平差重点知识点
- 格式:doc
- 大小:229.00 KB
- 文档页数:13
➢绪论➢测量平差理论➢4种基本平差方法➢讨论点位精度➢统计假设检验的知识➢近代平差概论✧绪论§1-1观测误差测量数据(观测数据)是指用一定的仪器、工具、传感器或其他手段获取的反映地球与其它实体的空间分布有关信息的数据,包含信息和干扰(误差)两部分。
一、误差来源观测值中包含有观测误差,其来源主要有以下三个方面:1. 测量仪器;2. 观测者;3. 外界条件。
二、观测误差分类1. 偶然误差定义,例如估读小数;2. 系统误差定义,例如用具有某一尺长误差的钢尺量距;系统误差与偶然误差在观测过程中总是同时产生的。
3. 粗差定义,例如观测时大数读错。
误差分布与精度指标§2-1 正态分布概率论中的正态分布是误差理论与测量平差基础中随机变量的基本分布。
一、一维正态分布§2-2偶然误差的规律性2. 直方图由表2-1、表2-2可以得到直方图2-1和图2-2(注意纵、横坐标各表示什么?),直方图形象地表示了误差分布情况。
3. 误差分布曲线(误差的概率分布曲线)在一定的观测条件下得到一组独立的误差,对应着一种确定的误差分布。
当观测值个数的情况下,频率稳定,误差区间间隔无限缩小,图2-1和图2-2中各长方条顶边所形成的折线将分别变成如图2-3所示的两条光滑的曲线,称为误差分布曲线,随着n增大,以正态分布为其极限。
因此,在以后的讨论中,都是以正态分布作为描述偶然误差分布的数学模型。
4. 偶然误差的特性第三章协方差传播律及权在测量实际工作中,往往会遇到某些量的大小并不是直接测定的,而是由观测值通过一定的函数关系间接计算出来的,显然,这些量是观测值的函数。
例如,在一个三角形中同精度观测了3个内角L1,L2和L3,其闭合差w和各角度的平差值分别又如图3—1中用侧方交会求交会点的坐标等。
现在提出这样一个问题:观测值函数的精度如何评定?其中误差与观测值的中误差存在怎样的关系?如何从后者得到前者?这是本章所要讨论的重要内容,阐述这种关系的公式称为协方差传播律。
➢绪论➢测量平差理论➢4种基本平差方法➢讨论点位精度➢统计假设检验的知识➢近代平差概论✧绪论§1-1观测误差测量数据(观测数据)是指用一定的仪器、工具、传感器或其他手段获取的反映地球与其它实体的空间分布有关信息的数据,包含信息和干扰(误差)两部分。
一、误差来源观测值中包含有观测误差,其来源主要有以下三个方面:1. 测量仪器;2. 观测者;3. 外界条件。
二、观测误差分类1. 偶然误差定义,例如估读小数;2. 系统误差定义,例如用具有某一尺长误差的钢尺量距;系统误差与偶然误差在观测过程中总是同时产生的。
3. 粗差定义,例如观测时大数读错。
误差分布与精度指标§2-1 正态分布概率论中的正态分布是误差理论与测量平差基础中随机变量的基本分布。
一、一维正态分布§2-2偶然误差的规律性2. 直方图由表2-1、表2-2可以得到直方图2-1和图2-2(注意纵、横坐标各表示什么?),直方图形象地表示了误差分布情况。
3. 误差分布曲线(误差的概率分布曲线)在一定的观测条件下得到一组独立的误差,对应着一种确定的误差分布。
当观测值个数的情况下,频率稳定,误差区间间隔无限缩小,图2-1和图2-2中各长方条顶边所形成的折线将分别变成如图2-3所示的两条光滑的曲线,称为误差分布曲线,随着n增大,以正态分布为其极限。
因此,在以后的讨论中,都是以正态分布作为描述偶然误差分布的数学模型。
4. 偶然误差的特性第三章协方差传播律及权在测量实际工作中,往往会遇到某些量的大小并不是直接测定的,而是由观测值通过一定的函数关系间接计算出来的,显然,这些量是观测值的函数。
例如,在一个三角形中同精度观测了3个角L1,L2和L3,其闭合差w和各角度的平差值分别又如图3—1中用侧方交会求交会点的坐标等。
现在提出这样一个问题:观测值函数的精度如何评定?其中误差与观测值的中误差存在怎样的关系?如何从后者得到前者?这是本章所要讨论的重要容,阐述这种关系的公式称为协方差传播律。
测量平差的基础理论与实用运算技巧介绍引言:测量平差是测绘学中一项重要的技术,它通过一系列的测量观测与计算,使得测量结果更加准确和可靠。
本文将介绍测量平差的基础理论和实用运算技巧,帮助读者了解和掌握这一领域的知识。
一、测量平差的基础理论1.1 测量误差与精度测量平差的基础理论包括测量误差与精度。
测量误差是测量结果与真实值之间的差异,而精度则是描述测量结果的可靠程度。
了解并控制测量误差是进行测量平差的基础。
1.2 测量观测与定位测量观测是对待测对象进行测量的过程,它是测量平差的基础数据。
而定位则是将观测结果转化为坐标或位置信息的过程,常用的方法包括全站仪测量和GPS 定位等。
