误差理论及测量平差课程设计报告

测量平差基础课程设计一、课程背景及意义测量是地理信息科学中的重要组成部分，广泛应用于国土调查、地质勘探、城市规划等领域。

但测量数据存在误差，需要通过平差处理来保证测量结果的准确性和可靠性。

因此，掌握测量平差基础知识对于测量工作者来说是非常重要的。

二、课程目标通过本课程的学习，学生将掌握测量基础知识，包括误差理论、最小二乘法、平差方法等，能够应用所学知识对测量数据进行处理和分析，并能够撰写相应的报告。

三、教学内容及方法1. 误差理论•误差的分类和特点•误差的传递和分析•不确定度的计算2. 最小二乘法•最小二乘法的原理和应用•直线拟合和曲线拟合•数据平滑方法3. 平差方法•等精度平差和最小二乘平差•条件平差和自由网平差•加权平差和精度评定•数据处理软件的使用以上内容将通过课堂讲授、案例分析和实验操作相结合的方式进行教学。

四、实验设计及课程实施1. 实验一：误差传递和分析•目的：掌握误差的传递和分析方法•内容：通过链路误差传递实验，学生将学会误差的传递和分析方法，并计算得到所测参数的不确定度2. 实验二：直线拟合和数据处理•目的：掌握最小二乘法的应用•内容：通过直线拟合实验，学生将掌握最小二乘法的原理和应用，并利用所学方法进行数据平滑处理3. 实验三：自由网平差和报告撰写•目的：掌握平差方法和报告撰写技能•内容：通过自由网平差实验，学生将掌握多角度观测平差方法，并利用数据处理软件进行平差计算，最终撰写实验报告以上实验将在实验室中进行，每次实验时间为3-4小时。

教师将讲解实验要点和相关知识，学生将独立进行实验操作，并在实验后撰写实验报告。

五、课程评估1. 平时成绩•出勤（10%）•作业（30%）•案例分析报告（30%）2. 实验成绩•实验报告（30%）3. 合格标准•平时成绩占总成绩的50%•实验成绩占总成绩的50%•合格标准为总成绩不低于60分六、总结此次课程设计旨在帮助学生掌握测量基础知识，提高测量数据的处理和分析能力。

《误差理论与测量平差基础》授课教案2019～2019第一学期测绘工程系2019年9月课程名称:误差理论与测量平差基础英文名称:课程编号：??适用专业：测绘工程总学时数: 56学时其中理论课教学56学时，实验教学学时总学分：4学分◆内容简介《测量平差》是测绘工程等专业的技术基础课，测量平差的任务是利用含有观测误差的观测值求得观测量及其函数的平差值，并评定其精度。

本课程的主要内容包括误差理论﹑误差分布与精度指标﹑协方差传播律及权﹑平差数学模型与最小二乘原理﹑条件平差﹑附有参数的条件平差﹑间接平差﹑附有限制条件的间接平差﹑线性方程组解算方法﹑误差椭圆﹑平差系统的统计假设检验和近代平差概论等。

◆教学目的、课程性质任务，与其他课程的关系，所需先修课程本课程的教学目的是使学生掌握误差理论和测量平差的基本知识、基本方法和基本技能，为后续专业课程的学习和毕业后从事测绘生产打下专业基础。

课程性质为必修课、考试课。

本课程的内容将在测绘工程和地理信息系统专业的专业课程的测量数据处理内容讲授中得到应用，所需先修课程为《高等数学》、《概率与数理统计》、《线性代数》和《测量学》等。

◆主要内容重点及深度考虑到专业基础理论课教学应掌握“必须和够用”的原则，结合测绘专业建设的指导思想，教学内容以最小二乘理论为基础，误差理论及其应用、平差基本方法与计算方法，以及平差程序设计及其应用为主线。

