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

kniga_9

.pdf
Скачиваний:
1165
Добавлен:
02.03.2016
Размер:
17 Mб
Скачать

L2

з вагою P2 ;

 

......................

 

Ln

з вагою Pn .

 

Дійсне значення цієї величини X .

 

Обчислимо випадкові помилки:

 

 

1 L1 X

 

 

2 L2 X

(1)

 

...................

 

 

n Ln X .

 

Найімовірніше значення цієї величини обчислюється за формулою:

L LP

,

(2)

0

P

 

 

 

 

 

а ймовірніші помилки даних результатів нерівноточних вимірювань будуть дорівнювати різниці між кожним з одержаних результатів вимірювань і найімовірнішим значенням, тобто:

V1 L1 L0

 

V2 L2 L0

(3)

...................

 

Vn Ln L0 .

 

Віднімемо від рівняння (1) відповідно рівняння (3), одержимо:

 

1 V1 L0 X

 

2 V2 L0 X

(4)

...................

 

n Vn L0 X .

 

Різниці L0 X є дійсними помилками загальної арифметичної середини, позначимо їх через W і систему рівнянь (4) перепишемо:

1 V1 W

 

2 V2 W

(5)

...................

n Vn W .

325

Систему рівнянь (5) піднесемо до квадрата, помножимо кожне рівняння на відповідну вагу і додамо:

 

P 2

PV 2

2PWV PW 2

 

1

1

 

1

1

 

 

1

 

1

1

 

 

 

P 2

P V

2

2P WV P W 2

 

2

2

 

2

2

 

2

 

2

2

 

 

...............................................

 

 

 

P 2

P V

2

2P WV P W 2

 

 

n

n

 

n

n

 

n

 

n

n

 

 

P 2 PV 2

2W PV P W

2 .

(6)

Для спростування рівняння (6) помножимо систему рівнянь (3) на

відповідну вагу і додамо:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PV L P L P

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

1

1

0

1

 

 

 

 

 

 

P2V2 L2 P2 L0 P2

 

 

 

 

 

............................

 

 

 

 

 

 

PnVn Ln Pn L0 Pn

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

PV LP L0 P

 

але згідно з формулою

(2)

 

L0 P LP ,

тоді PV 0 , тобто

сума

добутків ймовірніших помилок на відповідну вагу дорівнює нулю. Цю властивість використовують для контролю правильності обчислення найімовірнішого значення L0 і імовірніших помилок результатів

нерівноточних вимірювань.

На підставі викладеного вище другий член правої частини рівняння (6) дорівнює “0”, тоді

 

 

 

 

 

 

 

P 2 PV 2 P W 2 .

(7)

Рівняння (7) поділимо n і одержимо:

 

 

P 2

 

PV 2

 

P W 2

, але

P 2 2 тоді

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n

 

n 2

 

PV 2 n

P W 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n

 

326

Дійсна помилка найімовірнішого значення W при багаторазових

вимірюваннях буде

близькою до

середньоквадратичної

помилки

загальної арифметичної середини, тобто

W M 0 ; M 0

 

 

.

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Враховуючи значення М, рівняння (8) запишемо:

 

 

 

2

PV 2

P 2

 

PV 2

 

2

 

 

або 2 n 2

PV 2 .

n P

 

 

 

 

 

 

n

 

n

 

n

 

 

 

 

 

 

Розв’язуючи це рівняння відносно , одержимо формулу Бесселя

для нерівноточних вимірювань:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PV 2

 

.

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За цією формулою обчислюють середні квадратичні помилки одиниці ваги, коли відомі ймовірніші помилки, а середня квадратична помилка загальної арифметичної середини обчислюється за формулою:

 

 

 

 

 

M 0

 

 

PV 2

.

P

P n 1

 

 

 

§ 204. Опрацювання результатів ряду нерівноточних вимірювань

В опрацювання ряду нерівноточних вимірювань входить:

1.Обчислення найімовірнішого значення вимірюваної величини (загальну арифметичну середину L0 ).

2.Обчислення середньої квадратичної помилки одиниці ваги .

3.Обчислення середньої квадратичної помилки найімовірнішого значення M 0 .

Опрацювання результатів нерівноточних вимірювань розглянемо на конкретному прикладі.

