一種可讀型緯度測(cè)量?jī)x及緯度測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地球表面的瑋度的測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可讀型瑋度測(cè)量?jī)x及瑋度測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，地球表面任意一點(diǎn)的瑋度就是該點(diǎn)與地球球心的連線同赤道平面形成的夾角度數(shù)。赤道的瑋度為0°，南極和北極的瑋度都為90°。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，常用的測(cè)量地球表面的瑋度的方法是標(biāo)桿日影法。標(biāo)桿日影法的原理為:在測(cè)量日的“正午”時(shí)，將一標(biāo)桿垂直于地面豎立，標(biāo)桿背向太陽的一面形成標(biāo)桿的影子，標(biāo)桿和標(biāo)桿的影子構(gòu)成一個(gè)三角形，該三角形的頂角的度數(shù)即為測(cè)量地點(diǎn)的瑋度。
[0004]如圖1所示，采用標(biāo)桿日影法，在測(cè)量地點(diǎn)P點(diǎn)垂直于地面豎起標(biāo)桿PQ，過P點(diǎn)的地平線為L(zhǎng)0，標(biāo)桿QP的延長(zhǎng)線必經(jīng)過球心O，當(dāng)平行于赤道EF的太陽光照射標(biāo)桿PQ時(shí)，在地面上形成標(biāo)桿的影子PT，由于太陽光QT平行于赤道EF，所以Z TQP = Z POF,由此可知，在三角形TQP中，頂角Z TQP的度數(shù)即為測(cè)量地點(diǎn)P點(diǎn)的瑋度。若測(cè)量地點(diǎn)P點(diǎn)位于赤道EF上，測(cè)量地點(diǎn)P點(diǎn)的瑋度為0° ;若測(cè)量地點(diǎn)P點(diǎn)位于北極點(diǎn)N點(diǎn)，測(cè)量地點(diǎn)P點(diǎn)的瑋度為 90。ο
[0005]標(biāo)桿日影法能夠測(cè)量地球表面的任意一點(diǎn)的瑋度。但是，標(biāo)桿日影法在應(yīng)用中存在如下缺點(diǎn):
[0006]1.標(biāo)桿日影法要求太陽光與赤道平行，但是一年中只有春分日和秋分日太陽光與赤道平行，因此，采用標(biāo)桿日影法在除春分日和秋分日之外的每一天測(cè)量得到的瑋度值都與測(cè)量地點(diǎn)的實(shí)際瑋度值之間存在偏差。
[0007]2.標(biāo)桿日影法受季節(jié)的影響較大，即在不同季節(jié)在同一測(cè)量地點(diǎn)測(cè)量得到的瑋度值之間存在偏差。這是由一年內(nèi)太陽直射地點(diǎn)不斷在地球的南回歸線與北回歸線之間移動(dòng)導(dǎo)致的。
[0008]非常需要一種新的可讀型瑋度測(cè)量?jī)x及瑋度測(cè)量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的之一是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種可讀型瑋度測(cè)量?jī)x。
[0010]本發(fā)明的目的之二是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種瑋度測(cè)量方法。
[0011]本發(fā)明提供的可讀型瑋度測(cè)量?jī)x包括讀數(shù)面板、標(biāo)桿、底座、量角器、第一橫桿和第一重錘；
[0012]讀數(shù)面板的底面的一端與底座的一端鉸鏈連接，使得讀數(shù)面板能夠以讀數(shù)面板與底座的連接處為中心轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0013]標(biāo)桿的底端固定設(shè)置于讀數(shù)面板的上端面，標(biāo)桿位于讀數(shù)面板的與底座連接的一端，且標(biāo)桿垂直于讀數(shù)面板的上端面；
[0014]第一橫桿設(shè)置于標(biāo)桿的頂部，且第一橫桿與標(biāo)桿相互垂直；
[0015]量角器固定設(shè)置于標(biāo)桿的中間位置，且標(biāo)桿位于量角器的中心位置；
[0016]第一重錘通過繩子懸掛于量角器的中心位置，且第一重錘能夠在重力作用下自由下垂；
[0017]底座上設(shè)有用于支撐讀數(shù)面板的第一支桿，且第一支桿呈倒置的V字形；第一支桿的頂端與讀數(shù)面板的底面鉸鏈連接，第一支桿的開口端朝向第二橫桿，且第一支桿與第二橫桿構(gòu)成一個(gè)三角形；
[0018]底座上設(shè)有多組卡扣；第二橫桿的兩端固定于任意一組卡扣內(nèi)；
[0019]底座的底部設(shè)有用于支撐底座的第二支桿，第二支桿與底座的底部鉸鏈連接，且第二支桿與標(biāo)桿位于底座的同一端；
