第10章-观测误差与测量平差
平差知识点总结
平差知识点总结(总10页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanY One 1-CAL-本页仅作为文档封面，使甬请直接删除测量平差知识点观测误差包括：粗差、系统误差、偶然误差。
粗差：即粗大误差，或者说是一种大量级的误观测差，是由观测过程中的差错造成的。
发现粗差的方法：进行必要的重复测量或多余观测，采用必要而又严格的检核、验算等，发现后舍弃或重测。
系统误差：在相同条件下进行一系列观测，如果误差在大小、符号表现出一致性，或者在观测过程中按一定的规律变化，或者为一常数，这种误差称为系统误差。
消除或削弱的方法:采取合理的操作程序（正、倒镜,中间法，对向观测等）；用公式改正，即加改正裁（如钢尺量距时的尺长误差等）。
偶然误差：在相同条件下进行一系列观测，如果误差在大小、符号上表现出偶然性，即就单个误差而言，该误差的大小和符号没有规律性，但就大量误差的总体而言，具有一定的统计规律，这种误差称为偶然误差，或者随机误差。
采臥措施：处理带仔偶然误差的观测值，就是木课程的内容，也叫做测量平差。
偶然谋差又称随机误差，有以I、•四个特性：1）一定观测条件下，误差绝对值有一泄限值（有限性）；2）绝对•值较小的课差比绝对值较人的课差出现概率人（渐降性）：3）绝对值相等的正负误差出现概率相同（对称性）；4）偶然谋差的数学期望为零（抵偿性）。
衡量精度的指标有五个，分别眉中矗、平均矗、或然i灵差、极限i灵差以及相对中谋差。
其中中矗和极限误差以及相对中保差是工程測量中常用的指标。
5、相对谋差颠差、屮促差、极限促差等指标，对于菜些观测结果，有时还•侮全表达观测结果的好坏，例如，分别丈1000m及500⑴的两段距离，它们的中课差均为±2cn】，虽然两者■的中误差相同，但就M位长度而言，两者精度并彳、相同。
显然询耆的郴对蒂度比后者耍高。
一般:而言，一些与长度有关的观测俺或其函数值，单纯用中误苣还不能区分出蒂度的高低，所以常用相对课差。
测量平差基础参考资料
第一章绪论第二、三章全书的基础知识第四章介绍测量平差理论第五、六、七、八章 4种平差方法第九章各种平差方法的总结第十章讨论点位精度第十一章统计假设检验的知识第十二章近代平差概论根据本科教学大纲的要求，重点讲解第二章~第八章以及第十章的内容。
二、如何学好测量平差1. 要有扎实的数学基础。
只有牢固地把握了高等数学，线性代数和概率与数理统计等课程的知识才能学好测量平差，因此课前要做到预习，对与以上三门课程有关内容进行温习，只有如此才能听懂这一节课。
2. 听课时弄清解决问题的思路，掌握公式推导的方法以及得到的结论，培养独立思考问题和解决问题的能力。
3. 课后及时复习并完成一定数量的习题（准备A、B两个练习本），从而巩固课堂所学的理论知识。
第一章绪论本章要紧说明观测误差的产生和分类，测量平差法研究的内容和本课程的任务。
第二章误差散布与精度指标全章共分5节，是本课程的重点内容之一。
重点：偶然误差的规律性，精度的含义以及衡量精度的指标。
难点：精度、准确度、精确度和不确定度等概念。
要求：弄懂精度等概念；深刻理解偶然误差的统计规律；牢固掌握衡量精度的几个指标。
第三章协方差传播律及权全章共分7节，是本课程的重点内容之一。
重点：协方差传播律，权与定权的常用方法，以及协因数传播律。
难点：权，权阵，协因数和协因数阵等重要概念的定义，定权的常用方法公式应用的条件，以及广义传播律（协方差传播律和协因数传播律）应用于观测值的非线性函数情况下的精度评定问题。
要求：通过本章的学习，弄清协因数阵，权阵中的对角元素与观测值的权之间的关系；能牢固地掌握广义传播律和定权的常用方法的全部公式，并能熟练地应用到测量实践中去，解决各类精度评定问题。
第四章平差数学模型与最小二乘原理全章共分5节。
重点：测量平差的基本概念，四种基本平差方法的数学模型和最小二乘原理。
难点：函数模型的线性化，随机模型。
要求：牢固掌握本章的重点内容；深刻理解最小二乘原理中“最小”的含义；关于较简单的平差问题，能熟练地写出其数学模型。
测量平差基础名词解释
第一章1、观测误差产生的原因很多，概括起有以下三种：测量仪器（感觉器官的局限、技术水平、工作态度）、观测者（具有一定限度的准确度）、外界条件（温度、湿度、风力、大气折光等）。
