一、测量误差及分类 (2)
1.1测量误差概述 (2)
1.2 测量误差分类 (2)
二、测量误差的合成 (5)
2.1 随机误差的合成 (5)
2.2 系统误差的合成 (7)
2.3 系统误差与随机误差的合成 (11)
测量误差及误差合成
一、测量误差及分类
1.1测量误差概述
测量工作中，尽管观测者按照规定的操作要求认真进行观测，但在同一量的各观测值之间，或在各观测值与其理论值之间仍存在差异。例如，对某一三角形的三个内角进行观测，其和不等于180°；又如所测闭合水准路线的高差闭合差不等于零等，这说明观测值中包含有观测误差。研究观测误差的来源及其规律，采取各种措施消除或减小其误差影响，是测量工作者的一项主要任务。 观测误差产生的原因主要有以下三个方面:
1．观测者
由于观测者感觉器官鉴别能力有一定的局限性，在仪器安置、照准、读数等方面都产生误差。同时观测者的技术水平、工作态度及状态都对测量成果的质量有直接影响。
2．测量仪器
每种仪器有一定限度的精密程度，因而观测值的精确度也必然受到一定的限度。同时仪器本身在设计、制造、安装、校正等方面也存在一定的误差，如钢尺的刻划误差、度盘的偏心等。
琴谱架
3．外界条件
观测时所处的外界条件，如温度、湿度、大气折光等因素都会对观测结果产生一定的影响。外界条件发生变化，观测成果将随之变化。
述三方面的因素是引起观测误差的主要来源，因此把这三方面因素综合起来称为观测条件。观测条件的好坏与观测成果的质量有着密切的联系。
1.2 测量误差分类
观测误差按其对观测成果的影响性质，可分为系统误差和随机误差两种。
（1）系统误差
在相同的观测条件下作一系列观测，若误差的大小及符号表现出系统性，或按一定的规律变化，那么这类误差称为系统误差。例如，用一把名义为30m长、而实际长度为30.02m的钢尺丈量距离，每量一尺段就要少量2cm，该2cm误差在数值上和符号上都是固定的，且随着尺段的倍数呈累积性。系统误差对测量成果影响较大，且一般具有累积性，应尽可能消除或限制到最小程度，其常用的处理方法有：
1．检校仪器，把系统误差降低到最小程度。
2．加改正数，在观测结果中加入系统误差改正数，如尺长改正等。
高频高压电源3．采用适当的观测方法，使系统误差相互抵消或减弱，如测水平角时采用盘左、盘右现在每个测回起始方向上改变度盘的配置等。
（2）随机误差
在相同的观测条件下作一系列观测，若误差的大小及符号都表现出偶然性，即从单个误差来看，该误差的大小及符号没有规律，但从大量误差的总体来看，具有一定的统计规律，这类误差称为偶然误差或随机误差。例如用经纬仪测角时，测角误差实际上是许多微小误差项的总和，而每项微小误差随着偶然因素影响不断变化，因而测角误差也表现出随机性。对同一角度的若干次观测，其值不尽相同，观测结果中不可避免地存在着随机误差的影响。
随机误差是由多种因素综合影响产生的，观测结果中不可避免地存在偶然误差，因而随机误差是误差理论主要研究的对象。就单个随机误差而言，其大小和符号都没有规律性，呈
现出随机性，但就其总体而言却呈现出一定的统计规律性，
图1 频率直方图
并且是服从正态分布的随机变量。即在相同观测条件下，大量随机误差分布表现出一定的统计规律性。
tmal
图2正态分布曲线
1．在一定的观测条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的限值；
2．绝对值较小的误差比绝对值大的误差出现的概率大；
3．绝对值相等的正、负误差出现的概率相同；
4．同一量的等精度观测，其偶然误差的算术平均值，随着观测次数的无限增加而趋近于零，即
[]l i m 0
x n →∞?= 除上述两类误差之外，还可能发生错误，也称粗差，如读错、记错等。这主要是由于粗心大意而引起。一般粗差值大大超过系统误差或偶然误差。粗差不属于误差范畴，不仅大大影内测量成果的可靠性，甚至造成返工。因此必须采取适当的方法和措施，杜绝错误发生。
二、测量误差的合成
检测系统往往由若干个环节组成，测量过程往往包含有若干个环节，各个环节都存在着误差因素。任何测量结果都包含有一定的测量误差，这是检测系统或测量过程各个环节一系列误差因素共同影响的综合结果。各个环节的误差因素称为单项误差。根据各单项误差来确定测量结果的总误差，这就是误差的合成。
2.1 随机误差的合成
随机误差用测量的标准差或极限误差来表征，随机误差的合成分为标准差的合成与极限误差的合成两种情况来讨论。
1．标准差的合成
根据对随机变量求标准差的方法，标准差的合成一般采用方和根法，同时要考虑误差传递系数以及各单项误差之间的相关性影响。设共有q 个单项随机误差，它们的标准差分别为σ1、σ2、…、σq ，其对应的传递系数分别为a 1、a 2、…、a q 。这些传递系数由测量的具体情况来确定，对间接测量可按公式求得，对直接测量则根据各个误差因素对测量结果的影响情况来确定。
过氧化氢酶活性测定合成洗涤剂按方和根法合成的总标准差为
σ= （2-1） 式中，ρij 为任意两单项随机误差之间的相关系数。
一般情况下，各个单项随机误差互不相关，相关系数ρij ＝0，则有
σ= （2-2）
当各个单项随机误差传递系数均为1，且各个单项随机误差互不相关，相关系数ρij ＝0，则有
电力线网络摄像机σ= （2-3）
用标准差合成有明显的优点，不仅简单方便，而且无论各单项随机误差的概率分布如何，只要给出各个标准差，均可按式（2-1）或式（2-2）、式（2-3）计算总标准差。
2．极限误差的合成
在实际测量中，各个单项随机误差和测量结果的总随机误差也常以极限误差的形式来表示。
用极限误差来表示随机误差，有明确的概率意义。一般情况下，各个单项随机误差服从的分布不同，各个单项极限误差的置信概率也不同，因而有不同的置信系数。设各单项极限误差为
1,2,,i i i t i q δσ=±= （2-4） 式中，σi 为各单项随机误差的标准差，t i 为各单项极限误差的置信系数。
总极限误差为
t δσ=± （2-5） 式中，σ为合成的总标准差，t 为总极限误差的置信系数。
综合式（2-4）、式（2-5）和式（2-1），可得合成的总极限误差为
δ=± （2-6） 式中，ρij 为任意两单项随机误差之间的相关系数。
根据已知的各单项极限误差和相应的置信系数，即可按式（2-6）进行极限误差的合成。但必须注意到，式（2-6）中的各个置信系数，不仅与置信概率有关，而且与随机误差服从的分布有关。对于服从相同分布的随机误差，选定相同的置信概率，其相应的各个置信系数相同；对于服从不同分布的随机误差，即使选定相同的置信概率，其相应的各个置信系数也不相同。由此可知，式（2-6）
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