 1 1 则f ( x) e 2
( x) 2
2
-
-m1
+m1 +
x =Δ
m2
m2
两组观测值中误差图形的比较:
m1=2.7 m2=3.6
m1较小, 误差分布比较集中,观测值精度较高; m2较大,误差分布比较离散,观测值精度较低。

《测量学》第05章 测量误差的基本知识

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第五章 测量误差的基本知识
5.1 测量误差概述 5.2 衡量精度的标准 5.3 误差传播定律 5.4 算术平均值及其中误差 5.5 加权平均值及其中误差
5.1 测量误差概述
测量实践中可以发现, 测量实践中可以发现,测量结果 不可避免的存在误差 比如: 存在误差, 不可避免的存在误差,比如: 1.对同一量的多次观测值不相同; 对同一量的多次观测值不相同; 对同一量的多次观测值不相同 2.观测值与理论值存在差异。 观测值与理论值存在差异。 观测值与理论值存在差异
5.3 误差传播定律
阐述观测值中误差与观测值函数的中误 差之间关系的定律,称为误差传播定律 误差传播定律。 差之间关系的定律,称为误差传播定律。 一、观测值的函数 1.和差函数 2.倍函数 3.线性函数 4.-般函数
Z = x1 + x 2 + L + x n
Z = mx
Z = k1 x1 + k 2 x 2 + L + k n x n
mZ = ± (
∂f 2 2 ∂f ∂f 2 2 ) m1 + ( ) 2 m2 + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ +( ) 2 mn ∂x1 ∂x2 ∂xn
5.4 算术平均值及观测值的中误差
一、求最或是值
设在相同的观测条件下对未知量观测了n次 设在相同的观测条件下对未知量观测了 次 , 观测值为l 中误差为m 观测值为 1、l2……ln,中误差为 1、m2、…mn,则 其算术平均值(最或然值、似真值) 其算术平均值(最或然值、似真值)L 为:
二、研究测量误差的目的和意义
分析测量误差产生的原因及其性质。 分析测量误差产生的原因及其性质。 确定未知量的最可靠值及其精度。 确定未知量的最可靠值及其精度。 正确评价观测成果的精度。 正确评价观测成果的精度。

测量误差的基本知识

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§5.5误差传播定律的应用
一、水准测量的误差分析
每站的高差为:h = a - b ;m读≈ ±3mm
一站的高差中误差:m站 =
≈ ±4mm
线路n站,则总高差:
取3倍中误差为限差,则普通水准路线的容许误 差为 :
二、水平角观测的误差分析
用DJ6经纬仪进行测回法观测水平角,那么用盘 左盘右观测同一方向的中误差为±6 ″,
1、倍数函数:Z=kx 中误差:mz=kmx
2、和差函数 :Z=x1±x2±…±xn 中误差:mz m12 m22 ... mn2
3、线形函数 : Z=k1x1±k2x2±…±knxn 中误差:mz (k1)2 m12 (k2 )2 m22 ... (k n)2 mn2
加权平均值的中误差: M0 = = ±3.2mm
一、一般函数的中误差
设Z=f(x1,x2,…,xn),其中x1,x2,…,xn属于独立自 变量(如直接观测值),他们的中误差分别为 m1,m2,…,mn则函数Z的中误差为 :
mz
(
f x1
)
2
m12
f (
x2
) 2 m22
f ... (
xn
) 2 mn2
二、特殊函数的中误差
小结
• 正确列出函数式; • 检查观测值是否独立; • 求偏微分并代入观测值确定系数; • 套用公式求出中误差。
思考题:一个边长为l的正方形,若测量一 边中误差为ml=±1cm,求周长的中误差? 若四边都测量,且测量精度相同,均为ml, 则周长中误差是多少?
§5.4等精度直接观测值
1.算术平均值原理 假设对某量X 进行了n次等精度的独立观测,得
5.偶然误差的特性

测量学第五章测量误差的基本知识.

测量学第五章测量误差的基本知识.

5-1概述一、 测量误差的来源、测晴工作是杏一定条件卜•进行的,外界环境、观测苦 的技术水平和仪器本身构造的不完善等原W,都可能导致 测量误羌的产生。

通常把测羞仪器.观测者的技术水平和 外界环境三个方血综合起來,称为观测条件。

观测条件不 理想和不断变化,是产生测惟決差的根本原因。

通常把观 测条件和同的各次观测.称为等梢度观测:观测条件不同 的各次观测,称为不等^^度观测。

第五章测量误差的基本知识 3貝体來说,第五章测量误差的基本知识二、系统误差i 在用同的观测条件下,对某量进行了n次观测,如呆误差出现的大小和符号均相同或按一定的规律变化,这种误差称为系统误差.系统误差一般兵有累积性。

系统误差产生的主原W之一・是山于仪器设备制造不完善。

例如,用-把名义反度为50U1的钢尺去量距,经检定钢尺的实际怏度为50. 005 111,则每量尺,就带仃^0.0051“的谋差匕十^^表示在所量距离值中应加上),丈a 的尺段越多,所产生的误茎越人。

