Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

А.Г. Изместьев Уравнивание геодезических построений параметрическим способом

.pdf
Скачиваний:
104
Добавлен:
19.08.2013
Размер:
244 Кб
Скачать
☆

10

где V − вектор поправок к измеренным значениям; A - матрица коэффициентов; δX − вектор поправок к приближённым значениям дирекционных углов; L − вектор свободных членов.

1.5. Вычислить элементы вектора свободных членов уравнений поправок L = f (X 0 ) −Y по формуле:

li = fi ( X10 , X 20 ,..., X k0 ) − yi .

(1.5)

1.6. Составить систему нормальных уравнений:

 

NПδX +в =0 ,

(1.6)

где N П − матрица коэффициентов нормальных уравнений (табл. 7);

в− вектор свободных членов (табл. 7).

1.7.Решить систему нормальных уравнений по сокращённой схеме Гаусса (табл. 8). Порядок решения изложен в лекции. В матричном виде это решение выглядит следующим образом:

δX = −NП−1АТL = −NП−1в,

(1.7)

где −NП−1 − обратная матрица коэффициентов нормальных уравнений; AТ − транспонированная матрица коэффициентов.

Контроль осуществить путём вычисления вектора

 

 

X = −NП (AТ S)

δ

и проверки равенства δx j −

 

 

 

 

 

δx j

X

образуется по-

=1 (табл. 8). Вектор δ

сле замены в табл. 8 столбца свободных членов AТ L

на суммарный

столбец AТ S .

 

 

 

1.8. Вычислить поправки путём подстановки полученных значений δx j в систему уравнений поправок (1.4). См. табл. 6.

 

 

~

 

1.9. Вычислить уравненные углы yi = yi +vi (табл. 6). Выполнить

~

~

~

 

контроль y2

+ y5

+ y8 − АОВ= 0 .

 

 

 

~

0

1.10. Вычислить уравненные дирекционные углы x j

= x j +δx j .

1.11.

Выполнить окончательный контроль

уравнивания

(Y = f ( X ))

путем подстановки в исходные уравнения связи вместо Xj

уравненные

значения ~x j . В результате должны получить уравненные значения измерений γ~i , совпадающие с уже вычисленными.

1.12. Оценить точность измерений и последнего неизвестного. Средняя квадратичная погрешность измеренного угла

11

m = [v2 ]/ n −k ,

где п - число измерений; k - число неизвестных.

Средняя квадратичная погрешность дирекционного угла ~x5

m ~

~

 

= m 1/ px

5

,

X5

 

где p~x5 =ee4 - вес последнего уравненного дирекционного угла (табл. 8).

Время на выполнение лабораторной работы - 4 часа.

СХЕМА СЕТИ ТРИАНГУЛЯЦИИ С ИЗМЕРЕННЫМИ УГЛАМИ

Исходные дирекционные углы:

αОА = 00 ;

αOB =1350 40′19′′,5 .

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

 

 

 

 

 

Исходные данные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер угла

 

Измеренные

Номер угла

 

Измеренные

Номер угла

 

Измеренные

Номер угла

Измеренные

 

углы

 

углы

 

углы

углы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 1

 

 

Вариант 2

 

 

Вариант 3

 

Вариант 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

αов

 

135°40′19″,5

αов

 

116°11′40″,0

αов

 

52°01′20″,1

αов

129°02′40″,6

1

 

64 36 00,9

1

 

53 15

15,3

1

 

27 08 40,6

1

74 15 41,5

2

 

65 53 45,2

2

 

58 03

53,0

2

 

132 28 47,5

2

62 38 58,7

3

 

49 30 19,3

3

 

68 40

46,4

3

 

20 22 33,4

3

38 05 19,8

4

 

55 19 45,2

4

 

18 21

39,1

4

 

109 19 19,1

4

61 05 29,6

5

 

55 12 15,1

5

 

145 35 52,3

5

 

44 02 56,6

5

72 35 44,4

6

 

69 27 52,6

6

 

16 02

24,3

6

 

26 37 46,0

6

46 18 44,4

7

 

33 44 19,4

7

 

88 14

11,7

7

 

27 18 42,3

7

45 00 00,1

8

 

103 13 43,4

8

 

40 08

36,9

8

 

131 27 50,8

8

95 42 38,3

9

 

43 02 01,7

9

 

51 37

20,4

9

 

21 13 26,0

9

39 17 19,3

 

 

Вариант 5

 

 

Вариант 6

 

 

Вариант 7

 

Вариант 8

 

 

 

 

 

 

αов

 

176°33′22″,1

αов

94°06′00″,3

αов

94°06′00″,3

αов

179°40′03″,3

1

 

117 49 15,5

1

 

53 15

1,8

1

 