[0020]讀數(shù)面板的上端面設(shè)有等瑋度線和基準(zhǔn)線。
[0021]優(yōu)選地，所述可讀型瑋度測(cè)量?jī)x還包括通過繩子分別懸掛于第一橫桿兩端的第二重錘和第三重錘，且第二重錘和第三重錘能夠在重力作用下自由下垂。
[0022]優(yōu)選地，所述讀數(shù)面板呈長(zhǎng)方形。
[0023]優(yōu)選地，所述底座呈長(zhǎng)方形。
[0024]優(yōu)選地，所述第二支桿的長(zhǎng)度可調(diào)。
[0025]優(yōu)選地，所述第一支桿的長(zhǎng)度可調(diào)。
[0026]優(yōu)選地，所述底座的底部設(shè)有三個(gè)用于調(diào)節(jié)水平的支腳。
[0027]優(yōu)選地，所述等瑋度線為以所述標(biāo)桿與所述讀數(shù)面板的交點(diǎn)為圓心的一組同心圓。
[0028]優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)線為沿著所述讀數(shù)面板的長(zhǎng)邊方向且通過所述標(biāo)桿與所述讀數(shù)面板的交點(diǎn)的一條直線。
[0029]本發(fā)明提供一種瑋度測(cè)量方法，該瑋度測(cè)量方法采用所述的可讀型瑋度測(cè)量?jī)x，該瑋度測(cè)量方法包括:
[0030]選擇測(cè)量地點(diǎn)的晴天，在接近中午時(shí)，將所述可讀型瑋度測(cè)量?jī)x放置于測(cè)量地點(diǎn)的地平面上，使標(biāo)桿對(duì)準(zhǔn)太陽的方向，并且通過調(diào)節(jié)使底座和讀數(shù)面板均位于測(cè)量地點(diǎn)的水平面內(nèi)；
[0031]當(dāng)太陽直射點(diǎn)位于南半球、測(cè)量地點(diǎn)位于北半球且標(biāo)桿的影子未超出讀數(shù)面板的讀數(shù)范圍時(shí)，測(cè)量地點(diǎn)的瑋度等于將讀數(shù)面板以測(cè)量地點(diǎn)為中心沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)第一預(yù)設(shè)角后在所述讀數(shù)面板上得到的角度讀數(shù)，此時(shí)第一預(yù)設(shè)角等于太陽直射點(diǎn)的瑋度；
[0032]當(dāng)太陽直射點(diǎn)位于南半球、測(cè)量地點(diǎn)位于北半球且標(biāo)桿的影子超出讀數(shù)面板的讀數(shù)范圍時(shí)，測(cè)量地點(diǎn)的瑋度等于將讀數(shù)面板以測(cè)量地點(diǎn)為中心沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)第一預(yù)設(shè)角和第二預(yù)設(shè)角后在讀數(shù)面板上得到的角度讀數(shù)與第二預(yù)設(shè)角的角度之和，此時(shí)第一預(yù)設(shè)角等于太陽直射點(diǎn)的瑋度；
[0033]當(dāng)太陽直射點(diǎn)和測(cè)量地點(diǎn)均位于北半球、測(cè)量地點(diǎn)位于太陽直射點(diǎn)以北且標(biāo)桿的影子未超出讀數(shù)面板的讀數(shù)范圍時(shí)，測(cè)量地點(diǎn)的瑋度等于先將底座以測(cè)量地點(diǎn)為中心沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)第一預(yù)設(shè)角，再將讀數(shù)面板沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)第二預(yù)設(shè)角后在讀數(shù)面板上得到的角度讀數(shù)，此時(shí)第一預(yù)設(shè)角大于第二預(yù)設(shè)角且第一預(yù)設(shè)角與第二預(yù)設(shè)角的角度之差等于太陽直射點(diǎn)的瑋度；
[0034]當(dāng)太陽直射點(diǎn)和測(cè)量地點(diǎn)均位于北半球、測(cè)量地點(diǎn)位于太陽直射點(diǎn)以北且標(biāo)桿的影子超出讀數(shù)面板的讀數(shù)范圍時(shí)，測(cè)量地點(diǎn)的瑋度等于先將底座以測(cè)量地點(diǎn)為中心沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)第一預(yù)設(shè)角再將讀數(shù)面板沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)第二預(yù)設(shè)角后在讀數(shù)面板上得到的角度讀數(shù)與第二預(yù)設(shè)角的角度之和，此時(shí)第二預(yù)設(shè)角大于第一預(yù)設(shè)角且第一預(yù)設(shè)角等于太陽直射點(diǎn)的瑋度；