1.3 测量平差方法测量平差的方法有很多种,如最小二乘法、参数平差法等。
最小二乘法是一种常用的平差方法,它通过将观测误差最小化,来确定最优的平差结果。
二、实用运算技巧2.1 观测数据处理观测数据处理是进行测量平差的关键步骤,它包括读数转换、数据检查和数据平差等。
在进行数据处理时,需要注意数据的完整性和准确性。
2.2 参数平差法运算参数平差法是一种广泛应用的平差方法,它通过建立参数模型和观测方程,来求解未知量的值。
在进行参数平差法运算时,需要掌握矩阵运算和方程组求解的技巧。
2.3 网平差运算网平差是一种多个点同时进行平差的方法,它适用于有大量观测数据和未知量的情况。
在进行网平差运算时,需要注意观测数据的合理性和平差结果的可靠性。
三、实例分析本节将通过一个实例来展示测量平差的应用。
假设有一个工程项目,需要对地面标志点进行定位测量和平差。
首先进行全站仪观测,并记录观测数据。
然后,将观测数据进行处理和平差计算,得到标志点的实际位置坐标。
最后,根据平差结果进行误差分析和可靠性评估。
四、应用展望随着测绘技术的不断发展,测量平差在各个领域的应用越来越广泛。
未来,随着传感器和数据处理技术的进步,测量平差的精度和效率将进一步提高。
同时,测量平差也将深入到更多新兴领域,如智能交通和环境监测等。
➢绪论➢测量平差理论➢4种基本平差方法➢讨论点位精度➢统计假设检验的知识➢近代平差概论➢✧绪论§1-1观测误差测量数据(观测数据)是指用一定的仪器、工具、传感器或其他手段获取的反映地球与其它实体的空间分布有关信息的数据,包含信息和干扰(误差)两部分。
一、误差来源观测值中包含有观测误差,其来源主要有以下三个方面:1. 测量仪器;2. 观测者;3. 外界条件。
二、观测误差分类1. 偶然误差定义,例如估读小数;2. 系统误差定义,例如用具有某一尺长误差的钢尺量距;系统误差与偶然误差在观测过程中总是同时产生的。
3. 粗差定义,例如观测时大数读错。
误差分布与精度指标§2-1 正态分布概率论中的正态分布是误差理论与测量平差基础中随机变量的基本分布。
一、一维正态分布§2-2偶然误差的规律性2. 直方图由表2-1、表2-2可以得到直方图2-1和图2-2(注意纵、横坐标各表示什么?),直方图形象地表示了误差分布情况。
3. 误差分布曲线(误差的概率分布曲线)在一定的观测条件下得到一组独立的误差,对应着一种确定的误差分布。
当观测值个数的情况下,频率稳定,误差区间间隔无限缩小,图2-1和图2-2中各长方条顶边所形成的折线将分别变成如图2-3所示的两条光滑的曲线,称为误差分布曲线,随着n增大,以正态分布为其极限。
因此,在以后的讨论中,都是以正态分布作为描述偶然误差分布的数学模型。
4. 偶然误差的特性第三章协方差传播律及权在测量实际工作中,往往会遇到某些量的大小并不是直接测定的,而是由观测值通过一定的函数关系间接计算出来的,显然,这些量是观测值的函数。
例如,在一个三角形中同精度观测了3个内角L1,L2和L3,其闭合差w和各角度的平差值分别又如图3—1中用侧方交会求交会点的坐标等。
现在提出这样一个问题:观测值函数的精度如何评定?其中误差与观测值的中误差存在怎样的关系?如何从后者得到前者?这是本章所要讨论的重要内容,阐述这种关系的公式称为协方差传播律。
➢绪论➢测量平差理论➢4种基本平差方法➢讨论点位精度➢统计假设检验的知识➢近代平差概论✧绪论§1-1观测误差测量数据(观测数据)是指用一定的仪器、工具、传感器或其他手段获取的反映地球与其它实体的空间分布有关信息的数据,包含信息和干扰(误差)两部分。
一、误差来源观测值中包含有观测误差,其来源主要有以下三个方面:1. 测量仪器;2. 观测者;3. 外界条件。
二、观测误差分类1. 偶然误差定义,例如估读小数;2. 系统误差定义,例如用具有某一尺长误差的钢尺量距;系统误差与偶然误差在观测过程中总是同时产生的。
3. 粗差定义,例如观测时大数读错。
误差分布与精度指标§2-1 正态分布概率论中的正态分布是误差理论与测量平差基础中随机变量的基本分布。
一、一维正态分布§2-2偶然误差的规律性2. 直方图由表2-1、表2-2可以得到直方图2-1和图2-2(注意纵、横坐标各表示什么?),直方图形象地表示了误差分布情况。
3. 误差分布曲线(误差的概率分布曲线)在一定的观测条件下得到一组独立的误差,对应着一种确定的误差分布。
当观测值个数的情况下,频率稳定,误差区间间隔无限缩小,图2-1和图2-2中各长方条顶边所形成的折线将分别变成如图2-3所示的两条光滑的曲线,称为误差分布曲线,随着n增大,以正态分布为其极限。
因此,在以后的讨论中,都是以正态分布作为描述偶然误差分布的数学模型。
