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在测量时,为什么总是要求你至少测3个测回甚至更多?

先举个例子。你问三个人现在几点:A说:10:03,B说:10:01,C说:10:02。三个人结果不一样,但你很容易判断:大概是10:02。如果只问一个人,你连自己有没有听错都不知道。
这就是多余观测的价值:互相验证,发现问题,提高可信度。

一、什么是多余观测?

定义:在测量中,观测的数量多于确定未知量所必需的最少数量,就是多余观测。
简单来说,测一遍就能得到结果,需要多测量几遍,增加几次多余观测。

例如,我们需要测量一个点的平面坐标(x,y) 

最少观测:最少需要观测1次。

多余观测:如果你实际测了2次 → 就有了1个多余观测

                如果你实际测了3次 → 就有了2个多余观测

区别:观测1次,我们就只能把1次的成果作为最终成果。测量2、3次,并且两两之间的较差很小,我们就可以取3次的均值作为最终成果。

二、多余观测的三大作用

1. 发现错误(最重要)

没有多余观测,错误永远无法被发现。

水准测量单程观测→ 读错尺没人知道

水准测量往返测→ 两次高差不一致,立即发现

2. 评定精度

多余观测产生的“闭合差”本身就是精度指标。

闭合水准路线的闭合差→ 反映了整个测量的综合误差

导线角度闭合差→ 评价测角质量

3. 提高精度(平差基础)

通过多余观测获得可靠的平均值,消除偶然误差

三角形的三个内角都测了→ 和应为180°,通过平差让三个角调整到既满足几何条件,又每个角改动最小

三、没有多余观测会怎样?

  • 错误无法发现→ 出问题要返工甚至出事故

  • 精度无法评估→ 测量成果“不知好坏”

  • 无法平差→ 只能接受有误差的结果

一个经典模型:三角形闭合差

     场景1:测量三角形ABC的三个内角A、B、C,最少需要测2个角(第三个=180°-A-B),实际测了3个角,多余观测数 = 1
理论,A+B+C=180°,但是由于测量存在误差。
实际:A+B+C≠180°。
我们这里引入一个新的概念——闭合差ω,实测值-理论值=闭合差
闭合差:ω = 实测值-理论值
                 =(A测 + B测 + C测 )− 180°

ω = 0 → 理想情况(几乎不可能)

ω 很小 → 测量质量好

ω 超限 → 有较大误差,需要重测

最终取值:把闭合差平均分配到三个角,再进行计算。假设A=65°,B=88°,C=30°。计算得到闭合差ω =3°,进行闭合差分配(反符号分配),每个角度减去1°。A=64°,B=87°,C=29°。此时A+B+C=180°。

四、本期小结

多余观测 = 多测一些“用不到”的数据

作用:发现错误、评定精度、提高可靠性

测量工作的核心原则:能有多余观测就尽量做

口诀:不多测不知道,不多测不可靠。

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