本帖最后由 yeses 于 2016-5-11 11:42 編輯
武漢大學(xué) 葉曉明
老葉從事測量學(xué)基礎(chǔ)概念體系的研究近十年,發(fā)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(jīng)正式由國際測量技術(shù)聯(lián)合會(huì)(IMEKO)的《Measurement》正式出版,論文《誤差理論的新哲學(xué)觀》也于同期由中國計(jì)量測試學(xué)會(huì)的《計(jì)量學(xué)報(bào)》發(fā)表。核心論點(diǎn)是對(duì)誤差分類學(xué)說的否定,相關(guān)論文見鏈接(見補(bǔ)充)
但是,畢竟傳統(tǒng)觀念的慣性必然存在,部分專業(yè)人士(包括有些學(xué)者大佬)自認(rèn)為對(duì)測量誤差理論很精通,而全然不相信現(xiàn)有測量理論存在什么毛病,因而對(duì)本人的研究采取不屑一顧的態(tài)度,甚至還有人還暗地竭力阻擾這一新型理論,阻擾人們對(duì)它關(guān)注和研究,妨礙該理論的推廣(見補(bǔ)充)。為此,老葉這里專門對(duì)現(xiàn)有測量理論在哲學(xué)上和概念邏輯上的幾大敗筆做個(gè)簡短的介紹,以激發(fā)學(xué)術(shù)界對(duì)老葉新型測量理論的興趣。
1 哲學(xué)上的敗筆
測量是確定物理量數(shù)量值的過程。這個(gè)過程當(dāng)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(yīng)用的所有過程都是測量過程。這個(gè)過程實(shí)際就是一個(gè)量值溯源鏈,在這個(gè)溯源鏈上,有些領(lǐng)域處于上游,有些領(lǐng)域處于下游。
這樣,在現(xiàn)有的誤差分類主義思維下,上游測量領(lǐng)域認(rèn)為其輸出誤差是隨機(jī)誤差,是遵循隨機(jī)分布的;但下游的測量領(lǐng)域卻認(rèn)為上游的輸出誤差能對(duì)下游測量產(chǎn)生系統(tǒng)性影響,是系統(tǒng)誤差,是不遵循隨機(jī)分布的。
譬如:測距儀加乘常數(shù)誤差是儀器制造廠的輸出誤差,是經(jīng)過校正(改正)處理后的殘差,站在制造者的角度看是隨機(jī)誤差,遵循隨機(jī)分布,這只需將其檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)就可以證明;但是,下游的測繪領(lǐng)域卻認(rèn)為該誤差是系統(tǒng)誤差,是不遵循隨機(jī)分布的。
就是說,因?yàn)橐暯遣煌徽`差被不同測量領(lǐng)域歸類為性質(zhì)上完全相反的類別。這就是現(xiàn)有測量學(xué)理論的盲人摸象哲學(xué)。
2 概念邏輯敗筆
因?yàn)榛谝环N錯(cuò)誤的哲學(xué)認(rèn)識(shí),現(xiàn)有測量理論在概念邏輯上的敗筆當(dāng)然就有很多了,詳細(xì)請(qǐng)見論文《The new concepts of measurement error theory》在結(jié)尾處的表格羅列對(duì)比。這里僅僅只說幾個(gè)最關(guān)鍵的敗筆。
2.1 概念敗筆一——精度正確度概念
所有測量學(xué)教科書都在講解系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和正確度、精度概念之間邏輯對(duì)應(yīng)關(guān)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(yán)謹(jǐn),師者津津樂道,學(xué)生代代相傳。但是實(shí)際上,這種邏輯關(guān)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(rèn)為是隨機(jī)誤差(或包含有隨機(jī)誤差),相信許多人都有這個(gè)經(jīng)驗(yàn),在超市里購買商品時(shí)電子秤的示值經(jīng)常是不變的,標(biāo)準(zhǔn)差的統(tǒng)計(jì)值是0(或很小),比電子秤的標(biāo)稱隨機(jī)誤差要小得多。就是說,電子秤的隨機(jī)誤差根本沒有影響到精度。
再譬如:水準(zhǔn)儀的i角誤差、交叉誤差、補(bǔ)償誤差等都被測繪領(lǐng)域歸類為系統(tǒng)誤差,但是,這些誤差實(shí)際都是影響水準(zhǔn)網(wǎng)的精度而不是正確度。
津津樂道的所謂邏輯實(shí)際都是亂套的。
2.2 概念敗筆二——同樣測量條件
現(xiàn)有理論經(jīng)常有“同樣測量條件下重復(fù)測量”“測量結(jié)果序列離散”的說法,這也是一個(gè)敗筆。
