учебники / Маслов А.В., Горохов Г.И., Ктиторов Э.М., Юнусов А.Г. - Геодезические работы при землеустройстве - 1976
.pdfДля получения завиенмости меащу средии~ш квадратическвми
ошибками функции и аргу~1овтов воаьмом ее полвый диффе
ренциал:
2s -ds = -2(:r,-:riJd.x1 + 2(:r,-:r1)d.x2 - 2(у,- y1)dy1 -,- 2(у,-y1),dy.
Произведя сокращепве обеих частей равенства па 2, перейде>~ от дпфферепцва.~ов к средпим квадратическвм ошибка)!:
s•m; = (:r,-x1)2 m_;, +(:r2-:r1)'m~, +(у,-у,)'т;, +(у,-у,)'т'и•
Првием: |
mz. = т11• = |
mh,, |
mx, = |
т11, = m~~:,, тогда |
|
|
s"т: =т:, {(x2 -:r1)' +(у,- у1)'} +т:. {(:r, -:r1)'+ (у,- Уд'}. |
||||||
Но согласно (11.13) сомпожвте.чп в фвгурВLiх скобках пред |
||||||
став,,яют s', |
поэтому, провзведи СОI!ращение,. позучвы |
|
||||
|
|
m;=mz. +тz.. |
|
|||
На осповапвп (11.1) |
|
|
|
|
|
|
|
т~, = 2ml1 |
и |
т~. = 2mi,• |
|
||
а |
|
|
|
. ~ . |
|
|
|
|
|
и |
т.z |
=+т."',-' |
|
поэтому |
|
|
|
|
|
|
|
m' =.!.. (m' ..L т•) |
(II.14) |
||||
|
' |
2 |
'· |
1 |
'• • |
|
Есди т,, |
= m,, = m1, |
то |
|
|
|
|
т. е. средина квадратическая ошибка расстояния между точками
на плаве равна средпей квадратвческой ошибке положения
точки •.
Ошибка опредеJtения расстояния >~ежду точка&~и 1 и 2 по DJJany при помощи иаиорителя и масштабной линейки, с учетом точ
ности плана, получится по формуле
m,.='Vm; --7-rn;.
При т, = 0,4 мм и т, = 0,08 И~l т,, ~ 0,41 им, т. е. точность
изиеревин расстояний между точками uo плаку определяется rлавИЫ)I образом точностью плана.
• Формула (11.14) нопучспа в предоо.1ожещ1J1, что точки 1 u 2 опреде
лены: везаоt1сш4о одnа от дpyroU. Если nо:Iожевпя этих точек корреппровавы n иоэффJщиеnт коррел.нции г увеличпваетси: с rиепьmевьеи рас.стоявпя w.ежду точками. то ори r.: = ry = r, соrл.аспо [t7
т,~ т/ Vl-r.
31
§ t t. Точность направ.веввй ва IIJUIHe
Точность направлениR, характеризующегос11 ази)tутом (ди
рекционным углом) линии между двум11 точками, на плане зави
сит от ошибок положениR атих точек.
Пусть, как и в § 10, положение каждой иа точек определRВТСR
координатами .r1 и у,. .r1 и Уа со средними квадратвческами оmиб
ками mx. в mu,, mx1 и ~•.
