序惯平差也叫逐次相关间接平差,它是将观测值分成两组或多组,按组的顺序分别做相关间接平差,从而使其达到与两期网一起做整体平差同样的结果。分组后可以使每组的法方程阶数降低,减轻计算强度,现在常用于控制网的改扩建或分期布网的平差计算,即观测值可以是不同期的,平差工作可以分期进行。本节的理论公式推导,以分两组为例。
一、序惯平差原理
设某平差问题,观测向量,现把它分为两组,组内相关,组间互不相关,即:
(8-1-1)
按间接平差原理选取参数,取近似,改正数为,分组后两组的误差方程分别为
权阵 (8-1-2a)
权阵 (8-1-2b)
(i=1、2)
若按整体平差,误差方程可以写为
权阵为
按间接平差原理可得其法方程为
即
由上式可得
按分组平差,先对第一组误差方程进行第一次平差(因未顾及第二组观测值,所以第一次平差只能得到的第一次近似值,用表示)。函数模型可改写为
权阵 (8-1-3)
按间接平差原理,可以直接给出公式,其法方程为
(8-1-4)
未知参数的第一次改正数
(8-1-5)
未知参数的第一次平差值
(8-1-6)
第一次平差后未知参数的权阵为
(8-1-7)
将代入(8-1-3)式,得观测值的第一次改正数,而。
再单独对第二组误差方程作第二次平差,此时,应把第一次平差后求得的参数作为虚拟观测值参与平差,其权阵为。误差方程为:
(8-1-8)
由上式知 ,其中称为参数的第二次改正数。联合第二组误差方程。即:
(8-1-9)
其中 或 。
由(8-1-8)、(8-1-9)联合组成法方程为
即
(8-1-10)
由上式可得参数的第二次改正数为
(8-1-11)
将上式代入(8-1-9)即可求得第二组观测值的整体改正数。那么第一组观测值的第二次改正数如何求呢?我们可以用分别代替(8-1-2a)中的,即:
因为经过第一次平差后,已使成立,所以有
(8-1-12)
最后的平差值为:
(8-1-13)
(8-1-14)
(8-1-15)
下面给出精度评定公式。
单位权中误差估值:
(8-1-16)
其中,推证如下:
而
所以
但是
并顾及,则有
(8-1-17)
未知参数的协因数阵:
(8-1-18)
未知参数函数的协因数及中误差:
设有参数函数的权函数式:
(8-1-19)
(8-1-20)
例[8-1] 如图8-1水准网,为已知点,第一期同精度独立观测,第二期同精度独立观测,观测值为:,,,,,试按逐次间接平差法求两点高程的平差值及点高程的中误差?
解:本题,选两点高程平差值为未知参数,并取其近似值为:
① 列立第一期误差方程
权阵
写成的形式为
② 组成法方程
③ 解得参数的第一次改正数及其权阵
④ 求第一期观测值的第一次改正数
⑤ 列立第二期误差方程,可用第一期平差后的参数平差值直接列立,此时误差方程常数项就是,即
权阵
写成矩阵形式
也可以用参数的初始近似值列出,此时的误差方程常数项为,即
其中
则误差方程可写为
结果一样。
⑥ 顾及第一次平差结果,组成法方程
即
⑦ 求解参数的第二次改正数及平差值
⑧ 计算第二期观测值的改正数
⑨ 计算单位权中误差
⑩ 计算C点高程平差值中误差,即参数的中误差
二、序惯平差的三种特殊情况
1.第二次平差增加新的参数
设两组的误差方程为
权阵 (8-1-21)
权阵 (8-1-22)
式中是共同的未知参数,是新增加的未知参数。
第一次平差可得: (8-1-23)
(8-1-24)
(8-1-25)
第二次平差的误差方程为
权阵 (8-1-26)
权阵 (8-1-27)
式中: 或 (8-1-28)
组成法方程为
(8-1-29)
(8-1-30)
解算法方程可得,代入(8-1-27)可求得 。最后得参数平差值为
2.二次平差的参数仅是第一次平差参数的一部分
设两组的误差方程为:
权阵 (8-1-31)
权阵 (8-1-32)
第一次平差的法方程为:
(8-1-33)
(8-1-34)
由法方程可求得,其权阵为:
(8-1-35)
二次平差的误差方程
权阵 (8-1-36)
权阵 (8-1-37)
式中: 或
顾及(8-1-35)式,组成法方程如下:
(8-1-38)
(8-1-39)
由(8-1-38)式可得:
(8-1-40)
将代入(8-1-39)式,整理后得
(8-1-41)
式中
(8-1-42)
由(8-1-41)可解得。参数的平差值为
(8-1-43)
(8-1-44)
3.上述两种情况的综合
两组的误差方程为:
权阵 (8-1-45)
权阵 (8-1-46)
第一次平差与上述第二种情况完全相同,其法方程、、权阵、参数的第一次平差值等见(8-1-33)、(8-1-34)、(8-1-35)式,其中的计算见(8-1-42)式。
二次平差类似于第一种情况的第二次平差,由下列法方程解得,常数项由(8-1-49)求得。
(8-1-47)
(8-1-48)
其中 或 (8-1-49)
按下式计算的值
(8-1-50)
最后计算参数的平差值
(8-1-51)
(8-1-52)
(8-1-53)
例[8-2] 设有两组误差方程为
权阵
权阵
试按逐次间接平差法求未知参数的平差值。
解:本题符合第三种特殊情况,即符合如下形式:
即
第一次平差的法方程为:
即
其解为
未知参数的权阵为
第二次平差的法方程为
即
其解为
而
参数的平差值为
即