所以这种误差与所丈最的距离成正比。

第五章测量误差的基本知识再如,在水准测量时,当视准轴与水准管轴不半行而产生夹角时,对水准尺的读数所产生的误差为”(P科=206265",是一弧度对应的秒值),它与水准仪至水准尺Z间的距离1成正比.所以这种误差按某种规律变化。

系统误差ft冇明显的规律性和累积性,对测量结果的彩响扳人。

但足山于系统误差的人小和符号仃…定的规律, 所以可以采取描施加以消除或减少比影响。

第五章测量误差的基本知识11三、偶然误差在相同的观测条件对某最进行了n次观测,如果误差出现的大小和符号均不一定,则这种误差称为偶然误I 差,又称为随机误差。

例如,用经纬仪测角时的照准误差, 钢尺就趴时的读数谋差等,都属于偶然误差。

偶然误差,就加个别值而言,在观测前我们确实小能预知篡出现的人小和符号。

但若在一定的观测条件下,对臬駅进行多次观测,误差列却呈现出一定的规律性,称为统计规律。

第五章测量误差的基本知识

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mC
试求 中误差
5.3等精度直接观测量的最可靠值及其中 误差
▪ 当观测次数n趋于无穷大时,算术平均值趋 于未知量的真值。当n为有限值时,通常取 算术平均值做为最可靠值。
▪ 利用观测值的改正数vi计算中误差:
m [vv] (n 1)
▪ 算术平均值中误差:
M m [vv] n n(n 1)
例:对某直线丈量了6次,丈量结果如表,求算术
▪ 4相同的观测条件下,一测站高差的中误差为 _______。
▪ 5衡量观测值精度的指标是_____、_______和 ______。
▪ 6对某目标进行n次等精度观测,某算术平均值的中 误差是观测值中误差的______倍。
▪ 7在等精度观测中,对某一角度重复观测多次,观测 值之间互有差异,其观测精度是______的。
第五章 测量误差的基本知识
第五章 测量误差基本知识
5.1 测量误差与精度 5.2误差传播定律 5.3等精度直接观测量的最可靠值及其中误 差 5.4非等精度直接观测值的最可靠值及其中 误差
第五章 测量误差基本知识
▪ 主要内容:测量误差的概念、来源、分类 与处理方法;精度概念及评定标准;误差 传播定律;观测值中误差计算;直接观测 值的最可靠值及其中误差
C.水准管轴不平行与视准轴的误差
▪ 经纬仪对中误差属( )
▪ A.偶然误差; B.系统误差; C.中误差
▪ 尺长误差和温度误差属( )
▪ A.偶然误差; B.系统误差; C.中误差
▪ 下面是三个小组丈量距离的结果,只有( 测量的相对误差不低于1/5000的要求
)组
▪ A.100m 0.025m; B.200m 0.040m; C.150m 0.035m
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难度系数
c
丈量了D1、D2两段距离,其观测值及中误差分别为:
D1=105.53m±0.05m,D2=54.60m±0.05m,这说明 ( A B A D1和D2的中误差相同, B D1的相对精度高于D2的相对精度 C D1和D2的中误差不相同 D D1的相对精度低于D2的相对精度 E D1的相对精度与D2的相对精度相同。
(2)加入改正数。例如钢尺的尺长误差、温度误差
等等。
(3)采取措施进行限制。例如在水平角观测时,要 求水准管的气泡不能偏离 1格,就是为了限制三轴误差
中的竖轴误差。
3、偶然误差:在一系列观测中,误差的符号或大小呈现随 机性,但具有一些统计特性:
(1)聚中性:小误差多,大 误差少;
(2)对称性:正、负误差的 个数基本相等; (3)有限性:其大小不超过 某个限值; (4)抵偿性:随着观测值的 增多,其算术平均值趋于零
例:设有一组观测值,其(真)误差为:+4、-2、0、-4、
+3,求该组(一次)观测值的中误差 m 及容许误差 m容 ?
解: m = ±(4² (-2)² 0² (-4)² 3² /5 = ±3.0 + + + + ) 取 2 倍的中误差作为限差,则: m容 = 2 m= ±6.0
X
l

三、误差的种类 1、粗差:即观测或记录所产生的错误 2、系统误差:其符号或大小保持不变或按一定规律变
化,可以预测,通常可采取某些措施将其消除或减弱。
消除或减弱系统误差的措施: (1)按照一定的观测方法进行测量。例如三轴误差、
竖盘指标差都属于系统误差,通过盘左、盘右观测可消 除其中的视准轴误差、横轴误差和竖盘指标差。
误差 区间 0 ” -5” 5 ” -10” 10 ” -15” 15 ” –20” 20 ” -25” 25 ” -30”
正误差 负误差 个数 个数 45 40 33 23 17 13 46 41 33 21 16 13
30 ” -35”
35 ” -40” 40 ” 以上
6
4 0
5
2 0

