三角网的误差放大器

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三角网的误差放大器

一条基线加一串角,就能把距离推到几十公里外。角读差一点,远端差多少?

第 3 集 ↗
偏差放大 30 倍画出网本身按比例尺━ 量出的基线 ━ 由角推出的边 ┅ 其中一次重测的网 ● 400 次重测的远端顺着连线横着起点基线网:10 km偏差:100 m
1′
60°(等边)
11 个
不错
虚线网换成另一次重测
试试
远端偏离约 55 m约全长的 1/1100 · 顺着连线 46 m、横着 30 m铺到 60 km · 11 个三角形

偏差放大 30 倍画出,网本身按比例尺。金线是量出的基线,虚线是其中一次重测的网,远端那团点是 400 次重测推出来的。

这张网是课程示例:把地面当成平面,用一串之字形的等腰三角形铺开,每个三角形往前推进 5 km(等边时腰长 10 km,压扁时三角形变矮、腰变短);最左边那条腰是量出的基线,其余各边都由角推出。每个三角形在已知边两端各测一个角,第三个角由内角和得出,新点用正弦定理推出,[1]推法与「从一条基线推出一张三角网」那页的代码相同。那页的网形状不同,远端差多少也不一样,量级都在全长的千分之一上下。

读角误差是假定的课程参数:每个测得的角加上按正态分布抽取的随机偏差,旋钮给的是典型大小。1′ 与 10″ 两档参考斯涅尔与皮卡尔的读角精度,不是他们仪器误差的统计。[2][3]远端偏离取 400 次重测的均方根。基线误差按固定比例处理:皮卡尔那条约 11 千米的基线,后来查出量长了将近 12 米,约千分之一。[4]两档读角精度的来历,见「三角测量怎样成了量地球的尺」。

参考文献与资料

  1. [1] Jay Abramson / OpenStax. Algebra and Trigonometry 2e — Non-right Triangles: Law of Sines (2021). 教材§10.1:正弦定理;已知两角及其夹边(ASA)解三角形。 ↩
  2. [2] J. J. O'Connor, E. F. Robertson. Willebrord van Royen Snell — MacTutor History of Mathematics (2010). 学术史传记Eratosthenes Batavus(1617);阿尔克马尔至贝亨奥普佐姆约 130 km、两城大致同经线;所引 Bowie(1929):测角用的象限仪刻到 2′、估读到 1′。 ↩
  3. [3] J. J. O'Connor, E. F. Robertson. Jean Picard — MacTutor History of Mathematics (2008). 学术史传记1667 年给象限仪装上望远镜瞄准器(所引 van Helden:瞄准器与测微器另有发明者);《测量地球》(1671):维勒瑞夫—瑞维西基线、十三个三角形、马尔瓦赞至苏尔东;仪器读到约 10 角秒。 ↩
  4. [4] Isaac Todhunter. A History of the Mathematical Theories of Attraction and the Figure of the Earth, Vol. I (1873). 学术史专著第三章 Art. 100(卡西尼《地球的大小与形状》1720 年出版)、Art. 102—104(皮卡尔 1669 年起测,基线 5663 托阿斯、一度 57060 托阿斯;卡西尼的三角形全从皮卡尔基线推算;南段每度 57097、北段 56960 托阿斯);第七章 Art. 184、190、195、197(拉普兰 1736—1737 年测量、57437.9 托阿斯、当时版画中的莫佩尔蒂及十九世纪初的复测);第八章 Art. 209、211(波莱尼的书信)、Art. 236—238(法国一度的各次修订、卡西尼·德蒂里 1740 年的重测、基线误差不改变比例);第十二章 Art. 353、355、358(秘鲁的基线与校核基线;布格 56753、拉孔达明 56749 托阿斯)。托阿斯(toise)是法国旧长度单位;拉普兰的数值后来复测时被发现偏大。 ↩
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