5测量误差基本知识
Δzi=KΔxi (i=1,2,…n)
中误差:
K [zz] n
2[xx] n
mZ2=K2mx2或mZ=Kmx
上式表明:对于倍数函数,函数的中误差等于观 测值中误差的K倍。
2、 和、差函数 Z=x±y
推导出下列真误差关系式: Δzi=Δxi ± Δyi (i=1,2,…n)
求上述关系式的平方和并除以n,得
行n次观测,所得各个真误差平方的平均值,
再取其平方根用表示,即:
m 2 122 2n n
[] n
式中[ΔΔ]为真误差Δ的平方和,n为观测次数
m称为观测值中误差或一次观测值中误 差
中误差并不等于每个观测值的真误差,它仅 是一组真误差的代表值,代表了这一组测量中任 一个观测值的精度。
2、用真误差计算中误差
②“密集性”:绝对值小的误差比绝对值大的误差 出现的机会多(或概率大);即越是靠近0,误差 分布越密集;
③“对称性”:绝对值相等的正、负误差 出现的机会相等;即在各个区间内,正 负误差个数相等或极为接近;
④“抵偿性”:在相同条件下,同一量的 等精度观测,其偶然误差的算术平均值, 随着观测次数的无限增大而趋于零;即在 大量的偶然误差中,正负误差有相互抵 消的特征。因此,当n无限增大时,偶然 误差的算术平均值应趋于零。
m 2 122 2n n
[] n
3、用改正数计算中误差 改正数:最或是值与观测值之差,用v表示,
即: v=x-l
式中: v为观测值的改正数;l为观测值; x为观测值的最或是值
设对某个量进行n次观测,则它的最或是值为
x l1l2 ln [l]
பைடு நூலகம்
n
n
改正数求中误差的白塞尔公式:
m
[vv] n1
上式求得的为一次观测值的中误差。
5.1 概 述 5.2 衡量精度的指标 5.3 误差传播定律 5.4 算术平均值及其中误差
6 7
8
估读数会有误差
§ 5-1 概 述
一、测量误差的来源
测量工作是在一定条件下进行的,外界环 境、观测者的技术水平和仪器本身构造的不完 善等原因,都可能导致测量误差的产生。通常 把测量仪器、观测者的技术水平和外界环境三 个方面综合起来,称为观测条件。观测条件不 理想和不断变化,是产生测量误差的根本原因。 通常把观测条件相同的各次观测,称为等精度 观测;观测条件不同的各次观测,称为不等精 度观测。
式中,K1、K2…Kn为常数;x1、x 2…xn为独立观测值,其相应的中误差分别为m 1、
… m一n般。线性函数中误差的公式为: m2
二、测量误差的分类
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。
在相同的观测条件下,对某量进行了n 次观测,如果误差出现的大小和符号均相同 或按一定的规律变化,这种误差称为系统误 差。
系统误差产生的主要原因之一:仪 器设备制造不完善。
系统误差具有明显的规律性和累积性。
在相同的观测条件下,对某量进行了n次 观测,如果误差出现的大小和符号均不一定, 则这种误差称为偶然误差,又称为随机误差。
2 [ z z] [ x x] [ y y]
n
n
n
[ x y] n
当n→∝上式右端第三项趋于0,则按中误 差定义可知
m 2 zm 2 xm 2 y m zm 2 xm 2 y
推广之对n个独立观测值代数和的情形 mZ2=mx12+ mx22 + …+ mxn2
3、一般线性函数
Z=K1x1±K2x2±…±Knxn
理论研究和实验表明,大于两倍中误差 的偶然误差的个数,约占总数的5%左右,大 于三倍中误差的偶然误差的个数,只占总数 的0.3%。
测量上常取三倍中误差作为极限误差Δ
限,也称允许误差,即:Δ限=3m
§5-3 误差传播定律
在实际工作中,某些未 知量不可能或不便于直接进行观测, 而需要由另一些直接观测量根据一 定的函数关系计算出来,这些未知 量即为观测值的函数。例如,在水 准测量中,两点间的高差h=a-b, 则h是直接观测值a和b的函数;在 三角高程测量的计算公式中,如果
偶然误差,就其个别值而言,在观测
前不能预知其出现的大小和符号。
偶然误差只能通过改善观测条件对其加 以控制。
真误差:观测值与真值之差,即:
Δ=[l]-X
L:观测值,X:真值,Δ:真误差(偶然误差)
偶然误差具有四个特征:
①“有界性”: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;它说明偶然误差 的绝对值有个限值,若超过这个限值,说明观 测条件不正常或有粗差存在;
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§5-2 衡量精度的指标 测量成果中都不可避免地
含有误差,在测量工作中,使用 “精度”来判断观测成果质量好 坏的。所谓精度,就是指误差分 布的密集或离散程度。误差分布 密集,误差就小,精度就高;反 之,误差分布离散,误差就大, 精度就低。
一、 中误差及其计算
1、中误差(m)
在相同的观测条件下,对同一未知量进
具体来说,测量误差主要来自以下三个方面:
(1) 外界条件 主要指观测环境中气温、气压、空气湿度 和清晰度、风力以及大气折光等因素的不断变化,导 致测量结果中带有误差。
(2) 仪器条件 仪器在加工和装配等工艺过程中,不能保 证仪器的结构能满足各种几何关系,这样的仪器必然 会给测量带来误差。
(3) 观测者的自身条件 由于观测者感官鉴别能力所限以 及技术熟练程度不同,也会在仪器对中、整平和瞄准 等方面产生误差。
阐述观测值中误差与函数中误差之间数学 关系的定律,称为误差传播定律。
一、 线性函数
1、倍数函数 Z=Kx
式中x为直接观测值,其中误差为mx;K为常数;Z为 观测值x的函数。
若对x作n次同精度观测,其真误差列为 Δxi(i=1,2,…n),对应的函数的误差列为Δzi(i=1,2…n)
则观测值与函数间的真误差关系式为
二、相对误差 相对误差能更客观地反映实际测量
精度。 相对误差:中误差的绝对值与相应
观测值之比,用K表示。
m
k
1
l lm
相对误差习惯于用分子为1的分数形式表 示,分母愈大,表示相对误差愈小,精度也 就愈高。
注意:此处的相对误差与按往返测较差所 求得的相对误差是不相同的。
极限误差:简称限差,根据偶然误差的 第一个特性,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。