誤差理論的基本知識(shí)演示文稿

誤差理論的基本知識(shí)演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)（優(yōu)選）誤差理論的基本知識(shí)目前二頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)觀測(cè)誤差產(chǎn)生的原因人為因素----觀測(cè)者感覺(jué)器官的鑒別力的局限儀器因素----測(cè)量?jī)x器與測(cè)量方法給觀測(cè)結(jié)果帶來(lái)誤差客觀環(huán)境----客觀環(huán)境給觀測(cè)結(jié)果帶來(lái)的影響目前三頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)誤差的分類(lèi)粗差(AppreciableArror)

：由測(cè)量人員粗心大意或儀器故障所造成的差錯(cuò)，稱為粗差。系統(tǒng)誤差(RegularError)

：在相同的觀測(cè)條件下，對(duì)某一量進(jìn)行多次的觀測(cè)，如果出現(xiàn)的誤差在符號(hào)和數(shù)值上都相同，或按一定的規(guī)律變化，這種誤差稱為“系統(tǒng)誤差”。偶然誤差(IrregularError)

：在相同的觀測(cè)條件下，對(duì)某一量進(jìn)行多次的觀測(cè)，如果誤差出現(xiàn)的符號(hào)和數(shù)值大小都不相同，從表面上看沒(méi)有任何規(guī)律性，這種誤差稱為“偶然誤差”。目前四頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)偶然誤差的統(tǒng)計(jì)特性在相同的觀測(cè)條件下，獨(dú)立地觀測(cè)了817個(gè)三角形的全部?jī)?nèi)角。由于觀測(cè)結(jié)果中存在著偶然誤差，三角形的三個(gè)內(nèi)角觀測(cè)值之和不等于三角形內(nèi)角和的理論值（真值）。設(shè)三角形內(nèi)角和的真值為X，觀測(cè)值為L(zhǎng)i，則三角形內(nèi)角和的真誤差（或簡(jiǎn)稱誤差）為Δi=Li-X（i一1，2，…n）對(duì)于每個(gè)三角形來(lái)說(shuō)，Δi是每個(gè)三角形內(nèi)角和的真誤差，Li是每個(gè)三角形三個(gè)內(nèi)均觀測(cè)值之和，X為180°?，F(xiàn)將817個(gè)真誤差按每0.5″為一區(qū)間，以誤差值的大小及其正負(fù)號(hào)，分別統(tǒng)計(jì)出在各誤差區(qū)間內(nèi)的個(gè)數(shù)v，及相對(duì)個(gè)數(shù)v／817。

目前五頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)Δi=Li-X(i=1,2,…,n)目前六頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)偶然誤差的概率分布偶然誤差分布曲線σ2:方差σ:標(biāo)準(zhǔn)差StandardError目前七頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)Δi=Li-X(i=1,2,…,n)

偶然誤差的特性有界性：聚中性：對(duì)稱性：抵償性：目前八頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)σ對(duì)偶然誤差分布曲線形狀的影響f(Δ)ΔO0.6830.683σ愈小，曲線頂點(diǎn)愈高，誤差分布比較密集；反之較離散。目前九頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)

當(dāng)觀測(cè)次數(shù)愈來(lái)愈多，誤差出現(xiàn)在各個(gè)區(qū)間的相對(duì)個(gè)數(shù)的變動(dòng)幅度就愈來(lái)愈小。當(dāng)n具有足夠大時(shí)，誤差在各個(gè)區(qū)間出現(xiàn)的相對(duì)個(gè)數(shù)就趨于穩(wěn)定。當(dāng)觀測(cè)次數(shù)足夠多時(shí)，如果把誤差的區(qū)間間隔無(wú)限縮小，則圖中各長(zhǎng)方形頂邊所形成的折線將變成一條光滑曲線，稱為誤差分布曲線。其方程（稱概率密度）為式中參數(shù)δ是觀測(cè)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差（方根差或均方根差）

