2.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИМЕНЕНИИ ТЕОДОЛИТА
ИЭЛЕКТРОННОГО ТАХЕОМЕТРА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Теодолитом 2Т30П и электронным тахеометром Nikon Nivo5.C необходимо провести измерения горизонтальных углов способом полного приёма.
Измеряя углы теодолитом, набираем материал для дальнейшей математической обработки этих результатов.
Теодолит 2Т30П относится к классу технических приборов и имеет СКП измерения горизонтального угла 20″. Для проверки паспортной точности теодолита необходимо измерить горизонтальный угол указанным теодолитом, затем более точным прибором, например электронным тахеометром, и сравнить результаты.
Электронным тахеометром получим наиболее достоверные значения горизонтальных углов. Назовем их истинными значениями. Сравним измерения горизонтальных углов, полученных теодолитом, с
истинными значениями. |
И |
|
|
По итогам измерений и математической обработки всех измере- |
|
ний можно проверить, соответствует ли точность измерения горизон- |
|
|
Д |
тальных углов паспортным данными теодолита 2Т30П. |
|
3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯАО МАТЕМАТИЧЕСКОЙ |
|
ОБРАБОТКЕ РЯДОВ РАВНОТОЧНЫХ УГЛОВЫХ |
|
|
б |
|
ИЗМЕРЕНИЙ |
и |
|
С |
|
Основные критерии точности результатов измерений – это математическое ожидание и дисперсия. Оценка точности математического ожидания и дисперсии осуществляется с помощью средней квадратичной погрешности (СКП) и средней погрешности (СП). Обычно средняя погрешность завышает точность измерений. СКП – основной критерий точности измерений.
Чаще всего для оценки точности используют СКП, которая может вычисляться по формуле Гаусса, когда известно истинное значение измеряемой величины:
6
m = |
[∆2 ] |
, |
(1) |
|
n |
|
|
где – истинные погрешности измерений; n – число измерений,
или по формуле Бесселя, когда истинное значение неизвестно, а за вероятнейшее значение измеряемой величины принимают ее среднее арифметическое (арифметическую середину):
m = |
[v2 |
] |
|
, |
(2) |
|
n −1 |
||||||
|
|
|
||||
где v– вероятнейшие погрешности измерений; n – число измерений.
СКП среднего арифметического находим по формуле, которая
показывает, что СКП арифметической середины в n |
раз меньше |
|||||||||||
СКП отдельного измерения: |
|
|
|
|
m |
|
|
|
И |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
M = |
|
, |
|
|
(3) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
n |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
||||
где m – СКП отдельного измерения; |
|
|
|
|
|
|||||||
n – число измерен й. |
|
|
А |
|
|
|
||||||
|
что m и M тоже имеют погрешность, их |
|||||||||||
Очень важно помн ть, |
||||||||||||
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
||||
точность зависит от ч сла |
змерений. Установлено, что надежность |
|||||||||||
СКП среднего арифмет ческого определяется по формуле |
|
|||||||||||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С |
mM |
= |
|
|
|
m |
|
|
|
, |
(4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
2n(n −1) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где m – СКП отдельного измерения; n – число измерений.
Предельная погрешность – максимальная погрешность измерения, допускаемая для конкретного вида работ:
∆пр = 3m, |
(5) |
где m – СКП отдельного измерения.
7
Чтобы найти вероятнейшее значение измеряемой величины, когда истинное значение угла неизвестно, для равноточных измерений угла необходимо воспользоваться формулой
β0 |
= |
[β1 + β2 + ... + βn ] |
|
, |
(6) |
|
n |
||||||
|
|
|
|
|||
где β0 – вероятнейшее значение угла; |
|
|
|
||||||
β1, β2, βn – измеренные горизонтальные углы. |
|
||||||||
|
3.2. Статистические характеристики |
|
|||||||
Средней арифметической вариационного ряда называется сумма |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
произведений всех вариантов ряда на соответствующие им частоты, |
|||||||||
деленная на сумму частот: |
|
|
|
Д |
|
||||
|
|
|
x = |
[x n] |
, |
|
(7) |
||
|
|
|
[n] |
|
|
||||
|
|
|
|
А |
|
|
|||
где x – варианты дискретного ряда или середины интервалов интер- |
|||||||||
вального вариационного ряда; |
|
|
|
|
|
|
|||
n – соответствующие им частоты. |
|
|
|
||||||
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дисперсией вар ац онного ряда называется среднее арифме- |
||||||||
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
тическое квадратов отклоненбй вариантов от их среднего арифмети- |
|||||||||
ческого: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S 2 = |
[(xi − x)2 n], |
|
(8) |
|||||
|
|
|
|
[n] |
|
|
|
||
где x – варианты дискретного ряда или середины интервалов интервального вариационного ряда;
n – соответствующие им частоты.