Тогда дирекциопиый уго.;t липни о иаправлеиии с точки 1 на точку 2 оnределитСR по фор)tуле
(11.15)
Д.1я опредедепия зависимости между средиими квадратиче
скими ошибками днрекциоивого уrла линии и координат ее кон цов nродифференцируем выражение (II .5)
-'-da.=- -(!h-Yt) dx + -(y,-!IJ) dx.-
cos' а |
(z, |
z 1 )' |
1 (z2 |
r,)• - |
|
1 |
|
1 |
|
|
--- d |
+-- dy•. |
||
|
.r2-.rl |
Yt |
z2-zl |
- |
Лерейдеw от днфферевциалов к средним квадратическвм ошиб
кам:
|
---m'= (у,-у,): т• + (у,-у,)' т• + |
|
|||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
C.Os-'a. |
а. |
(z2 -.ч)С Х1 |
(.r~-.r1).a |
Xt |
|
|
|
|
+--(.с21---Zt)2т•1/t +(.l:t---1.--rl):!m'.1/t |
|
||||
Примем |
mx. = |
т.", |
= т,.,, |
тж, = т,.-= т~~:., |
тоrд.а |
|
|
t_ т• -о (~,-r,J'+(y,-y,)' т• + |
(z,-r,)1 +(111-lltJ' т•. |
||||||
со~.,. а |
а |
(.r'2 |
z1)4 |
•• |
(z, |
ZtJ' |
ko |
Учитывая (11.13), а также, что
и m:.= т1m;,,
напишем:
Но
z'2-;.z· -cosa,
ПО~ТО>IУ
(II.16)
32
(11.17)
В фор01у.•ах (11.16) п (11.17) т,. выражена н радпаввой мере.
Ес.1и ее выразить в минутах, то
•• |
1 |
( 3438' )' |
т,.. |
~с Т (mi, + mi,) |
- , - |
к |
|
|
т~= ~1 3438'*.
Формулы (11.16) и (11.17) покааывают, что ошибка дпренцвов-
11оrо уrла увеличивается с уме11ьmевкси расетоивив между то'l
камв. Так, при s = 50 M&l ва плане в т1 = 0,4 •ш т.; = 27',
т. е. реауJiьтат вамеревия направления линии между то'!ками на
плане содера;ит бо.1ьшую ошибt<у.
Ошибtш ОПJ>едслеввя нанрамении uo плаву при помощи транс
портира с учетом точности |
п.•аиа получится по формуле |
|
|
т0, |
-.-.--. |
|
= Vта + т.,, |
|
Еспи т~ = 27', |
а уrол при по••ощи транспортира намеряют |
|
с точностью т.._, = |
7', то т,.,= 27',9, т. е. точность иаправлевии |
между точками по плану определяется rлаввым обрааом точиостью n.•ана.
Еще бо.1ьmей ошибкой харакnрвауется тоuость уrла ~ (рис. 11), опре·
депиемоrо формулой
P,:.....:.a~,-a23 |
=arctg Yl-Y2 - |
arctg Уз-У~ . |
(11.18) |
|
z 1 - z2 |
z3 -z~ |
|
ПрО11ЗВеД11 дпффереацировавие атоrо выражеввя, переiiди к cpe,ц.IDI кнадратв•ескm.• оmвGквм в привяв m.- = m6 = т.,, попуч:в:к
т& (y1-y2)2~(z1 -z2)2 тl, _ (y3-y,)'~(z3-z2)• т:,+
1
8 21 |
8tз |
• Для корре_,проваппых положеппii: точек, соrласво [t71,
3 Эo:tMB:J :сз 1 |
зз |
С учеТОМ (11.\) И (11.13) DOC.lO npeoo;p030BIDI!U DO.l)"'UU:
т•= _1-т• + _1_".2 |
+ ...!_ { _..!.... |
+_..!.... |
- 2созр )m• (II. 191 |
|||
11 2•:1 '• |
2s;з |
'• |
2 \ si 1 |
s;з |
·~Jizз |
, •. |
|
|
|
|
|
|
(11.20) |
Рве. |
11 |
|
EC.'IB ':~• = s., = в, JS = 90°, ТО |
|
|
т,_..,о•= |
:' V2, |
(11.21) |
а при Р = 180'
(11.22)
мо эва~пrеаьво провЫD!аот ошпбку, попучаемую uo формуае (11.17), пр~ом
при р IIIZ |
180° |
оmпбка |
ставонится uаксимапьвой. |
При |
очень |
острых |
)'Г..18Х ~ ошибка угла прпбпвжается к uо.,учасмоП |
по форму.•• (11.17). |
|
§ 12. Точиость ILчощадей иоиТ)-ров на маие
Ошибки по.1ожепия точе~< контура вызывают ошибку его пло
щади *. Чтобы оореде.1ить ошибку площади контура в зависимо
сти от ошибок положения поворотных то~ек этого коптура, надо,
как и в предыдущих двух параграфах, представить, •1то каждая
точка оореде.1яется па п.1ане пеэависимо от других и положение
ее характеризуется координатами х1 , у1 со средними квадратиче
скпми ошибками т:ч' m11i.
