4.5. Оценка точности результатов неравноточных измерений

При неравноточных измерениях нельзя принимать в обработку среднее арифметическое из результата ряда наблюдений, т. к. необходимо учитывать достоверность каждого результата. Более точные измерения должны оказывать большее влияние на окончательный результат.

Для обработки результатов неравноточных измерений вводят понятие о математическом весе измерения. Вес определяет степень надежности результатов измерений. Чем точнее результат измерений, тем больше его вес. Точность результата измерения характеризуется его средней квадратической ошибкой. Следовательно, чем меньше средняя квадратическая ошибка результата измерения и чем больше его вес, тем надежнее результат.

Таким образом, вес результата измерения р – это величина обратно пропорциональная квадрату средней квадратической ошибки, характеризующей результат данного измерения.

Если ряд неравноточных измерений l₁; l₂; …; l_n, а их средние квадратические ошибки имеют значения m₁; m₂; …; m_n, то соответствующие им веса, будут где с – некоторая постоянная величина, число произвольное, но одно и тоже при определении значений всех весов.

Обозначим вес среднего арифметического, полученного из n измерений Р, а вес одного измерения – p, тогда

Следовательно, вес арифметической середины в n раз больше веса каждого отдельного результата измерения.

Пусть некоторая величина Х измерена n раз в различных условиях. При этом получены результаты l₁ с весом p₁ , l₂ с весом p₂, и т. д. соответственно. Тогда наиболее вероятным значением будет среднее весовое или общее арифметическое среднее (общая арифметическая середина), вычисляемое по формуле .

Общей арифметической серединой или весовым средним неравноточных измерений называется сумма произведений результата каждого измерения на его вес, разделенная на сумму весов.

Истинные значения измеряемых величин, как правило, неизвестны, поэтому при оценке точности результатов неравноточных измерений используют вероятнейшие ошибки.

Средняя квадратическая ошибка единицы веса µ определяется по формуле , где υ – вероятнейшая ошибка (уклонение от общей арифметической середины) υ = l – L₀ ; n – число измерений.

Средняя квадратическая ошибка весового среднего или общей арифметической средней М₀ вычисляется по формуле , где Р – сумма весов.

5. Измерения углов

Угловые измерения являются одним из основных элементов при выполнении геодезических работ. При создании плановых геодезических сетей и производстве топографических съемок выполняются измерения горизонтальных и вертикальных углов.

Рассмотрим рис. 5.1. Пусть АВС угол на местности, стороны которого не лежат в горизонтальной плоскости. Горизонтальной проекцией этого угла будет угол аВс, полученный проецированием сторон ВА и ВС на горизонтальную плоскость Р. Следовательно, горизонтальный угол аВс – линейный угол, являющийся мерой двугранного угла, образованного вертикальными плоскостями аВВ^´А´ и сВВ´С´, проходящими соответственно через стороны ВА и ВС данного угла. Мерой того же двугранного угла будет являться любой другой линейный угол а´в´с´, вершина которого находится на ребре ВВ´ двугранного угла, а стороны в горизонтальной плоскости. Поэтому горизонтальный угол АВС можно измерить с помощью круга, разделенного на градусы и доли градуса, плоскость которого горизонтальна, а центр совмещен с ребром ВВ´ двугранного угла и находится на некоторой удобной для наблюдения высоте в´ относительно точки В. Если деления на круге оцифрованы по ходу часовой стрелки, то угол АВС можно определить как разность отсчетов по кругу, т.е. а´ - с´. Такой круг в геодезии называется лимбом.

Рис. 5.1.

Для того, чтобы отметить на лимбе отсчеты а´ и с´, необходимо иметь вертикальную плоскость, вращающуюся в центре лимба вокруг вертикальной оси ВВ´. Такая плоскость называется визирной плоскостью.

Изложенный принцип измерения горизонтального угла положен в основу устройства угломерного прибора, называемого теодолитом.

В топографии измеряют углы наклона ν, которые представляют собой вертикальный угол между горизонтальной плоскостью и направлением на наблюдаемую точку.