Geodézie 3 (154GD3) Téma č. 9: Hodnocení a rozbory přesnosti výškových měření.

Podobné dokumenty
3. Hodnocení přesnosti měření a vytyčování. Odchylky a tolerance ve výstavbě.

Chyby měření: 1. hrubé chyby - nepozornost, omyl, únava pozorovatele... - významně převyšuje rozptyl náhodné chyby 2. systematické chyby - chybné

Chyby přímých měření. Úvod

Nejistoty měření. Aritmetický průměr. Odhad směrodatné odchylky výběrového průměru = nejistota typu A

VY_52_INOVACE_J 05 01

Odhady parametrů 1. Odhady parametrů

P1: Úvod do experimentálních metod

Odhady parametrů základního. Ing. Michal Dorda, Ph.D.

V. Normální rozdělení

L A B O R A T O R N Í C V I Č E N Í Z F Y Z I K Y

veličiny má stejný řád jako je řád poslední číslice nejistoty. Nejistotu píšeme obvykle jenom jednou

Základní požadavky a pravidla měření

Náhodný výběr 1. Náhodný výběr

jako konstanta nula. Obsahem centrálních limitních vět je tvrzení, že distribuční funkce i=1 X i konvergují za určitých

[ jednotky ] Chyby měření

Odhady parametrů základního souboru. Ing. Michal Dorda, Ph.D.

Spolehlivost a diagnostika

( + ) ( ) ( ) ( ) ( ) Derivace elementárních funkcí II. Předpoklady: Př. 1: Urči derivaci funkce y = x ; n N.

6 Intervalové odhady. spočteme aritmetický průměr, pak tyto průměry se budou chovat jako by pocházely z normálního. nekonečna.

1. Základy měření neelektrických veličin

Tento odhad má rozptyl ( ) σ 2 /, kde σ 2 je rozptyl souboru, ze kterého výběr pochází. Má-li každý prvek i. σ 2 ( i. ( i

LABORATORNÍ CVIČENÍ Z FYZIKY. Měření objemu tuhých těles přímou metodou

USTÁLENÉ PROUDĚNÍ V OTEVŘENÝCH KORYTECH

8. Odhady parametrů rozdělení pravděpodobnosti

OVMT Přesnost měření a teorie chyb

Mezní stavy konstrukcí a jejich porušov. Hru IV. Milan RůžR. zbynek.hruby.

Intervalové odhady parametrů

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA

STATISTIKA. Statistika se těší pochybnému vyznamenání tím, že je nejvíce nepochopeným vědním oborem. H. Levinson

11. Časové řady Pojem a klasifikace časových řad

Odhady parametrů polohy a rozptýlení pro často se vyskytující rozdělení dat v laboratoři se vyčíslují podle následujících vztahů:

, která vznikla z matice A vynecháním i-tého řádku a j-tého sloupce nazýváme minorem matice A příslušnému k prvku

Mechanické vlastnosti materiálů.

5.5. KOMPLEXNÍ ODMOCNINA A ŘEŠENÍ KVADRATICKÝCH A BINOMICKÝCH ROVNIC

Přednáška č. 10 Analýza rozptylu při jednoduchém třídění

SYLABUS PŘEDNÁŠKY 11 Z GEODÉZIE 1 (Hodnocení přesnosti měření a vytyčování) 1. ročník bakalářského studia studijní program G studijní obor G

0,063 0,937 0,063 0, P 0,048 0,078 0,95. = funkce CONFIDENCE.NORM(2α; p(1 p)

ZÁKLADNÍ STATISTICKÉ VÝPOČTY (S VYUŽITÍM EXCELU)

Mendelova univerzita v Brně Statistika projekt

12. N á h o d n ý v ý b ě r

UPLATNĚNÍ ZKOUŠEK PŘI PROHLÍDKÁCH MOSTŮ

P2: Statistické zpracování dat

Aplikovaná informatika. Podklady předmětu Aplikovaná informatika pro akademický rok 2006/2007 Radim Farana. Obsah. Algoritmus

, jsou naměřené a vypočtené hodnoty závisle

1. Stanovení modulu pružnosti v tahu přímou metodou

Intervalové odhady parametrů některých rozdělení.