53 15 19,2

1

27 08

37,9

2

 

37 28 35,7

2

 

68 40

46,1

2

 

68 40 49,7

2

132 28 49,4

3

 

24 42 07,2

3

 

58 03

53,8

3

 

58 03 51,1

3

20 22 35,1

4

 

94 16 22,5

4

 

18 21

38,0

4

 

18 21 47,5

4

109 19

18,4

5

 

43 37 40,3

5

 

145 35

52,2

5

 

145 35 53,9

5

26 37

39,1

6

 

42 05 56,9

6

 

16 02 25,3

6

 

16 02 22,3

6

44 02

59,1

7

 

36 01 30,5

7

 

88 14 11,5

7

 

88 14 09,9

7

27 18

41,1

8

 

102 20 21,9

8

 

51 37

19,7

8

 

51 37 21,0

8

21 13

29,0

9

 

41 38 00,3

9

 

40 08

37,8

9

 

40 08 29,9

9

131 27

54,4

 

 

Вариант 9

 

 

Вариант 10

 

 

Вариант 11

 

Вариант 12

 

 

 

 

 

 

αов

 

179°53′15″,5

αов

191°51′22″,1

αов

94°06′00″,1

αов

116°11′42″,2

1

 

79 15 41,4

1

 

117 49 18,9

1

 

53 15 15,7

1

53 15 16,4

2

 

38 05 17,4

2

 

24 42

14,3

2

 

68 40 46,6

2

58 03 53,3

3

 

62 39 05,6

3

 

37 28

31,3

3

 

58 03 52,4

3

68 40 49,8

4

 

61 05 26,8

4

 

94 16

24,4

4

 

18 21 40,2

4

18 21 41,1

5

 

46 18 42,7

5

 

42 05

58,0

5

 

145 35 52,1

5

145 35

53,2

6

 

72 35 49,8

6

 

43 37

32,8

6

 

16 02 23,4

6

16 02 23,4

7

 

44 59 56,4

7

 

36 01

42,7

7

 

88 14 11,9

7

88 14 07,3

8

 

95 42 43,4

8

 

102 20

22,9

8

 

51 37 21,0

8

40 08 31,7

9

 

39 17 21,0

9

 

41 37 57,4

9

 

40 08 36,1

9

51 37 18,7

13

Продолжение табл. 5

 

Вариант 13

 

Вариант 14

 

Вариант 15

 

Вариант 16

αов

 

52°00′26″,4

αов

 

29°02′36″,5

αов

 

176°33′21″,1

αов

176°33′21″,1

1

 

27 08

40,3

1

 

79 15 40,4

1

 

117 49

17,1

1

 

117 49

15,5

2

 

132 28

47,6

2

 

62 38 59,6

2

 

37 28

35,2

2

 

37 28

34,7

3

 

20 22

34,7

3

 

28 05 28,3

3

 

24 42.09,9

3

 

24 42

08,2

4

 

109 19

18,3

4

 

61 05 28,3

4

 

94 16

24,1

4

 

94 16

22,5

5

 

44 02

56,1

5

 

72 35 45,2

5

 

43 37

39,5

5

 

43 37

42,3

6

 

26 37

45,8

6

 

46 18 43,8

6

 

42 05

57,5

6

 

42 05

54,9

7

 

27 18

41,1

7

 

44 59 58,4

7

 

36 01

35,2

7

 

36 01

30,5

8

 

131 27

50,1

8

 

95 42 39,1

8

 

102 20

23,8

8

 

102 20 21,9

9

 

21 13 26,3

9

 

39 17 19,5

9

 

41 38 00,3

9

 

41 38 00,3

2. Контрольный пример вычислений для варианта № 1

Таблица 6 Исходные данные и результаты уравнивания

Номер угла

Измеренный угол

Поправка

Уравненный

 

 

 

угол

1

64036′00″,9

−1″,4

64035′59″,5

2

65 53 45,2

−2,6

65 53 42,6

3

49 30 19,3

−1,4

49 30 17,9

∑

180 00 05,4

−5,4

180 00 00,0

4

55 19 45,2

2,7

55 19 47,9

5

55 12 15,1

1,6

55 12 16,7

6

69 27 52,6

2,8

69 27 55,4

 

 

 

 

∑

179 59 52,9

7,1

180 00 00,0

 

 

 

 

7

33 44 19,4

−1,1

33 44 18,3

8

103 13 43,4

−2,2

103 13 41,2

9

43 02 01,7

−1,1

43 02 00,6

∑

180 00 04,5

−4,4

179 59 59,9

 

 

 

 

14

В качестве неизвестных параметров выберем дирекционные углы

x1, x2, x3, x4, x5, обозначенные на схеме сети как 1΄, 2΄, 3΄, 4΄, 5΄ соответственно.

