对某量进行不等精度独立观测,得观测值l1,l2,…,ln,其中误差分别为m1,m2,…,mn,权分别为W1,W2,…,Wn,则观测值的加权平均值为
将式(6.26)化为
应用误差传播定律得
等式两边开根号得
下一节将证明:不等精度独立观测量的加权平均值的中误差最小。
【例6.4】 如图6.4所示,1,2,3点为已知高等级水准点,其高程值的误差很小,可以忽略不计。为求P点的高程,使用DS3水准仪独立观测三段水准路线的高差,每段高差的观测值及其测站数标于图中,试求P点高程的最可靠值及其中误差。
【解】 因为都是使用DS3水准仪观测,可以认为其每站高差观测中误差m站相等。
由式(6.17)求得高差观测值h1,h2,h3的中误差分别为
取m0=m站,则h1,h2,h3的权分别为W1=1/n1,W2=1/n2,W3=1/n3。
由1,2,3点的高程值和3个高差观测值h1,h2,h3,分别计算出P点的高程值为
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图6.4 某水准路线图
HP1=H1+h1=21.718 m+5.368 m=27.086 m
HP2=H2+h2=18.653 m+8.422 m=27.075 m
HP3=H3+h3=14.165 m+12.914 m=27.079 m
因为3个已知水准点的高程误差很小,可以忽略不计,所以前面求出的3个高差观测值的中误差m1,m2,m3就等于使用该高差观测值计算出的P点高程值HP1,HP2,HP3的中误差。
P点高程的加权平均值为
P点高程加权平均值的中误差为
下面验证P点高程算术平均值的中误差P点高程的算术平均值为
根据误差传播定律,求得P点高程算术平均值的中误差为
比较式(6.29)与式(6.30)的结果可知,对于不等精度独立观测,加权平均值比算术平均值更合理。
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