VYSOCE PŘESNÉ METODY OBRÁBĚNÍ

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA

Generování dvojrozměrných rozdělení pomocí copulí

10.3 GEOMERTICKÝ PRŮMĚR

Funkce. RNDr. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

a další charakteristikou je četnost výběrového souboru n.

Přednáška VI. Intervalové odhady. Motivace Směrodatná odchylka a směrodatná chyba Centrální limitní věta Intervaly spolehlivosti

Lineární regrese ( ) 2

Metody zkoumání závislosti numerických proměnných

7. KOMBINATORIKA, BINOMICKÁ VĚTA. Čas ke studiu: 2 hodiny. Cíl

1. Měření ve fyzice, soustava jednotek SI

3. Hodnocení přesnosti měření a vytyčování. Odchylky a tolerance ve výstavbě.

Při sledování a studiu vlastností náhodných výsledků poznáme charakter. podmínek různé výsledky. Ty odpovídají hodnotám jednotlivých realizací

Úloha III.S... limitní

Téma 11 Prostorová soustava sil

Pravděpodobnostní modely

Nejistoty v mìøení III: nejistoty nepøímých mìøení

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ KATEDRA SPECIÁLNÍ GEODÉZIE DIPLOMOVÁ PRÁCE

Ilustrativní příklad ke zkoušce z B_PS_A léto 2014.

IV. MKP vynucené kmitání

Náhodné jevy, jevové pole, pravděpodobnost

Testování statistických hypotéz

Střední průmyslová škola zeměměřická GEODETICKÉ VÝPOČTY. 2. část. Ing. Danuše Mlčková

je konvergentní, právě když existuje číslo a R tak, že pro všechna přirozená <. Číslu a říkáme limita posloupnosti ( ) n n 1 n n n

PODNIKOVÁ EKONOMIKA 3. Cena cenných papírů

Analýza a zpracování signálů. 3. Číselné řady, jejich vlastnosti a základní operace, náhodné signály

ÚBYTKY NAPĚTÍ V ES Jednoduchá ss vedení nn, vn Dvouvodičový rozvod. Předpoklad konst. průřezu a rezistivity. El. trakce, elektrochemie, světelné

Vzorový příklad na rozhodování BPH_ZMAN

8. Zákony velkých čísel

ÚBYTKY NAPĚTÍ V ES Jednoduchá ss vedení nn, vn Dvouvodičový rozvod. Předpoklad konst. průřezu a rezistivity. El. trakce, elektrochemie, světelné

STUDIUM MAXWELLOVA ZÁKONA ROZDĚLENÍ RYCHLSOTÍ MOLEKUL POMOCÍ DERIVE 6

Regrese. Aproximace metodou nejmenších čtverců ( ) 1 ( ) v n. v i. v 1. v 2. y i. y n. y 1 y 2. x 1 x 2 x i. x n

je daná vztahem v 0 Ve fyzice bývá zvykem značit derivaci podle proměnné t (podle času) tečkou, proto píšeme

VÁŽENÝ ARITMETICKÝ PRŮMĚR S REÁLNÝMI VAHAMI

7. Analytická geometrie

MATICOVÉ HRY MATICOVÝCH HER

1.3. ORTOGONÁLNÍ A ORTONORMÁLNÍ BÁZE

Popisná statistika. Zdeněk Janák 9. prosince 2007

Cvičení 6.: Výpočet střední hodnoty a rozptylu, bodové a intervalové odhady střední hodnoty a rozptylu

9. Měření závislostí ve statistice Pevná a volná závislost

2 STEJNORODOST BETONU KONSTRUKCE

1. Měření ve fyzice, soustava jednotek SI

odhady parametrů. Jednostranné a oboustranné odhady. Intervalový odhad střední hodnoty, rozptylu, relativní četnosti.

4.2 Elementární statistické zpracování Rozdělení četností

Cvičení 6.: Bodové a intervalové odhady střední hodnoty, rozptylu a koeficientu korelace, test hypotézy o střední hodnotě při známém rozptylu

Test dobré shody se používá nejčastěji pro ověřování těchto hypotéz:

je konvergentní, právě když existuje číslo a R tak, že pro všechna přirozená <. Číslu a říkáme limita posloupnosti ( ) n n 1 n n n

FUNKCÍ JEDNÉ REÁLNÉ PROMĚNNÉ PRVNÍ DIFERENCIÁL

Zhodnocení přesnosti měření

1. Základy měření neelektrických veličin

Správnost vztahu plyne z věty o rovnosti úhlů s rameny na sebe kolmými (obr. 13).