[0035]當(dāng)太陽直射點(diǎn)和測(cè)量地點(diǎn)均位于北半球、且測(cè)量地點(diǎn)位于太陽直射點(diǎn)以南時(shí)，測(cè)量地點(diǎn)的瑋度等于先將底座以測(cè)量地點(diǎn)為中心沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)第一預(yù)設(shè)角再將讀數(shù)面板沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)第二預(yù)設(shè)角后在讀數(shù)面板上得到的角度讀數(shù)，此時(shí)第一預(yù)設(shè)角大于第二預(yù)設(shè)角且第一預(yù)設(shè)角與第二預(yù)設(shè)角的角度之差等于太陽直射點(diǎn)的瑋度。
[0036]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)桿日影法相比，所述可讀型瑋度測(cè)量?jī)x及瑋度測(cè)量方法能夠測(cè)量地球表面待測(cè)地點(diǎn)的瑋度，并且能夠提高地球表面瑋度的測(cè)量精度。
【附圖說明】
[0038]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)桿日影法的示意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的可讀型瑋度測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的可讀型瑋度測(cè)量?jī)x的使用狀態(tài)圖之一；
[0041]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的可讀型瑋度測(cè)量?jī)x的使用狀態(tài)圖之二 ；
[0042]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的可讀型瑋度測(cè)量?jī)x的底座的局部放大圖；
[0043]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的可讀型瑋度測(cè)量?jī)x的標(biāo)桿的局部放大圖；
[0044]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的可讀型瑋度測(cè)量?jī)x的讀數(shù)面板的上端面的等瑋度線和基準(zhǔn)線的示意圖；
[0045]圖8為等瑋度線的半徑與標(biāo)桿的高度的幾何關(guān)系示意圖；
[0046]圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的瑋度測(cè)量方法的原理的示意圖之一；
[0047]圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的瑋度測(cè)量方法的原理的示意圖之二 ；
[0048]圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的瑋度測(cè)量方法的原理的示意圖之三。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的描述。
[0050]如圖2所示，本實(shí)施例提供的可讀型瑋度測(cè)量?jī)x包括讀數(shù)面板1、標(biāo)桿2、底座3、量角器4、第一橫桿5和第一重錘6。
[0051]如圖2和圖3所示，讀數(shù)面板I呈例如長(zhǎng)方形，讀數(shù)面板I的底面的一端與底座3的一端鉸鏈連接，例如讀數(shù)面板I的底面的一端與底座3的一端通過合頁鉸接，使得讀數(shù)面板I能夠以讀數(shù)面板I與底座3的連接處為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0052]如圖2、圖3、圖4和圖6所示，標(biāo)桿2的底端固定設(shè)置于讀數(shù)面板I的上端面，標(biāo)桿2位于讀數(shù)面板I的與底座3連接的一端，且標(biāo)桿2垂直于讀數(shù)面板I的上端面。第一橫桿5設(shè)置于標(biāo)桿2的頂部，且第一橫桿5與標(biāo)桿2相互垂直。量角器4固定設(shè)置于標(biāo)桿2的中間位置，且標(biāo)桿2位于量角器4的中心位置。第一重錘6通過繩子懸掛于量角器4的中心位置，且第一重錘6能夠在重力作用下自由下垂。
[0053]在本實(shí)施例的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述可讀型瑋度測(cè)量?jī)x還包括第二重錘7第三重錘8。第二重錘7和第三重錘8通過繩子分別懸掛于第一橫桿5的兩端，且第二重錘7和第三重錘8能夠在重力作用下自由下垂。第二重錘7和第三重錘8用于判斷標(biāo)桿2是否垂直于讀數(shù)面板I的上端面。當(dāng)?shù)诙劐N7和第三重錘8在重力作用下自由下垂時(shí)，如果用于懸掛第二重