CN204788346U - 一种可读型纬度测量仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可读型纬度测量仪，该可读型纬度测量仪包括读数面板(1)、标杆(2)、底座(3)、量角器(4)、第一横杆(5)和第一重锤(6)；读数面板(1)的底面的一端与底座(3)的一端铰链连接，使得读数面板(1)能够以读数面板(1)与底座(3)的连接处为中心转动；标杆(2)的底端固定设置于读数面板(1)的上端面，标杆(2)位于读数面板(1)的与底座(3)连接的一端，且标杆(2)垂直于读数面板(1)的上端面；第一横杆(5)设置于标杆(2)的顶部，且第一横杆(5)与标杆(2)相互垂直；量角器(4)固定设置于标杆(2)的中间位置，且标杆(2)位于量角器(4)的中心位置。所述可读型纬度测量仪能够测量地球表面待测地点的纬度，并且能够提高地球表面纬度的测量精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及地球表面的纬度的测量技术领域，特别涉及一种可读型纬度测量仪。
背景技术
众所周知，地球表面任意一点的纬度就是该点与地球球心的连线同赤道平面形成的夹角度数。赤道的纬度为0°，南极和北极的纬度都为90°。
现有技术中，常用的测量地球表面的纬度的方法是标杆日影法。标杆日影法的原理为：在测量日的“正午”时，将一标杆垂直于地面竖立，标杆背向太阳的一面形成标杆的影子，标杆和标杆的影子构成一个三角形，该三角形的顶角的度数即为测量地点的纬度。
如图1所示，采用标杆日影法，在测量地点P点垂直于地面竖起标杆PQ，过P点的地平线为L0，标杆QP的延长线必经过球心O，当平行于赤道EF的太阳光照射标杆PQ时，在地面上形成标杆的影子PT，由于太阳光QT平行于赤道EF，所以∠TQP＝∠POF，由此可知，在三角形TQP中，顶角∠TQP的度数即为测量地点P点的纬度。若测量地点P点位于赤道EF上，测量地点P点的纬度为0°；若测量地点P点位于北极点N点，测量地点P点的纬度为90°。
标杆日影法能够测量地球表面的任意一点的纬度。但是，标杆日影法在应用中存在如下缺点：
1.标杆日影法要求太阳光与赤道平行，但是一年中只有春分日和秋分日太阳光与赤道平行，因此，采用标杆日影法在除春分日和秋分日之外的每一天测量得到的纬度值都与测量地点的实际纬度值之间存在偏差。
2.标杆日影法受季节的影响较大，即在不同季节在同一测量地点测量得到的纬度值之间存在偏差。这是由一年内太阳直射地点不断在地球的南回归线与北回归线之间移动导致的。
非常需要一种新的可读型纬度测量仪。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种可读型纬度测量仪。
本实用新型提供的可读型纬度测量仪包括读数面板、标杆、底座、量角器、第一横杆和第一重锤；
读数面板的底面的一端与底座的一端铰链连接，使得读数面板能够以读数面板与底座的连接处为中心转动；
标杆的底端固定设置于读数面板的上端面，标杆位于读数面板的与底座连接的一端，且标杆垂直于读数面板的上端面；
第一横杆设置于标杆的顶部，且第一横杆与标杆相互垂直；
量角器固定设置于标杆的中间位置，且标杆位于量角器的中心位置；
第一重锤通过绳子悬挂于量角器的中心位置，且第一重锤能够在重力作用下自由下垂；
底座上设有用于支撑读数面板的第一支杆，且第一支杆呈倒置的V字形；第一支杆的顶端与读数面板的底面铰链连接，第一支杆的开口端朝向第二横杆，且第一支杆与第二横杆构成一个三角形；
底座上设有多组卡扣；第二横杆的两端固定于任意一组卡扣内；
底座的底部设有用于支撑底座的第二支杆，第二支杆与底座的底部铰链连接，且第二支杆与标杆位于底座的同一端；
读数面板的上端面设有等纬度线和基准线。
优选地，所述可读型纬度测量仪还包括通过绳子分别悬挂于第一横杆两端的第二重锤和第三重锤，且第二重锤和第三重锤能够在重力作用下自由下垂。
优选地，所述读数面板呈长方形。
优选地，所述底座呈长方形。
优选地，所述第二支杆的长度可调。
优选地，所述第一支杆的长度可调。
优选地，所述底座的底部设有三个用于调节水平的支脚。
优选地，所述等纬度线为以所述标杆与所述读数面板的交点为圆心的一组同心圆。
优选地，所述基准线为沿着所述读数面板的长边方向且通过所述标杆与所述读数面板的交点的一条直线。
本实用新型具有如下有益效果：
与现有技术的标杆日影法相比，所述可读型纬度测量仪能够测量地球表面待测地点的纬度，并且能够提高地球表面纬度的测量精度。
附图说明
图1为现有技术的标杆日影法的示意图；
图2为本实用新型实施例提供的可读型纬度测量仪的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的可读型纬度测量仪的使用状态图之一；
