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計量論壇

標題: 現有測量學理論的幾大敗筆 [打印本頁]

作者: yeses 時間: 2016-5-11 11:31
標題: 現有測量學理論的幾大敗筆
本帖最后由 yeses 于 2016-5-11 11:42 編輯

武漢大學葉曉明
老葉從事測量學基礎概念體系的研究近十年，發表過多篇成熟程度不同的論文。目前，最成熟的論文《The new concepts of measurement error theory》已經正式由國際測量技術聯合會（IMEKO）的《Measurement》正式出版，論文《誤差理論的新哲學觀》也于同期由中國計量測試學會的《計量學報》發表。核心論點是對誤差分類學說的否定，相關論文見鏈接（見補充）
但是，畢竟傳統觀念的慣性必然存在，部分專業人士（包括有些學者大佬）自認為對測量誤差理論很精通，而全然不相信現有測量理論存在什么毛病，因而對本人的研究采取不屑一顧的態度，甚至還有人還暗地竭力阻擾這一新型理論，阻擾人們對它關注和研究，妨礙該理論的推廣（見補充）。為此，老葉這里專門對現有測量理論在哲學上和概念邏輯上的幾大敗筆做個簡短的介紹，以激發學術界對老葉新型測量理論的興趣。
1 哲學上的敗筆
測量是確定物理量數量值的過程。這個過程當然是全局過程而不是局部過程，就是說，從量的定義開始到儀器制造、儀器應用的所有過程都是測量過程。這個過程實際就是一個量值溯源鏈，在這個溯源鏈上，有些領域處于上游，有些領域處于下游。
這樣，在現有的誤差分類主義思維下，上游測量領域認為其輸出誤差是隨機誤差，是遵循隨機分布的；但下游的測量領域卻認為上游的輸出誤差能對下游測量產生系統性影響，是系統誤差，是不遵循隨機分布的。
譬如：測距儀加乘常數誤差是儀器制造廠的輸出誤差，是經過校正(改正)處理后的殘差，站在制造者的角度看是隨機誤差，遵循隨機分布，這只需將其檢驗數據進行統計就可以證明；但是，下游的測繪領域卻認為該誤差是系統誤差，是不遵循隨機分布的。
就是說，因為視角不同，同一誤差被不同測量領域歸類為性質上完全相反的類別。這就是現有測量學理論的盲人摸象哲學。
2 概念邏輯敗筆
因為基于一種錯誤的哲學認識，現有測量理論在概念邏輯上的敗筆當然就有很多了，詳細請見論文《The new concepts of measurement error theory》在結尾處的表格羅列對比。這里僅僅只說幾個最關鍵的敗筆。
2.1 概念敗筆一——精度正確度概念
所有測量學教科書都在講解系統誤差、隨機誤差和正確度、精度概念之間邏輯對應關系，并以打靶例子來比喻正確度、精度不能合成。這種講法似乎邏輯很嚴謹，師者津津樂道，學生代代相傳。但是實際上，這種邏輯關系根本就不存在，矛盾比比皆是。
譬如：電子秤的測量誤差被認為是隨機誤差（或包含有隨機誤差），相信許多人都有這個經驗，在超市里購買商品時電子秤的示值經常是不變的，標準差的統計值是0（或很小），比電子秤的標稱隨機誤差要小得多。就是說，電子秤的隨機誤差根本沒有影響到精度。
再譬如：水準儀的i角誤差、交叉誤差、補償誤差等都被測繪領域歸類為系統誤差，但是，這些誤差實際都是影響水準網的精度而不是正確度。
津津樂道的所謂邏輯實際都是亂套的。
2.2 概念敗筆二——同樣測量條件
現有理論經常有“同樣測量條件下重復測量”“測量結果序列離散”的說法，這也是一個敗筆。
測量是一個過程，既然重復測量中每個測量的物理過程的所有條件（包括儀器內部的各種工作狀態）都完全絕對相同，那么，誤差的結合過程就當然完全一樣，那重復測量的每個測量結果憑什么會不同呢？同源同過程則必然同結果，同結果就不存在“離散”之說，這是必然的。
所以，把“同樣測量條件”和“測量結果離散”糾集在一起實際是個敗筆。
2.3 概念敗筆三——標準偏差概念
諸多測量教科書都把標準偏差（精度或精密度）解釋成測量結果的離散度，而實際上，（平差后的）一個唯一的測量結果根本不存在離散性問題，未來同樣測量條件下的測量結果又將保持不變（不離散），未來不同測量條件下的測量又與當前測量無關。所以，這個概念解釋實際也存在嚴重的毛病。
譬如：2005年中國國家測繪局給出的珠峰高程測量值為8844.43米，標準偏差為±0.21米。一個唯一的8844.43米它如何離散？這根本沒法解釋。
老葉當然知道這個8844.43米和標準偏差±0.21米是由離散的結果序列平差得來的，平差前的結果序列的分散性用標準差評價當然沒有原則問題。但現在的問題是，怎么能把平差完成后的一個唯一的8844.43米也解釋出一個“離散”來呢？先前的離散已經被平差掉了呀！
有人說這是未來按當前同樣的測量條件下重復測量結果的離散度。姑且不說未來能否實現完全相同的測量過程，就當一模一樣的重復測量過程能夠實現，可那必然是，所有誤差形成過程一模一樣，所有原始數據一模一樣，平差結果還是一模一樣，何來離散？
有人說這是未來按不同的測量條件下的測量結果的離散度。那就更沒譜了，畢竟不同條件沒有限定邊界，這樣當前測量跟未來測量就毫無關聯性，那憑什么能預測未來甚至是胡亂進行測量的結果呢？把胡亂測量的結果進行統計也一定等于±0.21米嗎？
3 結束語
這就是現有測量理論中的幾個經典敗筆，正確的答案都在老葉的論文里，這里就不再詳細解答了。
這里需要說明的是，老葉指出現有測量理論的錯誤并不意味著對前人研究的全盤否定，許多學者在測量誤差理論中的貢獻仍然是需要肯定的。譬如：李德仁院士在粗差剔除方法上的研究，楊元喜院士在系統誤差處理方法上的研究等等等等。他們的理論貢獻受限在一個缺陷的概念邏輯框架下進行已經很不容易，這些誤差處理方法在新型概念邏輯框架下僅僅只是換個說法而已。
而更值得一提的是，李德仁院士在教材《誤差處理與可靠性理論》（武漢大學出版社 2002）中開篇也曾經明確表達過對誤差分類理論的看法，其原文是：“盡管在多年的測量實踐中已習慣地如此分類，但從統計檢驗理論的觀點出發，并不存在一個普遍而又明確的定義，我們只能從不同側面來分析和將他們分類。”“系統誤差可以僅視為函數模型的誤差或僅視為隨機模型的誤差，當然也可以同時作為函數模型和隨機模型的誤差處理。”這其中的意思表達就煩請讀者自己去求證了。