Téma 2 Přímková a rovinná soustava sil

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA

Transkript:

Geodéze 3 (54GD3) Téma č. 9:

Úvod o měřeí obecě. V geodéz měříme především déky, úhy, a dáe také apř. čas, vekost síy tíže apod. Výsedek měřeí je charakterzová čísem, závsým též a vobě jedotek. Ze zkušeost patí : opakuje- se měřeí téže večy, tak př sebevětší pečvost jsou získáy obecě růzé výsedky. Je to tím, že žádé měřeí eze zoovat od moha rušvých vvů, havě : - edokoaost ašch smysů, - edokoaost přístrojů, - vější vvy, - edostatečá zaost všech okoostí, které způsobují chyby měřeí atd. Omezováím chyb apř. využtím přesějšího přístroje ze sížt jejch vv, a tak zvýšt přesost měřeí. Proměvé, vem početé, a eje proto v podstatě epostžteé vvy určují číseě výsedek měřeí, který je v určtých mezích áhodou (bovoou a epředvídateou) večou. Rozdíost výsedků měřeí vypývá z fyzkáí podstaty prostředí. Př měřeí a jeho zpracováí je hedáa ejspoehvější hodota výsedku měřeí, odhadováa její přesost a meze její spoehvost. Měřeím č zpracováím měřeí NIKDY ezískáme skutečou hodotu večy, vždy se jedá o odhad. 2

Úvod o měřeí obecě. Výsedek každého měřeí je evyhuteě zatíže skutečou chybou ε, která je souhrem působeí jedotvých vvů. Skutečou chybu měřeí ε ze vyjádřt pomocí skutečé (správé) hodoty večy X a měřeé hodoty : ε = X Chyby měřeí. - hrubé chyby a omyy, - evyhuteé - áhodé, - systematcké. 3

Chyby měřeí. Omyy ejsou způsobey objektvím podmíkam měřeí, ae esprávým úkoy měřče (omy, epozorost, špatá mapuace s přístrojem apod.) Hrubé chyby mohou vzkat akupeím epřízvých vvů ebo jejch eobvykou vekostí jako apř. sý vítr ebo vbrace obrazu cíe v daekohedu. Měřeí s těmto chybam jsou v příkrém rozporu s kotroím měřeím - je uté dvojí měřeí ebo měřeí adbytečých hodot. Nejsou chybam evyhuteým a dáe ejsou v rozborech a hodoceích uvažováy. Systematcké chyby Vzkají z jedostraě působících příč, za stejých podmíek ovvňují měřeí ve stejém smysu, tj. chyba měřeí má stejé zaméko vekost. - kostatí (př každém měřeí stejé zaméko vekost, apř. chybá déka pásma), - proměvé (jejch vv se měí v závsost a podmíkách měřeí, apř. a tepotě atmosféry apod., jejch vv může mít růzá zaméka). Systematcké chyby je možo potačt seřízeím (rektfkací) přístrojů a pomůcek před měřeím a vhodou metodkou zpracováí měřeí. 4

Chyby měřeí. Náhodé chyby jsou takové chyby, které př stejé měřeé večě, metodě měřeí, podmíkách a pečvost, áhodě abývají růzé vekost zaméka. Jedotvě emají žádé zákotost a jsou vzájemě ezávsé, epředvídateé a ezdůvodteé. Ve větších souborech (vícekrát opakovaé měřeí) se však jž řídí jstým statstckým zákotostm. Náhodé chyby stejého druhu mají charakter áhodé večy s ormáím rozděeím pravděpodobost. Ceková áhodá chyba měřeí je dáa součtem vekého možství jedotvých a sobě ezávsých áhodých chyb způsobeých moha růzým vvy. Pode cetráí mtí věty (Věta Ljapuovova: rozděeí součtu vzájemě ezávsých več X koverguje k ormáímu rozděeí v případě, že večy X emají stejé rozděeí pravděpodobost.) je rozděeí pravděpodobost v takovémto případě ormáí. 5