181
177
第五章 测量误差基本知识
第一节 测量误差的来源§5-1 测量误差的来源及其分类
一、误差的概念 i = li-X 式中: li 为第i个观测值 ; i 为li 的真误差 X为观测对象的理论值(真值) 二、测量误差的来源(观测条件) 1、仪器误差 2、观测者的误差; 3、外界条件

A 粗差属于测量错误,在测量数据中不允许存在的; B 系统误差的符号和大小按一定的规律变化; C 如果在观测值中存在粗差和系统误差,应加以改正; D 系统误差可用一定的观测方法加以消除或减弱; E 偶然误差的大小具有随机性,但其符号是可以控制的
难度系数 B
精度指标
衡量精度的指标有:( A C E 中误差 相对误差 偶然误差
A
B
L1、L2、L3的精度相同;
L1最高、L3最低;
C
D
L3最高、L1最低;
L2最高、L1与L3相同 。
难度系数 B
下列关于测量误差理论的阐述中,正确的说法是( A 符号 [ ] 是表示计算优先;
C )
B 符号 可以表示测量误差,也可用于表示改正数; C 符号 v 一般表示改正数, 表示测量误差; D 符号 v 一般表示测量误差。
第五章
误差及其特性 精度指标


下列因素中,不包含在观测条件中的因素是( A 仪器误差 B 观测者的误差
C

C
测量误差
D
外界条件的变化
难度系数
c
若观测量的真值为X,观测值为li(i=1,2,…,n),其算术 平均值为L,则描述观测值的(真)误差的正确表达式是 (
A

A 观测值的(真)误差为 i= li -X; B 观测值的(真)误差为 i = X-L; C 观测值的(真)误差为 i = L-X; D 观测值的(真)误差为 i= li -X;
1 D m
=
1 M
(M为整数)
4、容许误差(也称为极限误差、限差)容:
由于误差大于2倍中误差的概率为5%,大于3倍中误差的 概率为0.3%,据此可以认为,在一次观测中,测量误差大于2倍 中误差或大于3倍中误差的事件是小概率事件,因此通常取23 倍的中误差作为误差的限值,即
容 = 2 m 3 m 大多数情况下,取 容 = 2 m
难度系数 B
测量误差的分类包括( A B D
A C E 偶然误差 仪器误差 对中误差
难度系数 C

B 粗差 D 系统误差
根据误差的性质,下列说法中正确的说法有( ABCE ) A B C D 读数误差属于偶然误差; 水准仪i角误差属于系统误差; 尺长误差属于系统误差; 记录错误属于系统误差;
E
对中误差属于偶然误差;
难度系数 B
偶然误差具有一系列统计特性,其中包括( B D E A B C

绝对值较小的误差少,绝对值较大的误差多; 正误差的个数与负误差的个数大致相同; 在有限个观测值中,误差的大小没有限值;
D
E
随着观测值的增多,误差的算术平均值越来越接近于0;
误差的分布具有对称性。
难度系数
B
根据误差的特性,下列叙述中正确的说法是( ABD
难度系数 B
).
难度系数 A
观测值L1、L2为同一组等精度观测值,其含义是( C D E ) A B C L1、L2的真误差相等 L1、L2的改正数相等 L1、L2的中误差相等
D
E
L1、L2的观测条件基本相同
L1、L2服从同一种误差分布
难度系数 A
L1、L2、L3为一组等精度观测值,其误差分别为-7mm, -2mm, +7mm,则它们的精度为( A )
§5-2 衡量精度的指标
偶然误差是一个随机变量,它服从正态分布。衡量测量
精度的指标主要是中误差,另外还有平均误差、相对误差和 容许误差。
1、中误差(均方差)m m= lin [ ] / n 式中: [ ]= 1² 2² + +…+n²
n
( [ ]= 表示求和 )
ACD

B 对中误差 D 容许误差
难度系数 C
若水平角测量的中误差为6,则其极限误差可以取 值为( C E ) A 3 C E 12 18 B D 6 15
难度系数 C
下列关于精度指标的描述中,正确的描述有( A D

A 中误差是衡量精度的常用指标,中误差赿大,其精 度越低;
B 相对误差主要用于衡量距离和高差的测量精度; C 相对误差一般用分数的形式表示,有时也小数的形 式表示; D 容许误差通常是用来确定观测误差的限值; E 容许误差一般是平均误差的2~3倍。
n 为观测值(或误差) 的个数,一般情况下,n>20 称 m 为(任意)一次观测值的中误差。 若观测值L1和L2的中误差相同,则称L1和L2为等精度观 测值,等精度观测值的误差服从相同的分布。
2、平均误差 :
= lin [ ] / n
n
平均误差与中误差m的关系为: 0.8 m 3、相对中误差 K(主要用于衡量距离、面积等观测量的精度) K= m/D =
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