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误差方程的建立及应用

【摘要】:若令即得到公式表示的线性误差方程形式。当不能满足这一条件时,会引起计算误差,必要时可选择迭代进行。

1.确定未知数的个数

对于一个确定的平差问题,能并且只能设置t个函数独立的未知参数,所以确定未知数个数实际上就是确定必要观测数。根据确定一个未知数,需要一个独立观测值的原则,高程控制网必要观测数等于待定点个数;平面控制网在有足够起算数据的情况下,必要观测数为待定点数的2倍。作为特殊情况,平面控制网中有单独的起算边或起算坐标方位角(至少有一个端点是待定点的情况),则必要观测数还应减去单独起算边或起算坐标方位角数目。

2.未知参数的选择

为了确保每一个观测值平差值都能表示为待定参数的函数(观测值方程),待定参数必须足数并且函数独立。另外运用最小二乘准则求特解时,采用的是求自由极值原理,这也要求各待定参数间函数独立,即任意一个待定参数不可表示为其余参数的函数。

理论上参数选择在足数、函数独立的原则下是任意的,既可以选观测值平差值,也可以选观测值平差值的函数值。由于控制测量的目的就是确定待定点坐标或高程,因而在实际应用中,总是选择待定点坐标和高程值为未知参数。这样不仅可以直接获得平差最终值,也极大地方便了精度评定,同时未知参数一定是函数独立的。

3.误差方程建立

设观测值平差值为待点参数的线性函数,其函数一般形式为

代入i=Li+vi,并令li=di-Li ,即得到误差方程为(www.chuimin.cn)

4.观测值方程的线性化

平面控制网观测值方程一般是非线性的,要建立线性化误差方程,必须将其线性化。线性化的方法是将其按泰勒级数展开,因此必须首先求得计算待定参数的近似值,在近似值处将观测值方程展开为泰勒级数取至一次项。

设有非线性观测值方程:

将待定参数表示为近似值加改正数xj=x +δx,代入公式(2-28)并按泰勒级数展开取至一次项得到:

当近似值x给定后,各未知数近似值改正数δx前的系数可由近似值x代入求得。若令即得到公式(2-27)表示的线性误差方程形式。

线性化是假定δxj的二次及二次以上项是小量而忽略不计,因此确定未知数近似值x 的基本要求是δxj足够小,即x足够接近xj。若满足这一要求,则虽然未知数近似值会因推算路线不同而异,但平差结果是相同的。当不能满足这一条件时,会引起计算误差,必要时可选择迭代进行(将第一次平差后的平差值作为近似值,线性化列误差方程,再次平差)。