測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因
測(cè)量工作的實(shí)踐表明,觀測(cè)值中存在測(cè)量誤差,或者說(shuō),測(cè)量誤差是不可避免的。產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因,概括起來(lái)有以下三個(gè)方面:(1)人的原因。由于觀測(cè)者的感覺(jué)器官的鑒別能力存在局限性,所以,對(duì)于儀器的對(duì)中、整平、瞄準(zhǔn)、讀數(shù)等操作都會(huì)產(chǎn)生誤差。另外,觀測(cè)者技術(shù)熟練程度也會(huì)給觀測(cè)成果帶來(lái)不同程度的影響。(2)儀器的原因。每一種測(cè)量?jī)x器只具有一定的精確度,因此,使測(cè)量結(jié)果受到一定的影響。(3)外界環(huán)境的影響。測(cè)量工作進(jìn)行時(shí)所處的外界環(huán)境中的空氣溫度、風(fēng)力、日光照射、大氣折光、煙霧等客觀情況時(shí)刻在變化,使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。
人、儀器和環(huán)境是測(cè)量工作得以進(jìn)行的必要條件,但是,這些觀測(cè)條件都有其本身的局限性和對(duì)測(cè)量的不利因素。因此,測(cè)量成果中的誤差是不可避免的。
測(cè)量誤差按其產(chǎn)生的原因和對(duì)觀測(cè)結(jié)果影響性質(zhì)的不同,可以分為粗差、系統(tǒng)誤差和偶然誤差三類。
1.粗差
由于觀測(cè)者的粗心或各種干擾造成的特別大的誤差稱為粗差。如瞄錯(cuò)目標(biāo)、讀錯(cuò)大數(shù)等,粗差有時(shí)也稱錯(cuò)誤。
2.系統(tǒng)誤差
在相同的觀測(cè)條件下,對(duì)某一量進(jìn)行一系列的觀測(cè),如果出現(xiàn)的誤差在符號(hào)和數(shù)值上都相同,或按一定的規(guī)律變化,這種誤差稱為“系統(tǒng)誤差”,系統(tǒng)誤差具有積累性。
系統(tǒng)誤差對(duì)觀測(cè)值的影響具有一定的數(shù)學(xué)或物理上的規(guī)律性。如果這種規(guī)律性能夠被找到,則系統(tǒng)誤差對(duì)觀測(cè)的影響可加以改正,或者用一定的測(cè)量方法加以抵消或削弱。
3.偶然誤差
在相同的觀測(cè)條件下,對(duì)某一量進(jìn)行一系列的觀測(cè),如果誤差出現(xiàn)的符號(hào)和數(shù)值大小都不相同,從表面上看沒(méi)有任何規(guī)律性,這種誤差稱為“偶然誤差”。偶然誤差是由人力所不能控制的因素或無(wú)法估計(jì)的因素共同引起的測(cè)量誤差,其數(shù)值的正負(fù)、大小純屬偶然。
4.誤差處理原則
粗差是一種特別大的誤差,是由于觀測(cè)者的粗心大意或受到干擾所造成的錯(cuò)誤。錯(cuò)誤應(yīng)該可以避免,包含有錯(cuò)誤的觀測(cè)值應(yīng)該舍棄,并重新進(jìn)行觀測(cè)。
為了防止錯(cuò)誤的發(fā)生和提高觀測(cè)成果的精度,在測(cè)量工作中,一般需要進(jìn)行多于必要的觀測(cè),稱為“多余觀測(cè)”。有了多余觀測(cè),就可以發(fā)現(xiàn)觀測(cè)值中的錯(cuò)誤,以便將其剔除和重測(cè)。由于觀測(cè)值中的偶然誤差不可避免,有了多余觀測(cè),觀測(cè)值之間必然產(chǎn)生矛盾(往返差、不符值、閉合差),根據(jù)差值的大小,可以評(píng)定測(cè)量的精度,差值如果大到一定程度,就認(rèn)為觀測(cè)值中有錯(cuò)誤(不屬于偶然誤差),稱為誤差超限,應(yīng)予重測(cè),差值如果不超限,則按偶然誤差的規(guī)律加以處理,稱為閉合差的調(diào)整,以求得可靠的數(shù)值。
至于觀測(cè)值中的系統(tǒng)誤差,應(yīng)該盡可能按其產(chǎn)生的原因和規(guī)律加以改正、抵消或削弱。例如,用鋼卷尺量距時(shí),按其檢定結(jié)果,對(duì)量得長(zhǎng)度進(jìn)行尺長(zhǎng)改正。
5.偶然誤差的特性
通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析,可以得出偶然誤差具有如下特性:
(1)在一定觀測(cè)條件下的有限次觀測(cè)中,偶然誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過(guò)一定的限值;
(2)絕對(duì)值較小的誤差出現(xiàn)的頻率大,絕對(duì)值較大的誤差出現(xiàn)的頻率小;
(3)絕對(duì)值相等的正、負(fù)誤差具有大致相等的頻率;
(4)當(dāng)觀測(cè)次數(shù)無(wú)限增大時(shí),偶然誤差的理論平均值趨近于零,即偶然誤差具有抵償性。
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