Зависимость между пдощадью коптура и ~<оордивата)IИ его поворотных точек аюжво представить изnестноii фор>1у.1оu
|
n |
(11.23) |
|
2Р = ~ з:1 (у,., -1/1• 1). |
|
1-1 |
|
|
|
|
|
• Вервсе сназ.ать11.1оща;щ. аак.1ючсвпоii в 3ТOJol KOIJТypt•. |
Tt•JIМIIH |
"JI:щщадl• HOIItypat ЩIIIM('H(.'B :J;{E.'l'bд.lJI COЩJRЩCПIIII, К:1К, 88fii1IIMC)J. •1J.1o- Ulll;tb Э.1:111ПС<1», 8 Таl\;та.• ЛП11,1У Ш11рОИОГО JНifrlrOCTIJIIJI\'HIIH 4'1() 8 llfiOIIЗOOД·
стое.
Зi
Для получения за•шсJiмостп ••еа;ду срсдВiшu ~<вадратuчсс~<и••и ошиб~<амu площади u liоордиuат точек ковтура продифференци
руем зто вырашевпс во всем перемеввы>1 |
х1 в у,: |
||||
|
n |
|
n |
|
n |
2dP = ~ (у,.,- Ун) dx1+ ~ х1 |
dy,.,- ~ z 1 dy1_,. |
||||
|
luJ |
|
~~ |
|
f•l |
Чтобы вынести за скоб1ш значения |
dy 1, учтен. что |
||||
±z, dy1• 1 = ±z,_, dy 1 и |
n |
|
n |
||
~ z, dy,_, = ~ z,., dy ,. |
|||||
i -· |
|
1-l |
1·1 |
|
l•l |
|
а |
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
s, |
|
.1;, |
|
|
|
,,~p.J(;~ |
|
/ |
|
|
|
|
|
r: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис, |
t2 |
|
|
тогда |
. |
. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
2dP = ~ (у1•1-У1-1) dz1 + ~ (zн-zl+l)dy1. |
||||
|
l-1 |
1•1 |
|
|
|
Перейдем от диффереициалов к средвви квадраточескии оmвб |
|||||
наи: |
|
|
|
|
|
|
n |
|
n |
|
|
<\т~=~ |
(у,.. -у1_1)'т; |
+~ (z,.1-z1н)•m;. |
|||
|
1-1 |
|
1 1•1 |
l |
|
Припив |
т.1 = |
mv1 и учитывая (11.1), |
получии |
Но величипа в фигурных скобках есть квадраты диагоналей, проведеиных мсшду точ~<ами n-2, 1-3, 2-!l и т. д. (рис. :1.2, а).
Эти |
двагопали D 1 •югут быть выращены чорез расстоявви s1_ 1 |
и s, |
иенщу тоqкамп i-1 п i+l и ввутрепвие углы~~ при точках 1 |
T8JCI |
|
З5
Тогда
т~= f |
" |
+sj -2.•нs1cos ~.) mji' |
(11.24) |
~(·•[_1 |
|||
|
,_, |
|
|
или |
m~=f~"т;р;. |
|
|
|
(1!.25) |
||
|
|
1-1 |
|
По форму11ам (11.24) и (11.25) моашо опредс.1ить сред11юю t<вад ратвческую ошибку п.1ощади фигуры .1юбой формы.
