[ ] = 0, (31)
[ 2] = [d ]. (32)
Систематическую ошибку можно не исключать и делать оценку по формуле (27), если выполняется условие
|[d]|≤0,25 [|d|]. (33)
Слайд 2ЛЕКЦИЯ 3
«ВЕСА ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ФУНКЦИЙ. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ НЕРАВНОТОЧНЫХ
ИЗМЕРЕНИЙ».
Слайд 31. Веса измерений и их свойства. Соотношение между весами и
средними квадратическими ошибками. Вес среднего арифметического.
2. Веса функций измеренных величин.
3.
Средняя квадратическая ошибка единицы веса.
4. Среднее весовое. Средняя квадратическая ошибка и вес среднего весового.
Слайд 45.Поправки неравноточных измерений одной и той же величины и их
свойства. Оценка точности неравноточных измерений и среднего весового по поправкам.
6.
Определение средней квадратической ошибки единицы веса по разностям двойных неравноточных измерений.
7. Оценка точности измерения углов и превышений по невязкам в полигонах и ходах.
Слайд 51.Веса измерений и их свойства. Соотношение между весами и средними
квадратическими ошибками. Вес среднего арифметического.
При
обработке неравноточных измерений пользуются дополнительной характеристикой точности измерений, называемой весом измерения.
Слайд 6 Вес измерения р – величина обратно-пропорциональная квадрату средней
квадратической ошибки этого измерения:
(1)
В этой формуле k произвольное число, но при решении конкретной задачи одинаковое для всех измерений. Его стремятся выбрать таким, чтобы веса были близкими к 1.
Слайд 7Поскольку k выбирается произвольно, при решении данной задачи все веса
можно увеличивать или уменьшать в одно и то же число
раз. Это является первым свойством весов.
Пусть сделано два измерения с весами
Слайд 8
т.е. веса двух измерений обратно пропорциональны квадратам их средних квадратических
ошибок. Это второе свойство весов.
Отсюда
(2)
Слайд 9Найдем вес среднего арифметического, принимая вес р отдельного измерения равным
единице.
Обозначим вес среднего арифметического через Р. На основании
формулы (2) запишем
Слайд 10Подставляя р =1 и
Р = п, (3)
,
получим
т.е. вес среднего арифметического равен числу равноточных измерений из которого
оно получено, если вес каждого измерения принят равным единице.
Слайд 11 На этом основании любой результат измерений c
весом p можно понимать как среднее арифметическое из ряда воображаемых
равноточных измерений, каждое с весом единица, число которых было р.
Слайд 122. Веса функций измеренных величин.
Ранее были выведены формулы для нахождения
СКО функций. Веса и СКО измерений связаны зависимостью
Слайд 13Принимая k=1, получим
Величину
называют обратным весом.
Слайд 14Если в ранее выведенные формулы подставить вместо квадратов СКО соответствующие
обратные веса, то получим формулы для нахождения весов функций
1.
(4)
Слайд 18Если измерения равноточные, то
откуда
т.е. вес суммы n равноточных слагаемых в n раз меньше веса одного измерения.
(8)
Слайд 203. Средняя квадратическая ошибка единицы веса.
Средней квадратической
ошибкой единицы веса μ называют СКО измерения, вес которой равен
единице.
Слайд 21Выразим μ через истинные ошибки Δ.
Пусть измерению с весом
p соответствует СКО m. На основании свойства весов можно написать
Слайд 23Пусть имеется ряд измерений l1, l2, …, ln, с весами
p1, p2, …, pn. Составим вспомога-тельные функции, найдем их истинные
и СКО
(i=1, 2, …, n).
Следовательно, функции равноточные и имеют веса, равные единице.
В соответствии с (12)
Слайд 24Для равноточных измерений можно записать
или
Слайд 254. Среднее весовое. Средняя квадратическая ошибка и вес среднего весового.
Рассмотрим обработку результатов неравноточных измерений одной и той
же величины.
Пусть получено n измерений l1, l2, …, ln, с весами p1, p2, …, pn.
Слайд 26Результат любого измерения li можно рассматривать как среднее арифметическое из
pi воображаемых измерений
каждое с весом единица, т. е.
