- •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
II. Способ наименьших квадратов
3. Коррелатный способ уравнивания
3.1. Условные уравнения
Пусть измерено n величин у1, у2, ..., уn с весами р1, р2, ..., рn.
Обозначим t - число необходимых измерений;
r = n - t (1)
r - число избыточных измерений.
Истинные значения измеренных величин Yi связаны между собой уравнениями:
Фj(Y1, Y2, ..., Yn) = 0, (j = 1, 2, ..., r). (2)
Уравнения, выражающие математическую связь между истинными значениями измеренных величин, называются условными уравнениями связи. В систему включают только независимые уравнения в количестве r = n - t, (r < n). Если число уравнений будет больше r, появятся зависимые уравнения и задача уравнивания станет неопределенной. Если число уравнений окажется меньше r, после уравнивания останутся невязки.
Подстановка в уравнения (2) результатов измерений приводит к системе:
Фj(y1, y2, ..., yn) = wj, (j = 1, 2, ..., r), (3)
в которой невязки wj являются истинными ошибками соответствующих функций Фj.
Для устранения невязок отыскивают поправки vi к результатам измерений из решения системы
Фj(y1 + ν1, y2 + ν2, ..., yn + νn) = 0, (j = 1, 2, ..., r) (4)
под условием CНК
[pv²] = min. (5)
Условные уравнения (4) могут иметь нелинейный вид. Способов решения систем нелинейных уравнений произвольного вида не существует. Чтобы решить задачу, функции (4) приводят к линейному виду разложением в ряд Тейлора. Полагая, что νi << yi, рассматривают поправки νi, как приращения аргументов yi. Функции Фj должны быть дифференцируемы.
Фj(y1 + ν1, y2 + ν2, ..., yn + νn) = Фj(y1, y2, ..., yn) +
Нелинейными членами разложения (остатком R) пренебрегают.
Обозначают:
Фj(y1, y2, ..., yn) = wj
- невязки - свободные члены условных уравнений поправок;
- коэффициенты условных уравнений поправок - частные производные от функций Фj, вычисляемые по результатам измерений.
(6)
- система условных уравнений поправок или в матричном виде:
АrnVn1 + Wr1 = 0. (7)
Здесь - матрица коэффициентов;
- вектор поправок к результатам измерений;
- вектор невязок.
3.2. Весовая функция
Для оценки точности уравненных величин составляют весовую функцию. Это математическое выражение оцениваемой величины (координаты, отметки и т.п.) в виде функции уравненных результатов измерений
F = F(y1 + ν1, y2 + ν2, ..., yn + νn). (8)
Весовую функцию приводят к линейному виду разложением в ряд Тейлора
Обозначают
F(у1, у2, ..., уn) = f0 - постоянная (не вычисляется).
- коэффициенты функции.
F = f0 + f1ν1 + f2ν2 + ... + fnνn = f0 + F1nТVn1. (9)
- весовая функция в линейном виде,
где - вектор коэффициентов функции.