图4为本实用新型实施例提供的可读型纬度测量仪的使用状态图之二；
图5为本实用新型实施例提供的可读型纬度测量仪的底座的局部放大图；
图6为本实用新型实施例提供的可读型纬度测量仪的标杆的局部放大图；
图7为本实用新型实施例提供的可读型纬度测量仪的读数面板的上端面的等纬度线和基准线的示意图；
图8为等纬度线的半径与标杆的高度的几何关系示意图；
图9为本实用新型实施例提供的纬度测量方法的原理的示意图之一；
图10为本实用新型实施例提供的纬度测量方法的原理的示意图之二；
图11为本实用新型实施例提供的纬度测量方法的原理的示意图之三。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型的内容作进一步的描述。
如图2所示，本实施例提供的可读型纬度测量仪包括读数面板1、标杆2、底座3、量角器4、第一横杆5和第一重锤6。
如图2和图3所示，读数面板1呈例如长方形，读数面板1的底面的一端与底座3的一端铰链连接，例如读数面板1的底面的一端与底座3的一端通过合页铰接，使得读数面板1能够以读数面板1与底座3的连接处为中心转动。
如图2、图3、图4和图6所示，标杆2的底端固定设置于读数面板1的上端面，标杆2位于读数面板1的与底座3连接的一端，且标杆2垂直于读数面板1的上端面。第一横杆5设置于标杆2的顶部，且第一横杆5与标杆2相互垂直。量角器4固定设置于标杆2的中间位置，且标杆2位于量角器4的中心位置。第一重锤6通过绳子悬挂于量角器4的中心位置，且第一重锤6能够在重力作用下自由下垂。
在本实施例的一种优选的实施方式中，所述可读型纬度测量仪还包括第二重锤7第三重锤8。第二重锤7和第三重锤8通过绳子分别悬挂于第一横杆5的两端，且第二重锤7和第三重锤8能够在重力作用下自由下垂。第二重锤7和第三重锤8用于判断标杆2是否垂直于读数面板1的上端面。当第二重锤7和第三重锤8在重力作用下自由下垂时，如果用于悬挂第二重锤7和第三重锤8的绳子均与标杆2位于一条直线上，则标杆2垂直于读数面板1的上端面；否则，标杆2与读数面板1的上端面不垂直。
如图3、图4和图5所示，底座3呈例如长方形。底座3上设有用于支撑读数面板1的第一支杆9，第一支杆9呈倒置的V字形。第一支杆9的顶端与读数面板1的底面铰链连接，第一支杆9的底端即开口端朝向第二横杆10，且第一支杆9与第二横杆10构成一个三角形。底座3上设有多组卡扣11。第二横杆10的两端固定于任意一组卡扣11内。使用时，本领域技术人员可以根据需要手动调节第二横杆10的位置。底座3的底部设有用于支撑底座3的第二支杆12，第二支杆12与底座3的底部铰链连接，且第二支杆12与标杆2位于底座3的同一端。
优选地，底座3和读数面板1的材质均为木头。优选地，第一支杆9的长度可调。优选地，第二支杆12的长度可调。优选地，底座3的底部设有至少三个用于调节水平的支脚(图中未示出)，通过调节支脚即可使底座3和读数面板1水平。
如图7所示，读数面板1的上端面设有等纬度线和基准线，该等纬度线为以标杆2与读数面板1的交点为圆心的一组同心圆，该基准线为沿着读数面板1的长边方向且通过标杆2与读数面板1的交点的一条直线。在图7中，标杆2与读数面板1的交点为O点，直线OD为基准线，任意相邻的两条等纬度线之间的纬度之差例如为1°。本领域技术人员很容易理解，应用中，可以根据需要设置任意相邻的两条等纬度线之间的纬度之差，并且任意相邻的两条等纬度线之间的纬度之差越小，所述可读型纬度测量仪的测量精度越高。
如图8所示，在基准线上取任意一点A，并且连结点A与标杆2的顶点B，得到直角三角形OAB，直角三角形OAB的边长OA的长度等于经过点A的等纬度线的半径R，其边长OB的长度等于标杆2的高度H，则有
R＝H*tan∠OBA公式(1)。
在本实施例中，标杆2的高度H例如为300mm，∠OBA在0-70°之间以0.1°为步长取值，即∠OBA的度数依次为0.1°、0.2°、0.3°、0.4°、0.5°……。然后根据上述公式(1)计算得到与∠OBA的每一个度数对应的半径R。最后以O点为圆心，以R为半径画出一组同心圆，即可得到如图7所示的等纬度线。在本实施例中，所述可读型纬度测量仪的测量精度为0.1°。
下面分不同情况介绍本实施例提供的纬度测量方法，该纬度测量方法采用上述可读型纬度测量仪。选择测量地点的晴天，在接近中午时，将所述可读型纬度测量仪放置于测量地点的地平面上，使标杆对准太阳的方向，并且通过调节使底座3和读数面板1均位于测量地点的水平面内。
(a)情况一：