Если участок (контур) по фор11е бдизок к правильной геоме
трической |
фигуре, когда иожво принятL |
|
||||||||||||
|
s, ~· s, ~' ... - |
•• = s, |
|
|
~. = ~. ~ ... = ~- = р |
|
||||||||
и положить |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m1, = |
rn1• = .•. = m,n = |
т1, |
|
||||||||||
то , согласно (11.24), |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 V" |
|
||||
|
mp= |
|
|
|
|
р |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
- |
|
||
|
|
|
|
s·s.ш тm |
|
?· |
|
|||||||
По рве. 12 показывает, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
р |
|
|
|
о |
|
180° |
|
|
|
|
||
|
|
z=OO |
--"-. |
|
|
|||||||||
поэтому |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1/» |
|
|||
|
|
|
|
|
|
•во· |
|
|
||||||
|
1np=S•C0.."-,.-m1 |
J' |
""Т" |
|
||||||||||
Извест11о, что д.1я правильного многоугольника |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
180° |
|
|
||
|
Р·=т•'·п ·ctg -,.-. |
|
||||||||||||
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s -- |
|
|
|
|
|
41' |
|
, |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
н~о~ |
|
|
|||||
|
|
|
Vn·ctg-- |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
тогда |
|
|
|
11 |
. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
:Jt;tJ' |
|
(11.21>) |
|||||||
|
tnp~-m1 J' |
|
|
SIП-n-P' |
||||||||||
Д.1я фигуры прямоу•·о.1ы10й формы с четырынr точJ;;щ" Jюно |
||||||||||||||
ротоо, с соотвошеввеАI сторов 1 : К |
|
(рве. |
12, б), при |
m1, = m1, |
||||||||||
сог.1ас11о (11 .25) получи>~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
т•р =..!..:-s |
4 (••1 ·i· •')2 т•1 =..!..2 (s'1 +К'•')1 |
т•1 |
=..!..~ '1•' (J -1'-К') т'.t |
36
Но из рис. t2, б видпо, что
s·.-кр•
поэтому |
|
-11 t..:.к• |
(11.27) |
mp•om, V р r 2jГ""• |
|
Для фигуры, по фор•tе б.1взкой к квадрату, при n = |
4 и К= 1 |
согласпо (11.26) u (11.27) ииеем: |
|
mp=m 1 VP. |
(11.28) |
Чтобы форму:.а>t (11.26) - (11.28) придать вид, удобный д•lЯ
априорного расчета точности определе>tия n.•oщaдeii на п,1авах различпых масштабов, выраэиы величины, входящие и этn фор
мулы, в >tетрах, папрпмер
mp111 .=m1.. VP.,,.
Теперь для выражеuия mp и Р в гектарах нА местности и m1
в сантвиетрах на плане, напишем
mp,.· 10000 |
mlcм vт.---.== |
= lOOM Р,.-10000; |
здесь М - эпаиенате.1ь числешюго •шсштаба п.•аuа.
Тогда
(11.29)
Сравнение формул (11.26) - (II.28) показывает, что ошибки
П.~ОЩаДСЙ фигур ЗВа'!ВТеЛЬПО умеНЬШаЮТСЯ С УВМПЧСПIIС&I ЧПС.1а n то'lек фигуры в несколько увеличиваются с увеличеннем се вытя
нутости К. Поэтому ВЫ'IВСденвс по форму.•о (11 .2!J) даст 1103>Ю>К вость полу'!вть првближсппое, несколь"о прсуnеличснпос преi\" ставлевио об ошибках определения площадей коптуров по п.•ану. Однако для более ТО'IВОГО представления об ошибках опре.,с.1с11ня площадей по плану па основапни (II .25) п (11.29) мо;юш получ11ть более общую формулу [14]
(II.:Jf))
• Ec.1n Jlоложен••я тп..ек иовтура коррст1рованы. то IJfШ ср('ДВ(')I :ша
..соп11 коэффJIЦВt•вта парноii коррсJ1яцпn r,p в npauoii qастп каждой n:t фOIJ
иy;r (IJ.2G-JI.29) С.1('.,1уеТ DpHПИCDTL COMUOЖIITCJIЬ У1 - Гttt•
длв фигур првмоуrодьпоi! формы с числом точек n, вытввутостью
Ки с равпыъш расстоивввив меж-1у точками по коптуру •. Естественно, что при n = 4 в К = 1 по этой форнуле полу
чаеи |
(II.29). |
0,04 см, 1 : М = 1 : 10 000, Р = 100 га, n = 101 |
|
При |
т1 = |
||
к = |
1,5, |
по |
(11.30) получим |
=О о4 |
10000 |
Vtoo |
4 |
Jf~ |
|
· |
:- |
1 |
о зз |
· |
mp ' 10000 |
|
|
IU |
2 |
V 1.5 - |
,. |
r~. |
§ 13. Искажение IIИНИii в ипощадей в проеJЩИи Гаусса
Если плап с~ставлеи па плоскости в проекции Гаусса, то
длины лииий и авачевив пnощадей участков, иамереввы:r ва IIJiaиe или вычимеивых по координатам точек, всегда боnьше соответствующах горваовтальвых проnожевий втих же лвивй
в площадей па местности.
