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单位权中误差及协因数的计算

下一节:参数函数的精度评定

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单位权中误差及协因数的计算课程教案、知识点、字幕

本讲内容是间接平差中单位权中误差及协因数的计算

测量平差有两个任务,第一个任务是计算未知量的最或然值,第二个任务是评定测量成果的精度。

我们学习了间接平差中如何解决第一个任务,那对于第二个任务,让我们来分析一下具体来说评定什么量的精度。

在水准网中有观测值、高差、高程平差值、设定的参数高程平差值;

平面控制网中有观测值、边、角、以设定的参数平面坐标平差值;

在GPS网中观测值是基线向量、设定的参数是三维坐标平差值。当然这些量,我们都希望评定他们的精度。

具体来说在间接平差中包括三种量的精度评定:单位权中误差计算、协因数阵/方差阵以及参数函数的中误差。

本节我们先学习前两个量的精度评定。

第一个单位权中误差的计算:第一种方法是直接计算法,根号中的n,t已知,

VTPV项在求取平差值最或是值时已经求出V和P,所以可算出单位权中误差的估值。

第二种方法是,把VTPV中左端的V带入误差方程 (V=Bx-l),做一整理,下式中我们发现有BTPV=0,因此还剩下后一项。

这一项我们依然把V=Bx-l带入,得到如下式子,略作整理后得到最终的计算式。

在该式中,自由项l、权阵P、法方程的常数项W、参数改正数,在间接平差第一任务时已经求出,带入即可算出。

通常把方法一称为直接法,方法二称为间接法。

以上完成了单位权中误差,下面来学习协因数、协因数阵的计算。

在间接平差中基本向量如下所示观测值L、自由项l、设定的参数、改正数V和观测值的平差值。

在学过的条件平差中已分析过——观测值的协因数阵是已知的,以下思路和条件平差时一样。

就是把间接平差中涉及到的基本向量表达为观测值L的函数,表达如下:

对这个式子进行分析,在式子中有小l和小x平差值,但是没有大L和大X平差值,

我们知道自由项l等于观测值L减去观测值的近似值(是一个常数),那观测值和自由项的协因数阵是一样的。

同样的参数和参数改正数的协因数阵也是一样的。

所以在右边的基本向量表达式中就是观测值L、参数改正数、改正数V和观测值的平差值。

我们知道的是QLL,如何求取其他的基本向量的协因数阵呢?

我们先做一整理,求出系数K以及常量,写成大矩阵的形式,令Z为这四个向量组成的更大的向量,

K就是系数,Z0就是常数项,对这一式子应用协因数传播定律。

可以获得这样的一张表,表中即是间接平差中各向量的协因数阵和互协因数阵。

对角线位置上的子矩阵就是各基本向量的自协因数阵,非对角线上的子矩阵即是各向量的互协因数阵。

以下就对协因数阵和互协因数阵表进行分析,我们应该关注哪些点呢?

首先是参数的自协因数阵,等于法方程系数阵Nbb的逆阵,此阵和其逆阵我们已经求取了。那他就是已知结果了。

QXX他是一个几乘几的自协因数阵呢?在间接平差中我们设了必要观测值t个参数,那他就是一个t乘t维的。

主对角线元素就是我们设定的参数的协因数,有了协因数、又有了单位权中误差,就可算出参数的中误差。

其公式如下sigmaXj的平差值等于sigma0乘以根号下QXj的平差值,Q就是第j个主对角线元素。

第二个我们要关注的点是,在表中数值为0的点。

参数平差值和改正数的互协因数阵为0,观测值的平差值和改正数的互协因数阵为0。

等同于他们之间的统计不相关,他们又符合正态分布,就说他们是相互独立的量。

这就是我们需要关注的两个点:第一个是参数的协因数阵等于法方程系数的逆;

第二个要关注这些0值,能推导出某某量之间的统计不相关。

有了这些知识的铺垫,我们来看一下我们熟悉的例子——边角同测网示例。

在之前我们已算出待定点P1和P2的坐标平差值。

通过这节课学习,我们要计算出:第二问:单位权中误差,第三问:P1点的点位中误差。

首先求取单位权中误差,用直接法进行求取,也可采用间接法进行求取。

进而求取单位权中误差的估值,等于正负3.4秒。

和条件平差一样,在定权时先假定单位权中误差=测角中误差,这一例中是正负2.5秒。

他们分别称之为后验单位权中误差估值和先验单位权中误差,他们有什么区别和联系呢?请思考一下。

下面解决第三问,第三问是求取P1点的点位精度。

求P1点的点位精度,由前面所学知识知道,点位精度等于纵横坐标两个方向方差之和即是点位方差。

前面讲过参数协因数阵主对角线元素就是某一参数的协因数,首先看X1、Y1的协因数去哪里获知?