如图9所示，当太阳直射点Z位于南半球、测量地点P位于北半球且标杆的影子未超出读数面板的读数范围时，太阳直射点Z的纬度为θ1，测量地点P的纬度为θ2；先将上述可读型纬度测量仪的底座置于地平线L0上，且标杆的底端置于测量地点P；然后将读数面板以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第一预设角，与之同时标杆PQ1也相应地以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第一预设角，即标杆的顶端由点Q1转动至点Q2，且第一预设角等于太阳直射点Z的纬度θ1，故∠Q1PQ2＝θ1，即∠MPQ2＝θ1，标杆PQ1的延长线经过地心O点。
如图5和图6所示，将读数面板以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第一预设角的方法如下：通过将第二横杆10的两端固定于不同的卡扣11内和/或调节第一支杆9的长度，使得悬挂第一重锤6的绳子与标杆2之间的夹角为θ1。
因为∠POZ与∠PMT2为同一组平行线的内错角；
所以∠POZ＝∠PMT2；
又因为由图9可得∠POZ＝θ1+θ2；
所以∠PMT2＝θ1+θ2公式(2)；
因为∠PMT2为三角形PMQ2的外角；
所以∠PMT2＝∠MPQ2+∠MQ2P；
又因为∠MPQ2＝θ1；
所以∠PMT2＝θ1+∠MQ2P公式(3)；
由公式(2)和公式(3)可得∠MQ2P＝θ2；
又因为∠MQ2P为在读数面板上得到的角度读数；
所以，当太阳直射点Z位于南半球、测量地点P位于北半球且标杆的影子未超出读数面板的读数范围时，测量地点P的纬度等于将上述可读型纬度测量仪的读数面板以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第一预设角后在读数面板上得到的角度读数，此时第一预设角等于太阳直射点Z的纬度θ1。
(b)情况二：
如图10所示，当太阳直射点Z位于南半球、测量地点P位于北半球且标杆的影子超出读数面板的读数范围时，太阳直射点Z的纬度为θ1，测量地点P的纬度为θ2；先将上述可读型纬度测量仪的底座置于地平线L0上，且标杆的底端置于测量地点P；然后将读数面板以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第一预设角，与之同时标杆PQ1也相应地以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第一预设角，即标杆的顶端由点Q1转动至点Q2，且第一预设角等于太阳直射点Z的纬度θ1，故∠Q1PQ2＝θ1，即∠MPQ2＝θ1，标杆PQ1的延长线经过地心O点；再将读数面板以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第二预设角θ3，与之同时标杆PQ2也相应地以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第二预设角θ3，即标杆的顶端由点Q2转动至点Q3，故∠Q3PQ2＝θ3。需要说明的是，将读数面板以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第一预设角和第二预设角的顺序可以调换，即也可以先将读数面板以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第二预设角θ3，然后将读数面板以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第一预设角。
因为∠POZ与∠PMT3为同一组平行线的内错角；
所以∠POZ＝∠PMT3；
又因为由图10可得∠POZ＝θ1+θ2；
所以∠PMT3＝θ1+θ2公式(4)；
因为∠PMT3为三角形PMQ3的外角；
所以∠PMT3＝∠MPQ3+∠MQ3P；公式(5)；
由公式(4)和公式(5)可得∠MPQ3+∠MQ3P＝θ1+θ2公式(6)；
由图10可得∠MPQ3＝∠MPQ2+∠Q3PQ2；
又因为∠MPQ2＝θ1，且∠Q3PQ2＝θ3；
所以∠MPQ3＝θ1+θ3；公式(7)；
由公式(6)和公式(7)可得θ2＝∠MQ3P+θ3；
又因为∠MQ3P为在读数面板上得到的角度读数；
所以，当太阳直射点Z位于南半球、测量地点P位于北半球且标杆的影子超出读数面板的读数范围时，测量地点P的纬度等于将上述可读型纬度测量仪的读数面板以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第一预设角和第二预设角后在读数面板上得到的角度读数与第二预设角的角度之和，此时第一预设角等于太阳直射点Z的纬度θ1。
(c)情况三：
