测量平差的精概念.pptx

课程介绍：课程性质:专业基础课、必修课、考试课;主要应用的基础知识:高等数学、线性代数、测量学等;教学参考书:测量平差原理（武测）与后续课程的联系:为控制测量、工程测量、航空摄影测量等专业课程的学习打基础。课程特点n1.要求的数学基础:高等数学 线性代数 概率论与数理统计n2.公式多n3.自己动手动脑高等数学需要复习的内容条件极值泰勒公式偏导数的定义及计算多元复合函数求导法则线性代数需要复习的内容线性代数需要复习的内容n矩阵的定义n相关与无关的概念n系数矩阵与增广矩阵n同型矩阵相等矩阵特殊矩阵(对角,单位等,分块)n矩阵的运算(线性乘法转置逆微分秩)n线性方程组n高斯消元法概率论与数理统计需要复习的内容概率论与数理统计需要复习的内容n概率和随机变量n概率密度n正态分布n数学期望方差协方差n数理统计的基础知识n参数估计 n参数的假设检验 本课程知识体系本课程知识体系n1、误差的基础理论（CH1、2）n2、平差的几种数学模型（CH3）n3、平差的几种典型方法和概括平差函数模型(CH4、5、6、7、8）n4、误差椭圆与数据的统计假设检验（CH9、10）n5、近代平差理论（CH11）教学方式与内容n讲授为主，例题、习题相结合。n内容：本学期主要讲前五章的内容。n参考书目：测量平差原理，於宗俦等，测绘出版社;误差理论与测量数据处理，测量平差教研室，测绘出版社;误差理论与测量数据处理习题集，武汉大学测绘学院测量平差学科组编著，武汉大学出版社第一节第一节 观测误差观测误差第二节第二节 测量平差的简史和发展测量平差的简史和发展 第三节第三节 本课程的任务和内容本课程的任务和内容 授课目的要求:明确观测误差产生的原因,掌握误差分类及其处理方法。重 点、难 点:误差分类及其处理方法 第一章 绪论内容及学习要求误差的概念；当存在多余观测值时,观测值之间理论上存在 一定的几何（物理）关系。观测误差所导致观测值不满足这些关系而产生的闭合差，称不符值，测量平差即解决不符问题的方法。学习本章要求理解测量平差的任务和内容，及学习本课程要求掌握的内容。本章要解决的主要问题：如何发现观测误差？测量中为什么存在观测误差？观测误差如何计算？观测误差如何分类？如何处理？测量平差的任务是什么？测量平差的理论是如何发展的？平差计算方法的发展分哪几个阶段？本课程的任务和内容是什么？1、测量差异与观测误差、测量差异与观测误差358.168m290.118m890842403836358.170m403842290.121m890848B BC C 1.1 1.1 观测误差观测误差 边长、天顶距和方向值双观测间边长、天顶距和方向值双观测间均存在差异均存在差异,其差异来源于观测误差其差异来源于观测误差测量中为什么存在观测误差?观测值如何获取?观测条件 观测者 采用一定的 仪器 在一定的 外界环境 中测取 技术水平工作态度 精密度误 差 温度、湿度风力 等 观测条件对观测成果产生影响，不可避免产生观测误差 观测条件较好则观测质量较高,观测条件较差则观测质量较低,观测条件相同则观测质量相同。A B 必要观测：必要观测：S1 多余观测：多余观测：S2 两点间距离：两点间距离：差异差异=S1-S2如何发现观测误差？如何发现观测误差？测量差异：重复观测值之间存在差异;平面三角形内角和观测值与其理论值之间存在差异；水准闭合环观测值与其理论值之间存在差异。以上的差异说明观测中存在观测误差。只有有了多余观测才能发现观测误差。观测误差如何计算？真误差 观测值的真值 观测值 向量形式 其中 观测误差如何分类？如何处理？分类观测误差 粗差 系统误差 偶然误差 处理粗 差:重复观测严格检核 计算中发现 发现后舍弃或重测 系统误差:采用适当的观测方法校正仪器计算加改正系统误差补偿 偶然误差:采用测量平差的方法 测量平差学科的研究对象测量平差学科的研究对象 测测量量平平差差理理论论和和方方法法是是测测绘绘学学科科中中测测量量数数据据处处理理和和质质量量控控制制方方面面重重要要的的组组成成部部分分，并并在在现现代代GPS(全全球球定定位位系系统统)、GIS（地地理理信信息息系系统统）、RS（遥遥感感）及及其其集集成成的的高高新新测测量量技技术术以以及及高高精精度度数数字字化化数数据据采采集集和和处处理理中中得得到到广广泛泛应应用用。其其研研究究对对象象是是含含有有观观测测误误差差的的观测值。观测值。测量平差的任务是什么？对一系列带有观测误差的观测值，运用概率统计的方法来消除它们之间的不符值，求未知量的最可靠值。评定测量成果的质量测量平差的理论是如何发展的？经典平差理论的发展 经典平差理论是应用最小二乘原理对观测值进行数据处理。高斯（、）创立最小二乘法 年，高斯提出最小二乘法理论 年，高斯用最小二乘法解决了确定谷神星轨道的问题。年，高斯在天体运动的理论一文中，从概率论观点，详细地叙述了他所提出的最小二乘原理。*马尔柯夫（、）确立高斯-马尔柯夫平差模型的（1912年）测量平差产生的历史最小二乘法原理的两次证明形成测量平差的最基本模型1912年，A.A.Markov，对最小二乘原理进行证明，形成数学模型：最小二乘解：测量平差理论的扩展近代平差理论的发展 相关平差：1947年，铁斯特拉（T.M.Tienstra）提出，70年代后广泛应用 顾及随机参数的最小二乘滤渡、推估和配置；1969年，克拉鲁普（T.Krarup）提出，70年代后广泛应用 秩亏平差：1962年，迈塞尔（P.Meiss）提出，70年代后广泛应用 方差协方差估计理论的研究、应用（80年代后）；统计假设检验理论的研究、应用；粗差探测法和可靠性理论：60年代后期，荷兰巴尔达（W.Baarda）教授提出，近年形成粗差定位、估计等理论。平差计算方法的发展分哪几个阶段？手算阶段 半自动平差阶段 全自动平差阶段(1)(1)手工计算模式阶段（上世纪手工计算模式阶段（上世纪7070年代末之前）年代末之前）平差平差计算模式计算模式的发展的发展 计算工具计算工具:计算尺、对数表、三角函数表、手摇计算计算尺、对数表、三角函数表、手摇计算机、计算用表等机、计算用表等 计算方法计算方法:采用上述计算工具手工计算采用上述计算工具手工计算 (2)(2)半自动计算模式阶段（上世纪半自动计算模式阶段（上世纪8080年代初年代初至至9090年代初）年代初）计算工具计算工具:PC1500:PC1500机、机、E500E500机、苹果机、机、苹果机、286286等。等。计算方法计算方法:采用基于采用基于DOS系统下的程序计算。系统下的程序计算。(3)(3)全自动计算模式阶段全自动计算模式阶段（上世纪（上世纪90年代中期至今）年代中期至今）计算工具计算工具:能满足现代智能化数据处理和管理的能满足现代智能化数据处理和管理的386、486、586，以及运算速度更快、内存容量更大和显卡质量，以及运算速度更快、内存容量更大和显卡质量更高的各种型号的计算机。更高的各种型号的计算机。计算方法计算方法:采用智能化数据处理程序进行计算采用智能化数据处理程序进行计算 控制测量数据处理系统主界面控制测量数据处理系统主界面控制网名输入界面控制网名输入界面控制网观测数据输入界面控制网观测数据输入界面平差项目选择界面平差项目选择界面平差参数设置界面平差参数设置界面平差略图平差略图 观测精度及相关信息显示界面观测精度及相关信息显示界面控制点点位精度显示界面控制点点位精度显示界面打印项目选择界面打印项目选择界面平差坐标成果报表格式界面平差坐标成果报表格式界面(4)(4)网络计算模式阶段网络计算模式阶段（今后的发展方向）（今后的发展方向）计算工具计算工具:能够上网的各种通讯工具和相应的网络能够上网的各种通讯工具和相应的网络测绘数据处理平台测绘数据处理平台 计算方法计算方法:上网用基于网络的数据处理程序进行计算上网用基于网络的数据处理程序进行计算 网络计算模式的网络计算模式的网络示意图网络示意图 基于网络的数据处理系统注册基于网络的数据处理系统注册登陆界面登陆界面 本课程的任务和内容是什么？任 务：讲授测量平差的基本理论和基本方法，为进一步学习和研究测量平差打下深入的基础。基本内容:：误差理论；平差模型及平差原则；平差基本方法；平差中的统计假设检验方法；近代平差理论和方法；回忆一下一、矩阵的定义及其某些特殊矩阵（1）由个数有次序地排列成m行n列的表叫矩阵通常用一个大写字母表示，如：(2)若m=n，即行数与列数相同，称A为方阵。元素a11、a22ann 称为对角元素。(3)若一个矩阵的元素全为0，称零矩阵，一般用O表示。(4)对于 的方阵，除对角元素外，其它元素全为零，称为对角矩阵。如：(6)若aij=aji，则称A为对称矩阵。(5)对于 对角阵，若a11=a22=ann=1，称为单位阵，一般用E、I表示。矩阵的基本运算：（1）若具有相同行列数的两矩阵各对应元素相同，则：（2）具有相同行列数的两矩阵A、B相加减，其行列数与A、B相同，其元素等于A、B对应元素之和、差。且具有可交换性与可结合性。（3）设A为m*s的矩阵，B为s*n的矩阵,则A、B相乘才有意义，C=AB，C的阶数为m*n。OA=AO=O，IA=AI=A，A（B+C）=AB+AC，ABC=A（BC）二、矩阵的转置n对于任意矩阵Amn:将其行列互换，得到一个nm阶矩阵，称为A的转置。用：矩阵转置的性质：（6）若则A为对称矩阵。三、矩阵的逆n给定一个n阶方阵 A，若存在一个同阶方阵B，使AB=BA=I（E），称B为A的逆矩阵。记为：lA矩阵存在逆矩阵的充分必要条件是A的行列式不等于0，称A为非奇异矩阵，否则为奇异矩阵矩阵的逆的性质矩阵求逆方法：（1）伴随矩阵法：设Aij为A的第i行j列元素aij的代数余子式，则由n*n个代数余子式构成的矩阵为A的伴随矩阵的转置矩阵A*称为A的伴随矩阵。矩阵求逆方法则：（2）初等变换法：经初等变换：1 观测值中为什么存在观测误差？观测值中为什么存在观测误差？2 观测误差如何计算？观测误差如何计算？3 观测误差如何分类？如何处理？观测误差如何分类？如何处理？4 测量平差的任务是什么？测量平差的任务是什么？5 平差平差计算模式计算模式的发展分为那几个阶段？的发展分为那几个阶段？思考：思考：