4. 偶然误差的特性第三章协方差传播律及权在测量实际工作中,往往会遇到某些量的大小并不是直接测定的,而是由观测值通过一定的函数关系间接计算出来的,显然,这些量是观测值的函数。
例如,在一个三角形中同精度观测了3个内角L1,L2和L3,其闭合差w和各角度的平差值分别又如图3—1中用侧方交会求交会点的坐标等。
现在提出这样一个问题:观测值函数的精度如何评定?其中误差与观测值的中误差存在怎样的关系?如何从后者得到前者?这是本章所要讨论的重要内容,阐述这种关系的公式称为协方差传播律。
的推导过程,并在非列罗公式中(T 0 — N — 试简述同精度独立观测值的算术平均值中误差的计算公第一章绪论什么是观测误差?分为哪几类?它们各自是怎样定义的?对观测成果有何影响?如何 处理?试举例说明。
什么是观测条件?它与观测结果的质量有何联系?什么是多余观测?测量中为什么要进彳丁多余观测?测量平差的基本任务是什么?第二章误差分布与精度指标什么是观测值的真值和真误差、最或是值(最或然值、平差值)和改正数?三角形的闭 合差是什么观测值的真误差?同一量的双观测值之差是不是真误差?在相同的观测条件下,大量的偶然误差呈现出什么样的规律性?什么是精度?衡量精度的指标有哪些?它们各自是怎样定义的?如何计算?什么是准确度?什么是精确度?精度、准确度和精确度三者有何区别与联系?什么是测量数据的不确定性和不确定度?评定不确定度的关键是什么?相关观测向量X 的协方差阵是怎样定义的?试说明Dxx 中各元素的含义。
若X 向量中 的各个分量相互独立时,其协方差阵有何特点?两个独立观测值是否可称为不相关观测值?而两个相关观测值是否就是不独立观测值 呢?第三章协方差传播律及权协方差(和协因数)的定义?什么是协方差(和协因数)传播律?有何用途?主要有哪 几个公式?试写出这些公式的推导过程。
当观测值的函数为非线性形式时,应用协方差(和协因数)传播律应注意哪些问题?试 举例说明。
简述协方差(和协因数)传播律的计算步骤。
水准测量中两种计算高差中误差的公式为6冷=■站和b 心■公里,它们各在什么前提条件下使用?并推导之。
明该式使用的前提条件。
权是怎样定义的?权与中误差有何关系?有了中误差为什么还要讨论权?什么是单位权、单位权观测值及单位权中误差?对于某一平差问题,它们的值是唯一的 吗?为什么?c c7K 准测量中的两种常用的定权公心二兀种飞,以及由不同次数的同精度观测N. 值算得的算术平均值的权的定权公式£ =丄各在什么前提下使用?并说明式中C 的 C含义。
➢绪论➢测量平差理论➢4种基本平差方法➢讨论点位精度➢统计假设检验的知识➢近代平差概论✧绪论§1-1观测误差测量数据(观测数据)是指用一定的仪器、工具、传感器或其他手段获取的反映地球与其它实体的空间分布有关信息的数据,包含信息和干扰(误差)两部分。
一、误差来源观测值中包含有观测误差,其来源主要有以下三个方面:1. 测量仪器;2. 观测者;3. 外界条件。
二、观测误差分类1. 偶然误差定义,例如估读小数;2. 系统误差定义,例如用具有某一尺长误差的钢尺量距;系统误差与偶然误差在观测过程中总是同时产生的。
3. 粗差定义,例如观测时大数读错。
误差分布与精度指标§2-1 正态分布概率论中的正态分布是误差理论与测量平差基础中随机变量的基本分布。
一、一维正态分布§2-2偶然误差的规律性2. 直方图由表2-1、表2-2可以得到直方图2-1和图2-2(注意纵、横坐标各表示什么?),直方图形象地表示了误差分布情况。
3. 误差分布曲线(误差的概率分布曲线)在一定的观测条件下得到一组独立的误差,对应着一种确定的误差分布。
当观测值个数的情况下,频率稳定,误差区间间隔无限缩小,图2-1和图2-2中各长方条顶边所形成的折线将分别变成如图2-3所示的两条光滑的曲线,称为误差分布曲线,随着n增大,以正态分布为其极限。
因此,在以后的讨论中,都是以正态分布作为描述偶然误差分布的数学模型。
4. 偶然误差的特性第三章协方差传播律及权在测量实际工作中,往往会遇到某些量的大小并不是直接测定的,而是由观测值通过一定的函数关系间接计算出来的,显然,这些量是观测值的函数。
例如,在一个三角形中同精度观测了3个内角L1,L2和L3,其闭合差w和各角度的平差值分别又如图3—1中用侧方交会求交会点的坐标等。
现在提出这样一个问题:观测值函数的精度如何评定?其中误差与观测值的中误差存在怎样的关系?如何从后者得到前者?这是本章所要讨论的重要内容,阐述这种关系的公式称为协方差传播律。
2.8.1 边角网按条件平差(1) 边角网中的条件边角网的建网方法有四种,即在测角网的基础上加测部分边;在测边网的基础上加测部分角;观测部分边和部分角;观测全部边长和角度。
