测量平差基础/普通高等教育地矿安全类十一五规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:葛永慧

出品人:

页数:228

译者:

出版时间:2007-10

价格:32.00元

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isbn号码:9787502031749

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• 测量平差
• 误差理论
• 大地测量
• 工程测量
• 高等教育
• 地矿安全
• 规划教材
• 测量学
• 数据处理
• 科学技术

测量平差基础 一、 测量平差的地位与意义 测量平差，作为测绘科学与技术领域的一门核心课程，其重要性不言而喻。在现代工程建设、资源勘探、环境监测、国土测绘乃至国防安全等诸多领域，精确的地理信息数据是决策与实施的基础。而测量平差正是实现这一精确性、可靠性的关键技术。它并非简单地将测量结果叠加，而是通过科学的数学模型和统计方法，对观测过程中因仪器、人员、环境等因素引入的误差进行系统性分析、量化和消除，从而获得最接近真值的可靠测量结果。 这门课程旨在为地矿安全类专业的学生构建扎实的测量平差理论基础和实践技能。在地质勘探中，精确的地形测量和控制网布设是寻找和评估矿产资源的前提；在矿山开采过程中，实时的位移监测和形变分析关乎生产安全与环境保护；在矿山安全评估与应急救援中，准确的空间定位和信息获取是高效指挥和决策的保障。因此，掌握测量平差的基本原理与方法，对于培养合格的地矿安全专业人才，保障国家资源开发与安全生产具有战略意义。 二、 测量误差的来源与分类 任何测量过程都不可避免地会产生误差。理解误差的来源及其特性，是进行有效平差的前提。本课程将深入剖析测量误差的几个主要来源： 系统误差（Systematic Error）： 这类误差具有一定的规律性，其大小和符号在相同条件下是相同的，或随条件变化而有规律地变化。例如，测量仪器的系统偏差（如水准仪的视线倾斜）、大气折光改正不完善、尺系不一致等。系统误差的特点是可预测、可改正，通过检定、校准和周密的计算可以减小其影响。 偶然误差（Random Error）： 这类误差的特点是大小和符号随机变化，无法预测，在相同条件下重复测量时，可能出现不同的数值。例如，读数时的瞬间不稳定、仪器微小的振动、环境的微小波动等。偶然误差的分布通常符合正态分布规律，其影响可以通过多次重复测量取平均值来减小。 粗差（Gross Error / Blunder）： 也称为错误，是指由于操作失误、仪器故障等原因造成的，与系统误差和偶然误差性质迥异的，数值异常的误差。例如，错误地读取数值、仪器损坏导致的严重偏差、定位错误等。粗差的出现会严重影响测量结果的可靠性，必须通过合理的质量控制和数据检查来剔除。 课程将详细介绍如何通过各种手段识别和处理这三类误差，特别是如何利用统计学原理来判断和剔除粗差，以及如何估算和控制系统误差与偶然误差对测量成果的影响。 三、 测量平差的基本原理与方法 测量平差的核心在于利用超定方程组（即观测值多于未知数的方程组）来求解最优的未知量。其基本原理可以概括为： 最小二乘原理（Principle of Least Squares）： 这是测量平差中最核心、最广泛应用的原理。它认为，在所有可能的解中，使得观测值与根据这些观测值计算出的值之间的误差平方和达到最小的那个解，就是最可靠的解。换句话说，我们希望找到一组未知数的值，使得所有观测值与其对应计算值之间的“差”（称为改正数）的平方和最小。 观测方程（Observation Equation）： 这是最直接的平差模型，它将每一个观测值表示为未知数的函数，再加上一个误差项。例如，测量两点之间的距离 `d`，可以写成 `d = f(x1, y1, x2, y2) + v`，其中 `(x1, y1)` 和 `(x2, y2)` 是未知点的坐标，`v` 是观测值 `d` 的改正数。 