Наприклад: обчислити найімовірніше значення кута і виконати оцінку точності вимірювань за даними:

327

Результати спостережень

 

 

 

 

Кількість прийомів – n

1.

75°18 06

 

 

 

 

6

2.

10

 

 

 

 

30

3.

08

 

 

 

 

24

4.

16

 

 

 

 

12

5.

13

 

 

 

 

12

6.

09

 

 

 

 

36

Розв’язання задачі приведено в табл. 22. Обчислення виконують в

такій послідовності:

 

 

 

 

 

1. Обчислюють найімовірніше значення кута за формулою:

 

L

l

 

 

P

,

 

0

 

0

 

P

 

 

 

 

 

 

де l0 – довільне постійне число, в більшості випадків це найменше з усіх значень l , а величини обчислюють як різниці i li l0 .

За ваги спостережень беруть числа, пропорційні кількості

n

прийомів: Pi ci ; C 6 .

Після цього обчислюють величини P і їх суму P

Таблиця 22

2. Обчисливши L0 , оцінюють точність спостережень, для цього обчислюють ймовірніші помилки Vi li L0 величини VP і їх суму VP .

328

Правильність обчислення V і VP контролюється рівнянням VP .

Крім цього обчислюють величини V 2 P ; 2 P та їх суми. Правильність обчислень контролюють рівнянням:

V 2 P 2 P P 2 .

P

3.Користуючись формулами:

 

 

 

 

 

 

 

 

V 2 P

і

M 0

 

,

n 1

 

P

 

 

 

 

 

обчислюють середні квадратичні помилки одиниці ваги і загальної арифметичної середини M 0 .

§ 205. Ваги функцій виміряних величин

Знаючи формули визначення середніх квадратичних помилок різних функцій виміряних величин і визначення ваги, можна вивести

формули для обчислення ваг цих функцій.

 

1. Функція виду U Kl

(1)

Середня квадратична помилка такої функції обчислюється за

формулою:

 

mU Kml ,

(2)

але

 

 

P

1

;

P

1

,

 

 

 

 

 

 

 

l

m2

u

m2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

U

 

звідси

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ml

1

 

 

;

 

mU

 

1

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pl

 

 

PU

 

 

 

 

 

 

 

 

Підставляючи ці значення в формулу (2), одержимо:

1

 

 

K

 

або

1

K 2

1

;

P

Pl

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

P

 

 

PU

 

Pl

U

K 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

329

Величини

1

і

1

прийнято скорочено називати відповідно:

 

PU

 

Pl

“обернена вага функції” і “обернена вага аргументу”.

2.Функція виду: U l1 l2 .

Середню квадратичну помилку цієї функції обчислюють за

формулою:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m2

m2

m2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

l

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Враховуючи,

що:

P

 

1

 

 

;

 

P

 

1

 

;

P

1

,

формулу (3)

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

m2

 

 

 

 

 

l1

 

 

m2

l2

m2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

l

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

можна записати:

1

 

 

1

 

 

 

1

 

,

тобто,

 

обернена

вага

алгебраїчної

 

 

PU

 

Pl

 

 

Pl

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

суми дорівнює сумі обернених ваг доданків.

 

 

 

 

 

Наприклад: кут обчислено, як різницю двох напрямів. Обчислити

вагу цього кута, якщо ваги напрямів P P 4 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

1

 

1

 

1

 

 

1

; P 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

P

 

 

 

P

 

 

 

 

4

 

 

4

 

 

2

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Лінійна функція U K1l1 K2l2 ... Knln .

Середня квадратична помилка такої функції обчислюється за формулою:

 

 

m2

K 2m2

K 2 m2

... K 2m2

або

1

 

K12

 

K22

 

...