2016年5月11日于武漢大學

該文被科學網推薦為精選博文

補充內容 (2016-5-11 12:28):
論文資料：http://blog.sciencenet.cn/blog-630565-969989.html

補充內容 (2016-5-11 12:30):
寫作背景：http://blog.sciencenet.cn/blog-630565-969463.html

補充內容 (2016-5-11 12:30):
科學網討論：http://blog.sciencenet.cn/blog-630565-976405.html

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 10:23
本帖最后由 njlyx 于 2016-5-13 10:32 編輯

任何東西（概念）都有其局限的適用范圍，若作無邊“推廣”，自然會“問題”重重。

所謂“精密度”、“正確度”，原本是評價“測量儀器（系統、方案）”的“指標”，只是由該“測量儀器（系統）”給出的系列“測量結果(測得值)”表現出來而已，“經典”理論中似乎并未明說某個“測量結果(測得值)”本身有所謂“精密度”、“正確度”？與此相應的“隨機誤差”、“系統誤差”的“歸屬”亦然。..... 如此，區分“隨機誤差”、“系統誤差”便有益無害！【分類名稱在“不確定度”應用的意境下宜適當調整】

所謂“重復性測量條件”，似乎是指人們實際可控的那些宏觀條件，與此相對——人們把那些實用中難以控制的以及尚搞不明白的影響因素“認為”是“隨機因素”，這種“定義”恐怕不會有那么“絕對”的標準，或以“實用”為據【對于具體事項，人們通過相關的“規范”統一約定】，能很好的解決實際問題。....不然的話，只會滑向兩種“哲學思辨”的極端——世間一切皆“規律”？世間一切皆“偶然”？？

現有“誤差理論”的可能“敗筆”或是：尚未將“誤差”與“不確定度”的概念理順！往往在同一“著作”中，即講“‘誤差’合成”【實際是“可能‘極限’誤差”的“合成”】，又講“‘不確定度’合成”，兩相自在，誤導學生。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 11:01
本帖最后由 yeses 于 2016-5-13 11:22 編輯

njlyx 發表于 2016-5-13 10:23
任何東西（概念）都有其局限的適用范圍，若作無邊“推廣”，自然會“問題”重重。

所謂“精密度”、“正確 ...

儀器輸出的測量結果和人經過誤差處理后的測量結果有什么本質上的不同？有標準或文獻對它們進行過區分？如果測量者直接以儀器的示值作為最終結果（不做誤差處理）就有精度和正確度了？

既然知道測量中有模糊掌控的隨機因素存在，為何要把它說成是“同樣條件”？難道沒有文字能正確表達？

標準差的概念沒有掰扯清楚一切都白搭，標準差的概念正本清源了不確定度概念就自然很簡單了，所以我不愿把那個認識都不統一的不確定度也扯進來說。

而且，如果標準差概念被掰扯清楚，也會導致精密度、正確度概念自然退出。

再而且，如果標準差概念被掰扯清楚，也不再需要過多關注什么“測量條件”。

所以，請特別關注“概念敗筆三”。

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 11:24
本帖最后由 njlyx 于 2016-5-13 11:38 編輯

yeses 發表于 2016-5-13 11:01
儀器輸出的測量結果和人經過誤差處理后的測量結果有什么本質上的不同？有標準或文獻對它們進行過區分？如 ...

【儀器輸出的測量結果和人經過誤差處理后的測量結果有什么本質上的不同？有標準或文獻對它們進行過區分？如果測量者直接以儀器的示值作為最終結果（不做誤差處理）就有精度和正確度了？】？？

不明白是什么意思。

無論是否進行過“處理”，好像都沒有人明說某個具體測量結果（測得值）的“精密度”和“正確度”分別是多少？說“精度”【“準確度”，其實與“不確定度”對應】是有的。.......例如，測珠峰的高度，對于“8844.43米"的“測得值”，不會有人說它的“精密度”和“正確度”分別是多少？但對于用來測珠峰高度的某個“測量儀器（系統、方案）”，則可以說它的“精密度”和“正確度”分別是多少！——但這并不意味著：它測出的每一個“測得值”具有一個這樣的“精密度”和“正確度”！至少我未見有人這么說。——人們常規理解的是：若這套“測量儀器（系統、方案）”的“精密度”數值較大，那么“重復”測量多次取“平均值”可以改善“測量結果”的“精度”；不然，這么做的意義就不大。

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 11:33
本帖最后由 njlyx 于 2016-5-13 11:48 編輯

yeses 發表于 2016-5-13 11:01
儀器輸出的測量結果和人經過誤差處理后的測量結果有什么本質上的不同？有標準或文獻對它們進行過區分？如 ...

