误差理论与测量平差基础习题集.docx
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1、第一章 绪论1-1 观 测 误 差1.1.01 为什么说观测值总是带有误差,而且观测误差是不可避免的?1.1.02 观测条件是由哪些因素构成的?它与观测结果的质量有什么联系?1.1.03 测量误差分为哪几类?它们各自是怎样定义的?对观测成果有何影响?试举例说明。1.1.04 用钢尺丈量距离,有下列几种情况使量得的结果产生误差,试分别判定误差的性质及符号:(1) 长不准确;(2) 尺尺不水平;(3) 估读小数不准确;(4) 尺垂曲;(5) 尺端偏离直线方向。1.1.05 在水准测量中,有下列几种情况使水准尺读数带有误差,试判别误差的性质及符号:(1) 视准轴与水准轴不平行;(2) 仪器下沉;(3
2、) 读数不准确;(4) 水准尺下沆。1-2 测量平差学科的研究对象1.2.06 何谓多余观测?测量中为什么要进行多余观测?1.2.07 测量平差的基本任务是什么?1-3 测量平差的简史和发展1.3.08 高斯于哪一年提出最小二乘法?其主要是为了解决什么问题?1.3.09 自 20 世纪五六十年代开始,测量平差得到了很大发展,主要表现在那些方面?1-4 本课程的任务和内容111.4.10 本课程主要讲述哪些内容?其教学目的是什么?第二章误差分析与精度指标2-1 正态分布2.1.01 为什么说正态分布是一种重要的分布?试写出一维随机变量 X 的正态分布概率密度式。2-2 偶然误差的规律性2.2.0
3、2 观测值的真误差是怎样定义的?三角形的闭合差是什么观测值的真误差?2.2.03 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?2.2.04 偶然误差*服从什么分布?它的数学期望和方差各是多少?2-3衡量精度的指标2.3.05 何谓精度?通常采用哪几种指标来衡量精度?2.3.06 在相同的观测条件下,对同一个量进行若干次观测得到一组观测值,这些观测值的精度是否相同?能否认为误差小的观测值比误差大的观测值精度高?2.3.07 若有两个观测值的中误差相同,那么,是否可以说这两个观测值的真误差一定相同?为什么?2.3.08 为了鉴定经纬度的精度,对已知精确测定的水平角=45O0000”作
4、12 次观测,结果为:45o0006”44o5955”44o5958”45o0004”45o0003”45o0004”45o0000”44o5958”44o5959”44o5959”45o0006”45o0003”设 没有误差,试求观测值的中误差。2.3.09 有一段距离,其观测值及其中误差为 345.67m+_15mm。试估计这个观测值的真误差的实际可能范围是多少?并求出该观测值的相对中误差。2.3.10已知两段距离的长度及其中误差分别为 300.465m+_4.5cm 及660.894m+_4.5cm,试说明这两段距离的真误差是否相等?它们的精度是否等?2-4 精度、准确度与精确度2.4.
