第五章测量误差的基本精选文档.ppt

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1、第五章测量误差的基本本讲稿第一页，共三十九页5.1 测量误差概述概述测量误差的来源、分类和处理原则。本讲稿第二页，共三十九页 测量实践中可以发现，测量结果不可避免的存在误差，比如：1、对同一量多次观测，其观测值不相同。2、观测值之和不等于理论值：三角形 +180 闭合水准 h0本讲稿第三页，共三十九页一、一、测量误差的来源测量误差的来源 等精度观测：观测条件相同的各次观测。不等精度观测：观测条件不相同的各次观测。1.仪器误差2.观测误差3.外界条件的影响观测条件 粗差：因读错、记错、测错造成的错误。本讲稿第四页，共三十九页二、二、测量误差的分类测量误差的分类 在相同的观测条件下，无论在个体和群

2、体上，呈现出以下特性：误差的绝对值为一常量，或按一定的规律变化；误差的正负号保持不变，或按一定的规律变化；误差的绝对值随着单一观测值的倍数而积累。1、系统误差:误差的大小、符号相同或按一定的规律变化。本讲稿第五页，共三十九页 例例 ：钢尺尺长、温度、倾斜改正 水准仪 i角 经纬仪 c角、i角 注意：系统误差具有累积性，对测量成果影响较大。消除和削弱的方法消除和削弱的方法:（1）校正仪器；（2）观测值加改正数；（3）采用一定的观测方法加以抵消或削弱。本讲稿第六页，共三十九页 在相同的观测条件下，对某个固定量作一系列的观测，如果观测结果的差异在正负号及数值上，都没有表现出一致的倾向，即没有任何规律

3、性，这类误差称为偶然误差。2、偶然误差本讲稿第七页，共三十九页 偶然误差的特性偶然误差的特性真误差观测值与理论值之差本讲稿第八页，共三十九页 绝对值相等的正、负误差出现的机会相等，可相互抵消；同一量的等精度观测，其偶然误差的算术平 均值，随着观测次数的增加而趋近于零，即：在一定的条件下，偶然误差的绝对值不会超 过一定的限度;（有界性）绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机 会要多；（密集性、区间性）（抵偿性）本讲稿第九页，共三十九页 误差处理的原则：1、粗差：舍弃含有粗差的观测值，并重新进行观测。2、系统误差：按其产生的原因和规律加以改正、抵 消和削弱。3、偶然误差：根据误差特性合理的处理观测

4、数据减 少其影响。返回本讲稿第十页，共三十九页5.2 衡量精度的标准介绍三种测量误差精度的衡量标准。本讲稿第十一页，共三十九页精度：又称精密度，指在对某量进行多次观 测中，各观测值之间的离散程度。评定精度的标准 中误差 容许误差 相对误差本讲稿第十二页，共三十九页一、一、中误差中误差 定义 在相同条件下，对某量（真值为X）进行n次独立观测，观测值l1，l2，ln，偶然误差（真误差）1，2，n，则中误差m的定义为：式中式中本讲稿第十三页，共三十九页式中：例：试根据下表数据，分别计算各组观测值的中误差。本讲稿第十四页，共三十九页解：第一组观测值的中误差：解：第一组观测值的中误差：第二组观测值的中误

5、差：第二组观测值的中误差：，说明第一组的精度高于第二组的精度。，说明第一组的精度高于第二组的精度。说明：中误差越小，观测精度越高说明：中误差越小，观测精度越高本讲稿第十五页，共三十九页 定义 由偶然误差的特性可知，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。这个限值就是容许（极限）误差。二、容许误差（极限误差）二、容许误差（极限误差）测量中通常取2倍或3倍中误差作为偶然误差的容许误差；即容=2m 或容=3m。极限误差的作用：极限误差的作用：区别误差和错误的界限。区别误差和错误的界限。本讲稿第十六页，共三十九页偶然误差的绝对值大于中误差9的有14个，占总数的35%，绝对值大于两倍中误