如图11所示，当太阳直射点Z和测量地点P均位于北半球、测量地点P位于太阳直射点Z以北且标杆的影子未超出读数面板的读数范围时，太阳直射点Z的纬度为θ1，测量地点P的纬度为θ2；先将上述可读型纬度测量仪的底座置于地平线L0上，且标杆的底端置于测量地点P；然后将底座以测量地点P为中心沿逆时针方向转动第一预设角θ3，与之同时标杆PQ1也相应地以测量地点P为中心沿逆时针方向转动第一预设角θ3，即标杆的顶端由点Q1转动至点Q2，故∠Q1PQ2＝θ3，标杆PQ1的延长线经过地心O点；再将读数面板以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第二预设角θ4，与之同时标杆PQ2也相应地以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第二预设角θ4，即标杆的顶端由点Q2转动至点Q3，故∠Q2PQ3＝θ4，第一预设角θ3大于第二预设角θ4，且第一预设角θ3与第二预设角θ4的角度之差等于太阳直射点Z的纬度为θ1，即θ3-θ4＝θ1，故∠Q3PQ1＝θ1，即∠MPQ1＝θ1。需要说明的是，将底座以测量地点P为中心沿逆时针方向转动第一预设角θ3和将读数面板以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第二预设角θ4的顺序可以调换，即也可以先将读数面板以测量地点P为中心沿顺时针方向转动第二预设角θ4，然后将底座以测量地点P为中心沿逆时针方向转动第一预设角θ3。
因为∠POZ与∠PQ1M为同一组平行线的内错角；
所以∠POZ＝∠PQ1M；
又因为由图11可得∠POZ＝θ2-θ1
所以∠PQ1M＝θ2-θ1公式(8)；
因为∠PMT1为三角形PMQ1的外角；
所以∠PMT1＝∠MPQ1+∠PQ1M公式(9)；
由公式(8)和公式(9)可得∠PMT1＝∠MPQ1+θ2-θ1；
又因为∠MPQ1＝θ1；
所以∠PMT1＝θ2公式(10)；
因为∠PMT1与∠PQ3T3为同一组平行线的同位角；
所以∠PMT1＝∠PQ3T3公式(11)；
由公式(10)和公式(11)可得θ2＝∠PQ3T3；
又因为∠PQ3T3为在读数面板上得到的角度读数；
所以，当太阳直射点Z和测量地点P均位于北半球、测量地点P位于太阳直射点Z以北且标杆的影子未超出读数面板的读数范围时，测量地点P的纬度等于先将上述可读型纬度测量仪的底座以测量地点P为中心沿逆时针方向转动第一预设角，再将上述可读型纬度测量仪的读数面板沿顺时针方向转动第二预设角后在读数面板上得到的角度读数，此时第一预设角大于第二预设角且第一预设角与第二预设角的角度之差等于太阳直射点Z的纬度θ1。
(d)情况四：
同理可得，当太阳直射点Z和测量地点P均位于北半球、测量地点P位于太阳直射点Z以北且标杆的影子超出读数面板的读数范围时，测量地点P的纬度等于先将上述可读型纬度测量仪的底座以测量地点P为中心沿逆时针方向转动第一预设角再将上述可读型纬度测量仪的读数面板沿顺时针方向转动第二预设角后在读数面板上得到的角度读数与第二预设角的角度之和，此时第二预设角大于第一预设角且第一预设角等于太阳直射点Z的纬度θ1。
(e)情况五：
同理可得，当太阳直射点Z和测量地点P均位于北半球、且测量地点P位于太阳直射点Z以南时，测量地点P的纬度等于先将上述可读型纬度测量仪的底座以测量地点P为中心沿逆时针方向转动第一预设角再将上述可读型纬度测量仪的读数面板沿顺时针方向转动第二预设角后在读数面板上得到的角度读数，此时第一预设角大于第二预设角且第一预设角与第二预设角的角度之差等于太阳直射点Z的纬度θ1。
与现有技术的标杆日影法相比，本实施例的所述可读型纬度测量仪及纬度测量方法能够测量地球表面待测地点的纬度，能够提高地球表面纬度的测量精度。
应当理解，以上借助优选实施例对本实用新型的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本实用新型说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种可读型纬度测量仪，其特征在于，该可读型纬度测量仪包括读数面板(1)、标杆(2)、底座(3)、量角器(4)、第一横杆(5)和第一重锤(6)；
读数面板(1)的底面的一端与底座(3)的一端铰链连接，使得读数面板(1)能够以读数面板(1)与底座(3)的连接处为中心转动；
标杆(2)的底端固定设置于读数面板(1)的上端面，标杆(2)位于读数面板(1)的与底座(3)连接的一端，且标杆(2)垂直于读数面板(1)的上端面；
第一横杆(5)设置于标杆(2)的顶部，且第一横杆(5)与标杆(2)相互垂直；
量角器(4)固定设置于标杆(2)的中间位置，且标杆(2)位于量角器(4)的中心位置；
第一重锤(6)通过绳子悬挂于量角器(4)的中心位置，且第一重锤(6)能够在重力作用下自由下垂；
