测量学第5章
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第5章思考练习题1.什么是测量误差?产生测量误差的原因有哪些?答:在取得观测数据的过程中,由于受到多种因素的影响,在对同一对象进行多次观测时,每次的观测结果总是不完全一致或与预期目标(真值)不一致。
之所以会产生这种现象,是因为在观测结果中始终存在测量误差。
这种观测量之间的差值或观测值与真值之间的差值,称为测量误差(观测误差)。
引起测量误差的因素有很多,概括起来主要有以下三个方面:1.测量仪器的误差,2.观测者的误差,3.外界条件的误差。
2.有哪些因素组成了观测条件?观测结果的质量与这些因素有何联系?答:温度、湿度、大气折光等因素都会对观测结果产生一定的影响。
外界条件发生变化,观测成果将随之变化。
3.什么是系统误差?其特征如何?系统误差在实际工程测量中应该如何处理?答:在相同的观测条件下,对某量进行一系列观测,若误差的大小及符号表现出系统性,或按一定的规律变化,那么这类误差称为系统误差。
在实际工程中常采用如下方法进行处理:(1)检校仪器,把系统误差降低到最小程度。
(2)加改正数,在观测结果中加入系统误差改正数,如尺长改正等。
(3)采用适当的观测方法使系统误差相互抵消或减弱,如测水平角时采用盘左、盘右,先在每个测回的起始方向上改变度盘的配置等。
4.什么是偶然误差?偶然误差出现的原因是什么?在实际工程测量中能否消除偶然误差?答:在相同的观测条件下,对某量进行一系列观测,若误差的大小及符号都表现出偶然性,即从单个误差来看,该误差的大小及符号没有规律,但从大量误差的总体来看,又具有一定的统计规律,这类误差称为偶然误差或随机误差。
偶然误差由多种因素综合影响产生的且无法控制,所以在实际工程测量中偶然误差总是存在,通过多次测量取平均值可以减小偶然误差。
但无法消除。
5.在相同的观测条件下,偶然误差有哪些特征?这些特征是否存在一定的规律性?答:通过大量的实验统计结果,可知偶然误差具有如下的特性。
(1) 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,即有界性。
第五章测量误差基本知识一、名词解释1.中误差[南京师范大学2011年]答:中误差是衡量观测精度的一种数字标准,又称“标准差”或“均方根差”,是指在相同观测条件下的一组真误差平方中数的平方根。
2.误差传播定律[东北大学2015年]答:误差传播定律是指反映观测值的中误差与观测值函数的中误差之间关系的定律,它根据函数的形式把函数的中误差以一定的数学式表达出来。
3.偶然误差答:偶然误差是指在相同的观测条件下,对某一量进行一系列的观测,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的误差。
4.系统误差答:系统误差是指在相同的观测条件下,对某一量进行一系列的观测,出现的符号和数值上相同,或按一定的规律变化的误差。
二、填空题1.精度的3个标准是,,。
【答案】中误差;相对误差;极限误差2.中误差作为极限误差。
【答案】2倍【解析】根据极限误差的定义,常把2倍中误差作为极限误差。
3.已知X=L1+L2,Y=(L1+L2)/2,Z=X·Y。
L1、L2中误差均为m,则X、Y、Z的中误差分别为,,。
【答案】m2;22m;22m4.某平面三角形中,观测了α、β两个内角,其测角中误差均为±6″,则此三角形第三个内角γ的中误差为。
【答案】±8.5″5.现有DJ6的经纬仪,用测回法观测一个角,要使测角中误差达到±6”,求至少要观测测回。
【答案】32【解析】该题考点是第五章误差理论,要理解6的含义,6指一测回方向观测的中误差,根据协方差传播率可求得测回数。
三、判断题1.广义算术平均值的权,不等于观测值权之和。