测量误差理论，以分析解决工程测量中精度分析和工程设计的技术问题为着眼点，在掌握适当深度的前提下，有针对性的加强基本理论，并与实践结合，突出知识的应用。

平差方法，以条件平差和参数平差的介绍为主，以适应电算平差的参数平差为重点。

计算方法，以介绍适应电子计算机计算的理论、方法为主，建立新的手工计算与计算机求解线性方程组过程相对照的计算方法和计算格式。

平差程序设计及其应用，通过课程设计要求学生利用所学程序设计的知识和平差数学模型编制简单的平差程序，熟练掌握已有平差程序的使用方法。

一．课程设计的目的目的: 课程设计是误差理论与测量平差教学的组成部分, 除验证课堂理论外, 也是巩固和深化课堂所学知识有机结合的重要环节, 更是培养学生动手能力和训练严格的实践科学态度和工作作风的手段。

通过课程设计, 增强平差相关理论的概念, 提高应用能力, 为今后解决实际工程中有关测量工作的问题打下基础。

二.课程设计题目内容描述和要求要求: 以教学大纲为依据, 按照要求完成实例计算过程, 结束后提交计算成果资料。

1.设计的任务（1）该课的课程设计安排在理论学习结束之后进行的, 于第5学期第7周进行, 时间为一周。

2.(2）在指导老师的指导下, 要求每个学生独立完成本课程设计的全部内容。

3.课程设计要求4.测量平差课程设计要求每一个学生必须遵守课程设计的具体项目的要求, 以教学大纲为依据, 独立完成设计内容, 并上交设计报告。

5.课程设计报告内容题目二: 导线网如图所示,A.B.C.D为已知点, P1~P6为待定点, 观测了14个角度和9条边长（观测数据见表4）。

已知测角中误差, 测边中误差, 已知点数据和待定点近似坐标见表5, 求待定点坐标平差值及点位中误差。

观测数据点号坐标点号近似坐标X/m Y/m P X/m Y/mA 871.1893 220.8223 1 825.810 272.250B 632.2173 179.4811 2 740.107 312.579C 840.9400 533.4018 3 768.340 392.230D 663.4752 570.7100 4 732.041 470.8855 681.630 279.3006 674.567 506.177k jk k jk j jk j jk jkjkjkjk jk jk jkjkjk jk jk y b x a y b x a S S X b S S Y a ˆˆˆˆcos )(sin )(0020000200--+=''''-=∆''-=''=∆''=αδαρραρρ已知点数据及待定点近似坐标利用公式000)(ˆˆˆˆˆˆjkjk j jk jk jk jk k jk k jk j jk j jk j jk j j L L Z L l l y b x a y b x a z v Z Z Z j-=--=---++-=+=α11ˆˆˆˆ0ˆˆˆ0ˆ00000)(ˆˆ,ˆˆˆˆˆˆˆ--====-=-∆+∆+∆-∆-=PB B N Q Q Q tn PVV l yS Y xS X yS Y xS X v T BB x x y y y x x x T i k jkk jk j jkj jk i ii iii jjkjkjkjkσσσσσ)(202yyxx P Q Q +=σσ Pl B PB B xL L l l x B V T T 10)(ˆˆ-=-=-=平差值方程为:ˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆ14141313121211111010998877665544332211PP PP P P P P DPDC P P D P C P P P PP P P B P PP BA BP CP CD P P C P P P P P P P P P A P P P AB APv Lv L v L v L v L v L v L v L v L v L v L v L v L v L αααααααααααααααααααααααααααα-=+-=+-=+-=+-=+-=+-=+-=+-=+-=+-=+-=+-=+-=+222323222222222121222020221919221818221717221616221515)ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ(6664642525554443433232212111D P D P P P P P P P P P P B P B C P C P P P P P P P P P P P P P P A P A Y Y X X v L Y Y X X v L Y Y X X v L Y Y X X v L Y Y X X v L Y Y X X v L Y Y X X v L Y Y X X v L Y Y X X v L -+-=+-+-=+-+-=+-+-=+-+-=+-+-=+-+-=+-+-=+-+-=+误差方程为:23090090232208008008008022210700700700702120060060201905005019180400400400401817030030030030171602002002002016150100101514141313121211111010998877665544332211ˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆl y SY x SX v l y SY x SX y S Y x S X v l y S Y x S X y S Y x S X v l y SY x SX v l y SY x S X v l y SY x SX y S Y x S X v l y S Y x S X y S Y x S X v l y S Y x S X y S Y x S X v l y SY x SX v l v l v l v l v l v l v l v l v l v l v l v l v l v l v PD P P D P PP P P P P PP P P P P PP P P P P PP P P P P P BP P BP PC P P C P PP P P P P P P P P P P P P P P P P PP P P P P PP P P P P P P P P P P P AP P APP P P P P P P P DP DC P P D P C P P P P P P P B P P P BA BP CP CD P P C P P P P P P P P P A P P P AB AP -∆-∆-=-∆+∆+∆-∆-=-∆+∆+∆-∆-=-∆+∆=-∆-∆-=-∆+∆+∆-∆-=-∆+∆+∆-∆-=-∆+∆+∆-∆-=-∆+∆=-''-''=-''-''=-''-''=-''-''=-''-''=-''-''=-''-''=-''-''=-''-''=-''-''=-''-''=-''-''=-''-''=-''-''=αδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδαδ, 求出x 为⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎡21620-3214-2875723580289121857-10307-65950-6608118164-4295-90134 点位中误差为。