2、偶然误差：在相同的观测条件下作一系列的观测，如果误差在大小和符号上都表现出偶然性，即从单个误差看，该列误差的大小和符号没有规律性，但就大量误差的总体而言，具有一定的统计规律，这种误差称为偶然误差，也叫随机误差。
采取措施：处理带有偶然误差的观测值，就是本课程的内容，也叫做测量平差。
3、系统误差：在相同的观测条件下作一系列的观测，如果误差在大小、符号上表现出一致性，或者在观测过程中按一定的规律变化，或者为一常数，这种误差就称为系统误差。
消除或削弱的方法：采取合理的操作程序（正、倒镜，中间法，对向观测等）；用公式改正，即加改正数。
4、粗差：粗差即粗大误差，或者说是一种大量级的观测误差，是由于测量过程中的差错造成的。
发现、剔除粗差的方法：进行必要的重复测量或多余观测，采用必要而又严格的检核、验算等，发现后舍弃或重测。
5、测量平差两大任务：（1 ）、求平差值（求未知量的最佳估值）；（2 ）、精度评定（评定测量成果精度）。
6、测量平差第二章8、9、真值：任一观测量，客观上总是存在一个能代表其真正大小的数值，这一数值就称为该观测值真值10、真误差：真值与观测值之差11、残差（改正数）：改正数（V）=平差值（）-观测值（）12、偶然误差的四个统计特性：（1）一定观测条件下，误差绝对值有一定限值（有限性）；（2）绝对值较小的误差比绝对值较大的误差出现概率大（渐降性）；（3）绝对值相等的正负误差出现概率相同（对称性）；（4）偶然误差的数学期望为零（抵偿性）13、平均误差：在一定的观测条件下，一组独立的偶然误差绝对值的数学期望，称为平均庆差14、或然误差：误差出现在（-p , + p ）之间的概率等于1/2，即15、极限误差：通常将三倍（或两倍）的中误差作为极限误差，即16、相对中误差的定义是：中误差与观测值之比，即17、精度：是指误差分布的密集或离散程度，即：L与E （L）接近程度。
(整理)测量平差
测量平差一．测量平差基本知识 1.测量平差定义及目的在设法消除系统误差、粗差影响下，其基本任务是求待定量的最优估量和评定其精度。
人们把这一数据处理的整个过程叫测量平差。
测量平差的目的：一是通过数据处理求待定量的最优估值；二是评定观测成果的质量。
2.协方差传播律及协方差传播律是观测值(向量)与其函数(向量)之间精度传递的规律。
①观测值线性函数的方差： 函数向量：Y=F(X) Z=K(X)其误差向量为：ΔY=F ΔX ΔZ=K ΔX则随机向量与其函数向量间的方差传递公式为⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫====F D K D K D F D K D K D F D F D TXZYTXYZTXZTXY②多个观测值线性函数的协方差阵t×n×n ×t×n T n XX t t ZZ K D K D =③非线性的协方差传播T XX ZZ K KD D =3.权及常用的定权方法①权表示比例关系的数字特征称之为权，也就是权是表征精度的相对指标。
权的意义不在于它们本身数值的大小，而在于它们之间所存在的比例关系。
()n i iiP ,...,2,1220==σσi P 为观测值i L 的权，20σ是可以任意选定的比例常数。
②单位权方差权的作用是衡量观测值的相对精度，称其为相对精度指标。
确定一组权时，只能用同一个0σ，令0σσ=i ，则得:iiP ===02202021σσσσ上式说明20σ是单位权(权为1)观测值的方差，简称为单位权方差。
凡是方差等于20σ的观测值，其权必等于1。
权为1的观测值，称为单位权观测值。
无论20σ取何值，权之间的比例关系不变。
③ ⅰ.水准测量的权NC P h =式中，N 为测站数。
SC P h =式中，S 为水准路线的长度。
ⅱ.距离量测的权ii S C P =式中，i S 为丈量距离。
ⅲ.等精度观测算术平均值的权CP ii N=式中，i N 为i 次时同精度观测值的平均值。
测量平差知识大全
➢绪论➢测量平差理论➢4种基本平差方法➢讨论点位精度➢统计假设检验的知识➢近代平差概论✧绪论§1-1观测误差测量数据（观测数据）是指用一定的仪器、工具、传感器或其他手段获取的反映地球与其它实体的空间分布有关信息的数据，包含信息和干扰（误差）两部分。
一、误差来源观测值中包含有观测误差，其来源主要有以下三个方面：1. 测量仪器；2. 观测者；3. 外界条件。
二、观测误差分类1. 偶然误差定义，例如估读小数；2. 系统误差定义，例如用具有某一尺长误差的钢尺量距；系统误差与偶然误差在观测过程中总是同时产生的。