条件观测方程（Condition Observation Equation）： 在某些测量中，观测值之间存在一定的函数关系（称为条件），例如，在闭合导线测量中，各段观测边长和角度之和应满足一定的条件。条件观测方程就是将这些固定的函数关系表示出来，并引入误差项。 间接测量平差（Indirect Measurement Adjustment）： 主要适用于观测值数量多于未知数数量，且观测值之间没有固定条件的情况。它基于观测方程，通过构建法方程（Normal Equations）来求解未知数。 条件测量平差（Conditioned Measurement Adjustment）： 主要适用于观测值数量不一定多于未知数数量，但存在明显的观测值之间的函数关系。它通常采用拉格朗日乘数法来求解。 混合型测量平差（Mixed Measurement Adjustment）： 结合了间接测量和平差的特点，适用于同时存在直接观测值和满足条件的观测值的情况。 课程将详细讲解这些方法的推导过程、计算步骤和适用范围，并通过大量实例，帮助学生掌握不同类型测量数据的平差计算。 四、 精度评定与误差传播 平差计算的最终目的不仅在于获得最优的未知数，更重要的是对其结果的可靠性进行评估。精度评定是测量平差不可或缺的组成部分。 单位权中误差（Standard Error of Unit Weight）： 这是衡量观测值精度的一个重要指标，它反映了假设观测值权重相同时，单个观测值的平均误差大小。 各观测值中误差（Standard Error of Each Observation）： 根据单位权中误差和各观测值的权重，可以计算出每个观测值各自的中误差，从而了解哪些观测值精度较低，需要关注。 未知数（或其函数）的中误差（Standard Error of Unknowns / Functions of Unknowns）： 通过误差传播律，可以计算出平差后得到的未知数（如坐标）以及由这些未知数计算出的其他量（如距离、面积）的中误差。这是对平差成果可靠性的直接度量。 误差传播律（Law of Error Propagation）： 这是精度评定的核心工具。它描述了一个量的不确定性（误差）如何随着该量与另外一些量的函数关系，传递到最终计算出的量中。课程将详细介绍线性函数和非线性函数的误差传播公式。 通过对精度评定的学习，学生能够客观地评价测量成果的质量，判断其是否满足工程或实际应用的要求，并为后续的质量控制提供依据。 五、 实际应用与案例分析 理论联系实际是本课程的重点。我们将结合地矿安全领域的实际需求，讲解测量平差在以下方面的应用： 控制网的建立与平差： 包括导线测量、三角测量、导线测量、GPS网等，是区域性或大规模测量作业的基础。 地形测量数据的处理： 如数字化地形图的生成，高程模型的构建等。 变形监测与安全评估： 对建筑物、边坡、桥梁等结构的形变进行长期、高精度的监测，为安全预警和维护提供数据支持。 矿山采掘过程中的测量： 如巷道断面测量、采空区监测、标定等。 环境监测与资源调查： 如土壤侵蚀监测、水文地质调查、地下管线定位等。 课程将通过具体的工程案例，演示如何将测量平差的理论方法应用于实际问题，如何根据实际情况选择合适的平差模型，如何进行数据预处理和质量检查，以及如何解释平差结果，为解决实际问题提供解决方案。 六、 学习方法与建议 掌握测量平差这门课程，需要理论与实践相结合。建议学生： 扎实掌握数学基础： 尤其是高等数学、线性代数和概率论与数理统计等。 理解核心概念： 深刻理解误差的来源、性质，以及最小二乘原理的数学内涵。 勤于计算练习： 通过大量的习题训练，熟练掌握各种平差模型的计算步骤和方法。 善用专业软件： 熟悉并掌握常用的测量平差软件（如南方CASS、中海达等），理解其计算原理，而非仅仅停留在“输入-输出”层面。 关注实际应用： 将学到的理论知识与地矿安全领域的实际测量项目相结合，思考如何解决实际问题。 积极参与实践： 尽量参加实际的测量实习，将理论知识应用于实际操作，在实践中加深理解。 通过系统学习和刻苦钻研，相信您能够真正掌握测量平差这门技术，为未来的学习和工作打下坚实的基础。

