4、测量误差基本知识讲解
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四、测量误差基本知识1测量误差分哪两类?它们各有什么特点?测量中对它们的主要处理原则是什么?2、产生测量误差的原因有哪些?偶然误差有哪些特性?3、何谓标准差、中误差和极限误差?4、对某个水平角以等精度观测4个测回,观测值列于下表(表4-1)o计算其算术平均值X、一测回的中误差m及算术平均值的中误差m x°次序观测值改正值v(〃)W备注1 55 °047''2 55 °040''x=3 55 °042''m=4 55 °046''m x=x=5、对某一三角形(图4-1)的三个内角重复观测了九次,定义其闭合差'■+ -180,其结果如下:.-:1=+3 , .■■2=-5 ■,-3=+6 ,"-:4=+1 , -5=-3 ,"-:6=-4 ■,--:7=+3 ,-:8=+7 9=-8 ;求此三角形闭合差的中误差m.•以及三角形内角的测角中误差m B o6、在一个平面三角形中,观测其中两个水平角(内角)20,a和B ,其测角中误差均为m= ±图4-1根据角a和角B可以计算第三个水平角丫,试计算丫角的中误差m Y o7、量得某一圆形地物直径为 64.780m ,求其圆周的长S 。
设量测直径的中误差为土 5mm,求其周长的中误差m s 及其相对中误差m s /S 。
8、对某正方形测量了一条边长 a =100m , m a = z25mm ;按S=4a 计算周长和P= a 计算面积,计算周长的中误差 m s 和面积的中误差m p 。
a i =a 2=a 2=a 4=100m , m m m =m* ==25mm ; 按P= (a i a 2+ a 3 a 4) /2计算面积,求周长的中误差 m s 和面积10. 误差传播定律应用(1) (1)已知 m a =m c = m , h=a-b ,求 m h 。
第五章测量误差的基本知识本章摘要:本章主要介绍测量误差的种类;偶然误差的统计特征和处理方法;精度的含义;评定测量精度的指标;不同精度指标表达的意义及其适用范围。
§5-1 测量误差及分类摘要内容:学习误差理论知识的目的,使我们能了解误差产生的规律,正确地处理观测成果,即根据一组观测数据,求出未知量的最可靠值,并衡量其精度;同时,根据误差理论制定精度要求,指导测量工作选用适当观测方法,以符合规定精度。
讲课重点:测量误差的概念、测量与观测值分类、测量误差及其来源、测量误差的种类、偶然误差的特性及其概率密度函数。
讲课难点:偶然误差的特性及其概率密度函数。
讲授重点内容提要:一、测量误差的概念人们对客观事物或现象的认识总会存在不同程度的误差,这种误差在对变量进行观测和量测的过程中反映出来,称为测量误差。
二、测量与观测值通过一定的仪器、工具和方法对某量进行量测,称为观测,获得的数据称为观测值。
三、观测与观测值的分类1.同精度观测和不同精度观测观测条件:构成测量工作的要素包括观测者、测量仪器和外界条件,通常将这些测量工作的要素统称为观测条件。
同精度观测:在相同的观测条件下,即用同一精度等级的仪器、设备,用相同的方法和在相同的外界条件下,由具有大致相同技术水平的人所进行的观测称为同精度观测,其观测值称为同精度观测值或等精度观测值。
反之,则称为不同精度观测,其观测值称为不同(不等)精度观测值。
2.直接观测和间接观测直接观测:为确定某未知量而直接进行的观测,即被观测量就是所求未知量本身,称为直接观测,观测值称为直接观测值。
间接观测:通过被观测量与未知量的函数关系来确定未知量的观测称为间接观测,观测值称为间接观测值。
(说明:例如,为确定两点间的距离,用钢尺直接丈量属于直接观测;而视距测量则属于间接观测。
)3.独立观测和非独立观测独立观测:各观测量之间无任何依存关系,是相互独立的观测,称为独立观测,观测值称为独立观测值。