目前十頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)評(píng)定精度的指標(biāo)在一定的觀測(cè)條件下進(jìn)行一組觀測(cè)，它對(duì)應(yīng)著一定的誤差分布。如果該組誤差值總的說(shuō)來(lái)偏小些，即誤差分布比較密集，則表示該組觀測(cè)質(zhì)量好些，這時(shí)標(biāo)準(zhǔn)差σ的值也較??；反之，如果該組誤差值偏大，即誤差分布比較分散，則表示該組觀測(cè)質(zhì)量差些，這時(shí)標(biāo)準(zhǔn)差的值也就較大。因此，一組觀測(cè)誤差所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差值的大小，反映了該組觀測(cè)結(jié)果的精度。所以在評(píng)定觀測(cè)精度時(shí)，可用該組誤差所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差σ的值。目前十一頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)1、中誤差在測(cè)量工作中，觀測(cè)個(gè)數(shù)總是有限的，為了評(píng)定精度，一般采用下述公式：目前十二頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)例：設(shè)對(duì)某個(gè)三角形用兩種不同的精度分別對(duì)它進(jìn)行了10次觀測(cè)，試求這兩組觀測(cè)值的中誤差。目前十三頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)2、平均誤差在測(cè)量工作中，對(duì)于評(píng)定一組同精度觀測(cè)值的精度來(lái)說(shuō)，為了計(jì)算上的方便或別的原因，在某些精度評(píng)定時(shí)也采用下述精度指標(biāo)：θ稱為平均誤差，它是誤差絕對(duì)值的平均值。目前十四頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)3、或然誤差在某些國(guó)家，也有將一組誤差按其絕對(duì)值的大小順序排列，取居中的一個(gè)誤差值作為精度指標(biāo)，并稱為或然誤差，以ρ表示，在誤差理論中可以證明，對(duì)于同一組觀測(cè)誤差來(lái)說(shuō)，當(dāng)n→∞時(shí)，求得的中誤差m、平均誤差θ和或然誤差ρ之間都有一定的數(shù)量關(guān)系。目前十五頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)4、相對(duì)中誤差對(duì)于評(píng)定精度來(lái)說(shuō)，有時(shí)利用中誤差還不能反映測(cè)量的精度。為此，利用中誤差與觀測(cè)值的比值，即mi／Li來(lái)評(píng)定精度，通常稱此比值為相對(duì)中誤差。相對(duì)中誤差都要求寫(xiě)成分子為1的分式，即1／N。上例為即前者的精度比后者高。

目前十六頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)在實(shí)際工作中有許多未知量不能直接觀測(cè)而求其值，需要由觀測(cè)值間接計(jì)算出來(lái)。例如某未知點(diǎn)B的高程HB，是由起始點(diǎn)A的高程HA加上從A點(diǎn)到B點(diǎn)間進(jìn)行了若干站水準(zhǔn)測(cè)量而得來(lái)的觀測(cè)高差h1……h(huán)n求和得出的。這時(shí)未知點(diǎn)B的高程H。是各獨(dú)立觀測(cè)值的函數(shù)。那么如何根據(jù)觀測(cè)值的中誤差去求觀測(cè)值函數(shù)的中誤差呢？闡述觀測(cè)值中誤差與觀測(cè)值函數(shù)中誤差之間關(guān)系的定律，稱為誤差傳播定律。10-4誤差傳播定律

目前十七頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)一、倍數(shù)的函數(shù)設(shè)有函數(shù)：Z為觀測(cè)值的函數(shù)，K為常數(shù)，X為觀測(cè)值，已知其中誤差為mx，求Z的中誤差mZ。目前十八頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)即，觀測(cè)值與常數(shù)乘積的中誤差，等于觀測(cè)值中誤差乘常數(shù)。

目前十九頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)例：在1：500比例尺地形圖上，量得A、B兩點(diǎn)間的距離SAB=23.4mm，其中誤差msab=土0.2mm，求A、B間的實(shí)地距離SAB及其中誤差msAB。解：SAB=500*Sab=500X23.4=11700mm=11.7m得msAB＝500*mSab＝500*（士0.2）=±100mm最后答案為SAB=11.7m±0.1m目前二十頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)設(shè)有函數(shù)：Z為x、y的和或差的函數(shù)，x、y為獨(dú)立觀測(cè)值，已知其中誤差為mx、my，求Z的中誤差mZ。設(shè)x、y和z的真誤差分別為△x、△y和△z則二、和或差的函數(shù)目前二十一頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)由于Δx、Δy均為偶然誤差，其符號(hào)為正或負(fù)的機(jī)會(huì)相同，因?yàn)棣、Δy為獨(dú)立誤差，它們出現(xiàn)的正、負(fù)號(hào)互不相關(guān)，所以其乘積ΔxΔy也具有正負(fù)機(jī)會(huì)相同的性質(zhì)，在求［ΔxΔy］時(shí)其正值與負(fù)值有互相抵消的可能；當(dāng)n愈大時(shí)，上式中最后一項(xiàng)［ΔxΔy］/n將趨近于零，即求和，并除以n，得