就是第一行第一列和第二行第二列主对角线元素,带入到式子里,可算出具体数值。

对其开根号,得到P1点位中误差(即是精度),为2.3厘米。满足了我们的精度需求。

通过这样的例子——边角同测网示例,我们学习了待定点P1、P2的坐标平差值的计算。

在今天的内容中,我们学习了单位权中误差和P1点的点位中误差的求取。

下节课我们要讲述P1和P2点间边长平差值中误差的计算,来完成这个算例。

我们本节课就讲到这里。

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第一章 测量误差及其传播律

-§1.1 测量误差及其分类

--内容提要

--测量误差

--课程的目的、意义及学习方法

--讨论1-为什么学习这门课程?

--讨论2-学习这门课的意义

--教材~1.1 观测误差及其分类

--教案~1.1 测量误差及其分类

-作业--§1.1 测量误差及其分类

-§1.2 偶然误差的概率特性

--内容提要

--偶然误差的概率特性

--讨论-偶然误差特性之间的关系

--教材~1.2 偶然误差规律性

--教案~1.2 偶然误差的概率特性

-作业--§1.2 偶然误差的概率特性

-§1.3 精度及其衡量指标

--内容提要

--衡量精度的指标

--精度、准确度、精确度

--讨论--精度、准确度、精确度

--教材~1.3 衡量精度的指标

--教案~1.3 衡量精度的指标

-作业--§1.3 精度及其衡量指标

-§1.4 协方差传播律

--内容提要

--协方差与相关

--协方差传播律的概念

--线性函数的协方差传播(一)

--线性函数的协方差传播(二)

--非线性函数的协方差传播

--协方差传播律的应用

--讨论1-协方差传播律的不同表达

--教材~1.4 协方差传播律及其应用

--教案~1.4 协方差传播律

-作业--§1.4 协方差传播律

-实验1 Excel中的矩阵运算

--实验1-excel中的矩阵运算

--教案~实验一

-§1.5 权与常用的定权方法

--内容提要

--权与单位权

--测量中常用的定权方法

--讨论1-权的意义

--讨论2-常用定权方法的特点

--教材~1.5 权与常用的定权方法

--教案~1.5 权与常用的定权方法

-作业--§1.5 权与常用的定权方法

-§1.6 协因数及其传播律

--内容提要

--协因数阵

--协因数传播律

--讨论1-协因数传播律的表述

--讨论2-协方差传播律与协因数传播律的关系

--讨论3-中误差、协因数与权三者之间的作用和关系

--教材~1.6 协因数与协因数传播律

--教案~1.6 协因数传播律

-作业--§1.6 协因数及其传播律

-实验2 MATLAB的矩阵运算

--实验二 MATLAB的矩阵运算

--教案~实验二

-§1.7 由真误差计算中误差及应用

--内容提要

--由真误差计算中误差

--由真误差计算中误差的实际应用

--讨论1-不等精度的观测值化为等精度

--讨论2-双观测值的特点及作用

--教材~1.7 由真误差计算中误差及应用

--教案~1.7 由真误差计算中误差及其应用

-作业--§1.7 由真误差计算中误差及应用

-§1.8 系统误差的传播

--内容提要

--系统误差的传播

--讨论-系统误差的传播

--教材~1.8 系统误差的传播

--教案~1.8 系统误差的传播

-作业--§1.8 系统误差的传播

第二章 平差的数学模型与最小二乘原理

-§2.1 测量平差概述

--内容提要

--测量平差概述

--讨论1-测量几何模型确定

--讨论2-多余观测作用

--教材~2.1 测量平差概述

--教案~1.1 测量平差概述

-作业--§2.1 测量平差概述

-§2.2 测量平差的数学模型

--内容提要

--条件平差函数模型

--附有参数的条件平差函数模型

--间接平差函数模型

--附有限制条件的间接平差函数模型

--测量平差的函数模型对比分析与随机模型

--讨论-5种函数模型之特点

--教材~2.2 测量平差的数学模型

--教案~2.2 测量平差的数学模型

-作业--§2.2 测量平差的数学模型

-§2.3 函数模型的线性化

--内容提要

--测量平差函数模型的线性化

--讨论-泰勒公式的应用

--教材~2.3 函数模型的线性化

--教案~2.2 测量平差函数模型线性化

-作业--§2.3 函数模型的线性化

-§2.4 最小二乘原理及其应用

--内容提要

--最小二乘原理

--最小二乘原理在测量平差中的应用

--讨论-最小二乘的含义

--教材~2.4 最小二乘原理及其应用

--教案~2.4 最小二乘原理及其在测量平差中的应用

-作业--§2.4 最小二乘原理及其应用

第三章 条件平差

-§3.1 条件平差原理

--内容提要

--平差值求取原理

--条件平差的计算步骤

--水准网算例

--讨论1-条件平差的产生

--讨论2-基础方程的建立

--教材~3.1 条件平差原理+精度评定

--教案~3.1 条件平差原理

-作业--§3.1 条件平差原理

-§3.2 条件方程

--内容提要

--不同类型控制网条件方程数的确定

--水准网条件方程

--自由测角网条件方程

--附合测角网条件方程

--测边网条件方程

--讨论1-条件方程的种类

--讨论2-条件方程的不唯一性

--教材~3.2 条件方程

--教案~3.2 条件方程

-作业-§3.2 条件方程

-§3.3 导线网条件平差计算

--内容提要

--导线条件平差方程数的确定

--附合导线方位角条件方程

--附合导线坐标条件方程

--单一闭合导线条件方程

--导线条件平差的定权方法

--导线条件平差实例

--讨论-导线的条件方程特点

--教材~3.3 导线网条件平差

--教案~3.3 导线网条件平差

-作业--§3.3 导线网条件平差计算

-§3.4 精度评定

--内容提要

--条件平差单位权中误差的计算

--条件平差模型中的协因数阵

--条件平差方法中平差值函数的协因数阵

--讨论1-精度评定的范畴

--讨论2-精度评定与协方差/协因数传播律的关系

--教材~3.4 条件平差的精度评定

--教案~3.4 精度评定

-作业--§3.4 精度评定

-§3.5 附有参数的条件平差

--内容提要

--附有参数的条件平差原理

--附有参数的条件平差的精度评定

--附有参数的条件平差计算实例(1)

--讨论-附有参数的条件平差与条件平差的区别与联系

--教材~3.5 附有参数的条件平差

--教案~3.5 附有参数的条件平差

-作业--§3.5 附有参数的条件平差

-§3.6 条件平差估值的统计性质

--内容提要

--条件平差估值的统计性质

--讨论-平差成果具有的统计性质

--教材~3.6条件平差估值的统计性质

--教案~3.6 条件平差估值的统计性质

-作业--§3.6 条件平差估值的统计性质

第四章 间接平差

-§4.1 间接平差原理

--内容提要

--间接平差--求平差值一般原理

--间接平差计算步骤

--讨论1-间接平差与附有参数的条件平差的区别

--讨论2-间接平差的特征

--教案~4.1 间接平差原理

-作业--§4.1 间接平差原理

-§4.2 误差方程

--内容提要

--参数选取

--测角网观测方程的组成

--测角网误差方程

--测边网观测方程组成

--测边网误差方程

--边角网间接平差算例

--讨论-间接平差与条件平差的比较

--教材~4.2 误差方程

--教案~4.2 误差方程

-作业--§4.2 误差方程

-§4.3 精度评定

--内容提要

--单位权中误差及协因数的计算

--参数函数的精度评定

--讨论-间接平差法精度评定的方便性

--教材~4.3 精度评定

--教案~4.3 精度评定

-作业--§4.3 精度评定

-§4.4 附有限制条件的间接平差

--内容提要

--附有限制条件的间接平差原理

--附有限制条件的间接平差的精度评定

--附有限制条件的间接平差实例

--附有限制条件的间接平差公式汇编

--讨论-附有限制条件的间接平差

--教材~4.4 附有限制条件的间接平差

--教案~4.4 附有限制条件的间接平差

-作业--§4.4 附有限制条件的间接平差

-§4.5 间接平差估值的统计性质

--内容提要

--间接平差估值的统计性质(一)

--间接平差估值的统计性质(二)

--间接平差估值的统计性质(三)

