海洋調(diào)查方法課時(shí)

海洋調(diào)查方法課時(shí)第1頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月§16.1數(shù)據(jù)誤差的幾種定義測(cè)定值與真值之間的差異，稱為測(cè)定值的觀測(cè)誤差，簡(jiǎn)稱誤差。絕對(duì)誤差誤差為正，測(cè)量值偏大，稱“強(qiáng)近似”，負(fù)號(hào)代表“弱近似”數(shù)值為偏離大小若取的最大值，則稱為最大絕對(duì)誤差，可以認(rèn)為所有觀測(cè)值都在之內(nèi)，或者說真值T在測(cè)定值的范圍之內(nèi)，從而在絕對(duì)數(shù)量上說明了測(cè)定值準(zhǔn)確程度。第2頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)誤差在某些場(chǎng)合，只有用誤差和測(cè)定值的相對(duì)大小才能更好地表示測(cè)量的準(zhǔn)確程度，引進(jìn)了相對(duì)誤差的概念。絕對(duì)誤差和真實(shí)值的比值，叫做相對(duì)誤差，用表示第3頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月殘差：觀測(cè)值與算術(shù)平均值之差平均誤差為了了解多次觀測(cè)中誤差的平均水平，從而評(píng)價(jià)觀測(cè)的精度，就把所有誤差先取絕對(duì)值，然后總和平均，不管誤差的正負(fù)，只要數(shù)值一樣，對(duì)平均誤差這個(gè)統(tǒng)計(jì)量的貢獻(xiàn)相同，由此得到算術(shù)平均誤差a，也叫均偏：或然誤差（又稱中值誤差或概差）定義為：比這個(gè)數(shù)值小的誤差出現(xiàn)的概率，與比這個(gè)數(shù)值大的觀測(cè)誤差出現(xiàn)的概率恰好相等，各占一半，用表示。第4頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月均方誤差（又稱標(biāo)準(zhǔn)誤差）目的：對(duì)大誤差出現(xiàn)的可能性做足夠的估計(jì)。平均誤差中，使為數(shù)極少的大誤差在平均過程中被為數(shù)眾多的小誤差所淹沒，不能夠清楚的反映大誤差特征。定義：對(duì)各個(gè)誤差的平方和取平均，再對(duì)其結(jié)果開平方。若為各個(gè)觀測(cè)值的誤差，則：第5頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月考慮到觀測(cè)誤差的所謂“自由度”：只有一個(gè)觀測(cè)值是無法計(jì)算誤差的，二個(gè)觀測(cè)值可以計(jì)算誤差，但這二個(gè)誤差是相互約束的，而只有一個(gè)是自由的，故嚴(yán)格來講，應(yīng)該是：觀測(cè)較多時(shí)，n與n-1在計(jì)算時(shí)差別不大，可用n代替，觀測(cè)較少時(shí)，要用n-1?？梢宰C明，它就是誤差正態(tài)分布函數(shù)中的第6頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月X=5：0.1：6樣本數(shù)11：均方差為0.3162樣本數(shù)10：均方差為0.3317X=3次X樣本數(shù)33：均方差為0.3162樣本數(shù)32：均方差為0.3211X=9次X樣本數(shù)99：均方差為0.3162樣本數(shù)98：均方差為0.3178第7頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)誤差正態(tài)分布函數(shù)，可以計(jì)算出絕對(duì)值大于均方誤差的誤差，其出現(xiàn)的概率約為32%，即有68%的觀測(cè)值在均方誤差的數(shù)值范圍之內(nèi)比均方誤差大二倍以上的誤差出現(xiàn)的概率為3.5%，大于三倍的均方誤差的誤差概率只有0.3%或然誤差第8頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月離差系數(shù)兩個(gè)均值相同的系列，可以用均方差大小來測(cè)定它們的離散程度，但在均值不等時(shí)，則不行。均方差受平均值的約束，一般而言，均值大的系列，均方差要大一些，因此均方差相等，不能說明兩系列的離散程度一樣。為消除均值的影響，用均方差與均值的比值來表征，稱為離差系數(shù)：第9頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月偏差系數(shù)系列的離散程度可以通過均方差和離差系數(shù)來了解，可是對(duì)于系列的偏度，即是對(duì)稱分布還是非對(duì)稱分布仍不知道，需要用另外的度量來測(cè)定它。一個(gè)數(shù)列按大小次序排列后，如果相對(duì)平均值的兩邊對(duì)稱位置上的各變數(shù)都相等，此時(shí)稱這個(gè)系列為對(duì)稱分布，否則為偏態(tài)分布。偏度：第10頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)稱分布時(shí)，均差立方有正負(fù)號(hào)，正負(fù)號(hào)立方正好抵消，即偏度=0偏態(tài)分布時(shí)，偏度>0，正值占優(yōu)勢(shì)，稱為正偏，偏度<0，負(fù)值占優(yōu)勢(shì)，稱為負(fù)偏。同均方差要化成離散系數(shù)一樣，偏度也要消除均方差所引起的影響，定義為偏差系數(shù)：第11頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月§16.2函數(shù)誤差的傳播1、函數(shù)誤差合成間接測(cè)量的量y的系統(tǒng)誤差△y等于直接測(cè)量的各分量的已定系統(tǒng)誤差與相應(yīng)的偏導(dǎo)數(shù)的乘積之代數(shù)和假定因變量y與多個(gè)自變量x1，x2，…，xn存在函數(shù)關(guān)系：例如：密度或聲速=f(溫度、鹽度、壓力)等第12頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)函數(shù)進(jìn)行偏微分注意：這是指一次觀測(cè)的偏差值，而不是經(jīng)過處理后的誤差統(tǒng)計(jì)量第13頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2、函數(shù)均方誤差x1，x2，…，xn是能夠獨(dú)立觀測(cè)的量，對(duì)應(yīng)有各自的均方誤差s1，s2，…，sn，y要由n個(gè)自變量的測(cè)定值來計(jì)算，那么，所計(jì)算的函數(shù)值y的均方誤差有多大？第14頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)所有觀測(cè)結(jié)果求和：第15頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月§16.3誤差的產(chǎn)生和消除1、誤差的產(chǎn)生系統(tǒng)誤差由于測(cè)量?jī)x器不準(zhǔn)確、測(cè)量方法不合理、測(cè)定技術(shù)不完善、測(cè)量條件(如溫度、濕度、壓力等)的非隨機(jī)變化、不同測(cè)量者的習(xí)慣等引起的觀測(cè)誤差，這種誤差與觀測(cè)系統(tǒng)本身有關(guān)，可以分為恒定誤差和非恒定誤差兩種恒定誤差：總是偏大或偏小，偏離的數(shù)值和符號(hào)也大體相同，又稱為常差，一般由儀器本身造成非恒定誤差：偶然原因，或儀器磨損、老化等，可以通過統(tǒng)計(jì)方法來檢驗(yàn)第16頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月過失誤差觀測(cè)者在操作、讀數(shù)或計(jì)算過程中引起的誤差，也叫不正當(dāng)誤差偶然誤差又稱實(shí)驗(yàn)誤差或隨機(jī)誤差，除了系統(tǒng)誤差和過失誤差之外的一切誤差特點(diǎn)：反復(fù)測(cè)量一個(gè)量時(shí)，這種誤差表現(xiàn)出大小及符號(hào)各不相同，不能人為的加以控制，可以看出完全是由于偶然的原因無意識(shí)的引入進(jìn)來的，隨著測(cè)量次數(shù)的增加，偶然誤差的算術(shù)平均值趨向于零服從正態(tài)概率分布規(guī)律第17頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2、誤差的消除提高信噪比比如潮汐觀測(cè)數(shù)據(jù)序列中，與天體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的部分就是天文潮的信息，由于風(fēng)、氣壓、降雨等引起的水位變動(dòng)及儀器和觀測(cè)者引起的誤差等屬于噪音，信息部分與噪音部分的比值，稱為信噪比手段：增加儀器觀測(cè)精度和縮短觀測(cè)時(shí)間間隔改善觀測(cè)條件第18頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月用數(shù)字濾波方法來過濾無規(guī)則的噪音算術(shù)平均值對(duì)誤差的消除第19頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月加權(quán)算術(shù)平均加權(quán)算術(shù)平均的均方差第20頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月3、精密度和準(zhǔn)確度精密度簡(jiǎn)稱精度或重復(fù)性，指觀測(cè)值出現(xiàn)的密集程度第21頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度是指觀測(cè)值的算術(shù)平均值與真值的符合程度精密度的高低決定于偶然誤差的大小，而與系統(tǒng)誤差無關(guān)，準(zhǔn)確度的高低既決定于系統(tǒng)誤差的大小，也與偶然誤差有關(guān)第22頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月置信度P：在某一t值時(shí)，測(cè)定值落在（μ±ts)范圍內(nèi)的概率。落在此范圍之外的概率為（1-P)，稱為顯著性水準(zhǔn)α。ta,f

