误差传播定律

更新时间:2022-08-25 13:06

在统计学上,由于变量含有误差,而使函数受其影响也含有误差,称之为误差传播。阐述这种关系的定律称为误差传播定律。

误差简介

人们以任一未知量直接观测值的中误差,作为衡观测值精度的标准。但在实际工作中,某些未知量不可能或不便于直接进行观测,而需要由另外一些量的直接观测值根据一定的函数关系计算出来。由于独立观测值不可避免地包含有误差,导致独立观测值的函数也必然存在误差。显然独立观测值的中误差和函数中误差必定存在某些关系,阐述这种关系的定律称为误差传播定律。

当只有一个独立的观测值时,和函数与倍数函数运用误差传播定律不会出现悖论;如果在测量工作中有多余的直接观测值,就需用平差后的间接观测值按协方差传播律来计算,这样数学中相等的函数关系才能得到同样的函数中误差结果。

测量学误差

测量学误差传播定律是测绘科学基本的、简单的定律,但作用较大,比如测量规范中,水平角观测的限差确定,导线闭合差的限差确定,水准测量线路的限差确定,等等,都可以利用误差传播定律做到。此外,研究误差传播定律,还可以较好地解决一些测绘问题或解决较难的测绘问题,丰富和发展测量学教材误差理论,因此,尽管我们在误差传播定律方面取得了可喜的成果,仍然需要进一步研究。

分类

倍数函数的中误差

倍数函数:Z=KX

则有:

观测值与常数乘积的中误差,等于观测值中误差乘常数

和(差)函数的中误差

和(差)函数:Z=X1±X2且X1、X2独立,则有mz^2=mx1^2+mx2^2

观测值代数和中误差平方,等于两观测值中误差的平方和

当Z是一组观测值X1、X2……Xn代数和(差)的函数时,即Z=X1±X2±...±Xn

Z的中误差的平方为mz^2=mx1^2+mx2^2+...+mxn^2

n个观测值代数和(差)的中误差平方,等于n个观测值中误差平方之和。

在同精度观测时,观测值代数和(差)的中误差,与观测值个数n的平方根成正比,即mz=m·(n)^1/2

线性函数

线性函数Z=K1X1±K2X2±...±KnXn

则有mz=±[(k1m1)^2+(k2m2)^2+...+(knmn)^2]^1/2

一般函数的中误差

一般函数:Z=f(X1,X2,...,Xn)

则有mz^2=(əf/əX1)^2m1^2+(əf/əX2)^2m2^2+...+(əf/əXn)^2mn^2

应用误差步骤

1. 列出观测值函数的表达式

Z=f(x1,x2,...xn)

2.对函数Z进行全微分

Δz=(əf/əx1)Δx1+(əf/əx2)Δx2+...+(əf/əxn)Δxn

3.写出函数中误差与观测值中误差之间的关系式

mz^2=(əf/əX1)^2m1^2+(əf/əX2)^2m2^2+...+(əf/əXn)^2mn^2

4.计算观测值函数中误差

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