Kn2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

U

1 l

2 l

 

n l

 

 

PU

 

Pl

 

Pl

 

 

 

Pl

 

 

 

 

 

1

 

2

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

n

 

 

 

§ 206. Оцінка точності результатів за різницями

 

 

 

 

 

подвійних нерівноточних вимірювань

 

 

 

 

 

 

Візьмемо n пар подвійних нерівноточних вимірювань:

 

 

 

 

l1

і l1

кожне з вагою P1 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l2

і l1

кожне з вагою P2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.......................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

n

і l

кожне з вагою P .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Утворимо різниці вимірювань:

330

 

 

 

 

 

d

 

l

 

l ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

2

l

2

l ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

n

l

n

l .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величини d

є дійсними помилками цих різниць, тому на підставі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

формули

P 2

можна написати:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P d 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

але d є функцією

двох

 

рівноточних

 

вимірювань

і її середня

квадратична помилка обчислюється за формулою:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m2

m2

m2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

l1

 

 

 

l1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

1

 

 

 

звідси m2

 

 

1

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

тоді формулу (3) можна написати:

 

1

 

 

1

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pd

 

 

 

Pl1

 

 

 

Pl1

Pl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

pl

 

 

P

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Підставимо значення (4) в (2), одержимо:

 

Pd 2

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За цією формулою обчислюється середня квадратична помилка

одиниці ваги, коли в різницях d

 

відсутні систематичні помилки. Якщо

в різницях d є систематичні помилки ,

то їх спочатку виключають з

різниць, тобто:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

d

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

d

2

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

..................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

d

n

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Різниці d ,

d , ...,

d

можна вважати ймовірнішими помилками

1

 

2

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вимірювань і в цих різницях відсутні систематичні помилки. Тоді на підставі формули:

331

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PV 2

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

n

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P d 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Можна

написати

d

 

 

 

 

.

Підставимо

в цю

 

формулу

n

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

замість P

його значення (4),

одержимо:

Pd 2

 

.

За цією

2 n 1

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

формулою обчислюють середню квадратичну помилку одиниці ваги, коли з різниць d виключені систематичні помилки. Середня квадратична помилка одного вимірювання обчислюється за формулою:

ml

 

 

.

 

 

 

 

Pl

 

 

 

 

332

Розділ ХVІ

Зрівнювання теодолітних та нівелірних ходів

§ 207. Мета зрівнювальних робіт

Для виконання топографічних зйомок на місцевості створюють геодезичну знімальну основу, прокладаючи теодолітні та нівелірні ходи. Ці ходи будуть спиратися на вихідні планові і висотні пункти старших класів, які вважаються безпомилковими.

Вони також будуть перетинатися, утворюючи одну або декілька вузлових точок або зімкнені полігони. Якби вимірювання були безпомилковими, то кожна обчислена точка (координата або відмітка) теодолітного або нівелірного ходів від будь-якої вихідної точки в будьякому напрямі мала б одне й те ж значення.

Але тому, що вимірювання супроводжуються випадковими та систематичними помилками, обчислені координати або відмітки однієї і тієї точки з різних ходів будуть мати різні значення, які відрізняються одне від одного на невеликі величини.

Така невизначеність недопустима, тому що нам необхідно знати найімовірніше значення вимірюваної величини, щоб одержати однозначні значення координат або відміток точок теодолітного або нівелірного ходів, їх необхідно зрівнювати.

Сутність зрівнювання полягає в обчисленні поправок до виміряних величин, щоб координати або відмітки точок, обчислені за виміряними величинами з урахуванням поправок, задовольняли необхідні висунуті до них вимоги, тобто не змінювали свого значення.

§208. Зрівнювання системи нівелірних ходів

зоднією вузловою точкою

Зрівнювання системи нівелірних ходів з однією вузловою точкою виконують в такій послідовності:

1.Складають схему нівелірних ходів (рис. 198), нумерують ходи

істрілками показують напрями нівелювання.

2.На схему виписують суми перевищень по кожному ходу h1 ,

h2 і h3 , довжини окремих нівелірних ходів у кілометрах L1 , L2 і L3 і відмітки вихідних точок H A , HB і HC .

3. Визначають величини нев’язок в перевищеннях по найбільш коротких ходах, включаючи всі перевищення. Наприклад: від точки А до точки В і від точки В до точки С.

255

Якщо нев’язки не перевищують допуски існуючих інструкцій, то зрівнюють ходи.

4.Обчислюють висоти вузлової точки по кожному ходу:

H

H

A

h

176,316 86,168 262,484

Д

 

 

1

H

H

B

h

248,900 13,566 262,466

Д

 

2

 

H

H

C

h

298,895 36,466 262,429

Д

 

3

 

і записують їх в графу 2 таблиці 23.

Рис. 198

Таблиця 23

Зрівнювання системи нівелірних ходів з однією вузловою точкою

256

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]