底座(3)上设有用于支撑读数面板(1)的第一支杆(9)，且第一支杆(9)呈倒置的V字形；第一支杆(9)的顶端与读数面板(1)的底面铰链连接，第一支杆(9)的开口端朝向第二横杆(10)，且第一支杆(9)与第二横杆(10)构成一个三角形；
底座(3)上设有多组卡扣(11)；第二横杆(10)的两端固定于任意一组卡扣(11)内；
底座(3)的底部设有用于支撑底座(3)的第二支杆(12)，第二支杆(12)与底座(3)的底部铰链连接，且第二支杆(12)与标杆(2)位于底座(3)的同一端；
读数面板(1)的上端面设有等纬度线和基准线。
2.根据权利要求1所述的可读型纬度测量仪，其特征在于，所述可读型纬度测量仪还包括通过绳子分别悬挂于第一横杆(5)两端的第二重锤(7)和第三重锤(8)，且第二重锤(7)和第三重锤(8)能够在重力作用下自由下垂。
3.根据权利要求1或2所述的可读型纬度测量仪，其特征在于，所述读数面板(1)呈长方形。
4.根据权利要求1或2所述的可读型纬度测量仪，其特征在于，所述底座(3)呈长方形。
5.根据权利要求1或2所述的可读型纬度测量仪，其特征在于，所述第二支杆(12)的长度可调。
6.根据权利要求1或2所述的可读型纬度测量仪，其特征在于，所述第一支杆(9)的长度可调。
7.根据权利要求1或2所述的可读型纬度测量仪，其特征在于，所述底座(3)的底部设有三个用于调节水平的支脚。
8.根据权利要求1或2所述的可读型纬度测量仪，其特征在于，所述等纬度线为以所述标杆(2)与所述读数面板(1)的交点为圆心的一组同心圆。
9.根据权利要求1或2所述的可读型纬度测量仪，其特征在于，所述基准线为沿着所述读数面板(1)的长边方向且通过所述标杆(2)与所述读数面板(1)的交点的一条直线。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520346443.6U CN204788346U (zh) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | 一种可读型纬度测量仪 |
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|---|---|---|---|
| CN201520346443.6U CN204788346U (zh) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | 一种可读型纬度测量仪 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN204788346U true CN204788346U (zh) | 2015-11-18 |
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| CN201520346443.6U Withdrawn - After Issue CN204788346U (zh) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | 一种可读型纬度测量仪 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104833337A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-12 | 郜浩然 | 一种可读型纬度测量仪及纬度测量方法 |
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2015
- 2015-05-26 CN CN201520346443.6U patent/CN204788346U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104833337A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-12 | 郜浩然 | 一种可读型纬度测量仪及纬度测量方法 |
| CN104833337B (zh) * | 2015-05-26 | 2017-08-01 | 郜浩然 | 一种可读型纬度测量仪及纬度测量方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20151118 Effective date of abandoning: 20170801 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned |