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间接平差估值的统计性质(二)

下一节:间接平差估值的统计性质(三)

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间接平差估值的统计性质(二)课程教案、知识点、字幕

今天咱要讲的内容就是咱上一次

说过

参数估计量是最优无偏估计量要

从两个方面说

第一无偏咱上一次讲过了

第二参数估计量的方差最小

今天咱讲的是这个内容

第一个稍微命题

那就是说咱们参数估计量x^

它的方差DXX最小

那么这个命题怎么解释

就是说对于确定的因素

观测向量未知参数的估值

随着采用不同的估计方法

就可以得到多组估值和估值的方

差阵

例如第一种就说同样的一组观测

向量

L1L2LN那么我用最小二乘

估计得出来的

我把它叫做X1

然后方差阵是DX1X1

那么极大似然估值我得到的参数

叫做X2

然后它的方差阵叫DX2X2

好比说还有贝叶斯估计等等

或者说第N种估计

那么就得到了N个参数的估计量

和N个方差阵的估计量

那么在这里边有没有一个方差阵

是最小的呢

现在我们就是要证明在这些所有

的估计方法中

那么用最小二乘估计出来的方差

阵它是最小的

这就是咱们这个命题

我给大家解释的啊

第三个

那方差阵最小怎么来衡量

我这用的一个是方差阵最小的

衡量标准

因为在平差中参数有t个

因此咱们得到的参数的方差阵是

一个t乘t阶的一个对称方阵

我写到这个地方来

那么方差阵最小衡量标准是怎么

衡量的

是这样衡量的

就说数学上我使用矩阵的迹来

衡量

那么矩阵的迹是一个什么概念

是这样定义的

如果有一个方阵

A那么它的对角线元素之和我就

称为矩阵A的迹迹为trA好像

咱们前面方差阵提成t阶的方阵

那么它的D也就是方差阵的迹就

等于对角线元素的之和

那也就是说咱们t个参数的方差

之和

这就是方差阵的迹

那么要证明方差阵最小

也就是证明它的迹最小

就是说它所有的参数的方差之和

最小

下面第四个咱就是这个命题的

证明过程

在这个证明过程中

第一步首先构建咱们平差里边的

也就是间接平差里边误差方程

里边的常数项

也是在法方程里面的常数项

小L构造一个这样的函数

为什么呢

因为咱们的参数的估值就是L的

函数

因为咱们X的改正数的估值就

等于法方程系数阵的逆阵乘上B

TPL就是咱的第一式

所以这个参数估值就是自由项L

的函数

那好

在这个基础上呢

我设另一种估计方法

得到的参数估值是X点上面一个

点奥

原来咱平差估值这是个点

X点等于X0参数的近似值

加上一个小的

也就是说参数改正数那个点

因此这个参数改正数点等于贝塔

L也是什么呢

小L的函数

不过它前面的系数阵是一个贝塔

咱们的证明的思路是假设

X点它是最有无偏估计量

然后我去寻找贝塔

如果得出来贝塔带入到这个X点

等于贝塔L这个表达式里面

他和咱们最小二乘求出来的那个X

如果它的表达是相等

那我就认为咱们最小二乘得出来的

就是这个最优无偏估计量

他这个思想

就是这实际上是一个反证的一个

思路

那么现在我就开始了

那要证明X点等于贝塔L它的方

差是最小的

它是最有无偏估计量

首先说明X点它是一个无偏估计

那么无偏估计量贝塔它要满足

一个什么样的条件

下面第二个就是要说明这个问题

我对X点求数学期望

那就等于贝塔乘上一小L好

前面我已经证明过

咱们的小L它的数学期望就等于

误差方程的系数

阵B乘上参数改正数的真值

小X波浪将常数项小L的数学

期望EL等于B乘上参数改正数

的真值

代入上式

就得到了XDN的数学期望

等于参数X的真值

然后再另X点的数学期望等于

贝塔乘上B再乘上参数的改正数

的真值

那也就是说X点他如果要是无偏

估计量

它的条件是贝塔乘上B等于单位

或者我写成条件方程的形式

那就是贝塔B减一等于0

这就是咱们的第三式

第三个有了X点的表达式根据

协方差传播定律我就能得出来

X点的方差阵的表达式第四

那也就是说单位权方差乘以贝塔

再乘以权逆阵再乘上贝塔T这

就是X点的方

差阵的表达式

现在第四部我就要求谁能使方差

针最小的一个贝塔

那么我把贝塔找出来

看看它是一个什么结果

这个时候大家看明显

因为要求在满足第三个式子的

条件下

要使方差最小

那就应该是用咱们数学上条件

极值的解法

因此要构造一个极值函数

这个函数咱在前面用过多次

也就是拉格朗日乘常数法

那么第五个就是在构造出来的

条件极值函数

那这个时候

然后我对第五个式子求偏导

并令其等于0

就是第六个表达式

然后应用矩阵迹的两个性质

那么第七个性质就得到了第6式

的两项的表达是第八个式子

然后从把第八式代入到第六式

就得到了第九这个表达式

那么大家看第九这个表达式就是

单位权方差乘以贝塔乘上权逆阵

再加上KT乘上BT等于0

那么由第九式就能得到贝塔的

解第10这个表达式

然后把十这个式子带入到第三

表达式

从而得到K的一个解第11个

式子

得到贝塔这个表达式

然后将十和11这两个表达式代

入到第九

然后就得到12这个式子12

这个式子

大家看就是贝塔的一个表达式

贝塔就等于Nbb的逆阵

也就是咱们法方程系数阵的逆阵

乘上一个BT再乘上一个p逆

这个时候咱再把它代入

这个时候就得到第13式

也就是X点等于法方程系数

阵的逆阵乘上BTP的逆阵乘上

小L这一个大家回忆一下

咱们在间接平差里面

也就是说根据最小二乘进行间接

平差得出来的参数的解

也是法方程系数阵的逆阵

乘上BT再乘上权逆阵再乘上小

L那么十三十四这两个式子

一模一样

或者说完全相等

因为X点这个咱们是假设它是什么方

差阵最小

而且无偏的情况下得出来的

因此他的结论和他间接平差的

结论一致

那么这样就从另一个从反证法的

角度来说

那就间接的证明了咱们间接评差

得到的参数

那么它是最优无偏估计量

也就是说它即是无偏

而且它的方差阵最小

那么通过这个证明

大家也学习到咱们证明的方法

原来在中学的时候就采用过一种

是正着

一步一步的按照顺序证明

一种是用反证的方法来证明咱们

这一个就是用反证的方法间接的

证明了咱们间接平差

也就说最小二乘估计估计出来的

方差

它的方差阵是比其他方法得出来

方差阵是最小的

所以咱们得在只含有偶然误差的

情况下

我们用间接评差估计出来的参数

它是最有无偏估计量

这是一个非常好的估计量

通过这一次的学习

希望大家对于理论的推导和最

小二乘它的优点有一个更加深刻

的认识

这一次课咱就讲到这个地方

谢谢

误差理论与测量平差课程列表:

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

间接平差估值的统计性质(二)笔记与讨论

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