資源描述：
《測量誤差及其傳播》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、第一章測量誤差及其傳播律§1.1測量誤差與平差測量數(shù)據(jù)或觀測數(shù)據(jù)是指用一定的儀器、工具、傳感器或其他手段獲取的反映地球或其他實體的空間分布有關(guān)信息的數(shù)據(jù)。觀測數(shù)據(jù)可以是直接測量的結(jié)果，也可以是經(jīng)過某種變換后的結(jié)果。任何觀測數(shù)據(jù)總是包含有用信息和干擾兩個部分，干擾部分也稱為誤差或噪聲。為了獲得有用信息，就要設(shè)法排除或削弱誤差影響。在各種測量工作中，當(dāng)對同一個觀測量進(jìn)行重復(fù)觀測時就會發(fā)現(xiàn)，其觀測值之間會存在一定的差異。例如，在地面上兩點(diǎn)間進(jìn)行水準(zhǔn)測量，往返測得到的兩點(diǎn)間高差并不相同；觀測一個三角形的三個內(nèi)角，就會發(fā)現(xiàn)三個內(nèi)角和不等于。這種同觀測量的不同觀測值之間，或在各觀測值某個函數(shù)與其
2、理論值之間存在差異的現(xiàn)象，在測繪工作中是普遍存在的。產(chǎn)生上述情況的原因，是觀測量中帶有觀測誤差。1.1.1誤差來源觀測誤差的產(chǎn)生的原因概括起來有以下四個方面（隋立芬，2001;陶本藻，2007）：1.外界條件測量工作是在自然環(huán)境下進(jìn)行的，我們把測量所處的自然環(huán)境稱為外界條件。外界條件千變?nèi)f化，對我們的觀測產(chǎn)生各種各樣的影響。例如，我們測量地球上兩點(diǎn)間距離，大氣溫度、濕度和氣壓都會影響邊長觀測值；大氣折光會影響角度觀測值和高差觀測值；GPS信號穿過電離層會受到電離子折射而產(chǎn)生時間延遲，等等。這些影響都會使觀測值產(chǎn)生誤差。2.測量儀器測量工作離不開測量儀器。測量儀器本身的精密度也會給觀測
3、數(shù)據(jù)帶來誤差。例如，J2型經(jīng)緯儀測微器最小刻劃為1″，估讀1″以下的尾數(shù)時就存在誤差。儀器結(jié)構(gòu)不完善也會給觀測數(shù)據(jù)帶來誤差。例如，水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸不平行于水準(zhǔn)軸，全站儀的豎軸與橫軸不垂直、視準(zhǔn)軸與橫軸不垂直，等等。3.測量對象觀測對象也就是觀測目標(biāo)，也可能產(chǎn)生誤差。例如：測量角度時照準(zhǔn)目標(biāo)為照準(zhǔn)圓筒可能會產(chǎn)生相位差；水準(zhǔn)測量時水準(zhǔn)標(biāo)尺的沉降或傾斜產(chǎn)生的誤差；衛(wèi)星受到攝動力的影響偏離理想軌道產(chǎn)生的誤差，等等。4.觀測人員觀測者感覺器官的鑒別能力、技術(shù)水平和責(zé)任心對觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量都會產(chǎn)生直接影響。例如儀器的安置、照準(zhǔn)、讀數(shù)等方面產(chǎn)生誤差。外界條件、測量儀器、測量對象和觀測者是引起測量誤差的
4、主要來源，因此我們產(chǎn)生誤差的綜合因素稱為觀測條件。觀測條件的好壞與觀測成果的質(zhì)量密切相關(guān)。觀測條件好，成果質(zhì)量就高。相反，觀測條件差，成果質(zhì)量就不高。但是，不管觀測條件如何，在測量中產(chǎn)生誤差是不可避免的。測量工作者的責(zé)任是采取不同的措施，盡可能地消除或減少誤差對觀測結(jié)果的影響，提高觀測成果的精度。1.1.2誤差分類由于觀測條件不完善，因此觀測值不可避免地會產(chǎn)生誤差，搞清各種誤差的性質(zhì)，這樣便于對不同性質(zhì)誤差采用不同的方法加以處理。根據(jù)觀測誤差對測量結(jié)果影響的性質(zhì)不同，可以把測量中出現(xiàn)的誤差分為三種類型：偶然誤差、系統(tǒng)誤差和粗差。1.系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是觀測條件中某些特定因素的系統(tǒng)性影響
5、而產(chǎn)生的誤差。在相同測量條件下，系統(tǒng)誤差的大小和符號常固定不變，或者為一常數(shù)，或者呈周期性的變化，影響具有累積性。系統(tǒng)誤差對于觀測結(jié)果的影響一般有累積的作用，它對觀測成果的質(zhì)量影響也特別顯著。在實際工作中，根據(jù)系統(tǒng)誤差的來源和規(guī)律可以采用不同方式加以消除或減弱，使其達(dá)到實際上可以忽略不計的程度：⑴設(shè)計正確的觀測程序設(shè)計正確的觀測程序可以消除或減弱部分系統(tǒng)誤差。例如：①根據(jù)大氣折光對測量角度產(chǎn)生影響的規(guī)律性，規(guī)定在日出后半小時到上午十點(diǎn)和下午二點(diǎn)鐘到日后前半小時兩個時段測量水平角，而在上午十點(diǎn)到下午二點(diǎn)之間測量豎直角，這樣可以減少大氣折光所產(chǎn)生的測量角度的系統(tǒng)誤差；②根據(jù)水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸
6、與水準(zhǔn)軸不平行產(chǎn)生的誤差規(guī)律性，規(guī)定水準(zhǔn)測量時水準(zhǔn)儀離前后視兩個水準(zhǔn)尺的距離大致相等；③為消除或減弱多路徑誤差對GPS觀測的影響，對GPS控制點(diǎn)設(shè)置做了必要的規(guī)定等等。⑵建立系統(tǒng)誤差改正模型觀測量加系統(tǒng)誤差改正是常見解決系統(tǒng)誤差的方法。例如電磁波測距的氣象改正和周期誤差改正；GPS測量中載波相位觀測值的電離層改正、對流層改正等都屬于系統(tǒng)誤差改正。⑶儀器的檢驗與校正在測量之前對測量儀器要進(jìn)行認(rèn)真的檢驗與校正，測量儀器要定期檢修，確保儀器沒有明顯問題，減少由儀器產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。⑷在數(shù)據(jù)處理中加系統(tǒng)誤差參數(shù)上述誤差是不可避免的，即使觀測者十分認(rèn)真且富有經(jīng)驗，測量儀器作了最好的校正，而且外界
7、條件又最有利，這些誤差仍然會產(chǎn)生。因此，有時在測量數(shù)據(jù)處理時將系統(tǒng)誤差作為參數(shù)參加平差計算。2.偶然誤差偶然誤差是在測量過程中各種隨機(jī)因素的偶然性影響而產(chǎn)生的誤差。在相同測量條件下作一系列的觀測，偶然誤差從表面上看其數(shù)值和符號不存在任何確定的規(guī)律性，但就大量誤差總體而言，具有統(tǒng)計性的規(guī)律。例如用經(jīng)緯儀測量角度時，測角誤差可能是照準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差、外界條件變化和儀器本身不完善等多項誤差的代數(shù)和，這些小誤差是由偶然因素引起的，這些偶然因素在不斷變化，體現(xiàn)在單個