n目录一、目录 ----------------------------1二、序言 ---------------------------- 2三、设计思路 ------------------------ 3四、程序流程图 ---------------------- 4五、程序及说明 ---------------------- 5六、计算结果 -----------------------12七、总结 --------------------------- 15第二部分序言1、课程设计的性质、目的和任务误差理论与测量平差是一门理论与实践并重的课程，其课程设计是测量数据处理理论学习的一个重要的实践环节，它是在我们学习了专业基础课“误差理论与测量平差基础”课程后进行的一门实践课程。

其目的是增强我们对误差理论与测量平差基础理论的理解，牢固掌握测量平差的基本原理和基本公式，熟悉测量数据处理的基本技能和计算方法，灵活准确地应用于解决各类数据处理的实际问题，并能用所学的计算机理论知识，编制简单的计算程序。

2、误差理论与测量平差课程和其它课程的联系和分工这次课程设计中所用的数学模型和计算方法是我们在误差理论与测量平差课程中所学的内容，所使用的C程序语言使我们在计算机基础课程中所学知识。

误差理论与测量平差课程设计是测量平差和计算机程序设计等课程的综合实践与应用，同时也为我们今后步入工作岗位打下了一定基础。

3、课程设计重点及内容本次课程设计重点是培养我们正确应用公式、综合分析和解决问题的能力，以及计算机编程能力。

另外它要求我们完成1－2个综合性的结合生产实践的题目。

如目前生产实践中经常用到的水准网严密平差及精度评定，边角网（导线）严密平差及精度评定等。

此次我所选的课程设计课题是水准网严密平差及精度评定，其具体内容如下：根据题目要求，正确应用平差模型列出观测值条件方程、误差方程和法方程；解算法方程，得出平差后的平差值及各待定点的高程平差值；评定各平差值的精度和各高程平差值的精度。

附件3
交通职业学院
课程教案
学年第学期
开课单位交通职业学院道桥系测量教研室
授课教师
职称
课程名称测量平差
课程性质职业能力课
教材名称《测量平差》
适用专业（方向）工程测量与监理
交通职业学院制
年9月8日
《课程教案》填写说明
一、用宋体、5号字填写，每项页面大小可按照规定格式自行添减。

二、一次课为一份教案（不包括封面）。

三、“课程性质”填基本素质课、职业能力课、素质拓展课；素质拓展课的“适用专业（方向）”填写“全校各专业”。

四、“开课单位”填学院、学系和教研室（无教研室只填学院和学系）。

五、授课类型指理论课、讨论课、实验、社会实践、实习或见习课、其他等。

六、“教学内容”应具体，而不应只填写教材章节名称或讲授主题的题目。

授课题目：第二章 平差数学模型与最小二乘原理教学方法：理论讲授 教学手段：多媒体课件教学；以电子课件为主，投影及板书相结合为辅，使学生能够充分利用课堂有效的时间了解尽可能多的相关知识。

