数据采集中的误差分析
2011-01-04 21:30阅读:
在各等级的测量工作中,不管是在作业的那一个阶段,都或多或少的存在着数据的采集:控制网的建立、控制网的观测、控制网的计算等,而数据采集中我们无法避免误差的产生,可以说误差贯穿了测量工作的每一阶段。由于误差直接影响了后续成果的质量,所以我们必须在作业的各阶段最大限度的削弱它的影响。本文以误差为主线,从总体上按照误差的性质对传统数据采集误差的分类和来源进行了概述,并讨论了控制误差的一般方法。这里所提到的传统的数据采集方法是指用常规大地测量仪器测量方向、角度、边长和高差等所采用方法的总称。
一、引言
现在,尽管由于GPS、摄影测量等高精端的数据采集技术、方法的地位和作用日益重要,但从我国的国情来看,传统的数据采集方法也不容忽视,特别是在经济相对落后的西部地区,一般的工程生产还是以传统的数据采集方式为主。因此,数据质量的好坏直接影响到这些地区的基础设施的质量。
任何数据的采集过程都不可能得到与实际情况完全相符的测值。在数据采集过程中,由于作业人员的主观因素,采集仪器的精度限制和周围环境条件的影响等不可避免地造成这种或那种偏差
这种偏差就是数据采集误差,它按性质可分为3类即:粗差 系统误差和偶然误差。
二、误差的类型
(一)粗差的产生及表现
粗差即粗大的误差,是指比在正常观测条件下所可能出现的最大误差还要大的误差,通俗地说,粗差要比偶然误差大上好几倍,是由于观测人员的粗心大意或仪器故障所造成的差错。如由操作员看错、读错、记错、算错以及把控制网的起算数据弄错等,都属于数据采集过程中产生粗差的来源。
(二)系统误差
同等测量条件下的一系列观测中,由于数据采集过程中某些特定因素的系统性影响而产生的误差称为系统误差,它的大小和符号常固定不变,或呈系统性变化。例如用具有某一尺长误差的钢尺量距中,由于尺长误差所引起的距离误差与所测距离的长度成正比增加,距离越长,所积累的误差越大。对于一定的观测条件和作业程序,系统误差在数值上服从一定的函数性规律。它产生的来源主要有:
1.由于观测人员的习惯导致的人为
误差
2.由于仪器精度的限制如全站化仪、经纬仪、水准仪及水准尺等都有一定精度限制而产生系统性的仪器误差
3.由于外界条件影响产生的误差
4.由于不同等级控制网数据转换而产生的误差
(三)偶然误差
在同等测量条件下的一系列观测中,单个误差的大小和和符号都表现出偶然性,没有规律性,但就大量误差的总体来说,具有一定的统计规律性。如照准误差、读数误差、外界条件变化和仪器本身不完善等都属于偶然误差。
三、误差控制的一般原则和方法
不管是对控制网的布设还是观测、计算,我们的目的只有一个——获得高质量的成果,进而为国民经济建设、国防建设、科学研究和整个人类社会发展服务,而要达到这一目的,我们就必须在作业的各个阶段最大限度的消差。
首先从总体来说,为了防止误差的累积和提高测量精度,每一实际作业都必须遵循“从整体到局部,先控制后碎部,由高级到低级,步步有检核”的测量实施原则,这是每一测量工作的宏观指导思想,即先在测区内建立控制网,以控制网为基础,再采用合理的测量技术和方法进行观测。
其次在微观方面来说,我们控制误差的方法很多种,如定期对仪器的检验、提高作业人员的工作态度和技术水平、选择合适的作业流程和方法等。下面我们以水准测量为例来重点讨论这一内容。
粗差的处理方法
在现今的高新数据采集技术如GPS、GIS、RS以及其他高精度的自动化数据采集中,经常是粗差混入信息之中,识别粗差并不是用简单方法可以达到目的的,需要通过数据处理方法进行识别和消除,但就传统的数据采集方法来说,是容易识别处理的,这一步通常称为粗差的控制与剔除。
作业前
为了保证测量成果的精度,要定期的对测量仪器进行必要的检测,以研究和分析仪器存在误差性质及对测量工作的影响规律。这里主要是防止仪器故障所造成的差错,对于普通的随机误差或系统误差。