()【答案】错误【解析】不等精度观测值的加权平均值计算公式可以写成线性函数的形式:,根据线性函数的误差传播公式,得:,按式,以(m为单位权中误差),得:。
按式,加权平均值的权即为观测值的权之和:。
2.当每公里水准测量的精度相同时,水准路线观测高差的权与路线长度成正比。
()【答案】错误【解析】“权”的原来意义为秤锤,用做“权衡轻重”之意。
第五章水准仪及其使用水准测量♦第一节水准测量原理♦第二节水准测量的仪器与工具♦第三节水准仪的使用♦第四节水准测量作业程序♦第五节水准测量误差♦第六节自动安平水准仪上一页下一页本章第一节水准测量原理♦水准测量的实质是测定两点之间的高程之差——高差。
如图所示,A 点高程H A 已知,B 点为高程待定点,A 点尺上读数为a ,B 点尺上读数为b ,则由图可得高差:b a h h H H AB AB A B -=+=高差法aH H A i +=仪器高法h ab H A大地水准面水准尺水准尺B A a H i b H b 水准仪上一页下一页本节本章影象播放第二节水准测量的仪器和工具♦一.水准仪♦ 1.DS3级微倾式水准仪♦(1). 构造上一页下一页本节本章视差及消除方法♦水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器是否竖直的装置。
♦a.管水准器亦称水准管b 圆水准器(2).水准器用于支撑仪器和上部并也三角架连接,主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板构成。
(3).基座上一页下一页本节本章(3).基座用于支撑仪器和上部并也三角架连接,主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板构成。
上一页下一页本节本章二、水准仪特点↓望远镜在照准面内可作微小转动↓管水准器与望远镜固连在一起,只要管水准器水准轴处于水平位置。
望远镜照准轴即处于水平位置。
↓为了提高管水准器置平精度,采用符合水准器。
它通过一系列棱镜将水准气泡两端的影象符合在一起,这样当气泡稍有倾斜,气泡两端的影象作反方向移动,从而提高置平精度。
二.水准尺和尺垫水准尺是水准测量时使用的标尺。
水准尺按尺形分为塔尺和直尺。
直尺一般为双面尺,多用于三、四等水准测量。
尺的分划一面是黑白相间的,称为黑色面;另一面是红、白相间的。
称为红色面。
双面尺要成对使用。
一对尺子的黑色分划,其起始数字是从零开始,而红色面的起始数字分别为4687mm 及4787mm 。
尺垫是用生铁铸成的,一般为三角形。
尺垫的作用是防止水准尺的位置和高度发生变化而影响水准测量的精度。
上一页下一页本节本章第三节水准仪的使用1、水准仪的安置用中心螺旋将水准仪固连在三角架上。
2、粗略整平粗平是利用圆水准器将气泡居中,使仪器竖轴大致铅垂,从而使视准轴粗略水平。
3、水准尺的瞄准4、精确整平与读数上一页下一页本章影象演示影象演示精确整平♦在精平状态下(符合气泡符合时)读数;♦读数估读至毫米。
♦符合气泡符合,符合气泡符合尚未符合♦水准管轴与视♦线水平。
水准仪使用♦操作程序与方法安置——粗平——瞄准——精平——读数♦安置时考虑前、后视等距(原因);粗平时掌握“左手大拇指法”;瞄准时包括消除视差;♦在精平状态下(符合气泡符合时)读数;读数估读至毫米。
♦符合气泡符合,水准管轴与视线水平。
第四节水准测量作业程序♦一、概述♦1、水准点♦2、等级♦二、水准路线的拟订♦1、计划的拟订♦2、埋石上一页下一页本节本章♦三、水准路线的实测♦水准路线:进行水准测量的路线。
(一)单一水准路线(如图)附和水准路线、闭和水准路线、支水准路线(二)水准网(如图)单结点水准网、多结点水准网上一页下一页本节本章单一水准路线BM2BM1123附和水准路线32BM114闭合水准路线BM512水准支线水准网BM1BM2123BM3BM4123441BM132上一页下一页本节本章(三)、等外水准测量BMA BMB 1.444 1.324TP2h 2=+0.1201.8220.876TP3h 3=+0.9461.820 1.435TP4h 4=+0.3851.422 1.304h 5=+0.118前进方向1.134 1.677TP1h 1=-0.543 当待测高程点距水准点较远或高差较大时,则需要连续多次安置仪器才能测出两点的高差,称为微水准测量。