(14)
Слайд 27Таким образом, измерения можно свести к равноточным и окончательное значение
вычислить по формуле среднего арифме- тического
(15)
Слайд 28Из (14) следует, что
Подставляя в (15), получим
(16)
Слайд 29Величину LB называют средним весовым значением (весовым средним, средневзве- шенным,
общей арифметической срединой).
Для упрощения расчетов вводят приближенное значение l0, находят
остатки εi=li– l0, а затем среднее весовое по формуле
(17)
Слайд 30Величина [p] – сумма весов, а следовательно, общее число измерений
с весом единица, из которых получено среднее арифметическое. Поэтому вес
среднего весового
PB = [p]. (18)
Для нахождения средней квадратической ошибки среднего весового воспользуемся формулой
Слайд 325. Поправки неравноточных измерений одной и той же величины и
их свойства. Оценка точности неравноточных измерений и среднего весового по
поправкам.
Поправки неравноточных измерений одной и той же величины определяют по формуле
(20)
Слайд 33Запишем поправки для всех n измерений, умножим на соответствующие веса
и сложим
[pv] = LB [p] – [pl].
Слайд 34Подставляя
[pv] = 0.
(21)
Это первое свойство поправок неравноточных измерений. Равенство (21) контролирует правильность
вычисления LB и v.
, получим
При округлении LB получим равенство
[pv] = [p] w , (22)
где w – ошибка округления.
Слайд 35Второе свойство поправок для неравноточных измерений одной и той же
величины выражается равенством
[pv2] = min.
(23)
Для оценки точности неравноточных измерений по поправкам используют формулы
(24)
где μ – СКО единицы веса;
MB – СКО среднего весового.
(25)
Слайд 36Вычисления контролируются по формуле
[p v2] = – [pvl] =
– [pvε].
Если LB округлено, то
[p v2] = – [pvε]
+ (LB – l0)[pv].
Для приближенного контроля можно пользоваться неравенством |[p v2]+[pvε]| ≤ 0,5 |[pε]| единицы последнего знака LB.
Слайд 376. Определение средней квадратической ошибки единицы веса по разностям двойных
неравноточных измерений.
Пусть при двойном измерении n величин получены результаты
l1, l1/ каждое с весом p1 ,
l2, l2/ -“- p2,
…. … … … …
ln, ln/ -“- pn.
Слайд 38Составим разности
d1 = l1 – l1/,
d2 = l2 –
l2/,
…. …. … …
dn = ln – ln/.
Полученные разности являются
истинными ошибками самих разностей, поэтому можно записать
Слайд 39Каждая разность di = li – li/ является функцией
равноточных измерений с весом pi.
Следовательно,
При наличии систематических ошибок их
предва-рительно исключают по формуле
и формула примет вид
(26)
(27)
Слайд 40После исключения систематических ошибок СКО единицы веса находят по формуле
Слайд 417. Оценка точности измерения углов и превышений по невязкам в
полигонах и ходах
Во всех замкнутых и разомкнутых теодолитных ходах и
полигонах угловые невязки являются истинными ошибками суммы измеренных углов. Поэтому для оценки точности можно воспользоваться формулой
Слайд 42Если вес измерения одного угла принять равным единице, то вес
суммы n углов найдется по формуле
Подставляя в предыдущую формулу это
значение веса, заменяя Δ на f и n на число полигонов N, получим
(29)
Слайд 43Здесь μ является СКО измерения одного угла, т.к. за единицу
веса принят вес одного угла. Поэтому формулу (29) можно записать
иначе
где f β– невязки в полигонах или ходах;
n – число углов в полигоне или ходе;
N – число полигонов или ходов.
(30)
Слайд 44Для триангуляции n =3, поэтому
Для четырехугольников
(32)
(31)
Слайд 45Аналогичными рассуждениями можно получить формулу для оценки точности превышений геометрического
нивелирования.
Если сумме превышений на 1 км хода придать вес,
равный единице, то вес суммы превышений хода длиной L км определится по формуле
Слайд 46СКО единицы веса (СКО в сумме превышений
на 1 км
хода) найдется по формуле
где fh – невязки в превышениях;
L – длины ходов в км;
N – число полигонов или ходов.
(33)
Слайд 47В качестве единицы веса можно взять вес превышения на одной
станции. Тогда вес суммы превышений из п станций будет равен
и формула примет вид
Если на 1 км хода приходится k станций, то
(35)
(34)