：t值與置信度P及自由度f關(guān)系。t0·05,10表示置信度為95%，自由度為10時(shí)的t值t0·01,5表示置信度為99%，自由度為5時(shí)的t值第24頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月顯著性檢驗(yàn)t檢驗(yàn)法步驟：a.將，μ和n代入，求t計(jì)b.由已知的f和P值查t表c.比較：如t計(jì)＞t表，說明有顯著性差異，存在系統(tǒng)誤差。反之則無。第25頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月§16.4偶然誤差的正態(tài)分布頻數(shù)分布：測(cè)定某樣品100次，因有偶然誤差存在，故分析結(jié)果有高有低，有兩頭小、中間大的變化趨勢(shì)，即在平均值附近的數(shù)據(jù)出現(xiàn)機(jī)會(huì)最多。第26頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)頻數(shù)分布直方圖頻數(shù)分布表第27頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月正態(tài)分布測(cè)量數(shù)據(jù)一般符合正態(tài)分布規(guī)律，即高斯分布，正態(tài)分布曲線數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

y：概率密度；x：測(cè)量值μ：總體平均值，即無限次測(cè)定數(shù)據(jù)的平均值，無系統(tǒng)誤差時(shí)即為真值；反映測(cè)量值分布的集中趨勢(shì)。σ：總體標(biāo)準(zhǔn)偏差，反映測(cè)量值分布的分散程度；x-μ：隨機(jī)誤差第28頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月概