Среднее квадратическое отклонение σ – это арифметическое значение корня квадратного из дисперсии:
σ = |
|
, |
(9) |
s |
где s – дисперсия вариационного ряда.
8
Для оценки точности равноточных измерений необходимо проделать следующую работу:
1.В лаборатории необходимо выбрать точку установки теодолита, с которой будут вестись все дальнейшие измерения (например, пункт 777).
2.Выбрать три марки (I, 10, 11) на противоположной стене аудитории.
3.Выполнить два цикла измерений первого угла между направлениями на марки I – 10. Каждый цикл долженИсостоять из десяти полных приёмов. Выполнить математическую обработку результатов измерений. Д
4.Выполнить два цикла измерений второго угла между направ-
лениями на марки 10 – 11. Каждый цикл должен состоять из десяти полных приёмов. Выполнить математическуюА обработку результатов измерений.
5.Выполнить два циклабизмерений третьего угла между направлениями на марки I – 11. Каждый цикл должен состоять из десяти полных приёмов. Выполнитьиматематическую обработку результатов измерений.
6.ТакимСобразом, получить шесть рядов измерений: для каждого горизонтального угла – по два ряда измерений.
7.Все результаты свести в сводные таблицы.
8.Выполнить оценку точности по разностям двойных равноточных измерений.
После того, как все измерения будут проделаны, необходимо провести математическую обработку результатов измерений, для этого необходимо:
1.Вычислить отклонение отдельного измерения от среднего арифметического:
v = βi − βср , |
(10) |
где βi – измеренный угол;
βср – средний из измеренных углов.
9
2. Вычислить сумму вероятнейших |
погрешностей, которая |
должна равняться нулю: |
|
∑ vi = 0 . |
(11) |
3. По формуле Бесселя (2) найти СКП.
4. По формуле (3) вычислить СКП среднего арифметического.
5. По формуле (4) вычислить среднюю квадратическую погрешность средней квадратической погрешности среднего арифметического.
6. По формуле (5) найти предельную погрешность измерений. |
||||||
7. По формуле (6) вычислить вероятнейшее значение угла. |
||||||
Перечисленные действия необходимо выполнить для каждого из |
||||||
шести рядов измерений. |
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4.2. Выполнение угловых измерений теодолитом |
|||||
|
|
|
А |
|
|
|
Технические характеристики теодолита 2Т30П представлены в |
||||||
табл. 1. |
б |
Д |
Таблица 1 |
|||
|
|
|||||
|
Технические характеристики теодолита 2Т30П |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СКП |
змерения одним приёмом |
|
||
|
Горизонтального угла, с |
|
|
|
20 |
|
|
Вертикального угла, с |
|
|
|
30 |
|
|
Погрешность ориентирования по буссоли |
|||||
|
и |
|
|
|
||
|
Систематическая, мин |
|
|
30 |
||
|
Случайная, мин |
|
|
|
|
10 |
|
С |
|
Зрительная труба |
|
||
|
Увеличение, крат |
|
|
|
|
20 |
|
Поле зрения, град |
|
|
|
|
2 |
|
Наименьшее расстояние визирования, м |
|
1,2 |
|||
|
Коэффициент дальномера |
|
|
100±0,5 |
||
|
|
|
Отсчетное устройство |
|
||
|
Цена деления лимбов, град |
|
|
1 |
||
|
Цена деления шкал микроскопа, мин |
|
5 |
|||
|
Погрешность снятия |
показаний с |
|
<30 |
||
|
лимбов, с |
|
|
|
|
|
|
|
|
Цена деления уровня |
|
||
|
При алидаде, с |
|
|
|
|
45 |
|
При трубе, с |
|
|
|
|
20 |
10