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这本书的行文风格，老实说，相当“硬核”。它几乎没有使用任何为了吸引眼球而进行的文学修饰，每一个句子都直奔主题，充满了专业术语和严谨的定义。我特别欣赏作者在引入新概念时所采取的对比论证手法，尤其是在讨论不同平差模型（比如，最小二乘法与其他迭代方法的比较）时，那种层层递进的分析，极大地帮助我区分了各种方法的适用场景和内在的优劣势。我记得有一次，为了理解一个特定参数的估计过程，我反复阅读了同一章节三遍，直到我注意到脚注中引用的那篇早期文献，才恍然大悟其中隐含的假设前提。这本书的价值就在于它不回避这些细节，它假设读者是愿意深入探究细节的，这种态度本身就对读者形成了一种无形的学术要求。它不像市面上很多快餐式的学习资料那样追求“一分钟掌握”，而是更侧重于构建一个完整的、自洽的知识体系，这对于真正想在这个领域深耕的人来说，是无价之宝。

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从排版和装帧来看，这本书体现了出版方对教材质量的重视。纸张的质感厚实，即使用铅笔做了大量的批注和圈画，书页也不会轻易地皱缩或透墨，这在需要频繁查阅和做笔记的专业书籍中尤为重要。书中的大量表格，用于罗列各种参数、权重矩阵或计算步骤，其对齐和清晰度都达到了专业印刷的水准，这在实际操作计算中，能有效避免因阅读障碍而导致的计算错误。我记得有一回，在对照书本上的一个复杂算例进行手算验证时，如果表格的某一列数字模糊不清，整个计算链条就可能前功尽弃。这本书在细节上的处理，体现了一种对使用者体验的尊重，即使内容本身是枯燥的数学，外在形式也能提供一种流畅的阅读体验，让学习过程不至于因为工具的不便而受阻。它更像是一件精心打磨的专业仪器，而非普通的印刷品。

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这本《测量平差基础》的封面设计，初看之下，给人一种非常严肃且学术的印象，那种深沉的蓝色调，配上简洁有力的白色字体，仿佛在无声地宣告其内容的严谨性。我最初翻开它，是抱着学习新技能的期待，但很快，我发现它远不止于一本教科书。书中的插图和图示，虽然数量上可能不如那些面向大众读者的科普读物那么花哨，但每一个几何图形、每一个坐标系的展示，都经过了深思熟虑，精准地服务于理论的阐述。尤其是关于误差传播定律那几章，作者似乎花了大量笔墨去剖析那些看似抽象的数学推导，用非常扎实的逻辑链条将看似毫不相关的概念串联起来，读起来如同在攀登一座信息密度极高的山峰，每向上一步，视野都开阔一分。对于一个初学者来说，这种深度可能需要反复咀嚼，但正是这种扎实的根基，让我对整个测量学体系的构建逻辑有了更清晰的认识，而不是停留在公式的表面记忆。它更像是一本工具书与理论专著的结合体，要求读者投入足够的时间和精力去“消化”，而非仅仅“浏览”。

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这本书的章节逻辑安排，体现了极强的递进性和系统性，它不是零散知识点的堆砌，而是一条清晰的思维导轨。从最基础的误差理论和数据处理方法开始，逐步过渡到复杂的区域或三维网平差，每一步都建立在对前置知识的完全掌握之上。我个人尤其喜欢它对“数据冗余”和“自由度”概念的阐释，作者用了非常形象的比喻来解释为何需要多余观测值，以及这些冗余信息如何成为保障成果可靠性的关键。这种教学策略，将抽象的统计概念“具象化”了，让读者能直观地感受到信息量的增加如何提升了整体系统的可靠性。阅读过程中，我很少需要跳章节去查阅背景知识，因为作者总是在恰当的时机回顾和强化了必要的概念，使得整个阅读过程如同跟随一位经验丰富的导师，稳健而高效地穿越知识的迷雾。

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这本书在理论深度上展现出一种令人敬畏的广度，尤其是在处理实际工程问题时所预留的“接口”。它不仅仅停留在理想化的数学模型构建上，而是将更多的篇幅用于探讨“真实世界”中遇到的干扰因素，比如仪器误差的系统性来源、环境因素对测量的影响，以及如何通过合理的权重分配来缓解这些不利因素。我发现它在某些章节，几乎是在指导读者如何“做研究”，而不是仅仅“做作业”。例如，关于大地水准面在区域平差中的应用那部分，它没有简单地给出一个公式，而是详细阐述了引入这些外部信息的必要性及其对最终结果精度的影响，这使得我对“精确”二字的理解不再是单一维度的，而是多因素耦合的结果。这种对理论与实践结合点的深度挖掘，使得这本书的价值超越了基础课程的要求，更像是一本进阶参考手册。

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