- •Ростовский государственный строительный университет
- •Раздел 1. Ошибки измерений и меры точности
- •1.1. Общие сведения об измерениях
- •1.2. Виды ошибок измерений
- •1.3. Свойства случайных ошибок
- •1.4. Принцип арифметической средины
- •1.5. Меры точности результатов измерений
- •1.6. Вероятностное обоснование применения теории ошибок измерений
- •1.7. Определение вероятности отклонения случайной величины от ее математического ожидания
- •1.8. Предельная ошибка результата измерения
- •1.9. Абсолютные и относительные ошибки
- •1.10. Ошибки округления
- •1.11. Ошибки функций измеренных величин
- •1.12. Типовые примеры
- •1.12.1. Функция произведения непосредственно измеренного аргумента на постоянный коэффициент
- •1.12.2. Функция линейного вида
- •1.13. Средняя квадратическая ошибка простой арифметической средины
- •1.14. Формула Бесселя
- •1.15. Влияние систематических ошибок на точность отдельных измерений
- •1.16. Оценка точности функции при наличии систематических ошибок
- •1.17. Оценка точности равноточно измеренных величин при систематическом влиянии
- •1.18. Принцип равных влияний
- •Раздел 2. Обработка результатов неравноточных измерений
- •2.1. Неравноточные измерения и их веса
- •2.2. Общая арифметическая средина и ее свойства
- •2.3. Средняя квадратическая ошибка единицы веса
- •2.4. Вычисление весов функций
- •2.5. Вычисление ошибки единицы веса
- •2.5.3. Вычисление средней квадратической ошибки измерения углов в триангуляции
- •2.5.4. Вычисление ошибки единицы веса через отклонения от арифметической средины
- •II. Способ наименьших квадратов
- •3. Коррелатный способ уравнивания
- •3.1. Условные уравнения
- •3.2. Весовая функция
- •3.3. Нормальные уравнения коррелат
- •3.4. Составление нормальных уравнений коррелат
- •3.5. Решение нормальных уравнений по алгоритму Гаусса
- •3.6. Оценка точности по материалам уравнивания
- •3.7. Блок-схема коррелатного способа уравнивания
- •3.8. Уравнивание нивелирной сети коррелатным способом
- •3.9. Уравнивание геодезического четырехугольника коррелатным способом
- •4 Параметрический способ уравнивания
- •4.1. Параметрические уравнения
- •4.2. Нормальные уравнения
- •4.3. Составление нормальных уравнений
- •4.4. Весовая функция
- •4.5. Решение нормальных уравнений способом обращения
- •4.6. Оценка точности по материалам уравнивания
- •4.7. Блок-схема параметрического способа уравнивания
- •4.8. Уравнивание нивелирной сети параметрическим способом
- •4.9. Уравнивание углов на станции параметрическим способом
2.3. Средняя квадратическая ошибка единицы веса
Дан ряд результатов неравноточных измерений
x1 , x2 , . . . , xn ;
m1 , m2 , . . . , mn .
Cоответственно
(2.22)
Как видим из равенств (2.22) , всегда найдется такое соотношение, когда , т.е. коэффициент С есть не что иное, как средняя квадратическая ошибка измерения, вес которой равен единице и которая в отличие от остальных средних квадратических ошибок обозначается и называется ошибкой единицы веса.
Тогда
(2.23)
Следовательно,
(2.24)
В соответствии с (2.24) можно записать
(2.25)
или (2.26)
т.е. cредняя квадратическая ошибка любого результата измерения равна ошибке единицы веса, деленной на корень квадратный из веса соответствующего результата.
2.4. Вычисление весов функций
2.4.1. Вес функции независимых величин
Определим вес функции
(2.27)
При этом известны веса аргументов p1 , p2 , . . . , pn. В случае независимых величин имеем
(2.28)
Разделим обе части равенства (2.28) на 2
так как то окончательно имеем
(2.29)
2.4.2. Вес функции неравноточных слагаемых
Дана функция вида
F = x1 + x2 + . . . + xn , (2.30)
где xi - результаты неравноточных измерений с соответствующими весами: p1, p2 , . . . , pn .
Требуется определить вес функции F . Cогласно (2.29) будем иметь
(2.31)
Обратный вес суммы неравноточных слагаемых равен сумме обратных весов.
2.4.3. Вес суммы равноточных слагаемых
Дана функция вида (2.30), в которой xi являются результатами равноточных измерений, т.е. p1 = p2 = . . . = pn = p. Тогда вес такой функции определится из равенства (2.31)
(2.32)
Откуда
(2.33)
Вес суммы равноточных слагаемых в n раз меньше веса одного измерения.
2.4.4. Вес простой арифметической средины
Поскольку простая арифметическая средина вычисляется согласно формуле
(2.34)
ее средняя квадратическая ошибка будет равна
,
откуда
Переходя к весам, получим
или
(2.35)
Вес простой арифметической средины в n раз больше веса одного измерения.
2.4.5. Вес и средняя квадратическая ошибка
общей арифметической средины
Представив общую арифметическую средину в виде линейной функции
, (2.36)
cогласно равенства (2.29) получим
или
откуда
(2.37)
Вес общей арифметической средины равен сумме весов результатов измерений. Средняя квадратическая ошибка M среднего весового согласно формуле (2.26) вычислится
(2.38)
или (2.39)