Составим исходные уравнения связи:

Y1 = X 2 − X1 ;

Y5 = X 2 − X 4 ;

Y2

=αoA − X 2 ;

Y6 = X 3 − X 2 +1800 ;

Y3

= X1 −αoA ;

Y7 =αВО − X 5 ;

Y4

= X 4 − X 3 ;

Y8 = X 4 −αОВ ;

 

 

Y9 = X 5 − X 4 .

Вычислим приближённые значения дирекционных углов сторон:

X10

=αАО +Y3

=180 0 00′00′′+ 49030′19′′,3 = 229 0 30′19′′,3 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

X 20

=αОА −Y2

= 360 0 00′00′′−650 53′45′′,2 = 294 0 06′14′′,8 ;

X 30

= X 20 +Y6

= 2940 06′14′′,8 +690 27′52′′,6 =183034′07′′,4 ;

0

=αОВ +Y8

=135

0

 

′

′′

 

 

0

′

′′

= 238

0

′

′′

X 4

 

 

40 19 ,5

+103 13 43 ,4

 

 

54 02 ,9 ;

0

=αВО −Y7

= 315

0

′

′′

−33

0

 

′

′′

= 281

0

 

′

′′

X 5

 

 

40 19 ,5

 

44 19 ,4

 

 

56 00 ,1.

Составим параметрические уравнения поправок:

V1 = -δх1 + δх2

 

+ l1;

V2 =

- δх2

 

+ l2;

V3 = + δх1

-δх3 + δх4

+ l3;

V4 =

 

+ l4;

V5 =

+ δх2

-δх4

+ l5;

V6 =

-δх2

+ δх4

+ l6;

V7 =

 

+ δх5

+ l7;

V8 =

 

+ δх4

+ l8;

V9 =

 

- δх4 + δх5

+ l9.

15

Вычислим свободные члены:

l1 = −х°1 + х°2

 

 

−Y1 = −5,4;

l2 =

− х°2

 

 

−Y2 = 0;

l3 = + х°1

 

 

−Y3 = 0;

l4 =

 

−х°3 + х°4

−Y4 = 10,3;

l5 =

+ х°2

−х°4

 

−Y5 = −3,2;

l6 =

−х°2

+ х°4

 

−Y6

= 0 ;

l7 =

 

 

+ х°5 −Y7

= 0;

l8 =

 

+ х°4

−Y8 = 0;

l9 =

 

−х°4

+ х°5

–Y9 = −4,5.

Составим систему нормальных уравнений (табл. 7) с контролем путём суммирования её элементов по строкам.

 

 

 

 

 

Коэффициенты нормальных уравнений

Таблица 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ер а

 

a]

 

b]

 

с]

 

d]

 

E]

 

l]

s]

Контроль

 

Н о м у г л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

−1

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−5,4

−5,4

 

 

2

 

 

 

 

−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

−1,0

 

 

3

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

0

 

+1,0

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

−1

 

 

 

 

+10,3

 

+10,3

 

 

5

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

−1

 

 

 

 

−

−3,2

 

 

6

 

 

 

 

−

+1

 

 

 

 

 

 

 

3,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

 

7

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

−1,0

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

0

 

+1,0

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

 

 

−4,5

−4,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

[a

 

+2

 

 

−1

 

0

 

 

0

 

0

 

+5,4

 

+6,4

+6,4

 

[b

 

 

 

 

+4

 

 

−1

 

−1

0

 

 

−8,6

−7,6

−7,6

 

[c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

−10,3

−10,3

−10,3

 

 

 

 

 

 

 

+2

 

−1

 

 

[d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

+18,0

 

+19,0

+19,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+4

 

 

 

[e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+2

 

 

−4,5

−3,5

−3,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+165,74

 

+165,74

+165,74

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+169,74

+169,74

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

Запишем систему нормальных уравнений:

2δx1 −δx2

+ 5,4 = 0;

−δx1 +4δx2 −δx3 −δx4

−8,6 = 0;

−δx2 +2δx3 −δx4

−10,3 = 0;

−δx2 −δx3 +δx4 −δx5 +18,0 = 0 ;

−δx4 +2δx5 −4,5 = 0 .

Решим систему нормальных уравнений по сокращённой схеме Гаусса (табл. 8). Контроль осуществим путём вычисления вектора δx и

 

 

 

=1 (нижняя часть табл. 8).