3. 粗差定义，例如观测时大数读错。
误差分布与精度指标§2-1 正态分布概率论中的正态分布是误差理论与测量平差基础中随机变量的基本分布。
一、一维正态分布§2-2偶然误差的规律性2. 直方图由表2-1、表2-2可以得到直方图2-1和图2-2（注意纵、横坐标各表示什么？），直方图形象地表示了误差分布情况。
3. 误差分布曲线（误差的概率分布曲线）在一定的观测条件下得到一组独立的误差，对应着一种确定的误差分布。
当观测值个数的情况下，频率稳定，误差区间间隔无限缩小，图2-1和图2-2中各长方条顶边所形成的折线将分别变成如图2-3所示的两条光滑的曲线，称为误差分布曲线，随着n增大，以正态分布为其极限。
因此，在以后的讨论中，都是以正态分布作为描述偶然误差分布的数学模型。
4. 偶然误差的特性第三章协方差传播律及权在测量实际工作中，往往会遇到某些量的大小并不是直接测定的，而是由观测值通过一定的函数关系间接计算出来的，显然，这些量是观测值的函数。
例如，在一个三角形中同精度观测了3个内角L1，L2和L3，其闭合差w和各角度的平差值分别又如图3—1中用侧方交会求交会点的坐标等。
现在提出这样一个问题：观测值函数的精度如何评定？其中误差与观测值的中误差存在怎样的关系？如何从后者得到前者？这是本章所要讨论的重要内容，阐述这种关系的公式称为协方差传播律。
测量平差的基本原理和计算方法
测量平差的基本原理和计算方法测量平差是测量学中一个重要的概念，它用于消除测量误差，提高测量精度。
本文将介绍测量平差的基本原理和计算方法。
一、测量平差的基本原理测量平差的基本原理是通过对测量数据进行处理，消除不可避免的误差，得到更为准确的结果。
在实际的测量过程中，由于各种因素的影响，测量结果往往不是完全准确的。
而通过平差可以将这些误差分布在测量要素上，使得整个测量结果更为合理。
平差的基本原理包括以下几个方面：1. 观测误差的性质：观测误差是服从一定的概率分布的，一般满足正态分布或其近似分布。
2. 绘图、观测和计算误差的连接性：测量平差将绘图误差、观测误差和计算误差联系在一起，通过适当的方法进行计算处理。
3. 误差的耦合性：测量过程中的各个要素之间存在着一定的关系，其误差也会相互影响。
通过平差可以将这些误差合理地分配和补偿。
二、测量平差的计算方法测量平差的计算方法有很多种，下面将介绍几种常见的方法。
1. 最小二乘法：最小二乘法是一种常用的测量平差方法，其基本思想是将误差的平方和最小化。
通过对误差进行建模和优化，可以得到一组最优解。
2. 最大似然估计法：最大似然估计法是一种基于统计原理的测量平差方法。
它根据观测数据的概率分布，选择出最具可能性的结果。
通过最大化似然函数，可以得到一组最优解。
3. 权值平差法：权值平差法是一种根据观测精度的大小，给予不同权值的平差方法。
通过给观测数据引入权值，可以使得精度高的数据在计算过程中起到更大的作用，从而提高整体的测量精度。
4. 卡尔曼滤波法：卡尔曼滤波法是一种基于状态估计的测量平差方法。
它通过建立状态模型和测量模型，利用观测数据进行误差修正，从而得到更加准确的结果。
三、测量平差的应用测量平差在实际应用中有着广泛的应用。
以下通过几个领域的案例来说明。
1. 地理测量：在地理测量中，测量平差常用于大地测量和地图制图。
通过平差可以消除地球曲率、大地水准面等因素的影响，得到更加准确的测量结果，提高地图的精度和真实度。
测绘学概论(10.2)--观测误差与测量平差
第十讲 习题作业思考题1你是如何理解观测误差、模型误差是不可避免的？2试述中误差与真误差的概率关系？并说明计算中误差的意义。
3什么是最小二乘原理？4如何理解测量平差这一学科在测绘成果质量控制中的作用？参考答案1你是如何理解观测误差、模型误差是不可避免的？观测不可避免的存在误差，是测量本身固有属性所决定的，一个测量过程离不开观测员的基本操作、仪器工具的使用、观测的环境及其变化等，任何过程都可能产生误差（仪器误差，人为误差，外界条件误差）。
分类：偶然误差（由偶然因素引起的、不是观测者所能控制的一种误差。
采用一定的最优化准则处理，允许存在）、系统误差（在相同的观测条件下作一系列观测，如果误差在大小、符号上表现出系统性，或者在观测过程中按一定的规律变化，或者为某一常数）、粗差（粗大误差，是指比在正常观测条件下所可能出现的最大偶然误差还大的误差）。