--讨论-四种平差方法的统一性

--教材~4.5 间接平差估值的统计性质

--教案~4.5 间接平差的统计性质

-作业--§4.5 间接平差估值的统计性质

-实验3 科傻平差软件简介

--实验三—科傻平差软件简介

--教案~实验3

第五章 误差椭圆

-§5.1 概述

--内容提要

--点位真误差

--点位方差

--讨论1-点位中误差的特质

--讨论2-点位中误差的局限性

--教材~5.1 概述

--教案~5.1概述

-作业--§5.1 概述

-§5.2 点位误差

--内容提要

--点位中误差的计算

--任意方向φ上的位差

--位差的极大值和极小值

--以极大值E和极小值F表达任意方向上的位差

--讨论1-任意方向上的位差(中误差)

--讨论2-点位位差极大值与极小值的计算

--教材~5.2 点位误差

--教案~5.2 点位误差

-作业--§5.2 点位误差

-§5.3 误差曲线

--内容提要

--误差曲线

--讨论-误差曲线的特征

--教材~5.3 误差曲线

--教案~5.3 误差曲线

-作业--§5.3 误差曲线

-§5.4 误差椭圆

--内容提要

--误差椭圆

--误差椭圆实例

--讨论-误差椭圆与误差曲线

--教材~5.4 误差椭圆

--教案~5.4 误差椭圆

-作业--§5.4 误差椭圆

-§5.5 相对误差椭圆

--内容提要

--相对误差椭圆

--讨论-误差椭圆与相对误差椭圆

--教材~5.5 相对误差椭圆

--教案~5.5 相对误差椭圆

第六章 误差分布与平差参数的统计假设检验

-§6.1 概述

--内容提要

--误差分布与平差参数的假设检验概述

--讨论-两类错误

--教材~6.1 概述

--教案~6.1 概述

-作业--§6.1 概述

-§6.2 常用的参数假设检验方法

--内容提要

--u检验方法

--t检验法

--χ2检验法

--F检验法

--讨论-常用假设检验的适用性

--教材~6.2 常用的参数假设检验方法

--教案~6.2 常用的参数假设检验方法

-作业--§6.2 常用的参数假设检验方法

-§6.3 误差分布的假设检验

--内容提要

--误差分布的假设检验(一)

--误差分布的假设检验(二)

--讨论-误差分布检验的用途

--教材~6.3 误差分布的假设检验

--教案~6.3 误差分布的假设检验

-作业--§6.3 误差分布的假设检验

-§6.4 平差参数的显著性检验

--内容提要

--平差参数显著性检验概述与检验方法

--平差参数显著性检验实例

--讨论-平差参数检验与常用参数检验

--教材~6.4 平差参数的显著性检验

--教案~6.4 平差参数的显著性检验

-作业--§6.4 平差参数的显著性检验

-§6.5 后验方差的检验

--内容提要

--后验方差检验的基本思想

--后验方差检验的实例

--讨论-后验方差检验的用途

--教材~6.5 后验方差的检验

--教案~6.5 后验方差的检验

-作业--§6.5 后验方差的检验

第七章 近代平差

-§7.1 序贯平差

--内容提要

--序贯平差原理

--序贯平差精度评定

--序贯平差实例

--讨论-序贯平差的增益矩阵

--教材~7.1 序贯平差

--教案~7.1 序贯平差

-作业--§7.1 序贯平差

-§7.2 秩亏自由网平差

--内容提要

--秩亏自由网概述

--秩亏自由网平差的直接解法

--秩亏自由网平差的附加条件解法

--秩亏自由网平差的精度评定

--秩亏自由网平差实例

--讨论1-秩亏自由网概念

--讨论2-秩亏自由网平差的准则

--教材~7.2 秩亏自由网平差

--教案~7.2 秩亏自由网平差

-作业--§7.2 秩亏自由网平差

-§7.3 附加系统参数的平差

--内容提要

--附加系统参数的平差

--附加系统参数的平差实例

--讨论-附加系统参数的平差的特征

--教材~7.3 附加系统参数的平差

--教案~7.3 附加系统参数的平差

-作业--§7.3 附加系统参数的平差

-§7.4 方差分量估计

--内容提要

--赫尔默特方差分量估计原理

--赫尔默特方差分量估计应用

--讨论-方差分量估计的意义

--教材~7.4 方差分量估计

--教案~7.4 方差分量估计

-作业--§7.4 方差分量估计

单位权中误差及协因数的计算笔记与讨论

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