理论教育 测量平差法消除误差,凸显重要性和必要性

测量平差法消除误差,凸显重要性和必要性

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了消除它们对测量成果所造成的影响,就必须应用以最小二乘原理为基础的测量平差法,从而凸显出学习测量平差这门课程的重要性和必要性。因为我知道周教授和他指导的研究生对于粗差探测问题已经研究了多年,并取得了丰硕的成果。论文结果表明,利用平差改正数反求真误差的思路是正确有效的。2014年6月,本书初稿《求真学》打印成书后,武汉大学测绘学院召开了一次有关本书的评议会。不懈追梦终无悔,求真圆梦待同仁——我期待着。

测量平差法消除误差,凸显重要性和必要性

当今,我们中国人有一个共同的梦,即“实现中华民族的伟大复兴”;同时,每个人也都有着各自不同的梦想:学生想上好学校,取得好成绩;年轻人想有好工作,找好对象,组建美满的家庭;成年人想事业有成,子女幸福……总之,梦是期待,是愿景,是动力,是人生的目标和希望……

青年时代,我也开始有了梦想。1948年,我从同济大学毕业后被分配到南京地政部工作,不到一年,该部门因战乱而被遣散,我只能自谋出路。1949年上海解放后,我有幸返回母校测量系任教。那时测量系只有一个笼统的“测量专业”,师生人数都不多,除了几位资深老师授课外,年轻老师大多是一人身兼多门课程的实习和辅导工作。1951年叶雪安教授要我编写一本适用于专修科的《测量平差》讲义,并于当年担任一个专修科班平差课的讲课任务,那是我第一次走上大学课堂的讲台,也从此与测量平差学科结下了不解之缘。

每年在讲测量平差的第一堂课时,总是要涉及真值与真误差的概念,按照传统的说法,真值和真误差都是不可知、更是不可求的。为了消除它们对测量成果所造成的影响,就必须应用以最小二乘原理为基础的测量平差法,从而凸显出学习测量平差这门课程的重要性和必要性。我作为讲授测量平差课的一个教师,讲课之余,难免心生一个念头:如果能把真值、真误差求出来,那该有多好啊!但是“真值、真误差是无法求出的”是早已有了的定论,因此当时我在心里出现的这一念头,只能说是在我脑海里萌生的一个梦想而已。

20世纪60年代中期,“文革”开始,学校基本陷于瘫痪,教师们无法上课。在此期间,我乱中取静,常常思考有关测量平差课教学中须待解决的问题。回顾自己多年来的教学实践,学生们对平差课提出最为普遍的意见是,平差的方法多,公式多,内容繁杂,难以掌握。之所以产生这一现象,我认为根源在于,过去在讲平差课时只是孤立地介绍几种不同的平差方法,并分别推导出它们各自的一套公式,而没有着重分析各种平差方法之间本质上的联系和差异,使学习者产生了难以掌握的错觉。为了解决教学中长期存在的这一难点问题,我从产生各种方法的根本区别出发,总结并提出了一个能够涵盖各种方法的“概括平差函数模型”,从而使形式各异的几种平差方法都归结为这一概括模型的特例,这样就使得学生便于理解各种平差方法存在差异的根本原因,教师也便于讲解各种平差公式的来龙去脉。20世纪80年代中期趁赴香港讲学之际,我利用可以自由支配的时间,将自己多年形成的构思书写成章,完成了《测量平差原理》一书中几个主要章节的初稿,实现了我多年对改革平差课教学内容的梦想。

20世纪90年代初,我提出利用平差改正数v来反求真误差的思路,当时我将这一思路向我国大地测量专家、测绘学界老前辈周江文教授作了介绍。因为我知道周教授和他指导的研究生对于粗差探测问题已经研究了多年,并取得了丰硕的成果。当我介绍完自己的想法,话音刚落,周教授就显得神情激动,敦促我尽快将这一思路写成文字发表,并脱口而出,说了一句:“你解决了一个百年未曾解决的问题。”听他这么说,我感到很意外,也受到鼓舞。因为凡是和周教授接触过的人,都有一个共同的印象,即他一贯治学严谨,处事谨言慎行。

后来,研究生李明峰完成了以“多维粗差同时定位与定值”为题的博士论文。论文结果表明,利用平差改正数反求真误差的思路是正确有效的。由于有了这一基础,我就产生了一个很朴素的想法:既然多个粗差可以同时定位定值,那么是否有可能在此基础上进一步予以精化,从而求出每个观测值的真误差?显然,这是个难度很大的课题,但也并非是绝对不可能的。因此,我就下定决心,无论成败与否,定要在这方面作一尝试。

我深知,要圆此梦,没有一点“明知山有虎,偏向虎山行”的精神是不行的。于是从1993年暑假开始,我就义无反顾地全身心投入到这一研究中,开始追寻另一个前景难料但又充满憧憬的梦想。从那时起,我珍惜每一天、每一小时,甚至分分秒秒,成天处于思考问题、推导公式、计算例题的循环往复状态之中。经过整整20年的不懈努力,我终于总结出了一系列的规律,并从理论上证明了真值、真误差是可以求得的。(www.daowen.com)

迄今为止,我还没有在国内外文献中发现有关论述直接求解真值、真误差的内容,手中没有资料可供参考借鉴。于是在研究中只能采用“吃萝卜”的方式,即“剥一截皮吃一截,再剥一截再吃一截”。严格地说,本书是用我多年来的研究笔记整理而成的,它如实地反映了我整个研究过程中的进展情况。例如,在前几章中都是利用4个单环条件作为研究的依据,到后几章才改用3个双环条件作为研究的依据,这样对研究工作就更为简便有利;又如,在本书的最后部分先后增加了7个附录,实际上这是因为在写前面内容时,若不增加附录,就难以说清问题,这是不得已而采用的“亡羊补牢”之法。

2014年6月,本书初稿《求真学》打印成书后,武汉大学测绘学院召开了一次有关本书的评议会。与会同仁提出两点中肯的建议,本人予以采纳:一是为使书名与内容更为贴切,且凸显测量的专业性,故将本书更名为《测量控制网真误差解析》,至于原书中所用的“求真学”、“求真法”等提法,则不再一一修改,仍保持原述。二是“对本书算法所涉及的搜索终止条件及所求真值的制定标准可作进一步的探究”,针对这一建议,我在附录G中又增加了部分内容,主要是推导和给出了搜索真值时“停止搜索的数值指标”。

现在回过头来审视本书,正因为是研究笔记,因此还存在内容连贯性不够强、条理不够清晰等诸多缺陷。理应重新整理编写,以使之更为简明、妥帖。但是,由于我从2007年起连续几年患了几场大病,体力精力明显衰退。今年我已年满90,岁不饶人,再要重新编写,确是“心有余而力不足矣”。因此,只能按原稿付印了。至此,只是从理论上对求解真值、真误差的问题提出了一些可行的思路和途径,并以水准网为例给出了相应的公式和算法。但毕竟仅是一己之见,难免粗疏有漏,此外,还有待将此理论移植到测绘学的其他领域。因此,恳切希望测绘界同行给予指正并继续对此予以完善和提高,使之成为一门完整的学科。

不懈追梦终无悔,求真圆梦待同仁——我期待着。

2014年12月于武汉

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