Ивыии словамв, насштаб иаобран;епий павий па плоскости в проекцип Га~·сса всегда крупнее того иасштаба, который припят
дли составлепив п.1апа, при атом укрупнение масштаба теи боль
ше, чем дальше .1ипвя и.1и участок расположены от осевого мери
диана aoвhl.
Известно, что линии, иаиеревваи па местности, при перевесе ВИII (редуцировапвп) ее па IIJiocкocть проекцви Гаусса должка
быть увеличена, т. е.
(II.31)
здесь s - rориаовта.:~ьвое продожеиве лввив местности; у -
ордината (расстоивие от осевого меридиана) середивы aтoii ди nии; R - средвой радиус кривиавы земного сфероида, который
•южво привить равиым 6370 км.
Ведичипу -} ( f)'пааынают относительвыи вскажеввеи
ливни.
Зва'lевие ординаты па краю шестиградусвой аопы в средних
широтах CCCI-· nрпблиэительво рзв1..> 200 ки (д11в широты 53"),
вюжных широтах (40") эта величипа превышаст 250 ки.
При у = 2UO км велп'lива отвосительпоrо ИСJtажевив линии
равна
t |
( 200 )' |
= |
1 |
Т |
6:170 |
2<XXJ ' |
• Вместе с ВТIW, село коитур представляет вемлепо.пьаовав•е вдu 3С мельвwй )'1tасток 6о.1ьшой ппощади, в котором положения rpaвnвu:s: зваиов
(определяемых по плаву), ва:s:оАJПЦПся блвзно один от дpyrero, r.вя3аоы ЗBI'IRТe.iiЬВ.liDIИ КОэффицnеПТВКU парпой КОрреn.ЯЦИП, ТО IIBCJIO ИХ n В фор е IIJJte (11.30), согласво IИI. вадо уыевьwить в 2-3 раза.
:j8
Следовательно, ес.-tи по п.~ану (и;ш BЬl'lnc:Jcnиcм по координа
там) в проеtщии Гаусса по.~учево гориаоптаю.пое проложевне :ш
вии д.~ивой 1000 м, то па местиости оно будет !<ороче па 0,5 м.
По мере приближения липни I< осевому меридиану относительвое
искюt<спие ее будет уменьшаться пропорцповальво квадрату
расстояния от осевого меридиана, и даже при у = 100 км оно приблиэитепьво равно 1/8000.
Таким образом, исr<а>J<анпем лпппй па плоскости в проеtщпи Гаусса в ряде случаев можно препебречь; однако па краю шести градусвой зоны его с:tедует учитывать, особепво если значение линии требуется знать с попышеипой точностью.
Искажение линий вызывает соответствепно 11 пска>кеиие п.,о щадей участков (контуров).
Проекция Гаусса - равиоуrо;rьпая (r<онфоръшая), позтоыу Ц.IIЯ вебольшого участка (праt<тическп в несколько тысяч и.1и даже десятков тысяч геRтаров) его изображение па плоскости в проек ции Гаусса можно считать подобным его горизонтальному про
лон<еиию на местности.