проверки равенства δ j −δx j

 

Вычислим поправки в измеренные углы (табл. 6) путём подста-

новки полученных значений δx j в систему уравнений поправок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислим уравненные углы yi (табл. 6). Выполним контроль

~

~

 

 

 

 

~

 

0

 

′

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

+ y5

+ y

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− АОВ = 224 19 40 ,5 − АОВ = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

:

 

 

Вычислим уравненные дирекционные углы x j

 

x1 = 229

0

 

 

′

′′

 

 

x3

=

183

0

 

 

 

′

′′

 

 

30 17 ,9 ;

 

 

 

 

34 12 ,7 ;

x2

= 294

0

 

′

′′

 

 

x4

=

238

0

 

 

′

′′

 

 

06 17 ,4 ;

 

 

 

 

54 00 ,7 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x5

= 281

0

 

′

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56 01 ,2 .

Выполним окончательный контроль ~y = f (x) :

y1

= x2 −x1 =64

 

 

35′59′′,5;

y6 = x3 − x2 +180

 

= 69

 

27′55′′,3 ;

~

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

~

=αОА − x2

=

65

0

53

′

 

′′

~

=αВО − x3

= 33

0

44

′

 

′′

y2

 

 

42 ,6 ;

y7

 

 

18 ,3 ;

~

= x1 −α АО

=

 

49

0

30

′

′′

~

= x4 − aOB

 

 

 

 

 

0

 

 

′

′′

y3

 

 

 

17 ,9 ;

y8

=103 13 41 ,2 ;

~

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

~

= x5 − x4 = 43

0

02′00′′,5 .

y4

= x4 − x3 = 55 19′48′′,0 ;

y9

 

~

= x2 − x4 = 55

0

12′16

′′,7 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценим точность измерений и точность последнего дирекционного угла.

17

Средняя квадратичная погрешность измеренного угла m = [V 2 ]/(n −k) = 36 / 4 =3′′,0 .

Средняя квадратичная погрешность последнего дирекционного угла

 

 

 

 

 

 

 

 

mx5

~

=3′′,0

0,61 = 2′′,3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= m 1/ Px5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема решения нормальных уравнений

Таблица 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δx1

δx2

δx3

δx4

 

δx5

l

 

S

 

Контроль

+2

−1

0

0

 

0

+5,4

 

+6,4

 

 

−1

+0,500

0

0

 

0

−2,700

 

−3,200

 

3,200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+4,0

−1,0

−1,0

 

0

−8,6

 

−7,6

 

 

 

 

 

+3,50

−1,00

−1,00

 

0

−5,90

 

−4.40

 

−4,40

 

 

 

 

 

 

+0,286

+0,286

 

0

+1,686

 

+1,257

 

 

 

 

 

−1

+2,0

−1,0

 

0

−10,3

 

−10,3

 

+1,258

 

 

 

 

 

 

+1,71

−1,29

 

0

−11,99

 

−11,56

 

−11,57

 

 

 

 

 

 

−1

+0,754

 

0

+7,012

 

+6,760

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+4,0

 

−1,0

+18,0

 

+19,0

 

+6,766

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+2,74

 

−1,00

+7,27

 

+9,02

 

+9,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

 

+0,365

−2,653

 

−3,292

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+2,0

−4,5

 

−3,5

 

−3,298

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1,64

−1,85

 

−0,21

 

−0,21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

+1,128

 

+0,128

 

+0,128

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1,41

+2,567

+5,322

−2,241

 

+1,128

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δx1

δx2

δx3

δx4

 

δx5

 

 

 

 

 

−2,41

+1,562

+4,313

−3,245

 

+0,128

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контроль

 

 

1,003

1,005

1,009

1,004

 

1,000

 

 

 

 

18

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что означают термины “уравнивание’’ и “уравнительные вычисления”?

2.Как выбираются уравниваемые параметры и какое обязательное условие при этом ставится?

3.Какие поправки входят в параметрические уравнения поправок?

4.Как составляются нормальные уравнения?

5.Привести матричную запись системы параметрических уравнений поправок.

6.Привести матричную запись системы нормальных уравнений.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Беляев Б.П. Теория погрешностей и способ наименьших квадратов / Б.П. Беляев, М.Н. Тевзаде. - М.: Недра, 1992. - 286 с.

2.Большаков В.Д. Уравнивание геодезических построений: Справ. пособие / В.Д. Большаков, Ю.И. Маркузе, В.В. Голубев. - М.: Недра,

1989. – 413 с.

19

Составитель Анатолий Григорьевич Изместьев

Уравнивание геодезических построений параметрическим способом

Методические указания для лабораторных работ по курсу "Математическая обработка результатов геодезических изме-

рений"

для студентов специальности 311100 "Городской кадастр"

Редактор А.В. Дюмина

Подписано в печать 04.03.03. Формат 60х84/16 Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе.

Тираж 50 экз. Уч.-изд. л. 1,2. Заказ ГУ Куз ГТУ, 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ГУ Куз ГТУ , 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.