對所謂“隨機誤差”/"系統誤差"的命名是應當適當改進的。現有“理論”中，與“正確度”對應的所謂"系統誤差"，其實也是“不確定量”——“隨機量”，對此本人沒有異議！

同樣是“隨機量”，其樣本序列的“自相關性”是千差萬別的，所謂“隨機誤差”/"系統誤差"的本質“區別”，其實是對“誤差”這個“隨機量”之“自相關性”的實用“區分”！——這種“區分”是有實用價值的。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 11:38

njlyx 發表于 2016-5-13 11:24
【儀器輸出的測量結果和人經過誤差處理后的測量結果有什么本質上的不同？有標準或文獻對它們進行過區分？ ...

我的意思是：既然人給出的測量結果沒有精度正確度的區分說，那么儀器的輸出結果自然也一樣不應該有這種區分說，因為很多人通常都直接以儀器輸出的結果為結果。

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 11:41
本帖最后由 njlyx 于 2016-5-13 11:47 編輯

yeses 發表于 2016-5-13 11:38
我的意思是：既然人給出的測量結果沒有精度正確度的區分說，那么儀器的輸出結果自然也一樣不應該有這種區 ...

這是“儀器”本身的“指標”，它影響“測量結果（測得值）”的之間的“相關性”，在“誤差合成”時有用。

如果一個“測量結果（測得值）”獨立使用，不與其它量發生關系（即不用關注它與其它量之間的相關性），便不必關心其“誤差分量”的屬性(來歷)。

人們不接受您的“新概念”的癥結在：您全然否定“誤差‘分類’”的價值----這是與事實違背的“理論”。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 11:55
本帖最后由 yeses 于 2016-5-13 12:00 編輯

njlyx 發表于 2016-5-13 11:41
這是“儀器”本身的“指標”，它影響“測量結果（測得值）”的之間的“相關性”，在“誤差合成”時有用。 ...

注意喲，VIM強調正確度不是定量概念，定性概念是不能用于合成的。目前不確定度合成基本都是用儀器的MPE指標喲。

我的理論中大量引用了事實案例的喲，而且就這篇博文也隨時附有案例。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 12:04
本帖最后由 yeses 于 2016-5-13 12:47 編輯

njlyx 發表于 2016-5-13 11:24
【儀器輸出的測量結果和人經過誤差處理后的測量結果有什么本質上的不同？有標準或文獻對它們進行過區分？ ...

“......例如，測珠峰的高度，對于“8844.43米"的“測得值”，不會有人說它的“精密度”和“正確度”分別是多少？”

No，人們說它的精度是+-0.21m，沒有正確度，因為系統誤差被改正了。

主要是學術界有些人非要說一個唯一的8848.43是發散的，還發散度是+-0.21，所以才不接受我的理論。

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2016-5-13 12:17
本帖最后由規矩灣錦苑于 2016-5-13 12:25 編輯

　　哲學講一分為二也講合二為一，講相對論，相對論中也講相對與絕對的關系。
　　計量學中的測量理論基礎離不開相對論，要講定義中的“真值”絕對性，也要講測得值作為真值使用時的相對性。絕對性的真值在現實時空中無法測得，人類測得的所謂被測量值永遠不是被測量真值，只能是你相對于我是真值，他又相對于你是真值，真值的追求永無止境。基于這個哲學理念誕生的誤差理論應該是科學的，在特定的時空是真理。時空是發展變化的，真理也在隨之發展變化著。
　　我贊成葉老師關于誤差分類說應該改進的觀點，但不贊成誤差理論的哲學認識是敗筆的觀點。“同樣測量條件下重復測量”中的“同樣”條件也屬于相對與絕對的辯證關系的具體應用，也不應該稱其為敗筆。
　　我贊成“一個唯一的測量結果根本不存在離散性問題”，但也不反對將“一個唯一的”測量結果或真值存在的區間“當成”在這個區間內處處是測量結果或真值，“當成”測量結果或真值在這個區間內分散著，來進行技術處理和運算。兩個完全不同區間的半寬分別稱為“誤差范圍半寬”和“測量不確定度”。
　　“標準差”是概率論和統計數學中的概念，數學概念可以用于許多領域。標準差用在誤差理論中可作為“隨機誤差”的表征參數，用在不確定度評定領域可作為“不確定度”的表征參數，用在其它領域又是其它的表征參數。不應該將標準差在不同領域中的應用相互混淆，此標準差非彼標準差，標準差的計算理論是正確的。如果先將不確定度與誤差范圍畫了等號，然后說不確定度的概念不清，這是認識論的問題。先假設一個錯誤的判斷是正確的，然后批判這個所謂“正確的”判斷是錯誤的，這種批判沒有價值，這與標準差的計算正確性沒關系。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 12:25
本帖最后由 yeses 于 2016-5-13 12:45 編輯

規矩灣錦苑發表于 2016-5-13 12:17
　　哲學講一分為二也講合二為一，講相對論，相對論中也講相對與絕對的關系。
　　計量學中的測量理論基礎 ...

啊，千萬別在這個帖子里再扯不確定度好嗎？我的主帖里可沒有提它。就扯精度就扯標準差就夠了。

誰能用哲學解釋一個人測量出的隨機誤差（遵循隨機分布）到了另外一個人手里就演變成了系統誤差（不遵循隨機分布）？解釋出來了，我信服；解釋不出來，它就是敗筆！

““同樣”條件也屬于相對與絕對的辯證關系的具體應用”，不懂您的意思，是否還有相對不離散絕對離散之類的說法？

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2016-5-13 12:58
　　測珠峰的高度，對于“8844.43米"的“測得值”，有人說它的“精度是±0.21m，沒有正確度”。“沒有正確度”是說對了，因為“系統誤差被改正”。說“精度是±0.21m”則是錯用了術語，且不說“精度”概念模糊，可以是精密度，也可以指精確度，甚至有人還會理解成正確度。
　　但精密度、精確度、正確度等都是誤差理論下的準確性概念，是與真值偏離距離有關的概念。8844.43米是唯一的測得值，因此葉老師批評“非要說一個唯一的8848.43在是發散的”，我完全贊成。8844.43米當前最準確的測得值，沒人知道珠峰高度的真值，誰能知道8844.43米的測量誤差或一組測得值的測量誤差（發散度）呢？人們只能用珠峰高度測量實施中的“有用信息”，包括所用測量設備、測量方法及各種其它影響因素的信息，評估測量結果的不確定度，誰也無法知道測得值的精密度、精確度或正確度。因此正確說法應該是“8844.43米測得值的不確定度是0.21m”，當然還應該補充給出包含因子k，或給出包含概率p下的包含因子kp。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 13:03
本帖最后由 yeses 于 2016-5-13 13:07 編輯

規矩灣錦苑發表于 2016-5-13 12:58
　　測珠峰的高度，對于“8844.43米"的“測得值”，有人說它的“精度是±0.21m，沒有正確度”。“沒有正確 ...

