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        測繪數據常見誤差類型及處理方法

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        測繪數據常見誤差類型及處理方法

        發布日期:2020-10-11 17:28 來源:http://www.jslongsen.com.cn 點擊:

        測繪數據常見誤差類型及處理方法

        由于測量原理的局限性或近似性、測量方法的不完善、測量儀器的精度限制、測量環境的不理想以及測量者的實驗技能等諸多因素的影響,測量都只能做到相對準確。隨著科學技術不斷的發展,人們的實驗知識、手段、經驗和技不斷提高,測量誤差被控制得越來越小,但是不可能使誤差降為零。因此,作為一個測量結果,不但應該給出被測對象的量值和單位,而且還須對測量值的可靠性做出評價,一個沒有誤差評定的測量結果是沒有價值的,測繪工作得到的數據也是如此。貴州測繪儀器下面簡單介紹一下測繪數據誤差主要分類及原因:

        一、系統誤差

        系統誤差的特征是具有確定性, 它的來源主要有以下幾個方面:

        (一)儀器因素;

        (二)理論或條件因素:由于測繪所依據的理論本身的近似性或實驗條件不能達到理論公式所規定的要求而引起誤差。例如,稱物體質量時沒有考慮空氣浮力的影響,用單擺測量重力加速度時要求擺角θ →0,而實際中難達到該條件。

        (三)人員因素:由于測量人員的主觀因素和操作技術而引起誤差。

        二、隨機誤差

        在相同條件下,多次測量同一物理量時,即使已經精心排除了系統誤差的影響,也會發現每次測量結果不一樣。測量誤差時大時小,時正時負,全是隨機的。在測量次數少時,顯毫無規律,但是當測量次數夠多時,可以發現誤差的大小以及正負都服從某種統計規律。這種誤差稱為隨機誤差。隨機誤差的特征是它的不確定性,它是由測量過程中一些隨機的或不確認的因素引起的。例如,人的感受(視覺、聽覺、觸覺)靈敏度和儀器穩定性有限,實驗環境中的溫度、濕度、氣流變化,電源電壓起伏,微小振動以及雜散電磁場等都會導致隨機誤差。

        三、過失誤差

        過失誤差是由于實驗者操作不當或粗心大意造成的,例如看錯刻度、讀錯數字、記錯單位或計算錯誤等。過失誤差又稱大誤差。含有過失誤差的測量結果稱為“壞值”,被判定為壞值的測量結果應剔除不用。實驗中的過失誤差不屬于正常測量的范疇,應該嚴格避開。

        四、誤差處理

        (一)發現系統誤差的方法

        系統誤差一般難于發現,并且不能通過多次測量來消除。貴州測繪儀器通過長期實踐和理論研究,總結出一些發現系統誤差的方法,常用的有:

        1.理論分析法:包括分析實驗所依據的理論和實驗方法是否有不完善的地方;檢查理論公式所要求的條件是否得到了滿足;量具和儀器是否存在缺陷;實驗環境能否使儀器正常工作以及實驗人員的心理和技術素質是否存在造成系統誤差的因素等。

        2.實驗比對法:對同一待測量可以采用不同的實驗方法,使用不同的測繪儀器,以及由不同的測量人員進行測量。對比、研究測量值變化的情況,可以發現系統誤差的存在。

        3.數據分析法:因為隨機誤差是遵從統計分布規律的,所以若測量結果不服從統計規律,則說明存在系統誤差。我們可以按照規律測量列的先后次序,把偏差(殘差)列表或作圖,觀察其數值變化的規律。比如前后偏差的大小是遞增或遞減的;偏差的數值和符號有規律地交替變化;在某些測量條件下,偏差均為正號(或負號),條件變化以后偏差又都變化為負號(或正號)等情況,都可以判斷存在系統誤差。

        (二)系統誤差的減小與消除

        知道了系統誤差的來源,也就為減小和消除系統誤差提供了依據。

        1.減小與消除產生系統誤差的根源。對實驗可能產生誤差的因素盡可能予以處理。比如采用符合實際的理論公式,保持儀器裝置良好,達到儀器規定的使用條件等等。

        2.利用實驗技巧,改進測量方法。對于定值系統誤差的消除,可以采用交換法、替代法、異號法等方法減小測繪數據系統誤差。此外,用“等距對稱觀測法”可消除按線性規律變化的變值系統誤差;用“半周期偶數測量法”可以消除按周期性變化的變值系統誤差等等,這里不詳細介紹。在采取消除測繪數據系統誤差的措施后,還應對其它的已定系統誤差進行分析,給出修正值,用修正公式或修正曲線對測量結果進行修正。對于無法忽略又無法消除或修正的未定系統誤差,可用估計誤差值的方法進行估算。

        (三)測繪隨機誤差處理

        實驗中隨機誤差不可避開,也不可能消除。但是,可以根據隨機誤差的理論來估算其大小。為了簡化起見,在下面討論隨機誤差的有關問題中,并假設系統誤差已經減小到可以忽略的程度。采用算術平均值作為測量結果可以削弱隨機誤差。

        (四)測繪數據壞值的剔除

        在一列測量值中,有時會混有偏差很大的“可疑值”。一方面,“可疑值”可能是壞值,會影響測量結果,應將其剔除不用。另一方面,當一組正確測量值的分散性較大時,盡管概率很小,出現個別偏差較大的數據也是可能的,即“可疑值”也可能是正常值,如果人為地將它們剔除,也不合理。因此要有一個合理的準則,判定“可疑值”是否為“壞值”。一般來講,我們對于測繪數據應確認測繪數據的置信區間,一般為[-3σ, 3σ]這個區間,其概率為99.7%,即在1000次的重復測量中,隨機誤差出[-3σ, 3σ]的平均只有3次。對于一般有限次測量來說,測量值出這一區間的可能性非常小。對于出這個范圍的誤差數據應給與剔除。

        五、結語

        貴州測繪儀器根據實際工作經驗,對測繪工作中一些測繪數據誤差出現的原因及一些處理方法進行了簡單簡紹。在實際工作遇到的問題中,測繪數據誤差處理是一件復雜而困難的工作,它不但涉及許多知識,還需要有豐富的經驗,這需要在長期的實踐中不斷積累,不斷提高。


        貴州測繪儀器


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        相關標簽:測繪數據,測繪數據誤差類型,測繪數據誤差處理方法

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