5、11 试写出协方差的定义式,并说明它是怎样描述这两个观测值之间的相互关系的。2.4.12 两个独立观测值是否可称为不相关观测值?而两个观测值是否就是不独立观测值呢?2.4.13 相关测量值向量X 的协方差阵是怎样定义的?试说明 DXX 中各个元素的含义。当向量 X 中的各个分量两两相互独立式,其协方差阵有什么特点?2.4.14 试写出描写两个观测值向量X 和Y 之间相互关系的互协方差阵的定义式, 并说明 DXY 中各个元素的含义。2.4.15 何谓准确度?何谓精确度?当观测值中不存在系 统误差时,精确度就是精度吗?2-5测量不确定度2.5.16 测量数据的不确定性和不确定度是怎样定义的?不确定
6、度评定的标准是什么?2-6 综合练习题2.6.17 社队某量进行了两组观测,它们的真误差分别为: 第一组:3,-3,2,4,-2,-1,0,-4,3,-2第二组:0,-1,-7,2,1,-1,8,0,-3,112试求两组观测值的平均误差q 、q 和中误差s1 、s2 ,并比较两组观测值的精度。设有观测值向量X =【L1L 2】T,已知t1=2 秒,t2=3 秒,t1t2=-2 秒 2,试写出21其协方差阵 DXX。xx2.6.19 设有观测值向量X =【L1 L2 L3】T 的协方差阵D31=,试写出观测值 L1、33L2 及 L3 的中误差以及协方差L1L2、L1L3 和L2L3。第三章协方
7、差传播律及权3-1 数学期望的传播3. 1.01 数学期望是怎祥定义的?何谓数学期望的传播?试写出数学期望传播的运算公式.例如.已知同精度观测值=xi(i=1,2,n)的数学期望均为 ,问1 nn其算术平均值 x=i=1xi 的数学期望等于多少?3-2 协方差传播律3.2.02 什么是协方差传播律?其主要用来解决什么问题?3.2.03 协方差传播律主要包含哪几个公式?试写出这些公式的推导过程。3.2.04 能否说协方差传播律就是误差传播律?为什么?3.2.05 当观测值的函数是非线性形式时,应用协方差传播律应注意哪些问題?试举例说明之。3. 2. 06 试简述应用协方差传播律的计算步骤。3.2
8、.07 下列各式中的 Li(i = l,2,3)均为等精度独立观测值,其中误差为,试求 X 的中误差:(1)X=1/2(L1+L2)+L3(2)X=L1L2/L33.2.08 巳知观测值的中误差 1=2=, 12=0,设 X=2L2+5,Y =L1-2L 2, Z=L1L2,t=X+Y,试求 X,Y,Z 和 t 的中误差。3. 2. 09 已知独立观測值 L1,L2 的中误差为 1 和 2,试求下列函数的中误差:(1) X=L1-2L2;11 2(2) Y=0.5L 2+L L ;(3) Z=sinL1/sin(L1+L2).1233.2. 10 设有观测值向量 L = L L L T,其协方
9、差阵为 400 DLL= 030 , 002 试分别求下列函数的方差: F1-L1-3L 3; (2)F2=3L 2L3 。(3)3.2.11 设有观测值向量 L = L lL2L3T, 其协方差阵为 DLL= 6-1-2 -141 , -212 试分别求下列函数的方差: (1)F1=L1+3L2-2L3;(2)F2=L112+L2+ L2 。33. 2. 12 已知观测值向量 L 及其协方差阵 DLL,组成函数 X=AL,Y=BX,试求协方差阵DXL,DYL 和 DXY.3. 2. 13 设有观测值向量 L =L1L2 L3T,其协方差阵为31D = 30 -1LL 041 -1 12 3.
10、 2. 14 已知观测值向量 L 1, L 2 和 L 3 及其协方差阵为n11n2 1n31 D11 D21DD1222D13 D , D23 31D32D33 现组成函数X=AL1+A0Y=BL2+B0 Z=CL3+C00, 0, 0WW式中,A,B,C 为系数阵,A B C 为常数阵.令 W=X Y ZT,试求协方差阵 D 。3. 2. 15 已知边长 S 及坐标方位角 的中误差各位 s 和 ,试求坐标增量 X=Scos 和 Y=Ssin 的中误差。3 2. 16 设有同精度独立观测值向量 L =L1L2L3T 的函数为31sin L1Y =S,Y = -L1AB sin L32AB2式
11、中,aAB 和 SAB 为无误差的已知值,测角中误差 =1,试求函数的方差ss,22y1y 2及协方差sy1 y 2 。3. 2. 17 在图3-1的 ABC 中,由直接观测得 b = 106. 00m 0.06m, = 2939土 1和 =12007 2,试计算边长 c 及其中误差 c3.2. 18 在图 3-2 的 ABC 中测得AA,边长 bb,ac,试求三角形面积的中误差 s。3.2.19 由已知点 A(无误差)引出支点 P,如图 3-3 所示。a。为起算方位角, 其中 0,观测角 和边长 S 的中误差分别为 和 S,试求 P 点坐标 X,Y 的协方差阵。32. 20 为了确定图 3-
12、4 中测站 A 上 B、C、D 方向间的关系,同精度观测了三个角,其值为 L1=4502,L2 =8500,L3=4001。设测角中误差 = 1, 试求:(1) 观测角平差值的协方差阵;(2) 观测角平差值 L 1 关于 L 3 的协方差。3-3 协方差传播律的应用3- 3. 21 水准测量中两种计算高差中误差的公式为 hAB =NS公里,它们各在什么前提条件下使用?o 站和 hAB =N3. 3. 22 试简述同精度独立观测值的算术平均值中误差的计算公式x=s 的推导过程,并说明此式使用的前提条件。3.3.23 怎样计算交会定点的点位方差?纵向方差及横向方差各是由什么因素引起的误差?3.3.
