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測繪工程中的精度問題分析

發(fā)布時間:2014-07-28 10:01

  1 精度概念問題
  精度是值觀測結(jié)果、計算值或估算值與真值(或被認(rèn)為是真值)之間的接近程度,是使用同種測繪儀器測量某真值的重復(fù)性。它是由測量誤差的分布區(qū)間的大小來評價,其主要來源于隨機(jī)誤差。而準(zhǔn)確度是指多個測量結(jié)果的整體性偏差程度,其主要來源于系統(tǒng)誤差,其表述方式就是系統(tǒng)誤差值。
  精度是一個定性的概念,難以定量。而定量也只能分別按精密度和準(zhǔn)確度人為設(shè)限定量到分等級的程度。但在測繪工程中,精度其實就是單純的精密度的概念,是測量結(jié)果對其數(shù)學(xué)期望的離散程度的描述,不涉及真值,不包含準(zhǔn)確度的概念,其表述方式就是標(biāo)準(zhǔn)差,即真誤差平方和的平均數(shù)的平方根來作為一定條件下衡量測量精度的一種數(shù)值指標(biāo)。
  精度實際只是測量成果的隨機(jī)誤差甚至是部分隨機(jī)誤差特性的描述,更多的是對測量過程的部分精度損失量的估計,根本不是對測量成果的絕對誤差范圍的描述。測繪工程對精度的追求其實只是單純的對測量的重復(fù)性的追求,并不完全追求測量結(jié)果與真值的接近。
  2 綜合精度問題
  由于沒有找到這一概念的明確定義,只是在諸多儀器精度表述中經(jīng)常見到。譬如:經(jīng)緯儀的綜合精度為±2″,測距儀的綜合精度為±(2mm+2ppmD)等。然而從這些綜合精度指標(biāo)的測試方法卻看到的是:經(jīng)緯儀的所謂綜合精度實際是把經(jīng)緯儀的軸系誤差、度盤偏心誤差等進(jìn)行了抵償剔除處理、對調(diào)焦誤差等進(jìn)行了回避處理后的殘剩誤差的離散程度的評價,其實質(zhì)主要是對度盤刻畫不均勻誤差的一個單項誤差的評價。而測距儀的綜合精度是對加乘常數(shù)誤差、周期誤差等進(jìn)行了改正剔除處理后的殘剩誤差的離散程度的評價。這樣把主要的誤差進(jìn)行剝離處理后的殘剩部分或單項指標(biāo)冠之以“綜合”指標(biāo)的做法再次為精度一詞加重了混亂。所謂的“綜合精度”實際是精度。
  3 精度計算方法問題
  不僅精度的計算方法是要將許多主要誤差進(jìn)行剝離剔除處理,而且在精度的起算數(shù)據(jù)的使用上也存在不加區(qū)別的問題。是單儀器的同時期的測量重復(fù)性?還是單儀器不同時期的測量重復(fù)性?還是不同儀器同時測量的結(jié)果的重復(fù)性……,任意改變一個測量條件就能獲得一組不同的測量結(jié)果(同等條件下也能獲得不同的測量結(jié)果),也沒有誰去仔細(xì)區(qū)分這些不同的精度所代表的物理意義。譬如水準(zhǔn)測量的一公里往返標(biāo)準(zhǔn)差。一公里往返標(biāo)準(zhǔn)差的直接原始起算數(shù)據(jù)是環(huán)路高程閉合差,而不是每一測量點(diǎn)的真誤差。所以一公里往返標(biāo)準(zhǔn)差反映的是水準(zhǔn)測量環(huán)路閉合差的離散特性,而不是水準(zhǔn)測量點(diǎn)位誤差的離散特性。
