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点位中误差的计算

下一节:任意方向φ上的位差

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点位中误差的计算课程教案、知识点、字幕

这一讲我们来学习点位中误差的计算

分这样几个方面

首先是中误差的计算思路

然后结合里面的一些要素展开

首先我们看一下点位中误差,整体计算思路是什么样的

上一讲我们学习了点位方差

它的表达式是这样的

涉及到了两个坐标方向上的坐标

真误差的方差

那么在这我们想

如果我知道了X和Y方向上的坐标方差

那么我们就可以计算点位方差了

而X和Y方向上的方差怎么计算呢?

我们可以回顾之前在平差解算过程当中

精度评定部分涉及到σX平方可以写成

单位权方差乘以协因数

在这儿我们就想就必须要知道谁

必须要知道

Qxx和Q yy

进而我们点位方差的计算式

也可以表达成单位权方差乘以X的协因数加上Y的协因数

那么点位中误差的计算是就是上式开方

在这儿我们涉及到两个问题

第一单位权方差如何求

第二 P点的坐标未知数X和Y的协因数如何计算

我们首先来看协因数的计算

也就是点位坐标协因数的计算

首先我们要想一下

那么点位坐标其实我们如果利用测量平差数据处理

经过平差模型解算出点位坐标之后

那么我们要评定精度

对吧

当时我们在平差解算的时候

有条件平差方法和间接平差方法

我们首先看一下

如果利用间接平差方法进行计算

那么如何来计算协因数?

如果我设有K个待定点坐标为参数,

是这样的参数向量

那么它的(协因数)在间接平差里面

我们在精度评定部分

你应该还记得这个参数的协因数其实就是谁呢

其实就是法方程系数阵的逆阵

也就是Nbb的逆即BTPB的逆就是这样一个大矩阵

在这个矩阵里头

其实也就涵盖了各个参数的协因数以及互协因数

我们看一下在这里面的主对角线元素

根据协因数阵的特点

它的主对角线元素就是参数的协因数

及各待定点坐标X和Y的协因数

我们再看橙色线所标的位置

第一行Qx1y1

那么它的左下角对称位置

Qy1x1

这代表了什么

其实就是

第一个点

它的X坐标和Y坐标的互协因数

那么对应主对角线两侧相应对称位置都是各点

坐标X、Y的互协因数

所以我们说这些位置

我们总结一下

它就是待定点坐标X和Y的相关协因数

接下来再看绿色方框所指位置

这个位置是什么呢?

首先它的主对角线方向是Qx1xp和Qy1yp

这个其实是谁,是1号点和P号点的

X坐标互协因数

那么反过来

非主对角线Qx1yp和Qy1xp那这个其实就是

一号点和P号点

X与Y坐标的相关协因数

那么以此类推

我们所有的绿色方框点都具有同样的性质

总结一下它其实就表达了j点和i点的纵横

坐标Xi和Yi与XjYj之间的互协因数

我们了解了协因数阵里面各元素所指的规律

那么就很方便去找参数的协因数及做各坐标协因数之间的关系了

也就是很容易能够找到对应的协因数了

这是间接平差方法

我们再看条件平差方法

那么同样待定点最或然坐标

它一般在条件平差里面是观测值L的平差值的函数

也就是说条件平差它都是观测向量平差值之间的关系

我们直接求出来的是平差值

那么所有的坐标都应该表达成平差值的函数

比如说P点坐标X、Y,它就可以表达成L间的函数

我要找XY的协因数怎么办

首先如果它是非线性函数

我要把它线性化

线性化,这就是权函数式,有了权函数式

那么找到权函数式的系数

同时 如果我们再有L,也就是平差值的协因数阵

就可以计算坐标X和Y的协因数了

那么我们看一下平差值的协因数阵

我们在条件平差精度评定的时候总结过它的协因数阵的形式

其实在这里面我们关键要找谁

观测值的权阵以及条件平差法方程系数阵

只要我们进行了平差计算

那么观测值权阵以及法方程系数阵是都能够获得的

那么往刚才我们三个协因数表达式里面带入

就可以计算协因数了

接下来我们看一下协因数的计算实例

如图所示一个平面控制网

AB是已知点

它的已知数据见表1,CDE是待定点

近似坐标也在表1里面

我们同精度观测了九个角度

这是一个测角网

那么观测值见表2

我们采用条件平差法进行平差

列出如下三个方程

我们看一下这三个方程是按照什么方式列出来的呢?

包括两个图形条件和一个极条件

在这让我们计算D点的协因数Qxx Qyy以及Qxy

如何来算呢?

根据我们刚才条件平差法计算协因数的思路

我们首先要找到什么呀?

权函数式

进而依据权函数式的系数

平差值的协因数代入后能够得到坐标的协因数

而这个平差值的协因数涉及到谁?

权阵还有法方程系数阵的逆阵

在这儿我们需要分四个步骤来解决这个问题

首先第一我们要找到系数阵A,

然后,再找到法方程系数阵及其逆阵

也就是Naa和Naa的逆

再列出D点坐标的权函数式最后依据上面的表达式

计算协因数

首先我们看一下

条件方程系数阵

这个条件方程在题目中已经给出了

那它的系数阵我们就很容易找出来

不过我们要注意它的改正数向量是1到9

所以系数阵应该是3×9的这样一个系数阵

第二步法方程系数阵和逆阵

那么我们要怎么样

先定权

如果是等精度观测权证就是一个单位阵结合

条件方程

我们就可以组成法方程

找到它的系数阵Naa如下

进而求它的逆阵,Naa的逆

第三步我们就要列权函数式了

在这里面我们看一下

D点坐标XY的全函数式怎么列呢

我们回忆一下我们之前的思路

其实可以由B点推算D点的坐标

那么就是下式

在这我们看一下

这个表达式是一个什么

是一个非线性的

我们要把它线性化

也就是全微分就能得到他的权函数式了

这个线性化方法其实和我们极条件的线性化方法就很像

我们线性化的形式

由于前面讲述过

我们就不再赘述了

直接得出它的权函数式,

代入数据得到权函数式的表达式

我们找到它的系数向量fxT和fyT

有了我们前面的计算结果作为基础

在这儿

我们把相关的各量代入到协因数数计算式里面

我们就可以最终得到X Y的协因数以及互协因数了

这是他的最后结果

上面这个题目给的是条件平差方法计算协因数

你想如果同样一个问题用间接平差方法来做的话

怎么来找出D点的协因数?

其实我们前面讲过它的计算思路

那么结合这些数据

你完全可以列出间接平差的观测方程

进而找到他的

法方程系数阵的逆阵

这个逆阵里面就有对应点的协因数

当然我们要设参数

这我们就不详细说了

课下可以自己来试着做一下

这是我们刚才说协因数的计算了

那么我刚才说了

我们要解决的是两个问题

一个是协因数

还有一个是什么?

单位权方差

那么单位权方差如何来解决?

其实我们有两种情况,第一我们通过平差计算之后

那么这个单位权方差就可以利用之前我们这个公式

也就是条件平差或间接平差里面都有这个计算式

利用改正数来计算单位权方差

但是这里面由于观测值的个数和观测次数有限

我们只能取它的估值了

还有在控制网设计阶段

在控制网设计阶段

我们还没有进行实际观测

也就是还没有进行平差处理

这个时候怎么样来确定单位权方差呢?

我们经常是使用什么经验值

比如说测角度

我们可以认为它是等精度观测

同时可以按照规范找出相应等级的误差值

可以查规范就可以了

通常把这样的值叫做先验值

就是先验单位权中误差

从而我们再结合相应的网形是可以能够找到它的

比如说间接平差方法

我们可以事先找到他的协因数阵

进而就可以算出什么了

预估点位精度了

比如说四等平面控制网测角中误差我们规定是

正负2.5秒

那么单位权中误差的先验值就是正负2.5

那么单位权方差有了,

协因数我们刚才也学会了它计算方法

现在点位中误差的计算就可以实现了

按照我们刚才前面得出的结论

点位方差的计算式那就是这样子的

这里面我们的所有的问题都解决了

不过我们刚才也提到

我们的观测值数据是有限的

我们不能求出它的真值

只能求出它的估值

所以在这儿给出待定点纵横坐标方差的估值计算式表达

是这样

进而点位方差以及点位中误差也对应了一套估值公式

这是我们后面常用的实用公式

以后我们应用都用它来计算

关于点位中误差的计算

我们就学习完了

不过点位中误差的计算方法得出来的结果点位方差

它只是通过这个数据

你知道它的点位精度整体是这样子的

如果我想知道某一个方向上的精度如何来计算

那就是我们下一讲的内容

任意方向上的位差

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

点位中误差的计算笔记与讨论

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