13、24 在巳知水准点 A、B(其髙程无误差)间布设水准路线,如图 3-5 所示。路线长 为 S1=2km,S 2=6km,S 3=4km, 设每千米观测高差中误差 a = 1. 0mm,试求:(1) 将闭合差按距离分配之后 P1,P2 两点间高差的中误差;(2)分配闭合差后 P1 点高程的中误差。3.3.25 在水准测量中,设每站观测高差的中误差均为 1cm,今要求从已知点推算待定点的髙程中误差不大于 5cm,问可以设多少站?3.3.26 若要在两已知髙程点间布设一条附合水准路线(图 3-6),已知每千米观测中误差等于 5.0mm,欲使平差后线路中点 C 点髙程中误差不大于 lOmm,问该线路长
14、度最多可达几千米?(提示: H =HA+h1, H =HB-h2,HC=( H + H )/2)cccc3. 3. 27 在图 3-7 中,由已知点 A 丈量距离 S 并测量坐标方位角 ,借以计算P 点的坐标。观测值及其中误差为 S = 127.00mm0.03m,=30002.5,设A 点坐标无误差,试求待定点 P 的点位中误差 P。3. 28 有一角度测 4 测回,得中误差 0.42问再增加多少测回其中误差为 0. 28? 3,3.29 在图 3-8 的梯形稻田中,测量得上底边长为 a=50. 746m,下底边长为 b = 86. 767m,髙为 h = 67.420m,其中误差分别为 a
15、=0.030m,b=0.040m,h=0.034m,试求该梯形的面积 S 及其中误差 S3.3.30 设图 3-9 的ABC 为等边三角形,观测边长和角度得观测值为 b b=1000m 0. 015m,=600000,且为使算得的边长 a 具有中误差 a=0. 02m,试问角 和 的观測精度应为多少?3-4 杈与定权的常用方法3.4.31 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?3.4.32 在公式中 Pi=2s0 中, s2 表示什么? s2 能否是不同量的观测值的方s20ii差?3.4.33 什么叫做单位权、单位权观测值及单位权中误差?对于某一个平差问题,它们的值是
16、惟一的吗?为什么?SCC3, 4. 34 水准测量中的两种常用定权公式 Pi=Ni和 Pi=各在什么前提条i件下使用?试说明两式中 C 的含义。3. 4. 35 设某角的三个观测值及其中误差分别为3041202.03041264.03041161.0现分别取 2.0、4. 0及 1.0作为单位权中误差.试按权的定义计算出三组不同的观测值的权,再按各组权分别计箅这个角的加权平均值 X 及其中误差s x3. 4. 36 在相同观测条件下,应用水准测量測定了三角点 A,B,C 之间的髙差, 设该三角形边长分别为 S1=10km ,S2=8km,S 3=4km,令 40km 的髙差观测值为单位权观测,
17、试求各段观测高差之权及单位权中误差。-3.4.37 设 n 个同精度观测值的权为 P,其算术平均值的权为 P ,问 P 与 P 的关系如何?3. 4. 38 设一长度为 d 的直线之丈量结果的权为 1,求长为 D 的直线之丈量结果的权。3. 4. 39 在图 3-10 中,设巳知点 A,B 之间的附合水准路线长为 80km,令每千米观测髙差的权等于 1,求平差后线路中点(最弱点)C 点高程的权及该点平差前的权。11213.4.40 以相同精度观测A 和B,其权分别为 PA=4 ,P B= 2 ,已知 B=8 试求单位权中误差 0 和A 的中误差 A。3.4.41 设对A 进行 4 欢同精度独立
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