本章教学时数：4学时内容提要：主要介绍必要观测、多余观测、不符值、独立参数概念；测量平差的函数模型及两种平差的基本方程：条件方程和误差方程式；其它函数模型：附有参数的条件平差、附有限制条件的间接平差，以及平差的随机模型的概念及形态；平差基本方程的线性化，最小二乘原理。

教学要求：理解必要观测、多余观测、不符值、独立参数概念，掌握条件方程和误差方程式含义和最小二乘原理，会进行平差基本方程--条件方程和误差方程式的线性化。

本章重点：重点掌握测量平差数学模型的类型、建立方法，平差随机模型的意义和形态，以及最小二乘原理在测量平差中的应用。

教学难点：教学难点是对平差函数与随机模型含义与建立方法的理解。

本章教学总的思路：地理空间几何图形内部存在着严格的数学关系，测绘获得的是地理空间几何图形的基本元素，如角度（或方向值）、边长、高差的最佳估值，必须满足地理空间几何图形的基本数学关系，这是建立测量平差基本方程--条件方程和误差方程式的基础，在讲清楚这一点的基础上讲解基础方程的建立，进而推开讲解附有参数的条件方程、附有限制条件误差方程模型，并说明平差的随机模型的概念。

为解算的需要必须线性化条件方程式和误差方程式，其基本方法是利用泰勒级数展开基本方程并取其至一次项，从而完成线性化；在解释天然的平差模型为什么没有唯一解的原因基础上，讲解最小二乘原理，并举例验证，以此突破本课程难点内容的教学。

最后对教学重点内容作概括性总结，使学生加深理解与认知的程度。

§1测量平差概述本节教学时数：0.5学时本节重点：（1）测量元素-—角度（方向）、长度、高差、几何图的数学关系（2）观测值个数、必要观测数、多余观测数及其作用；（3）观测值、改正数、最优改正数、最优估值，平差的概念本节教学思路：以日常生活中最常见到的简单几何图三角形为例，说明测量观测值、平差值、几何图数学关系，平差模型与平差的概念，为下一节的讲讲解作好知识铺垫。

误差理论与测量平差是测量领域中重要的理论基础，课程设计可以帮助学生深入理解相关理论，并通过实际操作加深对知识的理解和掌握。

以下是关于误差理论与测量平差课程设计的一般步骤和内容：
1. 课程设计目标：
-深入理解误差理论的基本概念和原理。

-掌握测量平差的方法和技巧。

-能够运用所学知识解决实际测量中的问题。

2. 课程设计内容：
-误差理论：包括误差类型、误差传播规律、误差分析方法等。

-测量平差：包括最小二乘法、最小二乘平差、参数平差等内容。

-实例分析：选取实际测量数据，进行误差分析和平差处理，让学生能够将理论知识应用到实际情况中。

3. 课程设计步骤：
-确定课程设计题目和内容范围，包括理论学习和实践操作部分。

-提供相关资料和参考书目，引导学生进行文献查阅和理论学习。

-组织实验或案例分析，让学生通过实际操作了解测量平差的过程和方法。

-引导学生进行数据处理和结果分析，培养他们的问题解决能力和实践能力。

-撰写课程设计报告，总结理论学习和实际操作的经验，提出改进建议和思考。

4. 课程设计要点：
-强调理论联系实际，引导学生将所学知识应用到实际测量中。

-注重实践操作，通过实验和案例分析加深学生对知识的理解和掌握。

-鼓励学生团队合作，培养他们的合作意识和团队精神。

-培养学生的问题分析能力和创新思维，在课程设计中注重培养学生的实践能力和创新意识。

通过误差理论与测量平差课程设计，可以帮助学生系统地学习和掌握相关知识，提高他们的实践能力和问题解决能力，为他们未来从事测量工作打下坚实的基础。

《误差理论与测量平差基础》课程学习指南2011.09一、课程学习目标通过学习牢固地掌握测量数据处理的理论和方法，熟悉三种控制网平差的全过程，为后续专业课程的学习打下扎实的基础。