您總是太超前了，又搞到不確定度那里去了。

準確度是正確度和精（密）度的總稱，正確度被改正了，精（密）度和準確度就一個意思了。這是現在普遍的講法。

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 13:45
本帖最后由 njlyx 于 2016-5-13 13:48 編輯

yeses 發表于 2016-5-13 12:04
“......例如，測珠峰的高度，對于“8844.43米"的“測得值”，不會有人說它的“精密度”和“正確度”分別 ...

?

實踐中，沒有人會說“系統誤差”可以被完全“改正”的！.... 實際影響“測量儀器（系統、方案）”之“正確度”指標的，是那些被稱之為“（未定）系統誤差”的玩意！

只是，如果“（未定)系統誤差”比所謂“隨機誤差”小得多【實指“（未定)系統誤差”的“可能極限值”比所謂“隨機誤差”的“可能極限值”小得多】，實用中可以忽略不計而已。

人們所說某個測量結果（測得值）的“精度”其實是指其準確度（反義等效的是“不確定度”、“不準確度”），似乎沒人以為是“精密度”！

作者: yeses 時間: 2016-5-13 13:50
本帖最后由 yeses 于 2016-5-13 14:04 編輯

njlyx 發表于 2016-5-13 13:45
?

實踐中，沒有人會說“系統誤差”可以被完全“改正”的！.... 實際影響“測量儀器（系統、方案）”之 ...

您說的很對，系統誤差概念本來就很濫，以前討論過多次。現在很多教科書的講法都假定改正后殘差忽略。

其實在新理論中很簡單，測量結果的誤差來源于二個偏差的疊加----結果與數學期望之差和數學期望與真值之差。二個偏差都是測量行為導致的，沒有性質差異。既然都是偏差，要改正都可以改正。

至于誤差究竟系統影響隨機影響之類，具體去分析測量條件的變化規則就行了。

測繪界基本不使用不確定度概念。

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 14:02
本帖最后由 njlyx 于 2016-5-13 14:11 編輯

yeses 發表于 2016-5-13 13:50
您說的很對，系統誤差概念本來就很濫，以前討論過多次。

其中是有需要厘清的地方，包括分類的名稱及其分別的“本質”特征，都有必要斟酌。

但您予以全盤否定的做法是不可取的！

倘若依了您的“理論”，您如何解釋【不同的“測量儀器（系統、方案）”實施多次重復測量對改善測量結果“精度”（不確定度）會有不同的效果。——有的“精度”會有明顯改善；有的“精度”改善微乎其微。】？？

“系統影響”、“隨機影響”———這不也“分類”了嗎？！有什么本質區別？？？

對于“誤差”值本身的“合成”，現有“理論”也是“直接疊加”【直接代入函數式求解】；只是“誤差”的“可能極限值”【史先生稱之為“誤差范圍”的東西】的“合成”才頗費腦細胞！

作者: yeses 時間: 2016-5-13 14:08

njlyx 發表于 2016-5-13 14:02
其中是有需要厘清的地方，包括分類的名稱及其分別的“本質”特征，都有必要斟酌。

但您予以全盤否定的做 ...

必須全盤否定，因為完全找不出性質上的差異---只要把所有測量學科看成一個整體來看問題。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 14:10
本帖最后由 yeses 于 2016-5-13 14:14 編輯

njlyx 發表于 2016-5-13 14:02
其中是有需要厘清的地方，包括分類的名稱及其分別的“本質”特征，都有必要斟酌。

但您予以全盤否定的做 ...

一個誤差有時系統影響，也有時隨機影響，還有無影響，決不存在一個誤差只有一種影響形式。這就是跟誤差分類的區別。

以我的理論，通過適當改變測量條件，促使誤差貢獻離散（隨機影響），則可以通過多余觀測消減該誤差；如果同樣測量條件，多余觀測對消減誤差沒有意義。

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2016-5-13 14:12

yeses 發表于 2016-5-13 13:03
您總是太超前了，又搞到不確定度那里去了。

準確度是正確度和精（密）度的總稱，正確度被改正了，精（密 ...

　　準確度、正確度和精密度三個術語在JJF1001-2011中均有明確的定義，條款號分別是5.8、5.9、5.10。精密度是個有大小的量，準確度和正確度都“不是一個量”。不是一個量的正確度和準確度在5.9的注3指出了不能相互代替。精密度和準確度也不是一個意思，5.8的注2特別強調了準確度不能與正確度、精密度相混淆。
　　因此我認為，“準確度是正確度和精（密）度的總稱，正確度被改正了，精（密）度和準確度就一個意思了”這種講法是錯誤的，特別是在2011年以后的現在更不能普遍這么講。
　　我之所以講到不確定度是因為珠峰高度測量的案例是把不確定度與“精度”（暫且不管給精度賦予了什么含義）搞混淆了。

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 14:13

yeses 發表于 2016-5-13 14:08
必須全盤否定，因為完全找不出性質上的差異---只要把所有測量學科看成一個整體來看問題。 ...