由于边角网既测边长又测角度,因此它具有三角网条件,测边网条件及由边、角两类观测量共同组成的边角条件,具体有以下几种:a. 独立三角网条件用角度组成的三角网图形、圆周闭合和极三种条件;b.独立测边网条件用边长组成的测边网的图形条件;c.边、角条件由观测边长和观测角度共同组成的正弦条件或余弦条件;d. 附合网条件它包括测角网或测边网中的坐标方位角(固定角)、坐标及基线(固定边)(测边网除外)三种条件。
在以上条件中,a、b、d三类条件分别在测角网、测边网及导线网中做了讨论,现讨论C种条件式的组成。
①正弦条件方程式的组成正弦条件是指平差图形中观测角和观测边的平差值应满足正弦定理。
在图2.8-1中,测角网中加测了边长Dcd。
则其正弦条件为:其线性形式为:(2.8-4)式中:很显然,边角网中正弦条件同三角网中基线条件式是相似的,所不同的是在基线条件式的基础上,增加了边长改正数这一项,因此边角网中正弦条件式是三角网中基线条件式的扩展。
在图2.8-1中,如果边长ab也是观测边,那么在(2.8-4)式中还要加一项VDab,其条件方式程形式为:图2.8-1 边角条件基本图形(2.8-5)作为特例,当在一个边角网三角形中(见图2.8-1),显然有两个正弦条件式,其形式为:(2.8-6)式中:式(2.8-6)亦可写成下列形式:(2.8-7)式中:W1=D1sinβ2-D2sinβ1W2=D2sinβ3-D3sinβ2在特殊情况下,如果在测三条边及两个角的三角形中,此时显然有两个正弦条件,其中一个与式(2.8-6)或(2.8-7)式中第一式相同,而第二个条件式则不同,设β3=180°-β1-β2,其条件方程式形式为:(2.8-8)式中:或表达为:(2.8-9)式中:W=D2sin(β1+β2)-D3sinβ2。
测量平差讲义第一章:绪论内容及学习要求误差的概念;当存在多余观测时,观测值理论上存在一定的几何(物理)关系。
误差导致观测值不满足这些关系而产生的闭合差,称不符值;测量平差即解决不符问题的方法。
学习本章要求理解测量平差的任务和内容,及学习本课程要求掌握的内容。
§1-1观测误差由于观测条件(观测者、仪器、外界条件)的局限,观测误差不可避免。
对于系统误差,由于其符号、大小有一定的规律,对观测成果的影响是积累性的,但正因为系统误差具有一定规律性,所以一般可采用一定观测程序或模型改正的方法予以消除或减弱,使观测误差主要表现为偶然误差,而偶然误差是难以消除的。
测量平差的任务:1、对一系列带有观测误差的观测值,运用概率统计的方法来消除它们之间的不符值,求出未知量的最可靠值。
2、评定观测成果的精度对于1、就经典测量平差(本课程所讲述内容基本上属于经典平差)而言,观测值中已消除系统误差,或者系统误差与偶然误差相比已处于次要地位。
因此不符值由偶然误差引起。
要注意的是:消除不符值不等同于消除误差,不可提消除偶然误差。
对于2、精度评定是测量平差的另一个重要内容,也是一个较难掌握的问题。
§1-2测量平差的简史和发展自行阅读,一般了解,学全本课程后,可回顾阅读§1-3本课程的任务和内容本课程讲授测量平差的基本理论和基本方法,具体为:仅含偶然误差的观测值的最小二乘平差理论;条件平差、间接平差、附有未知参数的条件平差和附有限制条件的间接平差等四种基本的平差方法。
要求熟练掌握其理论及计算技巧,熟知其相互关系及适用范围,并对近代平差内容有一定了解。
思考题:1、为什么观测值总是带有误差,能否把它消除,为什么?2、测量平差的任务是什么,带有系统误差的观测值能否参加平差?1。
绪论第一节观测误差本章主要介绍偶然误差的规律性、衡量精度的指标、协方差传播律、权的定义及测量中常用的定权方法等例子回顾:导线计算表一、观测值中为什么存在观测误差?观测条件对观测成果产生影响,不可避免产生观测误差。
有观测就有误差的结论。
测量仪器、观测者、外界条件三方面的因素是引起误差的主要来源。
通常把这三方面的因素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系。
二、观测误差的计算给出观测误差计算的纯量表达式和矩阵表达式。
三、观测误差的分类及其处理1、分类给出误差分类的表达式,粗差、系统误差和偶然误差的定义。
◆系统误差:在相同的观测条件下作一系列的观测,如果误差在大小、符号上表现出系统性,或者在观测过程中按一定的规律变化,或者为某一常数,那么,这种误差称为系统误差。
简言之,符合函数规律的误差称为系统误差。
◆偶然误差:在相同的观测条件下作一系列的观测,如果误差在大小和符号上都表现出偶然性,即从单个误差看,该列误差的大小和符号没有规律性,但就大量误差的总体而言,具有一定的统计规律,这种误差称为偶然误差。
简言之,符合统计规律的误差称为偶然误差。
2、处理在测量学里,偶然误差处理是按照边长比例分配或直接平均分配。
平差里则用平差的方法来处理,所处理的是一系列带有偶然误差的观测值,不包括系统误差的影响。
四、测量平差的任务根据一系列含有观测误差的观测值求待定量的最佳估值。
第二节测量平差学科的研究对象研究对象为含有观测误差的各类观测值。
举例说明。
第三节测量平差的简史和发展一、测量平差理论的发展1、经典平差理论的发展主要介绍高斯创立最小二乘原理和马尔可夫创立高斯-马尔可夫平差模型的历史背景和过程。
2、近代平差理论的发展主要介绍二十世纪四十年代以后出现的近代平差理论,结合导线网平差和我国南极考察、建站,重点介绍方差分量估计和秩亏网平差的理论、方法及其用途。
二、平差计算方法的发展1、手算阶段2、半自动平差阶段3、全自动平差阶段第四节测量平差的任务和内容一、任务讲授测量平差的基本理论和基本方法,为进一步学习和研究测量平差打下深入的基础。
第二章全章共分5节,是本课程的重点内容之一。
重点:偶然误差的规律性,精度的含义以及衡量精度的指标。
难点:精度、准确度、精确度和不确定度等概念。
要求:弄懂精度等概念;深刻理解偶然误差的统计规律;牢固掌握衡量精度的几个指标。
第三章全章共分7节,是本课程的重点内容之一。
重点:协方差传播律,权与定权的常用方法,以及协因数传播律。
难点:权,权阵,协因数和协因数阵等重要概念的定义,定权的常用方法公式应用的条件,以及广义传播律(协方差传播律和协因数传播律)应用于观测值的非线性函数情况下的精度评定问题。
要求:通过本章的学习,弄清协因数阵,权阵中的对角元素与观测值的权之间的关系;能牢固地掌握广义传播律和定权的常用方法的全部公式,并能熟练地应用到测量实践中去,解决各类精度评定问题。
第四章全章共分5节。
重点:测量平差的基本概念,四种基本平差方法的数学模型和最小二乘原理。
难点:函数模型的线性化,随机模型。
要求:牢固掌握本章的重点内容;深刻理解最小二乘原理中“最小”的含义;对于较简单的平差问题,能熟练地写出其数学模型。
第五章全章共分4节,是基本测量平差方法之一。
重点:条件平差的数学模型,平差原理,基础方程及其解以及精度评定问题。
难点:各种不同类型的控制网(水准网,测角网和测边网)中,必要观测数——t 的确定,非线性条件方程线性化,以及求平差值非线性函数的中误差。
要求:通过本章的学习,能牢固掌握并能推导条件平差全部的公式;能熟练地列出各种控制网中的条件方程并化为线性形式;并求出平差值、单位权中误差和平差值函数的中误差。
第六章全章共分3节,是基本测量平差方法之一。
重点:附有参数的条件平差数学模型,平差原理,基础方程及其解。
难点:各种不同类型的控制网中,条件方程个数——c 的确定,函数模型的建立。
要求:了解附有参数的条件平差法的平差原理;在对各种类型的控制网平差时,能准确地确定条件方程的个数;并熟练地列出条件方程以及组成法方程。
平差知识点总结一、平差的基本概念1.平差的定义平差是指利用数学方法对一组测量数据进行处理和分析,消除或减小测量误差,从而得到比较准确的测量结果的过程。
平差是保证测量精度的重要手段,它通过对测量数据的处理,能够提高测量结果的准确性和可靠性。
2.平差的分类根据不同的处理方法和目的,平差可以分为几何平差、最小二乘平差、参数平差、条件平差、闭合平差等多种类型。
其中,最小二乘平差是平差技术中应用最广泛的一种,它通过最小化残差的平方和来确定未知参数的估计值,是一种较为常用的平差方法。
3.平差的应用平差技术在工程测量、地形测绘、地质勘探、地球物理探测等领域都有着广泛的应用。
在实际测量中,由于测量仪器、环境等因素的影响,测量数据往往会存在一定的误差,平差技术可以通过对测量数据进行处理,消除或减小这些误差,从而得到准确的测量结果。
二、平差的基本原理和方法1.平差的基本原理平差的基本原理是利用数学方法对测量数据进行处理和分析,通过建立数学模型和求解未知参数的估计值,最终得到较为准确的测量结果。
平差的核心是通过最小化残差来确定未知参数的估计值,使得观测值和计算值之间的差异达到最小,从而提高测量结果的准确性。
2.平差的基本方法平差的基本方法包括观测数据的处理、数学模型的建立、参数的求解以及结果的检查和评定等几个步骤。
在实际平差中,需要根据具体的测量任务和条件选择合适的平差方法,对测量数据进行适当的处理和分析,最终得到满足精度要求的测量结果。
三、平差的要素和步骤1.平差的要素平差的要素包括观测数据、数学模型、未知参数、观测方程、法方程、权矩阵等几个方面。
其中,观测数据是进行平差的基础和原始资料,数学模型是求解未知参数的理论基础,未知参数是待求解的目标,观测方程和法方程是平差计算的基本方程,权矩阵则是对观测值的权重进行考虑和处理。