Chyby měřeí. Vastost áhodých chyb měřeí: - pravděpodobost vzku kadé č záporé chyby určté vekost je stejá, - maé chyby jsou pravděpodobější (četější) ež veké, - chyby ad určtou mez se evyskytují (resp. považujeme je za hrubé). Normáí rozděeí. Hustota pravděpodobost ϕ(x) (také frekvečí fukce) ormáího rozděeí N(E(x),σ 2 ) je dáa střeí hodotou E(x) a směrodatou odchykou σ: { x E ( x )} ( x ) e σ 2 2 ϕ =, x (, ). σ 2π 2 6

Normáí rozděeí. Pravděpodobost P, že měřeí bude zatížeo chybou o vekost padoucí do tervau <A;B> je rova poše vyšrafovaé v grafu. Frekvečí křvka ormáího rozděeí ϕ(x) P B = ϕ ( x )dx A A B x E(x) - 2σ E(x) - σ E(x) E(x) + σ E(x) + 2σ 7

Normáí rozděeí. A B P E(x) - σ E(x) + σ 0,682 E(x) -2 σ E(x) + 2 σ 0,954 E(x) -2,5 σ E(x) +2,5 σ 0,988 E(x) 3 σ E(x) + 3 σ 0,997 E(x) E(x) +,000 Co to je směrodatá odchyka σ? Je to parametr popsující ormáí rozděeí. Ve vztahu k měřeí je to charakterstka přesost. Z hedska chyb měřeí je třeba vždy tuto charakterstku terpretovat s ohedem a předchozí tabuku, a tedy s uvědomt, že apř. v tervau <-2σ ; 2σ> od měřeé hodoty se vyskytuje hedaá hodota geometrckého parametru s pravděpodobostí 95 % (za předpokadu, že měřeí mají ormáí rozděeí a epůsobí systematcká chyba). Výsedkem vvu áhodých a systematckých chyb je skutečá chyba měřeí : ε = + c 8

9

Záko hromaděí skutečých chyb. V moha případech eze ebo eí výhodé přímo měřt určovaou hodotu, a tato se pak určuje zprostředkovaě č výpočtem z jých měřeých hodot. Příkadem může být pocha trojúheíka, jsou- měřey dvě stray a úhe. Potřebujeme eje vypočítat hedaou hodotu, ae také určt její směrodatou odchyku. Záme- fukčí vztah mez večam, dokážeme j vypočítat pomocí zákoa hromaděí směrodatých odchyek (ZHSO). Záko hromaděí skutečých chyb Fukčí vztah: y = f ( x, x 2, x 3, x 4, x 5,..., x k ) ( ) 2 3 y + ε = f x + ε, x + ε, x + ε,..., x + ε y x x2 x3 k x k Vzhedem k tomu, že skutečé chyby jsou oprot měřeým hodotám vem maé, ze rozvout pravou strau vztahu pode Tayorova rozvoje s omezeím pouze a čey prvího řádu. f f y f ( x,..., x )... x + ε = + ε + + ε x y k x x k k 0

Záko hromaděí skutečých chyb. f f f f ε = ε + ε + ε +... + ε x x x x y x x2 x3 x k 2 3 k Skutečé chyby měřeých več zpravda ezáme, ae záme jejch směrodaté odchyky. Pak použjeme záko hromaděí směrodatých odchyek. Záko hromaděí směrodatých odchyek 2 2 f f f σ = σ + σ +... + σ 2 2 2 2 y x x 2 x x x2 xk 2 k

Záko hromaděí směrodatých odchyek 2 2 f f f σ = σ + σ +... + σ 2 2 2 2 y x x 2 x x x2 xk 2 k Podmíky patost.. Jedotvé měřeé večy, a tedy jejch skutečé chyby, musí být vzájemě ezávsé. 2. Skutečé chyby mají áhodý charakter, jejch zaméko a vekost se řídí ormáím rozděeím. 3. Chyby jsou oprot měřeým hodotám maé, parcáí dervace musí zůstat praktcky kostatí, změí- se měřeé hodoty o hodoty chyb. 4. Jedotvé čey musí mít stejý fyzkáí rozměr. 2