Тогда значение площади этого участка на _\lестности Р и по:tу чевпое по;плану в проекцпи Р, будут относиться как квадраты
сходственных сторон, т. е.
иди на осноn•нвп формуnы (11.31)
р
; Р, = ~(;-•----,У-::;'-:)-:,;-
! -r 21!'
Уъшожая чпс.,итмь и зпамеватедь правоii части па ( 1-2~,)"
и препебрегая маm>~ЪIИ во.чичпнамп поридна .[;. и меньше, по.1у
чиы
(\1.32)
где ( ~ )' - относительнос нснажевиа площа;~п, I<OTOpoe в ава
раза бмьmе отпоситепьного искан;епия .1ппип.
Если у = 200 1ш, отuосптельnое пскю~<снпс п.1оща.щ равно то П.10Щадь В 1000 га, ПОJIУЧСПIJУЮ ПО IЫ3JJY п,ш DЫЧIIС:Jен
вую по координата'• u проеrщпи Гаусса, надо р~еньmпть на 1 га.
Из ~того примера видно, что для пебо.1ьш••х n.1oщaдeii по
правtiу за пснлюченис 1ЮiКПО не учптьшать, а ддn бод1)mих п.lо
щадеii ее следует учитывать то,,rько на !<рая;~. шестш·ра:\уСJ!ЫХ аоп.
Следует иметь в в11ду, что сс.:tи вычисленные тем 11.1и ипым
способом JШОЩад\1 участО<оn (коптуров) увязаны n трапецпп уста-
сn
110влснной в СССР рааграфки, причем площадь трапеции опреде 'lена по спецвальвыи таблица•! (в которых она даетсл пеискажеи
ной), то поправки в площади участка не вводит, так как они уже моханически введены в процессе увязывании площадей.
Кроме рассмотревоых искажений, лnвви и nnoпt.IДII па п.1авах, построев ИЫI ва оспове государетвенвой rеодезпческой сети. имеют несколько пре
уыевьmеввое авачевпе вследствие тоrо, 1JTO коордпваты пувктов отвосятся
IIC' к поверхности Зе:uпп, а к поверхпости эппппсопда.
в
с
А
Рве. 13
Площадь ropJIЗODтaдьuoro про.1(ШiСПJIЯ у'lастка оuредеnястся по фор
муле (13, стр. 68]
·н
Р ..· Po·i·2Po7t"o
rде 11- средняя отuетка )"Ч&стка; R-радпус Зе,.шu; 211/R- uоораво•
ный коаффпцпеnт к п_,ощадн np11 nереходе от поверхвостп зп..,нnсопда к rо
рuаовтальвому проложев•tю.
·rак, |
про Р0 = 1000 га, |
Н = 1000 м, |
||
|
Р .юоо+:!ООО ~о- tuoo.:н ••· |
|||
Длuиа |
горП3оnта.:tыrого |
про.,ожеuпи |
ловив опред.е..1ПТСJI по формуле |
|
|
|
. |
. |
н |
|
|
S |
·-"'so-:- Nон• |
П.'lощадь фпаuческой (тоuоrраф•rrеской) noвepxuocт1r земепьвоrо уча стка .ABCD = РФ (рос. t~} всеrда бо.,.ьпrе ее гор113овтаJ1ЬВоrо npoлoжeвltR
,t bcD = Р и ота развm1а
6Р = l'Ф-Р- ad-as ~а (d -•) -- ad (1-<озv) "PФ-I'Фcosv
увепцчнваетси с уве.rшчевпси укдопа, характерпаующеrося у1·.,ои uак:1опа ""·
ПОii}"lеввую форму.1.у НОiНПО прсо6разов8Тh 1'81\:
ЬР: PФ(t-cus,·)=2PФsin:!T•
При напwх углах v можно замеuпrь ~·к.1овом i, поnа1 nJr, что
sin\·~tgv~i lt РФ~Р.
тоrда
40