目前二十二頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)將滿足上式的誤差Δx、Δy稱為互相獨(dú)立的誤差，簡(jiǎn)稱獨(dú)立誤差，相應(yīng)的觀測(cè)值稱為獨(dú)立觀測(cè)值。對(duì)于獨(dú)立觀測(cè)值來(lái)說(shuō)，即使n是有限量，由于式殘存的值不大，一般就忽視它的影響。根據(jù)中誤差定義，得即，兩觀測(cè)值代數(shù)和的中誤差平方，等于兩觀測(cè)值中誤差的平方之和。目前二十三頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)當(dāng)z是一組觀測(cè)值X1、X2…Xn代數(shù)和（差）的函數(shù)時(shí)，即可以得出函數(shù)Z的中誤差平方為式中mxi是觀測(cè)值xi的中誤差。n個(gè)觀測(cè)值代數(shù)和（差）的中誤差平方，等于n個(gè)觀測(cè)值中誤差平方之和。目前二十四頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)例：設(shè)用長(zhǎng)為L(zhǎng)的卷尺量距，共丈量了n個(gè)尺段，已知每尺段量距的中誤差都為m，求全長(zhǎng)S的中誤差ms。解：因?yàn)槿L(zhǎng)S=L＋L＋……＋Ll（式中共有n個(gè)L）。而L的中誤差為m。量距的中誤差與丈量段數(shù)n的平方根成正比。目前二十五頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)例：以30m長(zhǎng)的鋼尺丈量90m的距離，當(dāng)每尺段量距的中誤差為±5mm時(shí)，全長(zhǎng)的中誤差為目前二十六頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)當(dāng)使用量距的鋼尺長(zhǎng)度相等，每尺段的量距中誤差都為mL，則每公里長(zhǎng)度的量距中誤差mKm也是相等的。當(dāng)對(duì)長(zhǎng)度為S公里的距離丈量時(shí)，全長(zhǎng)的真誤差將是S個(gè)一公里丈量真誤差的代數(shù)和，于是S公里的中誤差為式中，S的單位是公里。即：在距離丈量中，距離S的量距中誤差與長(zhǎng)度S的平方根成正比。目前二十七頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)例：為了求得A、B兩水準(zhǔn)點(diǎn)間的高差，今自A點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，經(jīng)n站后測(cè)完。已知每站高差的中誤差均為m站，求A、B兩點(diǎn)間高差的中誤差。解：因?yàn)锳、B兩點(diǎn)間高差hAB等于各站的觀測(cè)高差hi（i=l，2…n）之和，即hAB=HB-HA=h1+h2+…..+hn

即，水準(zhǔn)測(cè)量高差的中誤差，與測(cè)站數(shù)n的平方根成正比。

目前二十八頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)

當(dāng)水準(zhǔn)路線通過(guò)平坦地區(qū)時(shí)，每公里的水準(zhǔn)測(cè)量高差的中誤差可以認(rèn)為相同，設(shè)為mkm。當(dāng)A、B兩點(diǎn)間的水準(zhǔn)路線為S公里時(shí)，A、B點(diǎn)間高差的中誤差為即，水準(zhǔn)測(cè)量高差的中誤差與距離S的平方根成正比。例如，已知用某種儀器，按某種操作方法進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，每公里高差的中誤差為±20mm，則按這種水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行了25km后，測(cè)得高差的中誤差為

或目前二十九頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)設(shè)有線性函數(shù)：則有例設(shè)有線性函救觀測(cè)量的中誤差分別為，求Z的中誤差三、線性函救目前三十頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)四、一般函數(shù)當(dāng)xi具有真誤差Δ時(shí)，函數(shù)Z相應(yīng)地產(chǎn)生真誤差Δz。這些真誤差都是一個(gè)小值，由數(shù)學(xué)分析可知，變量的誤差與函數(shù)的誤差之間的關(guān)系，可以近似地用函數(shù)的全微分來(lái)表達(dá)。目前三十一頁(yè)\總數(shù)三十三頁(yè)\編于十九點(diǎn)式中（i=l，