只是您以為它們沒有“差別”——

同樣是“隨機量”，其樣本序列的“自相關性”是千差萬別的，所謂“隨機誤差”/"系統誤差"的本質“區別”，其實是對“誤差”這個“隨機量”之“自相關性”的實用“區分”！——這種“區分”是有實用價值的。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 14:20

規矩灣錦苑發表于 2016-5-13 14:12
　　準確度、正確度和精密度三個術語在JJF1001-2011中均有明確的定義，條款號分別是5.8、5.9、5.10。精密 ...

很多教科書都講系統誤差改正，然后正確度忽略，就這么個邏輯。您不要去查什么VIM之類了，我當然是這種講法反對者，只是我反對的理由跟您不同。

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2016-5-13 14:20
　　對“誤差”進行隨機誤差與系統誤差的分類，違背了“誤差”的定義，脫離術語定義而對某個術語進行分類是沒有意義的。誤差是測得值與參考值之差，或測得值與真值之差，對誤差分類應該針對這個定義，誤差是兩個值的差。隨機誤差與系統誤差的前提條件都增加了“在重復測量中”，兩個值的差——“誤差”沒有這個前提條件，所以對誤差分為隨機誤差和系統誤差是錯誤的。

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 14:23

yeses 發表于 2016-5-13 14:10
一個誤差有時系統影響，也有時隨機影響，還有無影響，決不存在一個誤差只有一種影響形式。這就是跟誤差分 ...

明白人不會固執到把某種影響因素在一切場合下引起的“誤差”都認為是“系統誤差”或“隨機誤差”！

所謂的“隨機誤差”，就是如你以為的“隨機影響因素”引起的“誤差”；所謂的“系統誤差”，亦如你以為的“系統影響因素”引起的“誤差”。“類別”與“場合”密切相關！至少不是所有人都如您想象的那樣僵化的認識“誤差”的“類別”。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 14:25

njlyx 發表于 2016-5-13 14:13
只是您以為它們沒有“差別”——

同樣是“隨機量”，其樣本序列的“自相關性”是千差萬別的，所謂“隨機 ...

您說的是誤差樣本序列之間的事情，跟測量結果的誤差不是一個概念。結果的誤差由二個恒定的偏差合成一個總偏差。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 14:26

規矩灣錦苑發表于 2016-5-13 14:20
　　對“誤差”進行隨機誤差與系統誤差的分類，違背了“誤差”的定義，脫離術語定義而對某個術語進行分類是 ...

對頭！！！

作者: yeses 時間: 2016-5-13 14:31

njlyx 發表于 2016-5-13 14:23
明白人不會固執到把某種影響因素在一切場合下引起的“誤差”都認為是“系統誤差”或“隨機誤差”！

所謂 ...

但是！請看那些定義是怎么下的！如果您這話是指那些下定義的人不“明白”，那我們就和解了。

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 14:32

yeses 發表于 2016-5-13 14:10
一個誤差有時系統影響，也有時隨機影響，還有無影響，決不存在一個誤差只有一種影響形式。這就是跟誤差分 ...

【一個誤差有時系統影響，也有時隨機影響，還有無影響，決不存在一個誤差只有一種影響形式。】？

這是什么理論？

一個“誤差”可能會有許多“分量”，其中，有的“分量”是所謂“系統性因素”引起的“分量”，有的“分量”是所謂“隨機性因素”引起的“分量”，這是兩種“典型”因素引起的“分量”。當然，還有許多是“非典型”因素引起的“分量”！不過，為了實用簡便，通常將它們“簡化”為這兩種“典型”因素的影響。如此而已。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 14:37
本帖最后由 yeses 于 2016-5-13 14:39 編輯

njlyx 發表于 2016-5-13 14:32
【一個誤差有時系統影響，也有時隨機影響，還有無影響，決不存在一個誤差只有一種影響形式。 ...

不管什么“分量”形成的，即使是白噪聲貢獻的誤差，只要測量結果形成，這個誤差就唯一固定了（不可能離散）。這個固定的誤差對將來測量的影響跟它的形成歷史無關，只跟將來的測量方法有關。

我得上課去了，回頭可以舉案例給您看。

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 14:45

yeses 發表于 2016-5-13 14:25
您說的是誤差樣本序列之間的事情，跟測量結果的誤差不是一個概念。結果的誤差由二個恒定的偏差合成一個總 ...

如果一個“測量結果”單獨使用，其“誤差”是不必“分析”為“系統（性影響）分量”與“隨機（性影響）分量”的！

但若兩個“測量結果”綜合使用，各自“誤差”的“系統（性影響）分量”與“隨機（性影響）分量”的“分解”有時便非常有意義了！——有助于“解決”相關性問題！.....若這兩個“測量結果”是同一套“測量儀器（系統、方案）”產生的，那么，兩者的“系統（性影響）誤差分量”就是“正相關”，兩者的“隨機（性影響）誤差分量”就是“不相關”！這可能就是“測量誤差”分類的“出發點”。.....若這兩個“測量結果”不是同一套“測量儀器（系統、方案）”產生的，那么，兩者的“系統（性影響）誤差分量”的“相關性”還需實際考究，但兩者的“隨機（性影響）誤差分量”則還是“不相關”！

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 14:47

yeses 發表于 2016-5-13 14:37
不管什么“分量”形成的，即使是白噪聲貢獻的誤差，只要測量結果形成，這個誤差就唯一固定了（不可能離散 ...

所謂的“隨機誤差分量”，其本質特征就是“白噪聲”形式的“誤差分量”！這是一種“理想化”的“近似”。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 14:49

njlyx 發表于 2016-5-13 14:45
如果一個“測量結果”單獨使用，其“誤差”是不必“分析”為“系統（性影響）分量”與“隨機（性影響）分 ...

您這個說法我支持，但跟誤差類別（扣定義）不是一回事情。

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 15:15
本帖最后由 njlyx 于 2016-5-13 15:19 編輯

yeses 發表于 2016-5-13 14:37
不管什么“分量”形成的，即使是白噪聲貢獻的誤差，只要測量結果形成，這個誤差就唯一固定了（不可能離散 ...

