KWALIFIKACJA BUD18 - STYCZEŃ 2019

PYTANIE NR 17.
Który warunek musi być spełniony dla poprawek po wyrównaniu pomierzonych wielkości niejednakowo dokładnych, jeżeli v to poprawka, a p to waga pomierzonej wielkości?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W wyrównaniu obserwacji o różnych dokładnościach stosuje się wagi p. Metoda najmniejszych kwadratów wymaga, aby poprawki v spełniały kryterium minimum sumy ważonych kwadratów: Σ(p·v²)=min. Nie minimalizuje się sumy liniowej Σ(p·v) ani nie szuka maksimum, bo to nie daje rozwiązania MNK.
Klucz: zawsze kwadrat poprawki i waga.

Pełne wyjaśnienie:

W geodezji wyrównanie obserwacji (pomierzonych wielkości) służy wyznaczeniu najbardziej wiarygodnych wartości niewiadomych oraz poprawek v do obserwacji. Gdy obserwacje są niejednakowo dokładne, przypisuje się im wagi p (im większa waga, tym obserwacja jest uznawana za dokładniejszą w sensie statystycznym).

W ujęciu metody najmniejszych kwadratów dla obserwacji ważonych definiuje się funkcję celu jako sumę ważonych kwadratów poprawek:

S = Σ(p·v²)

Warunek poprawnego wyrównania brzmi: S ma być minimalne, czyli Σ(p·v²)=min. Jest to kryterium, które wybiera takie poprawki, aby "łączny koszt błędów" (z uwzględnieniem wag) był najmniejszy, przy jednoczesnym spełnieniu równań obserwacyjnych/warunkowych modelu.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • "[pv] = min." (w sensie Σ(p·v)=min) jest błędne, ponieważ minimalizacja funkcji liniowej poprawek nie odpowiada MNK i może prowadzić do rozwiązań zależnych od znaków poprawek (dodatnie i ujemne mogą się znosić).
  • "[pvv] = max." jest sprzeczne z ideą dopasowania: zwiększanie Σ(p·v²) oznacza pogarszanie dopasowania do obserwacji.
  • "[pv] = max." również nie jest kryterium stosowanym w wyrównaniu i dodatkowo nie ma sensu jakościowego (maksymalizacja "błędu" nie daje rozwiązania najlepszej zgodności).

W praktyce zapamiętaj regułę: dla MNK zawsze występuje kwadrat poprawki i minimum; przy różnych dokładnościach dochodzi mnożnik p jako waga.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Poprawka v to różnica między obserwacją a jej wartością "dopasowaną" przez model po wyrównaniu. Innymi słowy, jest to korekta, którą dodaje się do pomiaru, aby spełnić równania obserwacyjne i uzyskać najlepszą zgodność całego układu obserwacji.
Waga p opisuje względną wiarygodność obserwacji. Większa waga oznacza, że obserwację traktuje się jako dokładniejszą (mniej "karze" ją duża niepewność). Dzięki wagom w wyrównaniu obserwacje dokładniejsze mają większy wpływ na wynik.
Kwadrat usuwa problem znaków (dodatnie i ujemne poprawki nie znoszą się) i silniej "karze" duże odchyłki. To daje jednoznaczne, stabilne kryterium dopasowania i prowadzi do klasycznych równań normalnych w metodzie najmniejszych kwadratów.
Warunek MNK dla obserwacji o różnych dokładnościach to minimum sumy ważonych kwadratów poprawek: Σ(p·v²)=min. Oznacza to, że szukamy takich poprawek, aby ważony "łączny błąd" był najmniejszy przy spełnieniu równań modelu.
Nie jest to standardowe kryterium MNK. Minimalizacja sumy liniowej Σ(p·v) zależy od znaków poprawek i może dawać mylące wyniki (część odchyłek może się znosić). W geodezji i statystyce estymacji stosuje się minimum Σ(p·v²).
Najczęściej wtedy, gdy łączysz pomiary z różnych instrumentów (np. różne tachimetry, GNSS, niwelacja), różne długości celowych, różne warunki terenowe lub różne metody. Każda obserwacja może mieć inną niepewność, więc przypisuje się jej wagę.
Częsty błąd to wybór opcji z max przez złe skojarzenie "większa wartość = lepiej". Drugi błąd to pomijanie kwadratu i wybór pv. Warto zapamiętać: w MNK zawsze jest i zawsze szukamy minimum.
W funkcji celu obserwacje o większej wadze bardziej zwiększają wartość Σ(p·v²) przy tym samym v, więc wyrównanie "stara się" utrzymać ich poprawki mniejsze. To odzwierciedla fakt, że obserwacje dokładniejsze powinny być mniej korygowane niż mniej dokładne.
W wielu materiałach poprawka v jest tym, co wychodzi po wyrównaniu i koryguje obserwację. "Błąd" bywa pojęciem ogólnym (nieznana różnica od prawdy). Na egzaminach kluczowe jest, że kryterium MNK dotyczy poprawek/residuów v.
Ćwicz rozpoznawanie schematu: różne dokładności → wagi p; MNK → minimum sumy kwadratów. Rozwiązuj krótkie przykłady wyrównania 1D/2D, aby zobaczyć, skąd biorą się poprawki v i dlaczego zawsze pojawia się .
info

Około 55% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Według specjalistów z branży: "W wyrównaniu obserwacji o różnych dokładnościach stosuje się wagi p."

Źródła:

  • Paul R. Wolf, Charles D. Ghilani, "Elementary Surveying: An Introduction to Geomatics", rozdziały dotyczące wyrównania obserwacji i least squares (kolejne wydania).
  • Rudolf K. H. Koch, "Parameter Estimation and Hypothesis Testing in Linear Models", część o ważonej metodzie najmniejszych kwadratów (Weighted Least Squares).
  • Peter J. G. Teunissen, "Adjustment Theory: An Introduction", rozdziały o kryterium minimum sumy kwadratów oraz wagach obserwacji.

Materiały:

  • Podręcznik z rachunku wyrównawczego (wyrównanie obserwacji, wagi, funkcja celu)
  • Notatki/arkusze z przykładami wyrównania ważonego metodą najmniejszych kwadratów
  • Zadania egzaminacyjne z geodezji dotyczące poprawek, wag i kryterium MNK

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego