2.6. Ошибки, вносимые наблюдателем

Эти ошибки можно распределить по следующим группам:

1. Ошибки установки и использования измерительного прибора.

2. Личные ошибки, (а) вызванные несовершенством органов чувств, (б) обусловленные умозаключениями, суждениями наблюдателя относительно измеряемой величины или показаний отсчетных устройств.

З. Промахи и грубые ошибки, возникающие в ходе измерений.

Рассмотрим эти группы ошибок.

2.6.1. Ошибки установки и использования измерительного прибора

При подготовке к измерениям приводится во взаимодействие измерительный прибор и измеряемая величина. Оператор допускает неизбежную ошибку установки. Такая ошибка, будучи постоянной для данного ряда измерений, на результаты измерений (прямых или косвенных) может оказывать переменное действие. Например, ошибка центрирования снимка в УФП изменяет координаты точек снимка на одно и то же значение, что приводит к преобразованию восстанавливаемой связки проектирующих лучей. Ошибки координат точки модели, полученной с помощью таких связок, будут зависеть от положения точки, то есть будут переменными.

К группе ошибок установки при обработке снимков на УФП следует также отнести ошибки взаимного ориентирования снимков и внешнего ориентирования модели, а также - установочных величин.

К ошибкам использования измерительного прибора можно отнести ошибки проверки прибора перед началом работ или использование непроверенного прибора. Примером служит влияние зрительного параллакса в оптической системе (рис. 2.7), вследствие несовпадения плоскости изображения объекта (1) с плоскостью измерительной марки (2). С изменением положения глаза относительно окуляра изображение смещается относительно марки, что приводит к ошибкам наблюдения.

Сходное влияние оказывает и перефокусировка системы в процессе одной группы измерений, так как изменение фокусировки приводит к смещению изображения объекта относительно марки. Возникает сдвиг одной части наблюдений относительно другой. Для точных работ в изменяющихся условиях проверку прибора целесообразно выполнять до и после измерений с тем, чтобы убедиться в постоянстве его параметров. Подробно ошибки этой группы рассматриваются в специальных дисциплинах при изучении приборов, их поверки и порядка работы.

2.6.2. Личные ошибки

В процессе измерения прибор подает наблюдателю сигнал при помощи какого-либо физического явления, служащий признаком сравнения измеряемой величины с единицей измерения. Этот сигнал воспринимается одним или несколькими органами чувств и анализируется мозгом. Поэтому на результат измерения оказывают влияние ошибки органов чувств и ошибки умозаключения.

2.6.2.1. Ошибки, вносимые органами чувств. При выполнении фотограмметрических измерений основным органом служат глаза наблюдателя.

В процессе восприятия глаза находятся или в состоянии фиксации малого объекта снимка (стереомодели) или скачкообразной смены (макросаккада) точки фиксации.

В период фиксации каждый глаз независимо совершает с большой частотой 70-90Гц угловые колебания с малой амплитудой 20-40” (тремор). Оба глаза совершают согласованно малые скачки (микросаккады) с точки на точку через 10-20мс с угловой амплитудой 2-50’. Между микросаккадами происходит дрейф - плавное смещение в пределах фовеа (центральной ямки сетчатки глаза) со скоростью от 5-6 до 30 угловых минут в cекунду. Во время дрейфа один глаз ведущий, а другой - ведомый. Дрейф и микросаккады образуют при фиксации чередующиеся циклы, состоящие соответственно из медленной и быстрой фаз. Дрейф (пассивная фаза) занимает 97% времени, микросаккады -3%. При фиксации возникает поле ясной видимости размером в фовеа (80 угловых минут). В поле фиксации человек может различить до восьми объектов, оценить относительные размеры до пяти объектов

Свойства глаза как оптической фотокамеры системы состоят в следующем: при переходе от одного объекта к другому глаз должен настроиться на резкость (аккомодация глаза). Расстояние наилучшего зрения, связанное с рассматриванием мелких деталей, составляет 25 - 30 см; при переходе от одной яркости к другой глазу требуется время для приспособления к новым условиям (адаптация глаза).

Зрачок сужается в течение нескольких секунд, а расширяется в течение одной - двух минут; в зтот промежуток времени глаз испытывает полное или частичное, в зависимости от яркости источника света, ослепление; оптическая система глаза обладает присущими оптическими системам недостатками.

Сферическая аберрация приводит к изображению точки на сетчатке глаза и виде кружка.

Хроматическая аберрация приводит к окрашиванию изображений.

Астигматизм приводит к тому, что глаз не может видеть с одинаковой резкостью вертикальные и горизонтальные линии. Эти искажения приводят к нечеткости видимого контура, разноточности измерения прямоугольных координат площадного объекта.