6、差18 的只有一个，占总数的2.5%，而绝对值大于三倍中误差的没有出现。中误差、真误差和容许误差均是绝对误差。中误差、真误差和容许误差均是绝对误差。本讲稿第十七页，共三十九页 相对误差K 是中误差的绝对值 m 与相应观测值 D 之比，通常以分母为1的分式 来表示，称其为相对（中）误差。即:三、三、相对误差相对误差 一般情况:角度、高差的误差用m表示，量距误差用K表示。本讲稿第十八页，共三十九页例 已 知：D1=100m,m1=0.01m，D2=200m,m2=0.01m，求：K1,K2解：本讲稿第十九页，共三十九页5.3 误差传播定律介绍误差传播定律的公式及其应用。本讲稿第二十页，共三十九页概

7、念 误差传播定律：阐述观测值的中误差与观测值 函数中误差的关系的定律。函数形式倍数函数和差函数线性函数一般函数本讲稿第二十一页，共三十九页设非线性函数的一般式为：式中：为独立观测值；为独立观测值的中误差。求函数的全微分，并用“”替代“d”，得一、一、一般函数一般函数本讲稿第二十二页，共三十九页式中：是函数F对 的偏导数，当函数式与观测值确定后，它们均为常数，因此上式是线性函数，其中误差为：误差传播定律的一般形式本讲稿第二十三页，共三十九页例已知：测量斜边D=50.000.05m，测得倾角=15000030求：水平距离D解：1.函数式 2.全微分 3.求中误差 本讲稿第二十四页，共三十九页二、二

8、、线性函数的误差传播定律线性函数的误差传播定律设线性函数为：式中 为独立的直接观测值，为常数，相应的观测值的中误差 为 。本讲稿第二十五页，共三十九页 1.列出观测值函数的表达式：2.对函数式全微分，得出函数的真误差与观测值真误差之间的关系式：式中 是用观测值代入求得的值。求观测值函数中误差的步骤：三、三、运用误差传播定律的步骤运用误差传播定律的步骤本讲稿第二十六页，共三十九页 3、根据误差传播率计算观测值函数中误差：注意：在误差传播定律的推导过程中，要求观 测值必须是独立观测值。本讲稿第二十七页，共三十九页 误差传播定的几个主要公式：函数名称函数式函数的中误差倍数函数和差函数线性函数一般函数

9、本讲稿第二十八页，共三十九页5.4 算术平均值的中误差介绍算术平均值的中误差算法和应用。本讲稿第二十九页，共三十九页 设在相同的观测条件下对未知量观测了n次，观测值为l1、l2ln，中误差为m1、m2 mn，则其算术平均值（最或然值、似真值）L 为：一、一、求最或是值求最或是值L L本讲稿第三十页，共三十九页 设未知量的真值为x，可写出观测值的真误差公式为 （i=1i=1，2 2，n n）将上式相加得 或故 推导过程：本讲稿第三十一页，共三十九页 由偶然误差第四特性知道，当观测次数无限增多时，即 （算术平均值）说明，n趋近无穷大时，算术平均值即为真值。本讲稿第三十二页，共三十九页 因为 式中，

10、1n为常数。由于各独立观测值的精度相同，设其中误差均为m。设平均值的中误差为mL，则有 二、二、算术平均值中误差算术平均值中误差mL本讲稿第三十三页，共三十九页 由此可知，算术平均值的中误差为观测值的中误差的 倍。故故本讲稿第三十四页，共三十九页三、精度评定 第一公式 第二公式 （白塞尔公式）条件：观测值真值 x已知条件：观测值真值 x 未知，算术平均值L已知其中 观测值改正数，本讲稿第三十五页，共三十九页证明证明：（i=1，2，3，n）两式相加，有即解解：（i=1，2，3，n）设 则本讲稿第三十六页，共三十九页将上列等式两端各自平方，并求其和，则将将 代入上式，则代入上式，则故故（PQ）又因又因本讲稿第三十七页，共三十九页 由于 为偶然误差，它们的非自乘积 仍具有偶然误差的性质，根据偶然误差的特性，即本讲稿第三十八页，共三十九页例题：设用经纬仪测量某个角6测回，观测之列于 表中。试求观测值的中误差及算术平均值中误差。算术平均值L中误差是：本讲稿第三十九页，共三十九页