测量误差的基本知识在测量工作中,对某量(如某一个角度、某一段距离或某两点间的高差等)进行多次观测,所得的各次观测结果总是存在着差异,这种差异实质上表现为每次测量所得的观测值与该量的真值之间的差值,这种差值称为测量真误差,即:测量真误差=真值-观测值一、误差产生的原因:1.观测者由于观测者感觉器官鉴别能力有一定的局限性,在仪器安置、照准、读数等方面都产生误差。
同时观测者的技术水平、工作态度及状态都对测量成果的质量有直接影响。
2.测量仪器每种仪器有一定限度的精密程度,因而观测值的精确度也必然受到一定的限度。
同时仪器本身在设计、制造、安装、校正等方面也存在一定的误差,如钢尺的刻划误差、度盘的偏心等。
3.外界条件观测时所处的外界条件,如温度、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。
上述三方面的因素是引起观测误差的主要来源,因此把这三方面因素综合起来称为观测条件。
观测条件的好坏与观测成果的质量有着密切的联二 观测误差分类: 1.系统误差在相同的观测条件下,对某量进行一系列的观测,若观测误差的符号及大小保持不变,或按一定的规律变化,这种误差称为系统误差。
这种误差往往随着观测次数的增加而逐渐积累。
如某钢尺的注记长度为30m ,经鉴定后,它的实际长度为30.016m ,即每量一整尺,就比实际长度量小0.016m ,也就是每量一整尺段就有+0.016m 的系统误差。
这种误差的数值和符号是固定的,误差的大小与距离成正比,若丈量了五个整尺段,则长度误差为5×(+0.016)=+0.080m 。
若用此钢尺丈量结果为167.213m,则实际长度为:167.213+30213.167×0.0016=167.213+0.089=167.302(m)系统误差对测量成果影响较大,且一般具有累积性,应尽可能消除或限制到最小程度,其常用的处理方法有: 1.检校仪器,把系统误差降低到最小程度。
四、测量误差基本知识1测量误差分哪两类?它们各有什么特点?测量中对它们的主要处理原则是什么?3、何谓标准差、中误差和极限误差?4、对某个水平角以等精度观测4个测回,观测值列于下表(表 4-1)。
计算其算术平均值一测回的中误差 m 及算术平均值的中误差表4-1 次序观测值改正值V (〃)W备注1 55 °047''255 °040''x=3 55 °042''m= 4 55 °046''m x =x=5、对某一三角形(图4-1)的三个内角重复观测了九次,定义其闭合差 i =a +屛工180。
,其结果如下:也1=+3 :山=-5", A3=+6 ",山4=+1 ",宓=-3 ",&=-4”,曲=+3 ”,△ 8=+7 ",山=-8"; 求此三角形闭合差的中误差m 以及三角形内角的测角中误差6、在一个平面三角形中,观测其中两个水平角(内角)a 和B ,其测角中误差均为 m= ±20",根据角a 和角B 可以计算第三个水平角 丫,试计算丫角的中误差m v 。
2、产生测量误差的原因有哪些?偶然误差有哪些特性?m x 。
X 、已知 m a = m b= m , s=i00(a- b),求 m s 。
2 2丿2(4)已知 D= (s -h ) , m s =±5mm , m h = :t5mm ,求 m D 。
(5)如图 4-2,已知 m xa = ±40 mm , m ya = =t 30 mm ;S=30.00m, P =30 * 15'10",7、量得某一圆形地物直径为 64.780m ,求其圆周的长 S 。
设量测直径的中误差为± 其周长的中误差m s 及其相对中误差m S /S 。
8、对某正方形测量了一条边长 a =100m ,m a =±25mm ;按S=4a 计算周长和 P= a *计算周长的中误差 m s 和面积的中误差 m p 。
计算面积,9、某正方形测量了四条边长 S= 31+ a 2 + a 3 + a 4计算周长和 的中误差m p 。
a i =a 2=a 2=a 4=100m , mM = m^ == m^ =±25mm ; P= (a ix a 2+a 3x a 4)/2计算面积,求周长的中误差 按m s 和面积10.误差传播定律应用(1) (1)已知 m a =m c =m , h=a-b ,求 m h 。
(2) 已知 m a =m0=拐:P=a-c ,求 mP 。
(3)m s=±5.0mm, m P=^"。
求P点坐标的中误差m xp、m yp、M (M= J'm』/ +m F沪)。
(6)如图 m s = z±5.0mm ,4-3,已知 mp 〜”。
m xa =±40 mm , m y a = ±30 mm ; S=130.00m, P=130° 1510",求P 点坐标的中误差m xp 、m yp 、M 。
m xa = ±40 mm , 于AB 的延长线上。
求 P 点坐标的中误差 (7)如图 4-4,已知 m y a =±30 mm ; S=30.00m,m s = ±5.0mm ,P 点位m xp 、m yp 、M 。
ABSP图 4-4(8)如图 4-5,已知 m xa = ^0 mm , P 点位于AB 的直线上。
求P 点坐标的中误差 m ya = ±30 mm ; AP 距离S=30.00m,m s =±5.0mm .m xp 、m yp 、M 。
A A图 (9)已知 h=Ssi n o +i -L,S=100m ,a =15 它0' ; m s =为.0mm ,m a =±5 计算中误差m h 。
4-5",m / = m £ =±1mm ,(10)已知边长 和b 可由下式求出:C=100m ,a =23®15: P=35 25ma=mP=£ :csina csina 、丄苗由、口辛皿知皿a = --- ;b = ------- £,计算中误差 m a 禾廿m b 。
si n ©+P )si n ®+P )m c = ±5 mm ,边长 a(5)已知三角形三个内角 a 、P 、啲中误差 ma= mp= mY=±8.5 : 合差为:f= a + 屏 ¥ 1800, & = a - f/3 ;求 m a 。
12、何谓不等精度观测?何谓权?权有何实用意义?13、某点P 离开水准点 A 为1.44畑(路线1),离开水准点 B 为0.81 km准测量从A 点到P 点测得其高程为16.848m,又从B 点至P 点测得其高程为16.834m 。
设水 准测量高差观测值的权为路线长度(单位为m )的倒数,试用加权平均的方法计算 P点的11、限差讨论 (1) 中误差)。
已知 m L =m R = ^.5 ”,p = (L+R ) 12 , f=L-R 。
求容许误差 邙、・ 3取3倍(2) 已知 f= P :+ 內+p:) + ..+ P + ..+冃-(n-2)xl80tmP=±8.5 :求 3 (也取 2 倍中误差)。
已知用J6经纬仪一测回测量角的中误差 法可以提高观测角精度,如需使所测角的中误差达到 (3) mP=±8.5 ”,采用多次测量取平均值的方46 ",问需要观测几测回?a 、 (4)已知三角形三个内角 、P 、■的中误差 合差为:f=a +屏 ¥180。
,求 m F 和(4 =3 m y )。
m«= mP= mY=±8.5 : 定义三角形角度闭定义三角形角度闭 (路线2)。
今用水高程H P 及其高程中误差m H (表4-3)。
表4-314、由实验和推算得知:在三、四等水准测量中,每观测一次的中误差(包括气泡居中误差、 瞄准误差、读数误差、仪器误差和外界影响等)分别为± 0.78mm 和± 1.04mm.根据这两个 数据,并取两倍中误差作为容许误差 ,推算验证现行规范中对黑红面读数差、黑红面高差之 差的限差。
15、DJ 6光学经纬仪出厂检验的精度为方向一测回中误差± (1) (2)(3)(4) 半测回中照准单方向的中误差 m 方=± 8.5";斗测回的测角中误差;一测回的测角中误差等于照准单方向的中误差; 测回差的限差为± 24 ”。
6〃 ,请推证:16、若三角形的三内角为 a 、B 、Y ,已知a 及B 角之权分别为 则 (1)(2) (3) 根据a 、3计算丫角,求丫角之权P Y ; 计算单位权中误差;求3、丫角的中误差m p 和m Y O 4、2, a 角的中误差为± 9 ",已知观测值L i 、L 2、2/m2完成以下作用; 17、 P i =卩(1 )设L 1为单位权观测,求 (2 )设L 2为单位权观测,求L 3的中误差分别为± 2 〃、 L i 、L 2、L 3 的权;L i 、L 2、L 3 的权;± 3 〃、± 4 〃,应用公式(3)设单位权中误差u= ± T,求L 1、L 2、L 3的权;4)根据以上结果,写出一组权的比例关系,并说明它与中误差表示精度的区别。
18、设观测一个方向的中误差(为单位权中误差)m 0=± 4〃,求由两个方向组成角度的权。
19、设10km 水准路线的权为单位权,其单位权中误差m o = ± 16mm,求1km 水准测量的中误差及其权。
B 、丫观测值的权分别为 P a =1/2、P B = 1/2、 P Y=1/4,求三角21、在图4-6中,B 点的高程由水准点 BM o 经a 、b 、c 三条水准路线分别测得,设每个测站 观测高差的精度相同,若取一测站观测高差的权力为 30,问 a 、 b 、 c 三段水准线的权各是 多少?两点间高差最或然值的权又是多少?图 4-622、已知在角度观测在一测回中误差为± 4〃,欲使测角精度提高一倍,问应观测几个测回?23、甲、乙、丙三人在 A 、B 两水准点间作水准测量。
甲路线观测,高差为 a ,单位权中 误差为± 3mm ,(以2公里为单位权)。
乙路线观测高差为 b ,单位权中说差为± 2mm (为1 公里为单位权)。
丙路线观测高差为 C ,单位权中误差为± 4mm (以4公里为单位权)。
现 欲根据 a 、 b 、 c 三值求 A 、 B 之间高差的带权平均值,试求三者的权之比。
20、已知三角形三内角 形闭合差 w 的权倒数。
24、X角为L i、L2两角之和,L I=32° 18’ 14〃,是由20次观测结果平均而得,每次观测中误差为± 5〃。
L2=8O° 16' 07〃,是由16次观测结果平均而得,每次观测中误差为± 8”,如以± 5〃作为单位权中误差,求X角的权。
25、若要在坚强点间布设一条附含水准路线,已知每公里观测中误差等于± 差后5.0mm,欲使平线路中点高程中误差不大于±10mm,问该路线长度最多可达几公里26、有单一水准路线AB,其距离S AB=40km,已知A、B两点高程的中误差为m a= ± 4mm,m b= ± 2mm。
(相互独立),欲使路线上的最弱点的高程中误差为±jT5mm,问每公里观测高差的中误差应为多少?最弱点在何处?27、设对10km的距离同精度丈量10次,令其平均值的权为5,现以同样等级的精度丈量2.5 km。
问丈量此距离一次的权是多少?在本题计算中是以几公里的丈量中误差作为单位权中误差的?28、已知L1、L2是相互独立的观测值,其中分别是 b 1和b2。
又知W1=3L1-L2, W2=L1+L2,而且有:-3X1+X2-W1=01 X1-X2-W2=0试求X1和X2的中误差29、在同精度直接平差中,设被观测量的最或然值为X ,第二个观测值及其改正数分别为L2、V2。
已知(T x= ± 4.6cm, (T V2=± 10.2cm,试求L2的中误差是多少?解:••• L2=X-V 2, T V22=±10.2cm ,••• T L2=± 11.2cm,这样解法对不对?为什么?。