2.平差的步骤平差的一般步骤包括数据预处理、误差分析、参数估计、残差分析等几个方面。
在进行平差计算之前,首先需要对观测数据进行预处理,包括数据的加工、筛选、检查等工作;然后通过误差分析求解未知参数的初始值,并进行参数估计;最后进行残差分析,检查和评定结果的精度和可靠性。
➢绪论➢测量平差理论➢4种基本平差方法➢讨论点位精度➢统计假设检验的知识➢近代平差概论✧绪论§1-1观测误差测量数据(观测数据)是指用一定的仪器、工具、传感器或其他手段获取的反映地球与其它实体的空间分布有关信息的数据,包含信息和干扰(误差)两部分。
一、误差来源观测值中包含有观测误差,其来源主要有以下三个方面:1. 测量仪器;2. 观测者;3. 外界条件。
二、观测误差分类1. 偶然误差定义,例如估读小数;2. 系统误差定义,例如用具有某一尺长误差的钢尺量距;系统误差与偶然误差在观测过程中总是同时产生的。
3. 粗差定义,例如观测时大数读错。
误差分布与精度指标§2-1 正态分布概率论中的正态分布是误差理论与测量平差基础中随机变量的基本分布。
一、一维正态分布§2-2偶然误差的规律性2. 直方图由表2-1、表2-2可以得到直方图2-1和图2-2(注意纵、横坐标各表示什么?),直方图形象地表示了误差分布情况。
3. 误差分布曲线(误差的概率分布曲线)在一定的观测条件下得到一组独立的误差,对应着一种确定的误差分布。
当观测值个数的情况下,频率稳定,误差区间间隔无限缩小,图2-1和图2-2中各长方条顶边所形成的折线将分别变成如图2-3所示的两条光滑的曲线,称为误差分布曲线,随着n增大,以正态分布为其极限。
因此,在以后的讨论中,都是以正态分布作为描述偶然误差分布的数学模型。
4. 偶然误差的特性第三章协方差传播律及权在测量实际工作中,往往会遇到某些量的大小并不是直接测定的,而是由观测值通过一定的函数关系间接计算出来的,显然,这些量是观测值的函数。
例如,在一个三角形中同精度观测了3个内角L1,L2和L3,其闭合差w和各角度的平差值分别又如图3—1中用侧方交会求交会点的坐标等。
现在提出这样一个问题:观测值函数的精度如何评定?其中误差与观测值的中误差存在怎样的关系?如何从后者得到前者?这是本章所要讨论的重要内容,阐述这种关系的公式称为协方差传播律。
平差知识点总结(总10页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除
测量平差知识点
观测误差包括:粗差、系统误差、偶然误差。
粗差:即粗大误差,或者说是一种大量级的误观测差,是由观测过程中的差错造成的。
发现粗差的方法:进行必要的重复测量或多余观测,采用必要而又严格的检核、验算等,发现后舍弃或重测。
系统误差:在相同条件下进行一系列观测,如果误差在大小、符号表现出一致性,或者在观测过程中按一定的规律变化,或者为一常数,这种误差称为系统误差。
偶然误差:在相同条件下进行一系列观测,如果误差在大小、符号上表现出偶然性,即就单个误差而言,该误差的大小和符号没有规律性,但就大量误差的总体而言,具有一定的统计规律,这种误差称为偶然误差,或者随机误差。
最小二乘法是从误差拟合角度对回归模型进行参数估计或系统辨识。
1、测量学的研究内容:测定和测设。
2、测定:将地面上客观存在的物体通过测量的手段将其测成数据或图形。
3、测设:就是将测量的手段标定在地面上。
4、水准面:静止的水面。
5、大地水准面:水准面与静止的平均海水面相重合的闭合水准面。
6、铅垂线:重力方向线,是测量工作的基准线。
7、地球椭球面是测量工作的基准面。
8、地物:地面上人造或天然固定的物体:地貌:地面高低起伏形态。
9、测量上常用坐标系:天文、大地、高斯平面直角、独立平面直角。
10、绝对高程:地面点沿铅垂线到大地水准面的距离。
相对高程:某点到任意水准面的距离。
11、高差:地面上两点之间高程差。
12、半径为10km范围内面积为320km2之内可以用水平面代替水准面时距离产生的误差可忽略不计;测距范围的100km2时,用平面代替水准面时对角度的影响可忽略不计;在高程测量中即使很短的距离也不可忽略。
13、测量工作的原则:a由整体到局部、由控制到碎部;b步步检核。
14、测量的基本工作:测角、量边、测高程。
15、测绘的基本工作:确定地面点的基本位置。
16、施工测量包括:建筑物施工放样、建筑物变形监测、工程竣工测量。
17、高程测量:测量地面上各点高程的工作。
18、水准测量的实质:测量地面上两点之间的高差,是利用水准仪所提供的一条水平视线来实现的。
19、高差计算方法:高差法、仪高法。