二、课程知识结构本课程由两大部分内容组成，即误差理论和测量平差基础。

误差理论部分是研究误差来源以及处理方法、研究偶然误差的统计性质、误差分布、误差的传播以及衡量精度的指标等。

测量平差基础部分处理带有偶然误差的观测值，求出待求量的最佳估值，并评定测量成果的精度。

课程学习内容分细为七块，即，误差理论、测量平差原理、测量平差方法、测量平差计算、点和线的位置误差、假设检验、近代测量平差等。

学习的层次可分为:理论、原理、方法、应用四个层次，其中，平差原理、平差方法、平差计算为测量平差学习的核心内容。

三、基本要求1、基本知识部分：1)误差理论部分✧了解观测误差产生的原因；✧掌握误差分类及其处理方法；✧掌握偶然误差的统计特性以及误差分布；✧掌握衡量精度的绝对指标和相对指标；✧了解测量平差的任务和内容。

✧掌握求函数的协方差阵（协因数阵）的方法。

2)测量平差基础部分✧掌握测量平差的数学模型（包括函数模型和随机模型）概念；✧掌握间接平差、条件平差以及附有限制条件的条件平差函数模型建立方法；✧了解最小二乘准则及其最小二乘估计的统计特性。

✧掌握基本平差原理、平差计算公式以及精度评定方法。

2、理论联系实际部分1）掌握三角网、导线网、GPS网间接平差时误差方程式建立、条件平差时条件式建立方法、观测值权阵确立方法。

2）平差计算：分组平差原理、高斯约化原理。

3）掌握点位（误差椭圆）、直线元位置误差的计算。

3、近代平差部分掌握秩亏自由网平差原理及其平差计算公式。

四、学习建议1、开始学习前预习高等数学，线性代数和概率与数理统计等课程的知识。

2、对公式推导过程要有清晰的认识，熟悉各种平差方法中基本向量之间的关系，且明辨公式中的符号所对应的向量。

3、每一个知识点均需做一定的习题，巩固课堂理论知识；4、所有平差方法学习之后，同一算例采用不同方法求解，得出一致结果。

《误差理论与测量平差基础》实习报告王驩裕1420501201420050135东华理工大学测绘学院测量系水准网间接平差function [V,ZL,SIGMA1,SIGMA2,SIGMA3]=math(B,s,l,L,r)P=diag(1./s);NBB=B'*P*B;W=B'*P*l;x=inv(NBB)*W;V=B*x-l;ZL=L+V;SIGMA=sqrt(V'*P*V/r);E=inv(NBB);SIGMA1=SIGMA*sqrt(E(1));SIGMA2=SIGMA*sqrt(E(2,2));D=B*E*B';SIGMA3=SIGMA*sqrt(D(5,5));end导线网间接平差1.按间接平差法完成一导线网的平差计算。

function [ZX,v,J,H]=nc(s,X,l,beta)L=dms2degrees(beta);alpha0=dms2degrees([226 44 59]);alpha1=alpha0+L(1)-180;alpha2=alpha1+L(2)-180;alpha3=alpha2+L(3)-180;alpha4=alpha3+L(4)-180;alpha=[alpha1;alpha2;alpha3];e=alpha;c=180*3600*sind(e)/(pi*100);d=-180*3600*cosd(e)/(pi*100);a=c./s;b=d./s;f=cosd(e);g=sind(e);B=[a(1) b(1) 0 0;a(2) b(2) -a(1) -b(1);a(3) b(3) -a(2) -b(2);0 0 -a(3) -b(3);f(1) g(1) 0 0;-f(1) -g(1) f(2) g(2);0 0 -f(3) -g(3)]; P1=diag([1 1 1 1]);SIGMA0=5;SIGMAS=0.5*sqrt(s);D=1./SIGMAS;T=(SIGMA0*D).^2;P2=diag(T);P=blkdiag(P1,P2);NBB=B'*P*B;W=B'*P*l;x=inv(NBB)*W;ZX=X+x;v=B*x-l;ZL=[L;s]+v/3600;J=degrees2dms(ZL(1:4,:));H=ZL(5:7,:);end2.求各导线点的坐标平差值极其点位中误差。