权重
權即由測量值精度的不同在平差計算中所取的權重不同。精度越高,權越大。
权的基本公式
求权的基本公式为
pi=μ2mi2(i=1,2…){displaystyle p_{i}={frac {mu ^{2}}{m_{i}^{2}}}(i=1,2ldots )}
式中,μ{displaystyle mu }是任意常数,mi{displaystyle m_{i}}是中误差。由此可见,权与中误差平方成反比,即精度越高,权越大。应用上式求一组观测值的权pi{displaystyle p_{i}}时,必须采用同一个μ{displaystyle mu }值。
由该定义式,可以看出,当mi=μ{displaystyle m_{i}=mu }时,pi=1{displaystyle p_{i}=1},所以μ{displaystyle mu }是权等于1的观测值的中误差,通常称权等于1的权为单位权,权为1的观测值为单位权观测值。而μ{displaystyle mu }为单位权观测值的中误差,简称为单位权中误差。
可以写出各观测值的权之间的比例关系:
p1:p2:⋯:pn=μ2m12:μ2m22:…:μ2mn2=1m12:1m22:…:1mn2{displaystyle p_{1}:p_{2}:dots :p_{n}={frac {mu ^{2}}{m_{1}^{2}}}:{frac {mu ^{2}}{m_{2}^{2}}}:ldots :{frac {mu ^{2}}{m_{n}^{2}}}={frac {1}{m_{1}^{2}}}:{frac {1}{m_{2}^{2}}}:ldots :{frac {1}{m_{n}^{2}}}}
可知,一组观测值的权之比等于他们的中误差平方的倒数之比。不论假设μ{displaystyle mu }取何值,这组权之间的比例关系不变。所以,权反映了观测值之间的相互精度关系。就计算p值来说,不在乎权本身数值的大小,而在于确定他们之间的比例关系。mi{displaystyle m_{i}}可以是同一个量的观测中误差,也可以是不同量的观测中误差,即权可以反映同一量的若干个观测值之间的精度高低,也可以反映不同量的观测值之间的精度高低。
普通测量中的定权
同精度丈量时,边长的权与边长成反比。
当每公里水准测量的精度相同时,水准路线观测高差的权与路线长度成反比。
当各测站观测高差的精度相同时,水准路线观测高差的权与测站数成反比。
由不同个数的同精度观测值求得得算术平均值,其权与观测值个数成正比。
观测值函数的权
设有独立观测值 L1,L2,…,Ln{displaystyle L_{1},L_{2},ldots ,L_{n}},它们的標準差及权分别为m1,m2,…,mn{displaystyle m_{1},m_{2},ldots ,m_{n}}和p1,p2,…,pn{displaystyle p_{1},p_{2},ldots ,p_{n}}。令观测值函数为:
z=f(L1,L2…Ln){displaystyle z=f(L_{1},L_{2}ldots L_{n})}
由误差传播及定权公式,得
μ2pz=(∂f∂L1)2μ2p1+(∂f∂L2)2μ2p1+…+(∂f∂Ln)2μ2pn{displaystyle {frac {mu ^{2}}{p_{z}}}=left({frac {partial f}{partial L_{1}}}right)^{2}{frac {mu ^{2}}{p_{1}}}+left({frac {partial f}{partial L_{2}}}right)^{2}{frac {mu ^{2}}{p_{1}}}+ldots +left({frac {partial f}{partial L_{n}}}right)^{2}{frac {mu ^{2}}{p_{n}}}}
式中(∂f∂Ln){displaystyle left({frac {partial f}{partial L_{n}}}right)}是常量,用fi{displaystyle f_{i}}表示,上式约去μ2{displaystyle mu ^{2}}后得
1pz=f121p1+f221p2+…+fn21pn=[ffp]{displaystyle {frac {1}{p_{z}}}=f_{1}^{2}{frac {1}{p_{1}}}+f_{2}^{2}{frac {1}{p_{2}}}+ldots +f_{n}^{2}{frac {1}{p_{n}}}=left[{frac {ff}{p}}right]}
这就是独立观测值权倒数与其函数权倒数之间关系的表达式。这个表达式成为权倒数传播律。
广义算术平均值的权,等于观测值权之和。
px=[p]{displaystyle p_{x}=[p]}