用计算机解决科学计算问题首先要建立数学模型，它是对被描述的实际问题进行抽象、简化而得到的，因而是近似的我们把数学模型与实际问题之间出现的这种误差称为模型误差。
任何观测和模型都具有误差，不可避免。
2试述中误差与真误差的概率关系？并说明计算中误差的意义。
中误差是衡量观测精度的一种数字标准，亦称“标准差”或“均方根差”。
在相同观测条件下的一组真误差平方中数的平方根。
因真误差不易求得,所以通常用最小二乘法求得的观测值改正数来代替真误差。
它是观测值与真值偏差的平方和观测次数n比值的平方根。
中误差不等于真误差，它仅是一组真误差的代表值。
中误差的大小反映了该组观测值精度的高低，因此，通常称中误差为观测值的中误差。
在一定置信度下真误差的大小可用中误差大小某种范围来表示，从而误差的传播、预测和控制都可通过计算中误差来完成。
3什么是最小二乘原理？最小二乘法（又称最小平方法）是一种数学优化技术。
它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。
利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。
测量平差知识大全
➢绪论➢测量平差理论➢4种基本平差方法➢讨论点位精度➢统计假设检验的知识➢近代平差概论✧绪论§1-1观测误差测量数据（观测数据）是指用一定的仪器、工具、传感器或其他手段获取的反映地球与其它实体的空间分布有关信息的数据，包含信息和干扰（误差）两部分。
一、误差来源观测值中包含有观测误差，其来源主要有以下三个方面：1. 测量仪器；2. 观测者；3. 外界条件。
二、观测误差分类1. 偶然误差定义，例如估读小数；2. 系统误差定义，例如用具有某一尺长误差的钢尺量距；系统误差与偶然误差在观测过程中总是同时产生的。
3. 粗差定义，例如观测时大数读错。
误差分布与精度指标§2-1 正态分布概率论中的正态分布是误差理论与测量平差基础中随机变量的基本分布。
一、一维正态分布§2-2偶然误差的规律性2. 直方图由表2-1、表2-2可以得到直方图2-1和图2-2（注意纵、横坐标各表示什么？），直方图形象地表示了误差分布情况。
3. 误差分布曲线（误差的概率分布曲线）在一定的观测条件下得到一组独立的误差，对应着一种确定的误差分布。
当观测值个数的情况下，频率稳定，误差区间间隔无限缩小，图2-1和图2-2中各长方条顶边所形成的折线将分别变成如图2-3所示的两条光滑的曲线，称为误差分布曲线，随着n增大，以正态分布为其极限。
因此，在以后的讨论中，都是以正态分布作为描述偶然误差分布的数学模型。
4. 偶然误差的特性第三章协方差传播律及权在测量实际工作中，往往会遇到某些量的大小并不是直接测定的，而是由观测值通过一定的函数关系间接计算出来的，显然，这些量是观测值的函数。
例如，在一个三角形中同精度观测了3个内角L1，L2和L3，其闭合差w和各角度的平差值分别又如图3—1中用侧方交会求交会点的坐标等。
现在提出这样一个问题：观测值函数的精度如何评定？其中误差与观测值的中误差存在怎样的关系？如何从后者得到前者？这是本章所要讨论的重要内容，阐述这种关系的公式称为协方差传播律。
测量平差资料
测量平差资料第⼀章绪论⼀、观测误差1、为什么要进⾏观测必要观测、多余观测2、误差存在的现象3、误差产⽣的原因观测条件：观测仪器、观测者、外界条件4、误差的分类粗差、系统误差、偶然误差5、误差的处理办法⼆、测量平差的简史和发展三、测量平差的两⼤任务及本课程的主要内容第⼆章误差分布与精度指标⼀、偶然误差的规律性1、随机变量2、偶然误差的分布正态分布3、偶然误差的统计特性由统计分析可以看出，偶然误差具有下列特性：1、在⼀定的观测条件下，偶然误差的绝对值有⼀定的限值，即超过⼀定限值的偶然误差出现的概率为零；2、绝对值较⼩的偶然误差⽐绝对值较⼤的偶然误差出现的概率⼤；3、绝对值相等的正负偶然误差出现的概率相同；4、偶然误差的理论平均值为零⼆、随机变量的数字特征（1）反映随机变量集中位置的数字特征---数学期望（2）反映随机变量偏离集中位置的离散程度----⽅差（3）映两两随机变量x、y相关程度的数字特征---协⽅差3、协⽅差(a) 定义相关系数三、衡量精度的指标1、⽅差和中误差2、平均误差3、或然误差4、极限误差5、相对（中、真、极限）误差四、随机向量的数字特征1、随机向量2、随机向量的数学期望3、随机向量的⽅差-协⽅差阵协⽅差阵的定义协⽅差阵的特点4、互协⽅差阵协⽅差阵的定义协⽅差阵的特点五、精度准确度精确度观测值的质量取决于观测误差（偶然误差、系统误差、粗差）的⼤⼩。
