6-7 加权平均值及其中误差
一、不等精度观测和观测值的权
在测量实践中,除了等精度观测之外,还有不等精度观测。
此时,求多次观测的最或然值就不能简单地用算术平均值,而是需要用“加权平均值”的方法求解。
某一观测值或观测值的函数的误差越小(精度越高),其权越大;反之,其误差越大(精度越小),其权越小。
一般用“”表示中误差,用“P”表示权,并定义:“权与中误差的平方成反比”,以公式表示为
(6-26)
式中,C为任意常数。
等于1的权称为“单位权“,权等于1的中误差称为“单位权中误差”,一般用表示。
因此,权的另一种表达式为
(6-27)
中误差的另一种表达式为
(6-28)
在测量工作中,为了使权的概念简单明了,一般取一次观测、一个测回或单位长度(1m 或1km )等的测量误差作为单位权中误差。
二、加权平均值及其中误差
对某一未知量进行一组不等精度观测:,其中误差为,则观测值的权为。
按照误差理论,此时应按下式取其加权平均值,作为该量的最或然值:
上式可以写成线性函数的形式:
根据线性函数的误差传播公式,得到
上式可化为
因此,加权平均值的中误差为
(6-29)
加权平均值的权为所有观测值的权之和:
(6-30)
三、单位权中误差的计算
在处理不等精度的测量成果时,需要根据单位权中误差来计算观测值的权和加权平均值的中误差。
单位权中误差一般取某一类观测值的基本精度,例如,水平角观测的一测回的中误差等。
根据一组对同一量的不等精度观测,可以估算本类观测值的单位权中误差。
如对同一量的n个不等精度观测,得到
….
取以上各式的总和,并除以n,得到
用真误差代替中误差,得到在观测量的真值已知时用真误差求单位权中误差的公式:
(6-31)
在观测值的真值未知的情况下,用观测值的加权平均值代替真值;用观测值的改正值代替真误差,得到按不等精度观测值的改正值计算单位权中误差的公式;
(6-32)。