20、水准仪按构造可分为:微倾式、自动安平、数字水准仪,及水准尺和尺垫。
21、DS3构造:望远镜、水准器,基座。
22、水准仪轴线之间的几何条件:a圆水准器轴平行于竖轴b十字丝横丝垂直于竖丝c水准管轴平行于视准轴。
23、尺垫的作用:减少水准尺下沉和标志转点。
24、水准尺的使用:粗平、瞄准、精平、读数。
24、水准点的分类:永久性和临时性。
25、测站的检核方法:双面尺法和双仪高法。
26、水准路线检核方法:闭合水准路线、附合水准路线、支水准路线、水准网。
27、误差:仪器误差,观测误差、外界条件的影响。
2.8.1 边角网按条件平差
(1) 边角网中的条件
边角网的建网方法有四种,即在测角网的基础上加测部分边;在测边网的基础上加测部分角;观测部分边和部分角;观测全部边长和角度。
由于边角网既测边长又测角度,因此它具有三角网条件,测边网条件及由边、角两类观测量共同组成的边角条件,具体有以下几种:
a. 独立三角网条件
用角度组成的三角网图形、圆周闭合和极三种条件;
b.独立测边网条件
用边长组成的测边网的图形条件;c.边、角条件
由观测边长和观测角度共同组成的正弦条件或余弦条件;
d. 附合网条件
它包括测角网或测边网中的坐标方位角(固定角)、坐标及基线(固定边)(测边网除外)三种条件。
在以上条件中,a、b、d三类条件分别在测角网、测边网及导线网中做了讨论,现讨论C种条件式的组成。
①正弦条件方程式的组成
正弦条件是指平差图形中观测角和观测边的平差值应满足正弦定理。
在图2.8-1中,测角网中加测了边长Dcd。
则其正弦条件为:
其线性形式为:
(2.8-4)
式中:
很显然,边角网中正弦条件同三角网中基线条件式是相似的,所不同的是在基线条件式的基础上,增加了边长改正数这一项,因此边角网中正弦条件式是三角网中基线条件式的扩展。
在图2.8-1中,如果边长ab也是观测边,那么在(2.8-4)式中还要加一项VDab,其条件方式程形式为:
图2.8-1 边角条件基本图形
(2.8-5)
作为特例,当在一个边角网三角形中(见图2.8-1),显然有两个正弦条件式,其形式为:
(2.8-6)
式中:
式(2.8-6)亦可写成下列形式:
(2.8-7)
式中:
W1=D1sinβ2-D2sinβ1
W2=D2sinβ3-D3sinβ2
在特殊情况下,如果在测三条边及两个角的三角形中,此时显然有两个正弦条件,其中一个与式(2.8-6)或(2.8-7)式中第一式相同,而第二个条件式则不同,设β3=180°-β1-β2,其条件方程式形式为:
(2.8-8)
式中:
或表达为:
(2.8-9)
式中:W=D2sin(β1+β2)-D3sinβ2。
②余弦条件方程式的组成
余弦条件是指由三条边的平差值求出的角度应与该角度平差后的角值相等。
设三角形观测了三条边D1、D2、D3和一个角度β1,则其余弦条件方程式形式为:
(2.8-10)
式中:hβ1由为β1角角顶向对边引出的高;
以上给出了由边角改正数共同组成的边角条件式。
在具体计算时,Vβ以秒为单位,D及h 以公里为单位,若VD以厘米为单位则ρ=2.06,若VD以毫米为单位则p=0.206。
VD以厘米为单位还是以毫米为单位取决于定权时所用测距中误差mD的单位。
VD、mD的单位应一致,常数项W的单位应与VD或Vβ的单位相同。
(2) 边角网中条件数目的确定
对于独立边角网,按再度平差时,独立条件总数为:
r=N-2n+3 (2.8-11)
式中:N——网中观测值总个数;
n——总点数。
当按方向平差时,独立条件总数为:
r=F+M-3n+3 (2.8-12)
式中:F——网中观测方向总数;
M——测边总数;
n——网中总点数。
对于非独立边角网,独立条件总数为:
r=N-2k (2.8-13)
式中:k——待定点个数。
在边角网条件平差时,为了选择和组成足够简单的条件式,往往都是先按角度列出三角网中的有关条件,再按边角列出正弦条件及坐标条件,然后才选用边角余弦条件,而只有在特殊情况下,才用边组成有关条件式。
在这些条件式中,有的也可以互相替代,但也是同类条件内部间的替代,而不同类条件之间是不能替代的。
当边角网中的角度观测值按方向平差时,只需将上面用角度改正数组成的各个条件式,将角度改正数Vij换成构成这个角度的二个方向改正数的V i及Vj之差,然后再经整理,即得方向平差时的边角网条件式。
(3) 权函数式的组成
边角网按条件平差时,平差值函数的权函数式比较简单,因为可以同时出现角度改正数和边长改正数。
如图2.8-2中,cd边的坐标方位角权函数式为:
δαcd=-Vβ2+Vβ3-Vβ7 (2.8-14)
图2.8-2 边角网示意图
而C点的纵坐标的权函数式可表达为:
(2.8-15)