Глаза могут страдать цветовой слепотой, что затрудняет восприятие цветовой информации (дешифрирование цветных снимков).

Глаз обладает разрешающей способностью примерно 7 лин./мм, что ограничивает размер рассматриваемых деталей или кратность увеличения.

Чувствительность глаза к лучам различной длины различна, наибольшей чувствительностью он обладает к лучам с  = О.555 мкм. Чувствительность глазной сетчатки составляет примерно 30 квант/с, а для наблюдателя с высокой чувствительностью 3-4 квант/с. Наилучшее освещение для работы глаза - 200 люкс.

Разностный порог чувствительности составляет 1.5 - 2% от абсолютного значения яркости; на светлых и темных областях он намного ниже: там нельзя рассмотреть детали; сетчатке глаза присуща асимметрия свойств по отношению к оси зрения, например, асимметрия чувствительности. Это приводит к тому, что восприятие изображения, повернутого в своей плоскости на 180⁰ , отличается от начального - до поворота. При измерении оптической плотности методом сравнения (на денситометре) ошибка может достигать 8%. При наблюдении контура на фотоснимке может быть систематический сдвиг в более темную или светлую сторону изображения.

Для учета несовершенств глаза используют различные измерительные преобразователи, например, оптические системы, цифровые преобразователи.

Однако в любом случае необходимо делать оценку расстояний и размеров на глаз. Возможности глаза с этой точки зрения оцениваются рядом характеристик, носящих общее название пороги видения.

Пространственный порог нерасчлененного видения (minimum visible) - наименьший угол, под которым объект становится видимым как пятно. Значение его для объекта, представлявшего диффузно рассеивающую поверхность, дано в табл. 2.1

Таблица 2.1

Значение порога видения

==========================================

Вид объекта п ор о г

в угловых един. в мм на расст. 25 см

__________________________________________________________

Очень светлое пятно на темном фоне 15 - 20” 0.02 - 0.025

Светлый объект на светлом фоне 15 -100” 0.06 - 0.12

Темный объект на светлом фоне 25 - 35” 0.03 - 0.04

Светлая линия на темном фоне 3.5” 0.0043

Черная линия на светлом фоне 1.9 - 0.83” 0.0023-0.001

__________________________________________________________

Порог видимости светящейся точки и линии зависит от яркости объекта. За счет явления иррадиации (светорассеяния) глаз видит объекты, например, звезды, под исчезающе малым углом.

Пространственный порог раздельного видения (minimum separabile) - разрешающая сила глаза - наименьший угол между двумя соседними объектами, при котором они видны раздельно. Он определяет остроту зрения. Острота зрения принимается равной единице, если этот порог составляет 60”. Обычно он колеблется в пределах 90" - 10" , составляя в среднем 35" - 40" , что соответствует на расстоянии наилучшей видимости 0.042 - 0.048 мм.

Пространственный порог узнавания формы (minimum cognoscibile ) - наименьший угол, характеризующий размеры деталей объекта, наиболее существенные для узнавания его формы. Имеет важное значение как при дешифрировании снимков, так и при измерениях на приборах, снабженных шкалами. По форме контура или границы он в свою очередь подразделяется на пять порогов.

Порог восприятия кривизны линии - угол, составленный кривой с хордой, при котором кривая отличается от прямой. Он составляет 69", что соответствует на расстоянии наилучшей видимости стрелке прогиба 0.084 мм (рис. 2.8а).

Порог восприятия излома прямой линии - угол, составленный ломанной со стягивающей прямой, при котором заметно отличие этой ломанной от прямой. Он составляет 5" - 8", что соответствует высоте АВ (рис. 2.8б) на расстоянии наилучшей видимости 0.006 - 0.01 мм.

Порог восприятия смещения точки в сторону - наименьшая величина АВ, при которой замечается отклонение средней точки, от прямой, стягивающей две крайние (рис. 2.8в). Она равна 0.073 мм или в угловой мере 60".

Порог восприятия смещения средней точки из трех горизонтально расположенных точек (рис. 2.8г). Он зависит от расстояния между точками как показано в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Порог восприятия середины

================================================

Расстояние между Наименьшее смещение

крайними точками средней точки

10"(0.73 мм) 23"(0.028 мм)

20 (1.46 " ) 27 (0.033 " )

30 (2.18 " ) 31 (0.038 ")

46 (3.35 " ) 38 (0.046 ")

_______________________________________________________________

Порог восприятия сдвига прямой линии для черных линий на белом фоне и белых линий на черном фоне в среднем составляет 10" - 12" (0.012 - 0.014 мм), а у опытных наблюдателей в хороших условиях достигает 2" - 3"(0.0025 - 0.0037 мм). На точность восприятия взаимного положения линий влияют оптические иллюзии, вызванные взаимным положением наблюдаемых линий.