図15のように,高低差Zを求めるために,トータルステーションを用いて,放射法により既知点Aから求点Bを観測した。
次の文は,求めた高低差Zの標準偏差を計算する過程を示したものである。[ア] 〜 [ウ] に入る語句の組合せとして最も適当なものはどれか。次のページの中から選べ。
求点Bの高低差Zは,既知点Aから求点Bの斜距離D及び高低角θを使うと,式15−1で表される。ただし,θの単位はラジアンとする。
Z = f(D,θ)= D sin θ ・・・式15−1
ここで,斜距離D,高低角θそれぞれの観測値の標準偏差をσD,σθとした場合の,高低差Zの標準偏差σZを求めることにする。
斜距離Dと高低角θの観測が互いに独立であれば,それぞれの観測値の分散をσD2,σθ2とした場合,両者の共分散は [ア] となる。このとき,高低差Zの分散σZ2は,誤差伝播の法則から式15−2で求められる。
σZ2 =(∂f(D,θ)/∂D)2σD2 +(∂f(D,θ)/∂θ)2σθ2 ・・・式15−2
ここで,式15−1をD及びθで偏微分すれば,
∂f(D,θ)/∂D = [イ],∂f(D,θ)/∂θ = [ウ] ・・・式15−3
となる。式15−2及び式15−3から,標準偏差σZは式15−4で求まる。
σZ = √{([イ])2 × σD2 +([ウ])2 × σθ2} ・・・式15−4

解説
誤差伝播の法則を Z = D sin θ に当てはめる問題。独立な観測の共分散と、偏微分の基本だけで答えが決まる。
2 つの観測が互いに独立なら、一方の誤差が他方の誤差と連動しないので共分散は 0。だからこそ式 15−2 には共分散の項(2 × 偏微分 × 偏微分 × σDθ)が現れない。分散が 1 になるわけではない。
θ を定数とみて D で微分すると、∂(D sin θ)/∂D = sin θ。
D を定数とみて θ で微分すると、∂(D sin θ)/∂θ = D cos θ。θ をラジアンで扱うと決めてあるので、係数は付かない。
まとめると σZ = √(sin2θ · σD2 + D2cos2θ · σθ2)。距離が長いほど角の誤差の影響(D cos θ · σθ)が大きくなることが式から読み取れる。