  證明水準(zhǔn)測量點(diǎn)位誤差的離散度和水準(zhǔn)測量閉合差的離散度沒有數(shù)學(xué)上的直接或間接關(guān)聯(lián)的例子就是:1、水準(zhǔn)標(biāo)尺的尺長比例改正誤差(系統(tǒng)誤差)對水準(zhǔn)測量點(diǎn)位誤差的影響是直接的,而它對水準(zhǔn)環(huán)路閉合差卻不產(chǎn)生影響;2、測量參考起點(diǎn)本身的誤差對每一個測量點(diǎn)的精度的影響是直接的,筆耕文化傳播,但它卻也不影響環(huán)路閉合差;3、儀器的分辨誤差對每一測量點(diǎn)的精度的影響是直接的,但分辨誤差足夠大時卻反而能導(dǎo)致閉合差為零。正因為有了這樣的以閉合差來評價精度,才有了甚至測量結(jié)果的精度反而比測量參考起點(diǎn)的“精度”更高的現(xiàn)象,才有了“精度”越測越高的現(xiàn)象。實際上,測量成果的精度=測量參考源的精度+測量過程的精度損失量。所以一般的原理是:測量過程實際都是精度的損失過程,被測量的結(jié)果的精度不可能超過測量參考源的精度。
  測量平差可以對測量誤差進(jìn)行估計評價,但平差結(jié)果卻因統(tǒng)計起算的原始數(shù)據(jù)不同而有著決然不同的含義:如果以真誤差直接統(tǒng)計,則當(dāng)然可以獲得結(jié)果的總體誤差評價;如果雖然以真誤差為統(tǒng)計起算數(shù)據(jù)但卻將系統(tǒng)誤差模型納入進(jìn)行最小二乘平差,則獲得的平差值將是測量結(jié)果的隨機(jī)誤差部分的評價。當(dāng)然,實際測量中的點(diǎn)位真值的確是不知道的,以點(diǎn)位真誤差為統(tǒng)計起算原始數(shù)據(jù)多半不現(xiàn)實,所以以組合值的真誤差作為平差統(tǒng)計的起算數(shù)據(jù)來評價成果的可靠度也仍然有著很重要的參考意義,但要求測量人員應(yīng)當(dāng)熟悉誤差的形成機(jī)理、規(guī)律和總誤差的邏輯結(jié)構(gòu),不至于出現(xiàn)以偏蓋全的錯誤;也應(yīng)當(dāng)善于估計那些被剝離的誤差的大小。
  許多作業(yè)過程,實際上也是進(jìn)行了大量的多余觀測,利用平差技術(shù)給出最佳估值的過程。
  4 改正數(shù)問題
  測繪工程中習(xí)慣于將許多誤差剔除而用殘剩誤差來評價精度,而把那些所剔除的誤差命名為改正數(shù)。但這些改正數(shù)都是些什么呢?其實就是系統(tǒng)誤差。前邊提到的經(jīng)緯儀軸系誤差、度盤偏心誤差,測距儀的測距加乘常數(shù)誤差、周期誤差等都是系統(tǒng)誤差。
  這就是測繪思維的一個理論基礎(chǔ):系統(tǒng)誤差是穩(wěn)定的,穩(wěn)定的誤差是可以改正的,改正了就不影響精度。所以系統(tǒng)誤差就是改正數(shù),改正數(shù)就可以為任意大小。事實恰恰相反,絕大部分系統(tǒng)誤差其實都是不穩(wěn)定的,其所謂的系統(tǒng)誤差的“穩(wěn)定”只是僅僅相對于隨機(jī)誤差隨機(jī)性而言的,根本不是絕對的穩(wěn)定,“改正數(shù)”處理方法不是不講前提條件的。實踐中許多劣質(zhì)儀器的系統(tǒng)誤差的計量檢驗結(jié)果每年都不相同甚至差異巨大的事實就是例證。
  正因為系統(tǒng)誤差的不穩(wěn)定屬性,也因為有了這樣一個“改正數(shù)不影響精度”的思維,所以就有了存在巨大偏差的儀器也是合格儀器的現(xiàn)象。因為這個思維,所以就有了儀器存在非原理性系統(tǒng)誤差的設(shè)計錯誤,但按我國測繪儀器計量規(guī)程仍然屬于“合格儀器”的事實。
  

 



本文編號:6992

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