1、精度：描述偶然误差，可从分布曲线的陡峭程度看出精度的⾼低。
2、准确度：描述系统误差和粗差，可⽤观测值的真值与观测值的数学期望之差来描述，即：3、精确度：描述偶然误差、系统误差和粗差的集成，精确度可⽤观测值的均⽅误差来描述，即：即观测值中只存在偶然误差时，均⽅误差就等于⽅差，此时精确度就是精度。
七、⼩结第三章协⽅差传播律⼏个概念1、直接观测量2、⾮直接观测量---观测值的函数⽔准测量导线测量三⾓形内⾓平差值3、独⽴观测值4、⾮独⽴观测值----相关观测值独⽴观测值各个函数之间不⼀定独⽴5、误差传播律6、协⽅差传播律⼀、观测值线性函数的⽅差设观测向量L及其期望和⽅差为：若观测向量的多个线性函数为三、两个函数的互协⽅差阵四、⾮线性函数的情况五、多个观测向量⾮线性函数的⽅差—协⽅差矩阵设观测向量的t个⾮线性函数为：对上式求全微分，得六、协⽅差传播律的应⽤1、⽔准测量的精度2、距离丈量的精度3、同精度独⽴观测值算术平均值的精度七、应⽤协⽅差传播律时应注意的问题（1）根据测量实际，正确地列出函数式；（2）全微分所列函数式，并⽤观测值计算偏导数值；（3）计算时注意各项的单位要统⼀；（4）将微分关系写成矩阵形式；（5）直接应⽤协⽅差传播律，得出所求问题的⽅差-协⽅差矩阵。
测量平差基础名词解释
第一章1、观测误差产生的原因很多，概括起有以下三种：测量仪器（感觉器官的局限、技术水平、工作态度）、观测者（具有一定限度的准确度）、外界条件（温度、湿度、风力、大气折光等）。
2、偶然误差：在相同的观测条件下作一系列的观测，如果误差在大小和符号上都表现出偶然性，即从单个误差看，该列误差的大小和符号没有规律性，但就大量误差的总体而言，具有一定的统计规律，这种误差称为偶然误差,也叫随机误差。
采取措施：处理带有偶然误差的观测值，就是本课程的内容，也叫做测量平差。
3、系统误差：在相同的观测条件下作一系列的观测，如果误差在大小、符号上表现出一致性，或者在观测过程中按一定的规律变化，或者为一常数，这种误差就称为系统误差。
消除或削弱的方法：采取合理的操作程序（正、倒镜，中间法，对向观测等）；用公式改正，即加改正数。
4、粗差：粗差即粗大误差，或者说是一种大量级的观测误差，是由于测量过程中的差错造成的。
发现、剔除粗差的方法：进行必要的重复测量或多余观测，采用必要而又严格的检核、验算等，发现后舍弃或重测。
5、测量平差两大任务：（1）、求平差值（求未知量的最佳估值）；（2）、精度评定（评定测量成果精度）。
6、测量平差第二章789、真值：任一观测量，客观上总是存在一个能代表其真正大小的数值，这一数值就称为该观测值真值10、真误差：真值与观测值之差11、残差（改正数）：改正数（V）= 平差值（）- 观测值（）12、偶然误差的四个统计特性：（1）一定观测条件下，误差绝对值有一定限值（有限性）；（2）绝对值较小的误差比绝对值较大的误差出现概率大（渐降性）；（3）绝对值相等的正负误差出现概率相同（对称性）；（4）偶然误差的数学期望为零（抵偿性）13、平均误差：在一定的观测条件下，一组独立的偶然误差绝对值的数学期望，称为平均误差14、或然误差：误差出现在（- ρ，+ ρ）之间的概率等于1/2，即15、极限误差：通常将三倍（或两倍）的中误差作为极限误差，即16、相对中误差的定义是：中误差与观测值之比，即17、精度：是指误差分布的密集或离散程度，即：L与E（L）接近程度。
测绘学概论 第二讲 观测误差与测量平差
精品课件
观测误差
➢误差的概念:日常生活中经常遇到的:如量距、量身高、 称体重，几次的结果一定不完全相同，几次之间就存 在有误差。
➢误差的表现形式： • 重复观测值之间存在差异 • 实际观测值不满足应有的理论关系，如三角形 ➢观测误差产生的原因： • 仪器误差 • 人为误差 • 外界条件误差 ➢观测误差的分类
观测误差分类
➢粗差
•即粗大误差，是指比在正常观测条件下所可能出现的最大 误差还要大的误差；
•现代数据采集的高自动化，数据量的海量化，使得粗差问 题在现今的高新测量技术（GPS、GIS、RS）中尤为突出。
✓观测时大数读错；
✓计算机输入数据错误；
✓航测相片判读错误；
✓模拟信号向数字信号转换错误；
注意：粗差的控制和识别研究已成为数据处理中重要的研
P(X=1)=1/2
精品课件
观测误差分类
➢系统误差