【...，只要測量結果形成，這個誤差就唯一固定了（不可能離散）。這個固定的誤差對將來測量的影響跟它的形成歷史無關，只跟將來的測量方法有關。】....這要看“將來測量的影響”及“將來的測量方法”的含義是什么？

“這個誤差”的具體值你是不知道的，你只知道 “這個誤差”的“可能極限值（可能‘范圍’）”！

一般情況下，如果包含“這個誤差”的“測量結果（測得值）”作為“將來被測量”的“輸入量”之一，那么，它對“將來測量的影響”是必須追溯其“形成歷史”的！如此才能妥善處理它與其它“輸入量”的“相關性”問題。

當然，某些情況下，也可以通過對“將來的測量方法”的特定要求，使得“這個誤差”與“將來被測量”的其它“輸入量”不相關（或已知的某種相關），便自然不必追溯其“形成歷史”了。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 18:00

njlyx 發表于 2016-5-13 14:47
所謂的“隨機誤差分量”，其本質特征就是“白噪聲”形式的“誤差分量”！這是一種“理想化”的“近似”。 ...

用案例說話：珠峰高程的標準差+-0.21m，是對隨機誤差的評價，那么請您說說“白噪聲”規律在哪里，“近似”的也行。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 18:16

njlyx 發表于 2016-5-13 15:15
【...，只要測量結果形成，這個誤差就唯一固定了（不可能離散）。這個固定的誤差對將來測量的影響跟它的 ...

還是以案例說話：珠峰高程的誤差的確如您所說是不知道的，與真值之間就一個恒差，一個唯一的8844.43結果不存在發散問題。這個誤差的成分構成誰能說得清？說清楚了又有什么意義？您只需知道總偏差在+-0.21的概率區間內就夠了。當將來僅以珠峰高程為基準測量下一個水準點高程時，珠峰高程誤差對下一個水準點的誤差就產生系統性貢獻。----所謂的隨機誤差產生了系統性影響。

作者: csln 時間: 2016-5-13 18:19
本帖最后由 csln 于 2016-5-13 18:28 編輯

2005年中國國家測繪局給出的珠峰高程測量值為8844.43米，標準偏差為±0.21米。一個唯一的8844.43米它如何離散？這根本沒法解釋。

官方報道：
2005年3月20日到6月20日，中國科學院、國家測繪局再次對青藏高原珠穆朗瑪峰地區進行綜合科學考察并重測珠峰高度。同年10月9日，經國務院批準并授權，國家測繪局局長陳邦柱在國務院新聞辦新聞發布會上正式宣布，珠峰巖石面海拔高程為8844.43米, 測量精度為±0.21米。

公眾理解珠峰巖石面海拔高程在8844.43米±0.21米內的可能性概率不小于95%

葉先生說高程測量值標準偏差為±0.21米，葉先生作為測繪業內人士應先澄清±0.21米到底是什么，真的是標準偏差嗎？

作者: yeses 時間: 2016-5-13 21:52

csln 發表于 2016-5-13 18:19
2005年中國國家測繪局給出的珠峰高程測量值為8844.43米，標準偏差為±0.21米。一個唯一的8844.43米它如何離 ...

就是標準偏差，測繪領域叫中誤差。

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 22:22
本帖最后由 njlyx 于 2016-5-13 23:03 編輯

yeses 發表于 2016-5-13 18:00
用案例說話：珠峰高程的標準差+-0.21m，是對隨機誤差的評價，那么請您說說“白噪聲”規律在哪里，“近似 ...

【用案例說話：珠峰高程的標準差+-0.21m，是對隨機誤差的評價，那么請您說說“白噪聲”規律在哪里，“近似”的也行。】——？

首先，要確認這“±0.21m”是否真的只考慮了所謂“隨機誤差”的影響？！—— 恐怕不是！它可能是測量者給出的一個包含在他認識能力范圍內的所有“測量誤差”（所謂“（未定）系統誤差”、“隨機誤差”全包納）的“精度”指標，等效于現在的“測量不確定度”，并非您理解的“是對隨機誤差的評價”——那時報告的“精度”應該不是“精密度”的簡稱！

其次，倘若這“±0.21m”真的只考慮了所謂“隨機誤差”的影響，那么所謂“白噪聲”規律是指：所采用“測量設備（系統、方案）”可能產生的所謂“隨機（測量）誤差（分量）”以約定的包含概率在“-0.21m~+0.21”范圍內散布的“序列”呈現“白噪聲”特性——自相關函數近似為單位沖激函數！至于與“8844.43”對應的那個以約定的包含概率落在“-0.21m~+0.21”范圍內的那個具體、但未知的“隨機（測量）誤差（分量）”值δ，沒有人認為它再呈什么“白噪聲”規律！正如您一再強調的那樣，這δ就是一個單值（在【假定“8844.43m”的量值對象“確定”為x時x刻珠峰某確定點的高度——即所指“珠峰高度”這個量值本身沒有散布，這純粹是假定】的前提下），只可惜這δ沒有人能“確定”它究竟等于多少！......倘若這“±0.21m”真的只考慮了所謂“隨機誤差”的影響，那么，如果用這同一套“測量設備（系統、方案）”再測一次“珠峰高度”【假定“珠峰高度”這個量值在這兩次測量期間保持不變，這純粹是假定】，將兩次“測得值”取平均，那這“平均值”作為“珠峰高度”的“精度”將為：“±(0.707×0.21)m”！......不過，這只是在【“精度”指標“±0.21m”只考慮所謂“隨機誤差”影響】這種錯誤前提下的結論。

作者: njlyx 時間: 2016-5-13 22:59
本帖最后由 njlyx 于 2016-5-13 23:06 編輯

yeses 發表于 2016-5-13 18:16
還是以案例說話：珠峰高程的誤差的確如您所說是不知道的，與真值之間就一個恒差，一個唯一的8844.43結果 ...