測量是一個(gè)過程,既然重復(fù)測量中每個(gè)測量的物理過程的所有條件(包括儀器內(nèi)部的各種工作狀態(tài))都完全絕對(duì)相同,那么,誤差的結(jié)合過程就當(dāng)然完全一樣,那重復(fù)測量的每個(gè)測量結(jié)果憑什么會(huì)不同呢?同源同過程則必然同結(jié)果,同結(jié)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(jié)果離散”糾集在一起實(shí)際是個(gè)敗筆。
2.3 概念敗筆三——標(biāo)準(zhǔn)偏差概念
諸多測量教科書都把標(biāo)準(zhǔn)偏差(精度或精密度)解釋成測量結(jié)果的離散度,而實(shí)際上,(平差后的)一個(gè)唯一的測量結(jié)果根本不存在離散性問題,未來同樣測量條件下的測量結(jié)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(dāng)前測量無關(guān)。所以,這個(gè)概念解釋實(shí)際也存在嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)偏差為±0.21米。一個(gè)唯一的8844.43米它如何離散?這根本沒法解釋。
老葉當(dāng)然知道這個(gè)8844.43米和標(biāo)準(zhǔn)偏差±0.21米是由離散的結(jié)果序列平差得來的,平差前的結(jié)果序列的分散性用標(biāo)準(zhǔn)差評(píng)價(jià)當(dāng)然沒有原則問題。但現(xiàn)在的問題是,怎么能把平差完成后的一個(gè)唯一的8844.43米也解釋出一個(gè)“離散”來呢?先前的離散已經(jīng)被平差掉了呀!
有人說這是未來按當(dāng)前同樣的測量條件下重復(fù)測量結(jié)果的離散度。姑且不說未來能否實(shí)現(xiàn)完全相同的測量過程,就當(dāng)一模一樣的重復(fù)測量過程能夠?qū)崿F(xiàn),可那必然是,所有誤差形成過程一模一樣,所有原始數(shù)據(jù)一模一樣,平差結(jié)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(jié)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(dāng)前測量跟未來測量就毫無關(guān)聯(lián)性,那憑什么能預(yù)測未來甚至是胡亂進(jìn)行測量的結(jié)果呢?把胡亂測量的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)也一定等于±0.21米嗎?
3 結(jié)束語
這就是現(xiàn)有測量理論中的幾個(gè)經(jīng)典敗筆,正確的答案都在老葉的論文里,這里就不再詳細(xì)解答了。
這里需要說明的是,老葉指出現(xiàn)有測量理論的錯(cuò)誤并不意味著對(duì)前人研究的全盤否定,許多學(xué)者在測量誤差理論中的貢獻(xiàn)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(tǒng)誤差處理方法上的研究等等等等。他們的理論貢獻(xiàn)受限在一個(gè)缺陷的概念邏輯框架下進(jìn)行已經(jīng)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(gè)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(xué)出版社 2002)中開篇也曾經(jīng)明確表達(dá)過對(duì)誤差分類理論的看法,其原文是:“盡管在多年的測量實(shí)踐中已習(xí)慣地如此分類,但從統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)理論的觀點(diǎn)出發(fā),并不存在一個(gè)普遍而又明確的定義,我們只能從不同側(cè)面來分析和將他們分類。”“系統(tǒng)誤差可以僅視為函數(shù)模型的誤差或僅視為隨機(jī)模型的誤差,當(dāng)然也可以同時(shí)作為函數(shù)模型和隨機(jī)模型的誤差處理。”這其中的意思表達(dá)就煩請(qǐng)讀者自己去求證了。
2016年5月11日于武漢大學(xué)
該文被科學(xué)網(wǎng)推薦為精選博文
補(bǔ)充內(nèi)容 (2016-5-11 12:28):
論文資料:http://blog.sciencenet.cn/blog-630565-969989.html
補(bǔ)充內(nèi)容 (2016-5-11 12:30):
寫作背景:http://blog.sciencenet.cn/blog-630565-969463.html
補(bǔ)充內(nèi)容 (2016-5-11 12:30):
科學(xué)網(wǎng)討論:http://blog.sciencenet.cn/blog-630565-976405.html |
|