影象演示等外水准记录手簿上一页下一页本节本章测站点号视距(m)后视(m)前视(m)高差高程(m)+ -1BMA56 1.134-0.54325.234TP154 1.6772TP172 1.444+0.120TP274 1.3243TP298 1.822+0.946TP3960.8764TP341 1.820+0.385TP443 1.4355TP479 1.422+0.118在上页图中水准点A 的高程为7.654m ,现拟测量B 点的高程,观测步骤如下:在离A 点约100~200处选定点1,在A 、1两上分别竖立水准尺。
在点A 和点1中间等距处安置经纬仪。
用圆水准器将仪器粗略整平后,后视A 点上的水准尺,精平后读数得1.481旋转望远镜,前视点一上的水准尺,同法记为1.347每安置一次仪器,便测得一个高差。
即h 1=a 1–b 1h 2=a 2–b 2………. h 5=a 5–b 5将各式相加,得:∑h= ∑a –∑b则B 点高程为:H B = H A + ∑h 上一页下一页本节本章四.水准测量的检核1、计算检核由上式可知B 点对A 点的高差等于各转点之间高差的代数和,也等于后视读数之和减去前视读数之和。
计算检核只能检核计算是否正确,并不能检核观测和记录的错误2、测站检核测站检核常采用两次仪器高法或双面尺法。
⑴两次仪器高法此法在同一个测站上安置两次不同的仪器高度(一般将仪器升高或降低0.1m 左右),用测得的两次高差进行检核。
如果两次测得的高差之差不超过容许值(对等外水准观测规定6mm )取其平均值作上一页下一页本节本章成果检核⑵双面尺法这种方法是仪器只安置一次,高度不变,而用水准尺的黑红面两次测量高差进行检核,两次高差之差的容许值和变动仪器高法相同⑴符合水准的成果检核在符合水准路线中。
各待定高程点高差的代数和等于两个水准点间的高差。
如果不相等,两者之差称为高差闭合差fh=Σh测–(H 终–H 始)式中H 终表示终点水准点的高程,H 始表示起始点水准点的高程.各种测量规范对不同等级的水准测量规定上一页下一页本节本章⑵闭合水准路线的成果检核在闭合水准路线中,观测高差的代数和应等于零。
即Σh测=0由于误差的影响,实测高差总和Σh测不等于零,它与理论高差总和的差数即为高差闭合差。
用公式表示为fh=Σh测–Σh理=Σh测其高差闭合差不能超过相应的容许值.⑶支水准路线的成果检核理论上往测与返测高差的绝对值应相等。
即Σh返|=|Σh往|上一页下一页本节本章a 1b1a 2b 2h 1=a 1-b 1h 2=a 2-b 2h 1-h 2=±5mm 三、四等水准测量已知H A ,求H B影象演示五.水准测量的内业以一条闭合等外水准路线为例,介绍内业计算的方法和步骤:如图,水准点A和待定高程点1,2,3组成一闭合等外水准路线。
A14站12站3219站10站h1=+1.428h4=-1.509h3=+2.487h2=-2.346上一页下一页本节本章计算步骤如下: 1. 1.将观测数据和已知数据填入计算表点号测段中测站数实测高差m 改正数mm 改正后高差mm 高程m 点号A123A Σx 辅助计算121410945A 123A n 45+ 1.428–2.346+2.487–1.509f h = ±0.060–16–19–13–12–60+1.412–2.365+2.487–1.5210.00040.23841.65039.28541.75940.238|f h | <|f h 容|容h h h f f n f =±=122、计算高差闭合差f h = Σh = + 0.060m上一页下一页本节本章3、计算高差闭合差的容许值等外水准路线高差闭合差的容许值fh 容可按下式计算:fh 容= ±12 (n12)4、高差闭合差的调整在整条水准路线上由于各测站的观测条件基本相同,所以,可认为各站产生误差的机会也是相等的,故闭合差的调整按与测站数或距离成比例反符号分配的原则进行。