對于珠峰高程“8844.43±0.21m”的測量結果，其中的“±0.21m”應該是囊括所有影響因素的“測量精度”（“測量不確定度”）指標，正如您希望的那樣，并未將其“分解”為“系統性影響分量”與“隨機性影響分量”兩部分！.........對于某些特殊應用，可能是夠“實用”了？但對于諸如“以珠峰高程為基準測量下一個水準點高程”之類的大多數應用，則可能還不夠“實用”——假如"測得"一個水準點相對于“珠峰高程‘基準’”的高程差為“Δh±δ1 m”，那下一個水準點的“高程”測得值為“8844.43+Δh”，相應的“測量誤差”指標（以前俗稱“精度”、現在似應叫“不確定度”）應該是“0.21m”與“δ1 m”的適當“合成”吧，要斟酌它們的“相關性”，并非“0.21m”產生系統性貢獻那么了然！.....倘若對“0.21m”與“δ1 m”的各自成份適當“分解”，通常將便于“處理”它們的“相關性”.....譬如，若8844.43與Δh就用同一套“測量儀器（系統、方案）”測出，那所謂“系統性（影響）分量”與“隨機性（影響）分量”的分別便能秒殺“相關性”問題！

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2016-5-13 23:03

yeses 發表于 2016-5-13 14:20
很多教科書都講系統誤差改正，然后正確度忽略，就這么個邏輯。您不要去查什么VIM之類了，我當然是這種講 ...

　　我認為，不管什么書或什么權威人士講“系統誤差改正，然后正確度忽略”的邏輯，這個邏輯也是錯誤的。作為計量學的教科書不是科研課題研究報告，不是論文，必須遵守國際標準和國家標準給出的定義，必須按標準的規定內容進行講解。
　　我贊成葉老師說“誤差”可分類為系統誤差與隨機誤差是一個“敗筆”的觀點，理由已在22樓闡明。但我也贊成njlyx老師在20樓說的“‘隨機誤差’/‘系統誤差’的本質‘區別’，其實……這種’區分‘是有實用價值的”。因為這種區分是建立在做一系列重復性測量得到一系列測得值以及一系列誤差的條件下，在這一系列測得值的誤差中，相互之間存在著某種關系。有時知道一部分測得值的誤差后就能預測到其它測得值誤差的大小或趨勢，有時在知道大量測得值的誤差后卻仍無法預測下一個測得值誤差的大小和趨勢，人們就稱前者為“系統誤差”，后者為“隨機誤差”。但，這只不過這是對同一被測量多次測量，各測得值的誤差之間的關系，而不應該當成對誤差“按性質的分類”。識別眾多誤差相互間可預測還是不可預測，“是有實用價值的”，例如對測得值的修正。每個“誤差”按定義只能是測得值與參考值之差，無法區分哪一個誤差是系統誤差，還是隨機誤差。

作者: csln 時間: 2016-5-13 23:03
本帖最后由 csln 于 2016-5-13 23:05 編輯

yeses 發表于 2016-5-13 21:52
就是標準偏差，測繪領域叫中誤差。

您說的似乎不能讓人信服，先不說前期數千公里的測量，主要測量部分GPS高程測量數十分鐘，每秒取樣一次數據、冰層厚度測量，GPS高程測量、冰層厚度測量都需要評估測量不確定度，±0.21米真的只是標準偏差那么簡單嗎？

作者: yeses 時間: 2016-5-13 23:08

njlyx 發表于 2016-5-13 22:22
【用案例說話：珠峰高程的標準差+-0.21m，是對隨機誤差的評價，那么請您說說“白噪聲”規律在哪里，“近 ...

別推測了，越推越往我的理論靠了。

測繪領域的精度就是precision，用標準差表達，因為認為系統誤差被改正了，就有了precision=accuracy，沒有人認為標準差能跟系統誤差發生關系。這種思維邏輯在一些儀器學教科書中也有。

我在主帖中指出標準差最后就跟單一結果發生了關系，數學過程又的確是嚴密的，但發散性的邏輯解釋反而不通了。問題的本質實際是概率論理解普遍出了問題，標準差的真正目的不是用來描述分散性的---雖然是用分散性統計出來的。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 23:11

csln 發表于 2016-5-13 23:03
您說的似乎不能讓人信服，先不說前期數千公里的測量，主要測量部分GPS高程測量數十分鐘，每秒取樣一次數 ...

您自己查一下測繪學名詞術語吧。

作者: yeses 時間: 2016-5-13 23:24
本帖最后由 yeses 于 2016-5-13 23:27 編輯

規矩灣錦苑發表于 2016-5-13 23:03
　　我認為，不管什么書或什么權威人士講“系統誤差改正，然后正確度忽略”的邏輯，這個邏輯也是錯誤的。 ...

看我的主帖，一種誤差被二個不同領域歸為不同的類別，一個說遵循隨機分布，另外一個說不遵循隨機分布，一個說可以合成，一個說不能合成，那請您說說怎么個“實用價值”吧。

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2016-5-14 00:58

yeses 發表于 2016-5-13 23:24
看我的主帖，一種誤差被二個不同領域歸為不同的類別，一個說遵循隨機分布，另外一個說不遵循隨機分布，一 ...