图2.8-3 中点六边形边角网
r=D+s-3n+3
=24+6-3×7+3=12
在这12个条件式中,有6个图形条件和6个正弦条件,方向观测不产生圆周角条件。
④条件方程式的组成
6个图形条件方程式为:
-V1+V2-V5+V6-V19+V20+W1=0
-V4+V5-V8+V9-V20+V21+W2=0
-V7+V8-V11+V12-V21+V22+W3=0
-V10+V11-V14+V15-V22+V23+W4=0
-V13+V14-V17+V18-V23+V24+W5=0
-V16+V17-V2+V3+V19-V24+W6=0
6个正弦条件方程式为
若要评定待定点的点位精度,则Ⅶ点的权函数式可表达为:
式中
α=αⅠⅡ+{2-1}
图2.8-4 边角网略图
(3)条件方程式个数的确定
如前所述,条件平差第一步就是要列出条件方程式。
简单的图形比较容易判定条件式的个数并列出条件式来。
比较复杂一些的三角网直观上有时就难以判定,下面介绍确定三角网条件式个数的方法。
在确定条件式前,先画三角网草图如图2.6-16所示,所有观测方向用实线表示,其中单向观测以半虚半实线表示,并用下列符号表示各种点和线的数目:
p=所有三角点总数;
p′=未设测站的三角点数;
l=所有连接线总数;
l′=半虚半实线数;
w=测角总数。
则三角网按角度平差的条件数为:
图 2.6-16
(2.6-39)
在图2.6-16中,p=6,p′=1,l=11,l′=5,w=13,得:
r总=13-12+4=5
r图=(11-5)-(6-1)+1=2
r圆=13-22+5+6-1=1
r极=11-12+3=2
三角网按方向平差时组成的法方程式比较复杂,水运测量中一般不用,故这里不作介绍。
条件方程式个数确定了,还要注意列出的所有条件式相互之间都是独立的才行。
2.7.2 三边网条件平差
(1) 测边网条件方程式类型
测边网同三角网一样,也是由三角形、大地四边形、中点多边形等常规测量图形构成。
其构网方式可以是锁形也可以是网形,可以布成独立网(无多余起算数据)和非独立网(有多余起算数据)。
因此,在测边网中主要有以下几类条件式:
①图形条件
a.三角形(图2.7-1a)
三角形不产生多余观测条件。
b.大地四边形(图2.7-1b)
大地四边形产生一个多余观测条件。
其条件方程式形式为:
(2.7-1)
式中:
hr i——r i角角顶向所对边引出的高;
αi、βi、r i为三条边按余弦定理计算的角度值。
c.中点多边形(图2.7-1c)
中点多边形产生一个多余观测值,其条件方程式形式为:
(2.7-2)
式中:i=1~n时;
;n为三角形的个数。
d.扇形图(图2.7-1d)
扇形图产生一个多余观测条件,其条件方程式形式为
(2.7-3) 式中:
当i=1~(n-1)时,
当i=2~(n-1)时,
②固定角条件(图2.7-1e)
固定角产生一个多余观测条件,其条件方程式形式为:
(2.7-4)
式中:
当i=1~n时,
当i=1~(n-1)时,
;r为已知角。
③坐标方位角条件(图2.7-1f)
坐标方位角产生一个多余观测条件,其条件方程式的形式为:
(2.7-5)
式中:W=r1-r2+r3-r4-r;r为已知坐标方位角α2.1、α5.6之差,即r=α2.1-α5.6。
④纵横坐标条件(图2.7-1g)
纵横坐标产生2个多余观测条件,其条件方程式形式为:
纵坐标:
(2.7-6)
横坐标:
(2.7-7)
式中:当r i为正、负号时,分别取上、下排的正负号;αi,i+1为第i点至i+1点的坐标方位角;
W x=x1+Δx1,2+Δx2,3+Δx3,4-x5;
W y=y1+Δy1,2+Δy2,3+Δy3,4-y5。
以上②~④类条件均是多余起算数据产生的,故它们统称非独立网条件。
测边网条件方程式的组成方法很多,但最常用的则是用角度闭合法来组成。
这不仅是因为这种方法易于掌握,而且更主要的是它可以组成网中的一切条件式,具有很大实用性,因此公式(2.7-1)~(2.7-7)均是按角度闭合法给出的条件式。
采用角度闭合法组成条件式,必须事先按三角形余弦定理:
a2=b2+c2-2bccosr (2.7-8)
计算各三角形的三个顶角值。
此外还可以采用面积闭合法、边长闭合法(只运用于大地四边形)、及力学方法来组成测边网条件方程式,这里不作介绍。
(2) 测边网中条件总数的确定
在独立测边网中,条件总数
r总=n-2p+3 (2.7-9)
式中:n——网中总边数(包括已知边);
p——网中总点数(包括已知点)。
在非独立测边网中,条件总数
r总=n-2k (2.7-10)
式中:n——网中总边数(包括已知边);
k——待定点数。
字体[大][中][小]。