在日常的测量工作中,绝大多数的情况下,对同一个观测量进行多次观测时,其结果总是存在或大或小的差异。例如:观测地面上任意两点之间的角度,利用
经纬仪的左右盘测量时的角度并不相同;观测任意两点的高差,每次的结果也是不尽相同。上述情况产生的原因,是任何测量必然带有观测误差。
那么,观测误差是怎么产生的呢?
一种是内在原因,包括测量仪器的
精密度有限所产生的误差,例如在测量时进行的估读。还有仪器结构的不完善,观测者感觉器官的鉴别能力、技术水平等也会对仪器的安置、照准、读数等方面产生误差。
另外一种是外在原因,例如温度、湿度、风力、大气折光、
能见度等的变化,也会导致测量结果产生误差。
所以,仪器、观测者、外界条件是引起测量误差的主要来源,这三方面又统称为观测条件,也就是“who(观测者)、where(外界条件)、how(仪器)”。
无论观测条件如何,完美的0误差的情况是几乎不可能出现的。而作为测量工作者的责任就是采取不同的措施,尽可能地消除或者减小误差对于观测结果的影响,从而提高观测成果 的精度和可信度。
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根据观测误差对测量结果影响性质的不同,可以把测量中出现的误差分为三种类型:
偶然误差、系统误差、粗差。
偶然误差
定义:在一定条件下进行的一系列观测,如果观测误差从表面上看其数值和符号不存在任何确定的规律性,但就大量误差总体而言,具有统计性的规律,这种误差称之为偶然误差。
通俗的来说,在测量过程中,偶然误差的出现是无法预知的,呈现随机性,但是总体上不会超出某一个范围,并且具有一定的统计规律。例如用投掷硬币的实验对正反面的概率进行预测,投掷时无法预知结果,但是大量的实验就可以证明正反面出现的概率非常接近1/2。
系统误差
定义:在一定的条件下进行一系观测,如果观测误差在大小、符号上表现出系统性,或者是某一常数,或者按照一定的规律变化。系统误差又可以分为以下几类:
常系统误差:误差表现出固定性,即符号、数值保持不变。一般是由于使用了没有调整好零位的仪器所造成的。
可变系统误差:按照一定规律变化,表现出累积性:在测量过程中不断增大或减小;还表现出周期性:数值和符号有规律的变化。
单向误差:误差的大小变化不定,但是符号总是相同。
系统误差和偶然误差在观测过程中时同时发生的,当观测值有显著的系统误差时,那么偶然误差就居于次要的地位,观测误差呈现出系统的性质。反之则呈现出偶然的性质。
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