Příkad : Jsou zámy dvě déky a = 34,352 m, b = 28,3 m, které byy změřey se σ a =σ b = 0,002m. Dáe by změře úhe ω = 52,3452, σ ω = 0,0045. Určete směrodatou odchyku pochy trojúheíka. a ω b 3

Fukčí vztah : P = a b s( ω ) 2 Skutečé chyby : ε P = b s( ω ) ε a + a s( ω ) ε b + 2 2 π + a b cos( ω ) ε ω 2 80 80 ρ = π 4

Směrodaté odchyky : 2 2 2 2 2 b s( ) P a a s( ) b σ = ω σ + ω σ + 2 2 2 2 σ ω + a b cos( ω ) 2 Úprava pro σ a = σ b = σ d : ( ρ ) 2 ( 2 2 b a ) 2 2 σ = + s ( ω ) σ P d + 4 2 σ ( a b cos( )) 2 ω + ω 2 4 ( ρ ) 2 Po dosazeí : σ P = 0,043 m 2, P = 384,983 m 2. 5

Příkad 2 : Odvoďte vzorec pro směrodatou odchyku průměru z měřeí, záte- směrodatou odchyku jedoho měřeí σ. Fukčí vztah : [ ] + +... = = 2 Záko hromaděí skutečých chyb : ε = ε + ε +... + ε { } 2 Víme, že všecha měřeí mají stejou směrodatou odchyku. O skutečých chybách ae evíme c (je to áhodá veča) a proto NELZE závorku zjedodušt. Obecě patí : ε ε... ε 2 6

Záko hromaděí směrodatých odchyek : Ze zadáí víme, že všecha měřeí mají stejou směrodatou odchyku. Proto patí : σ = σ =... = σ = σ 2 2 2 2 2 2 σ σ = σ + σ +... + σ = σ = { } ( ) 2 2 2 2 7

ε 2 [ ] εε = σ = = = = ε = X 8

[ ] = = = v = v 2 [ ] σ vv = = = = = σ = σ 9

Směrodatá odchyka je také áhodá veča pokud provedeme stejě apř. 2 x 0 měřeí a vypočteme dvakrát směrodatou odchyku, obecě ebude stejá. Je pro ustrac je zde uvede vzorec pro výpočet odhadu směrodaté odchyky směrodaté odchyky. σ σ = σ 2 kde je adbytečý počet měřeí, zde = (-). 2 3 5 0 20 50 00 500 / (2 ) 0,7 0,50 0,35 0,24 0,6 0,0 0,07 0,03 20

Zpracováí přímých měřeí estejé přesost. Pokud měřeí emají stejou přesost a tato přesost je záma, je uto zvot jý postup zpracováí. Hodota výsedku měřeí je pak získáa jako vážeý průměr [ p] [ p] = = = = p p Váhy se určují : p c = σ 2, kde c je voeá kostata. 2

Zpracováí přímých měřeí estejé přesost. Směrodatá odchyka hodoty určeé vážeým průměrem se vypočte [ pvv] [ p]( ) = = = σ = = = p p v 2 ( ), kde opravy se vypočtou v = 22

Příkad : Déka bya měřea opakovaě pětkrát za stejých podmíek a stejou metodou (= se stejou přesostí). Vypočtěte průměrou déku, přesost jedoho měřeí a přesost průměru. / m v / m vv / m 2 5,628-0,004,96E-06 2 5,626 0,0006 3,60E-07 3 5,627-0,0004,60E-07 4 5,624 0,0026 6,76E-06 5 5,628-0,004,96E-06 Σ 28,33 0,000,2E-05 σ = 5,6266 m, = 0,007 m, = 0,00075 m σ 23

Příkad 2 : Déka bya měřea opakovaě pětkrát růzým metodam (= s růzou přesostí). Vypočtěte průměrou déku a přesost průměru. / m σ / m p. p v / m 5,628 0,0030 0,69 3,908-0,003 2 5,626 0,0020,56 8,79 0,0007 3 5,627 0,0025,00 5,627-0,0003 4 5,624 0,0035 0,5 2,869 0,0027 5 5,628 0,0025,00 5,628-0,003 Σ 4,77 26,823 σ Voba c = 0,0025 2, = 5,6267 m, = 0,00056 m 24

25

26

27

28

maý vv v pochém teréu h ζ sd P v c v p S 29

30

Koec 3