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测量误差基本知识

 千元qq 2010-11-06

内容:了解测量误差来源及产生的原因;掌握系统误差和偶然误差的特点及其处理方法;理解精度评定的指标(中误差、相对误差、容许误差)的概念;了解误差传播定律的应用。

重点:系统误差和偶然误差的特点及其处理方法。

难点:中误差、相对误差、容许误差的概念;误差传播定律的应用。

§ 5.1 测量误差的概念

  测量误差按其对测量结果影响的性质,可分为系统误差和偶然误差。

一、系统误差 (system error)

1、定义:在相同观测条件下,对某量进行一系列观测,如误差出现符号和大小均相同或按一定的规律变化,这种误差称为系统误差。

2、特点:具有积累性,对测量结果的影响大,但可通过一般的改正或用一定的观测方法加以消除。

二、偶然误差 (accident error)

1、定义:在相同观测条件下,对某量进行一系列观测,如误差出现符号和大小均不一定,这种误差称为偶然误差。但具有一定的统计规律。

2、特点:

(1)具有一定的范围。

(2)绝对值小的误差出现概率大。

(3)绝对值相等的正、负误差出现的概率相同。

(4)数学期限望等于零。即:

误差概率分布曲线呈正态分布,偶然误差要通过的一定的数学方法(测量平差)来处理。

此外,在测量工作中还要注意避免粗差 (gross error) (即:错误)的出现。

偶然误差分布频率直方图

§ 5.2 衡量精度的指标

  测量上常见的精度指标有:中误差、相对误差、极限误差。

一、中误差

  方差:  

*—— 某量的真误差, [] ——求和符号。

规律:标准差 估值(中误差 m )绝对值愈小,观测精度愈高。

  在测量中,n为有限值,计算中误差 m 的方法,有:

1、用真误差( true error )来确定中误差——适用于观测量真值已知时。

真误差Δ——观测值与其真值之差,有:

标准差

中误差(标准差估值) , n 为观测值个数。

[ 例题 ] :对 10 个三角形的内角进行了观测,根据观测值中的偶然误差(三角形的角度闭合差,即真误差),计算其中误差。

序号

三内角和的观测值

观测值 L

真误差△

△平方

1

180 ° 00 ′ 03 ″

- 3 ″

9

2

180 ° 00 ′ 02 ″

- 2 ″

4

3

179 ° 59 ′ 58 ″

+ 2 ″

4

4

179 ° 59 ′ 56 ″

+ 4 ″

16

5

180 ° 00 ′ 00 ″

- 1 ″

1

6

180 ° 00 ′ 04 ″

0 ″

0

7

180 ° 00 ′ 03 ″

- 4 ″

16

8

179 ° 59 ′ 57 ″

+ 3 ″

9

9

179 ° 59 ′ 58 ″

+ 2 ″

4

10

180 ° 00 ′ 03 ″

- 3 ″

9

24

72

中误差

2、用改正数来确定中误差(白塞尔公式)——适用于观测量真值未知时。

    

  V ——最或是值与观测值之差。一般为算术平均值与观测值之差,即有:

二、相对误差

1、相对中误差 =

2、往返测较差率 K=

三、极限误差(容许误差)

  常以两倍或三倍中误差作为偶然误差的容许值。即:

§ 5.3 误差传播定律及其应用

误差传播定律

  设 为相互独立的直接观测量,有函数 ,则有:

      

[ 例题 ] : 在水准测量中,读数 a 与 b 的误差分别为 ma = ±3mm 与 mb = ±4mm ,则高差 h 的中误差 mh 等于多少?

  解:高差计算公式为: h=a-b

  由函数形式可知其属于和差函数,则根据误差传播定律可知:

  m = ±

[ 例题 ]: 电磁波测距三角高程公式: h = Dtgα+i-v ,已知: D= 192.263m ± 0.006m , α=8°9′16″±10″ , i= 1.515m ± 0.002m , v= 1.627m ± 0.002m ,求 h 值及其中误差 mh 。

  解:高差 h=Dtgα+i-v= 27.437m ,对此式各项求偏导,其系数有:

  f1 =0.1433,  f2 =0.9513,  f3 =+1,  f4 =-1,

  应用误差传播公式,有:

          

  故: mh =± 7mm

  最后结果写为: h=27.437± 0.007m

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