5、计算改正后的高差各段实测高差加上相应的改正数,得改正后的高差,填入改正后的高差栏内。
改正后高差的代数和应的等于零,以此作为计算检核。
上一页下一页本节本章6、计算待定点高程由A点的已知高程开始,根据改正后的高差,逐淀推算1、2、3点的高程。
算出3点的高程后,应再推回A点,其推算高程应等于已知点高程。
如不相等,则说明推算有误。
三.外界条件的影响1.仪器下沉2.尺垫下沉3.地球曲率和大气折光的影响4.温度的影响上一页下一页本节本章第四节水准仪的检验与校正一、水准仪应满足的几何条件♦1、水准仪应满足的主要几何条件♦a.水准管轴应与♦b.望远镜轴的视准轴不因调焦而变动位置♦2、水准仪应满足的几何条件♦a.圆水准器的水准轴应与水准仪的旋转轴平行♦b.十字丝的横丝应当垂直于一起的旋转轴上一页下一页本节本章二、水准仪的检验与校正♦1、圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴平行的检验与校正♦a.检验原理♦b.检验方法:旋转180°检验气泡的居中情况♦c.校正:180°校正一半,反复进行♦2、十字丝横丝应与仪器旋转轴垂直的检验与校正♦a.检验原理♦b.检验方法:观察物点在视场中的移动轨迹。
♦c.校正方法:旋转十字丝使十字丝水平上一页下一页本节本章♦3、望远镜视准轴应与水准管的水准轴平行的检验和校正(i 角的检验)♦a.i 角在读数和高差中的影响♦距离越大影响越大,前后视局不等视影响♦b.检验方法:介绍两种方法♦帮助分析两种方法的特点♦c.校正方法:调整符合水准气泡视其居中,反复进行上一页下一页本节本章影象演示4、交叉误差的检验与校正♦a.交叉误差的影响♦b.交叉误差的检验♦c.交叉误差的校正上一页下一页本节本章第五节水准尺的检验♦一、一般检视♦重点检视弯曲程度、注记情况♦二、圆水准器的检验与校正♦圆水准器的检视、安置,几何条件♦三、水准尺分划的检验♦a.真长的测定♦b.分米分划误差的测定♦c.黑红面零点差树的定♦d.黑红面零点差的测定上一页下一页本节本章第六节水准测量误差来源水准测量的过程如下:上一页下一页本节本章水准测量误差一.仪器误差1.仪器校正后的i 角误差2.水准尺误差二.操作误差1.水准管气泡的居中误差2.估读水准尺的误差3.视差的影响4.前后视调平水准管气泡的误差5.水准尺竖立不直的误差上一页下一页本节本章三.外界条件的影响1.仪器升沉误差2.尺垫升沉误差3.地球曲率和大气折光的影响4.温度的影响四、测量过程中如何克服各项误差的影响1.严格按照规范要求进行操作2.严格检验一起设备3.选择最佳观测时间、环境4.消除视差影响5.缩短观测时间,提高观测速度思考题:缩短观测时间,提高观测速度能减少水准测量中的那些误差?上一页下一页本节本章水准测量作业作业:完成B点高程的计算上一页下一页本节本章第九讲♦复习内容:♦1、水准的原理(视线高)♦2、四等水准♦记录的要求♦3、作业每人完♦成一个四等水准♦闭合路线的观测h ab H A 大地水准面水准尺水准尺B A a H i b H b 水准仪b a h h H H AB AB A B -=+=b H H a H H i B A i -=+=上一页下一页本节本章第七节纵、横断面测量和面水准测量一、纵横断面图的测量路线纵断面测量又称路线水准测量,它通过测定中线上各里程桩的地面高程,绘制出路线纵断面图,供路线坡度设计,土方量计算用,路线横断面测量是通过测定中桩与道路中线正交方向的地面高程,测绘横断面图,供路基设计、土方量计算及施工确定边界时用。