•误差在大小和符号上都表现出系统性，或者在观测过程中 按一定的规律变化，或者为一常数。 ✓量距时尺长不准确； ✓测距时一次测不完； ✓GPS观测中不同子网，由于观测仪器不同，所用星历不同、 基线解算软件不同
精品课件
系统误差
•系统误差对观测结果有何影响？→累积性
偶然误差；系统误差；粗差
精品课件
测量误差（观测误差）
➢测距：往返测不等
LL
➢测角：盘左L，盘右R LR180 00
(完整版)测量平差知识大全汇总
➢绪论➢测量平差理论➢4种基本平差方法➢讨论点位精度➢统计假设检验的知识➢近代平差概论✧绪论§1-1观测误差测量数据（观测数据）是指用一定的仪器、工具、传感器或其他手段获取的反映地球与其它实体的空间分布有关信息的数据，包含信息和干扰（误差）两部分。
一、误差来源观测值中包含有观测误差，其来源主要有以下三个方面：1. 测量仪器；2. 观测者；3. 外界条件。
二、观测误差分类1. 偶然误差定义，例如估读小数；2. 系统误差定义，例如用具有某一尺长误差的钢尺量距；系统误差与偶然误差在观测过程中总是同时产生的。
3. 粗差定义，例如观测时大数读错。
误差分布与精度指标§2-1 正态分布概率论中的正态分布是误差理论与测量平差基础中随机变量的基本分布。
一、一维正态分布§2-2偶然误差的规律性2. 直方图由表2-1、表2-2可以得到直方图2-1和图2-2（注意纵、横坐标各表示什么？），直方图形象地表示了误差分布情况。
3. 误差分布曲线（误差的概率分布曲线）在一定的观测条件下得到一组独立的误差，对应着一种确定的误差分布。
当观测值个数的情况下，频率稳定，误差区间间隔无限缩小，图2-1和图2-2中各长方条顶边所形成的折线将分别变成如图2-3所示的两条光滑的曲线，称为误差分布曲线，随着n增大，以正态分布为其极限。
因此，在以后的讨论中，都是以正态分布作为描述偶然误差分布的数学模型。
4. 偶然误差的特性第三章协方差传播律及权在测量实际工作中，往往会遇到某些量的大小并不是直接测定的，而是由观测值通过一定的函数关系间接计算出来的，显然，这些量是观测值的函数。
例如，在一个三角形中同精度观测了3个内角L1，L2和L3，其闭合差w和各角度的平差值分别又如图3—1中用侧方交会求交会点的坐标等。
现在提出这样一个问题：观测值函数的精度如何评定？其中误差与观测值的中误差存在怎样的关系？如何从后者得到前者？这是本章所要讨论的重要内容，阐述这种关系的公式称为协方差传播律。
测量平差方法及误差分析技巧
测量平差方法及误差分析技巧引言：测量平差在各个领域中都起到了至关重要的作用，无论是土地测量、工程测量还是地理测量都离不开精确的测量平差。
本文将介绍测量平差的基本原理、方法以及误差分析技巧，以帮助读者更好地理解和应用这些知识。
一、测量平差的基本原理1.1 测量平差的定义测量平差是指在测量中，通过对测量数据进行处理和分析，用数学方法将观测值修正为比较可靠的数值，并确定其精度和可靠度的过程。
1.2 测量平差的基本原理测量平差的基本原理是以观测数据为基础，通过适当的计算和修正方法，使测量结果达到满足一定精度要求的条件。
二、测量平差的方法2.1 误差的分类误差是指由于种种原因导致观测值与真值之间的差异。
根据产生误差的原因，可将误差分为系统误差和随机误差两类。
2.2 测量平差的方法2.2.1 最小二乘法最小二乘法是一种常用的测量平差方法，其基本原理是通过构建误差方程，使误差的平方和最小化，从而得到最优的修正数值。
2.2.2 加权最小二乘法加权最小二乘法是在最小二乘法的基础上，引入权重因子，对观测值进行加权处理，以更好地反映各个观测值的可靠性。
2.2.3 置信椭圆法置信椭圆法是一种通过误差椭圆的几何性质，结合观测弥散矩阵，进行测量平差的方法。
通过确定椭圆的长轴、短轴和倾斜角度，可对误差进行合理的修正和分析。
三、误差分析技巧3.1 误差的传递规律误差在测量过程中具有传递性，即观测结果的误差会随着计算过程的推进而逐渐增大。
因此，在进行误差分析时，需要考虑不同环节中误差的传递规律，以准确评估测量结果的可靠性。
3.2 概略误差与精确误差概略误差是指由于设备精度、人为操作等因素导致的测量误差，通过一些常见的公式和方法可以进行较为粗略的估计。
精确误差是在概略误差的基础上，通过更加精细的计算和分析得到的误差值，更贴近实际测量结果的误差。
3.3 误差理论和误差估计误差理论是关于误差发生的规律的理论体系，包括误差分类、误差分布等。
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可能性与概率
抛掷硬币试验 实验者 次数 蒲丰 4040 比尔逊 12000 比尔逊 24000
正面次数 频率 2048 0.5069 6019 0.5016 12012 0.5005
可能性与概率
概率统计的定义：假设我们重复地进行同一个试 验n次，如果事件A在这n次实验中发生了k次，那 么我们称事件A对n次试验的频率是k/n。如果试 验次数越来越多，频率始终在某一个数字p附近 做稳定的微小摆动，那么我们就定义事件A的概 率是p，并且写成P(A)=p 上例 P(X=0)=1/2 P(X=1)=1/2
仪器工具误差 环境误差：随时间变化、大气折光、无线电 传播干扰、多路径效应 图像转换误差
基准误差
定轨误差 输入误差 人员误差
误差来源
自然界的固有属性 变化和模糊是自然界的两个特性 测量的固有属性 仪器、观测者、外界环境
测量结果的表达模型
( X ,Y , Z )
S ( X x) (Y y ) ( Z z )
•误差在大小和符号上都表现出偶然性，单个误差 的大小和符号没有规律性，但就大量误差的总体 而言，具有统计规律。
偶然误差特性
（1）在一定的观测条件下，偶然误差的 绝对值不会超过一定的限值； （2）绝对 值较小的误差比绝对值较大的误差出现的 可能性大； （3）绝对值相等的正误差与 负误差出现的可能性相等； （4）偶然误 差的简单平均值，随着观测次数的无限增 加而趋于零；
A 0
矛盾方程组的解算 n t 相容方程组的解算 n t 大规模方程组的解算 病态方程组的解算 A 0 非线性方程组的解算 y A sin X 附加约束条件——最优化准则
3.4测量平差学科的特色
测量平差是集概率统计学、近代代数学、 计算机软件、误差理论、测量数据处理技 术为一体的一门新学科； 测量平差学科的基本理论和方法可广泛 应用于计量学、物理学、电工学、化工学 及各类工程学科；
lim X X
n
真值的定义
观测量的数学期望为真值
E（L）＝X
•个别观测值的真值是未知的 •某些函数值的真值是已知的（三角形三内角之 和为180度）
约定真值 相对于观测值而言是一个高精度 的已知值
2.3误差大小如何度量－－精度指标
•误差大，精度低；误差小，精度高 •精度应与一系列观测的离散度有关 •精度指标应与误差大小有数值上的统计关系
系统误差
•误差在大小和符号上都表现出系统性，或者在观 测过程中按一定的规律变化，或者为一常数。
系统误差处理：
设计观测方案予以消除或削弱 公式改正
平差模型中予以补偿或消除
粗差
•即粗大误差，是指比在正常观测条件下所可能出 现的最大误差还要大的误差；
•现代数据采集的高自动化，数据量的海量化，使 得粗差问题在现今的高新测量技术（GPS、GIS、 RS）中尤为突出。
观测与观测误差 误差理论基础 测量平差 测量平差的应用和发展
1、观测与观测误差
观测（测量）：用一定的仪器、工具、
传感器或其他手段获取与地球空间分 布有关信息的过程和实际结果。
现代数据采集
8 数字照相机
惯性导 航系统
GPS天线
VISAT™ 移动制图系统
观测不可避免地存在误差
2 2
2
1
2
S
( x, y, z )
S f ( , t , )
λ波长 Δt时间差 δ电离层等各项改正
测量平差学科的任务
——空间数据误差处理和分析
观测存在误差 多余观测
建立误差分析体系，研究误差来源、类型、 度量误差指标、误差空间传播机制，削弱误 差对测绘产品的质量影响，产品质量控制－ －误差统计理论
定义
方差
2 lim
i2
i 1
n
n
n
标准差
2
P( ) 0.683 P(2 2 ) 0.955 P(3 3 ) 0.997
精度估计：
残差 V
ˆ 2 2
2.4误差如何传播
已知两点坐标 ( x1 , y1 ), ( x2 , y2 ) 的标准方差为 x1 , y1 , x 2 , y 2
3.2最优化准则
最小二乘法：
V TV min
１７９４年，高斯提出最小二乘法 １８０１年，利用最小二乘法预报谷神星运行轨道
１８０９年，高斯在《天体运动的理论》中发表其方法
１８０６年，勒戎德乐 从代数观点独立提出最小二乘法
o极大似然估计
o极大验后估计
o贝叶斯估计
o滤波估计 o拟合推估法 o广义最小二乘估计 o稳健估计法 o其他最优估计方法
问其长度 S12 ( X 2 X 1 ) (Y2 Y1 )
2
1 2 2
的
S ?
已知S＝AB，HA＝HB，仪器高I，观测值α ，求高 BC
B C i Stg
由 , i 求
BC
21 , 2 2 ,, 2 n
Z f ( L1, L2 ,, Ln ) 已知 L1 , L2 ,, Ln
V1+V2+V3+w=0
V12+V22+V32=min
测量平差：依据某种最优化准则，由一系列带有 观测误差的测量数据，求定未知量的最佳估值及 精度的理论和方法。
观测误差的存在使得测量平差必要，多余观测的 存在使测量平差成为可能。 经典平差范畴：研究只带有偶然误差的观测 近代平差范畴：研究同时带有偶然误差、系统 误差、粗差的观测
DZ F ( 21 , 2 2 ,, 2 n )
3.测量平差
进行多余观测 检核；提高成果质量
观测存在误差怎么办？
有了多余观测，观测间存在矛盾，怎么处理？
3.1 测量平差的基本概念
a1=bsin(L1)/sin(L2) a2=bsin(180-L2-L3)/sin(L2) a1不等于a2 ? 建模a=f(L1,L2,L3) ，最优化数学求a Li的改正数Vi，评定a的精度 L1+L2+L3-180=w
J
· ·
C2
J3
C3
处理空间信息数据，排除干扰，提取信息， 质量控制，成果分析
Y
测量平差学科发展方向
① 从单纯研究偶然误差理论扩展到包含系统 误差和粗差； ② 从测量数据静态处理发展到动态处理；
③ 结合现代“3S”及其集成技术研究和发展 相应的误差理论和测量平差方法；
4测量平差的应用和发展
国家控制网的布设与平差 摄影测量与大地测量观测联合平差
GIS数据精度分析和质量控制
动态监测分析与物理解释
工程控制网的设计与布设
平面基准
全国天文大地网
全国天文大地网 A Sketch of the 大地测量学的进展和我们的任务National Geodetic Control
依据某种最优化的准则，处理由于误差出现 的观测值间的矛盾，求定未知量的最优估值
正演问题 当录入误差已知计算测绘产品的数值 及其误差大小 反演问题 用户对测绘产品提出的误差限值确定 观测方案及录入数据误差的大小
2.误差理论基础
X:真值，L：观测值， ∆ ：真误差 ∆=X-L
2.1观测误差分类 偶然误差 系统误差 粗差 偶然误差（随机误差）
3.3线性方程组的解算
y1 a1 x1 b1 x2
y2 a2 x1 b2 x2
y Y 1 y 2 ,1 2
x1 X x 2 ,1 2
a A 1 a 2, 2 2
b1 b2
Y AX
n ,1
n ,t t ,1
模型误差
建模时模型中存在的系统误差和粗差
2.2什么是真值？
对同一量X进行n次观测，L1 , L2 ,, Ln 取其平均值 L
n n
L1 1 X L2 2 X Ln n X
L
i 1 i i 1
i
nX
1 n X i X n i 1 1 lim i 0 n n
全国天 文大地网 共包含三 角点、导 线点 48433个, 拉普拉斯 点458个, 长度起始 边467条, 由此组成 了全国范 围的参考 框架,是 国家各部 门进行测 绘工作的 基础。
隧道（洞）洞外GPS平面控制网布设示意图
进口端 J ·1 贯通面
· 1 C
出口端
J2·
·
· 贯通点
·C
·
隧道（洞）轴线 X
观测误差与测量平差
陶本藻 博士生导师
武汉大学测绘学院 地球空间环境与大地测量教育部重点实验室
பைடு நூலகம்教 授
现代测绘学：研究地球和其他实体的与地理 空间分布有关的信息的采集、量测、分析、 显示、管理和利用的科学和技术 空间信息技术：以“3S”为主要内容、计算机、 通讯为主要技术支撑。 空间信息特点：多维、多源、多尺度、多分 辨率、多时态。 数据特性：不确定性、随机性、模糊性。