　　葉老師是指“電子秤的測量誤差被認為是隨機誤差（或包含有隨機誤差），相信許多人都有這個經驗，在超市里購買商品時電子秤的示值經常是不變的，標準差的統計值是0（或很小），比電子秤的標稱隨機誤差要小得多。就是說，電子秤的隨機誤差根本沒有影響到精度。”這個例子嗎？
　　前面我說系統誤差和隨機誤差是眾多測得值的一系列誤差之間的關系，而不是誤差的類別。從眾多測得值的一系列誤差之間的關系角度上看，講誤差間的關系，前提條件必須是要么用眾多電子秤對同一被測量測量，要么用同一個電子秤對同一被測量多次測量。
　　前者是同一規格的不同電子秤示值誤差不同，示值允差對重物測得值產生影響也就不同，但各測量誤差之間的關系是都不超過該規格電子秤的示值允差，即便知道了一系列電子秤的測量誤差，你還是不能預知下一臺電子秤測得值的誤差到底多大，這些電子秤的測量誤差相互之間的關系就是“隨機誤差”關系。存在隨機誤差關系的測得值不能用修正的方法提高測量結果的準確性，只能用提高測量設備的準確性的方法減小隨機誤差這個相互關系的量化參數（允差）大小提高準確性。
　　對于后者因為是用同一臺秤測量同一被測對象，如果我們知道了眾多測得值，就可以計算出平均值。我們雖然并沒再測，但我們可以預估下一次測量的測量結果大小，我們知道了已測眾多測得值的誤差之間存在著平均值與上級測量結果之差基本不變的關系，就知道再測量一次的測得值誤差也存在著這個關系，平均值與上級測量結果之差恒定的關系就是“系統誤差”關系，其反號可用于對測得值的修正，以便提高測得值的準確性。
　　如果用一臺電子秤對被測對象測量一次，只能得到一個測得值和一個誤差，這個誤差與其它誤差不發生關系，也就沒有什么系統誤差還是隨機誤差的關系問題，這個誤差就是測得值減去參考值，也就更談不上它是隨機誤差還是系統誤差。
　　這就是隨機誤差和系統誤差在研究重復測量條件下的眾多誤差相互關系時的“實用價值”，但對研究誤差分類的研究來說沒有價值，或者如你所說把隨機誤差和系統誤差用于誤差的分類，實乃是誤差理論的一大敗筆。

作者: yeses 時間: 2016-5-14 08:51
本帖最后由 yeses 于 2016-5-14 09:03 編輯

規矩灣錦苑發表于 2016-5-14 00:58
　　葉老師是指“電子秤的測量誤差被認為是隨機誤差（或包含有隨機誤差），相信許多人都有這個經驗，在超 ...

其實這個主帖應該是鐵定無爭議的，畢竟是以子之矛攻子之盾。我認為我提出的四條事實在現有測量理論無法給出合理的解釋，所以說是它的敗筆。有些專業人士（特別是專業地位更高的）在感情上有些難以接受這很正常，科學界這種類似事情也有先例。

就是說，整個討論就只要根據我主帖給出的四個敗筆的論據，討論這些論據的哪句話是否構成對現有測量理論的冤枉即可。而不應該脫離主題自說自話，諸如適當分類還是有實用價值之類。真要為現有測量理論辯護就應該設法推翻我的論據，而不是去立一個新的論點。

作者: csln 時間: 2016-5-14 15:36
本帖最后由 csln 于 2016-5-14 15:41 編輯

有人說這是未來按當前同樣的測量條件下重復測量結果的離散度。姑且不說未來能否實現完全相同的測量過程，就當一模一樣的重復測量過程能夠實現，可那必然是，所有誤差形成過程一模一樣，所有原始數據一模一樣，平差結果還是一模一樣，何來離散？

這是無視基本電學常識，只要不是絕對0度，電路中就存在熱噪聲，假定測量條件絕對相同，只要不是絕對0度，測量結果就不可能完全相同，熱噪聲必然以噪聲形式反應到測量列中，測量列必然是分散的。

作者: csln 時間: 2016-5-14 15:44
不少聲稱發明了永動機的人信誓旦旦說自己的機器鐵定可以永動，但他不明白一個基本的物理常識，任何熵增加的過程都是不可逆的

作者: yeses 時間: 2016-5-14 16:20
本帖最后由 yeses 于 2016-5-14 16:52 編輯

csln 發表于 2016-5-14 15:36
有人說這是未來按當前同樣的測量條件下重復測量結果的離散度。姑且不說未來能否實現完全相同的測量過程，就 ...

對呀，熱噪聲條件也是測量條件呀，就算溫度一模一樣也不能保證儀器零件的每個分子原子的工作狀態一模一樣。同樣測量條件客觀上不可能實現嘛，所以強調“同樣測量條件”就是無視常識。

作者: csln 時間: 2016-5-14 17:49
本帖最后由 csln 于 2016-5-14 17:55 編輯

yeses 發表于 2016-5-14 16:20
對呀，熱噪聲條件也是測量條件呀，就算溫度一模一樣也不能保證儀器零件的每個分子原子的工作狀態一模一樣 ...

那您還研究測量基礎概念近十年干什么，照您的觀點，根本就不存在測量，根本就不應該存在對量的測量結果，因為您測量時已不是那個量了，您都不知道您測量了什么東西還測量干什么

作者: csln 時間: 2016-5-14 17:53

yeses 發表于 2016-5-14 16:20
對呀，熱噪聲條件也是測量條件呀，就算溫度一模一樣也不能保證儀器零件的每個分子原子的工作狀態一模一樣 ...

能保證等精度測量的條件就可視為相同測量條件

您的觀點實在太強大

作者: yeses 時間: 2016-5-14 18:00
本帖最后由 yeses 于 2016-5-14 18:03 編輯

csln 發表于 2016-5-14 17:49
那您還研究測量基礎概念近十年干什么，照您的觀點，根本就不存在測量，根本就不應該存在對量的測量結果， ...

測量結果的模糊不確定是源和測量過程條件的模糊不確定導致的。

作者: yeses 時間: 2016-5-18 15:04
今天發現該文已由科學網電子雜志2016-451期轉載http://www.sciencenet.cn/dz/showdz.aspx?id=937

作者: tempuseruser 時間: 2016-10-9 09:42
受教了，通過您的帖子，學到了一些知識。

歡迎光臨計量論壇 (http://www.bkd208.com/)

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