日照時(shí)間觀測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】日照時(shí)間觀測(cè)儀，涉及地理教學(xué)儀器。包括底板、圓柱支架、指南針、水平儀、底腳調(diào)平螺絲、地平坐標(biāo)系統(tǒng)、時(shí)間坐標(biāo)系統(tǒng)和攝像頭；地平坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)有地平圈、下卯酉圈支架、子午圈支架軌道和支軸座，時(shí)間坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)有透明天球球臺(tái)、可動(dòng)子午圈、支軸、支軸旋鈕；指南針、水平儀和底腳調(diào)平螺絲設(shè)在底板上；下卯酉圈支架和午圈支架軌道固定在支架上，地平圈設(shè)在下卯酉圈支架頂部，支軸座設(shè)在地平圈；地平圈上設(shè)有方位刻度圓環(huán)，天球球臺(tái)固定在地平圈上，天球球臺(tái)上設(shè)有時(shí)角刻度和節(jié)氣赤緯圈，可動(dòng)子午圈套在午圈支架軌道內(nèi)；支軸一端與午圈支架軌道連接，另一端套在可動(dòng)子午圈上，支軸端部設(shè)有支軸旋鈕；攝像頭支架設(shè)于支軸上。
【專利說明】
曰照時(shí)間觀測(cè)儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及地理教學(xué)儀器，尤其是涉及一種日照時(shí)間觀測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]《廈門市建筑工程日照分析技術(shù)管理規(guī)則》的頒布引發(fā)了民眾對(duì)房屋“陽光權(quán)”的普遍關(guān)注。根據(jù)規(guī)定，每戶住宅至少有一居室大寒日有效日照不低于3小時(shí)。據(jù)了解，廈門市規(guī)劃局在規(guī)劃管理中需要對(duì)建筑物日照分析進(jìn)行審查，每年受理的日照分析方案審批都在百余件次以上。
[0003]調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前規(guī)劃建筑部門進(jìn)行日照分析的做法主要有兩種。其一，組織由專業(yè)人員組成的測(cè)量隊(duì)伍，前往待測(cè)地點(diǎn)實(shí)地測(cè)量建筑物平面位置(含建筑物拐點(diǎn)坐標(biāo)、建筑結(jié)構(gòu)、層數(shù)等)、建筑物室內(nèi)地坪與室外地面高程、建筑物高度(室內(nèi)地坪至遮陽點(diǎn)的垂直距離)、建筑層高(室內(nèi)凈高加樓板厚度)、建筑物向陽面的窗戶大小和位置等數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)?shù)厮幍默|度輸入大寒日陽光的入射角，通過一系列計(jì)算得出其大寒日的日照時(shí)數(shù);其二，通過建筑物設(shè)計(jì)圖紙等進(jìn)行實(shí)物或電子三維建模，通過模具模擬進(jìn)行測(cè)算。
[0004]調(diào)研還發(fā)現(xiàn)，上述兩種方法在實(shí)際操作中，存在系列問題。其一，實(shí)地測(cè)量方法需要投入大量的人力、物力，測(cè)量項(xiàng)目與計(jì)算較為繁瑣，日照分析成本較高;其二，實(shí)地測(cè)量具有較大的時(shí)空局限性，即需要在大寒日前后進(jìn)行實(shí)測(cè)，如遇測(cè)量當(dāng)日天氣狀況不佳等因素將極大得干擾或阻礙日照分析;其三，建模測(cè)算技術(shù)難度較高，日照分析耗時(shí)較長(zhǎng)，影響行政效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種日照時(shí)間觀測(cè)儀。
[0006]本實(shí)用新型包括底板、圓柱支架、指南針、水平儀、底腳調(diào)平螺絲、地平坐標(biāo)系統(tǒng)、時(shí)間坐標(biāo)系統(tǒng)和攝像頭；
[0007]所述地平坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)有地平圈、下卯酉圈支架、子午圈支架軌道和支軸座，時(shí)間坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)有透明天球球臺(tái)、可動(dòng)子午圈、支軸、支軸旋鈕;圓柱支架的底部固接在底板上，指南針、水平儀和底腳調(diào)平螺絲設(shè)在底板上；下卯酉圈支架和午圈支架軌道固定在圓柱支架上，地平圈設(shè)在下卯酉圈支架頂部，支軸座設(shè)在地平圈；地平圈上設(shè)有方位刻度圓環(huán)，透明天球球臺(tái)通過螺絲固定在地平圈上，透明天球球臺(tái)上設(shè)有時(shí)角刻度和節(jié)氣赤瑋圈，可動(dòng)子午圈套在午圈支架軌道內(nèi)，可動(dòng)子午圈上設(shè)有瑋度刻度，支軸的一端通過螺絲與午圈支架軌道連接，支軸的另一端套在可動(dòng)子午圈上，支軸端部設(shè)有支軸旋鈕，攝像頭支架設(shè)于支軸上，攝像頭設(shè)于攝像頭支架中心位置。
[0008]所述地平圈帶方位刻度。
[0009]所述支軸座為東西方向支軸座。
[0010]所述可動(dòng)子午圈帶瑋度刻度。
[0011 ]所述支軸表示地球旋轉(zhuǎn)軸。[0012 ]所述節(jié)氣赤瑋圈表明該節(jié)氣的太陽視運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0013]本實(shí)用新型以相對(duì)簡(jiǎn)便的觀測(cè)儀器為工具，在任意時(shí)間、任意地點(diǎn)獲取其在一年中任意日期的有效日照時(shí)間，從而降低日照分析的成本、縮短測(cè)量時(shí)間，突破日照分析的時(shí)空局限性。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]⑴本實(shí)用新型巧妙地運(yùn)用太陽視運(yùn)動(dòng)原理和光的直線傳播原理，將本應(yīng)置于觀測(cè)者與遮擋物以外的天球第一赤道坐標(biāo)系(特別是時(shí)角和節(jié)氣赤瑋)微縮于小的透明球臺(tái)上，將攝像頭置于球心即觀測(cè)點(diǎn)的位置，相當(dāng)于在觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)物背景上刻畫了時(shí)間和節(jié)氣線，并通過攝像頭在電腦中顯示出來，設(shè)計(jì)了可調(diào)整瑋度并帶動(dòng)時(shí)角坐標(biāo)系統(tǒng)的子午圈，從而巧妙地縮小了儀器的體積，使之小巧便攜。
[0015]⑵本實(shí)用新型的使用受時(shí)空局限很小，即無需等到待測(cè)日期(如大寒日)再進(jìn)行觀測(cè)，即隨時(shí)觀測(cè)即可得到任意地點(diǎn)、任意日期的日照時(shí)間數(shù)據(jù)，觀測(cè)當(dāng)日的天氣狀況對(duì)其觀測(cè)過程幾乎沒有影響；加之其觀測(cè)方法簡(jiǎn)易、耗時(shí)短，個(gè)人即可完成觀測(cè)操作，克服了實(shí)地測(cè)量時(shí)人力與物力投入量大、測(cè)量與計(jì)算項(xiàng)目繁瑣、易受天氣狀況等影響等諸多弊端。
[0016]⑶本實(shí)用新型既能夠滿足全國(guó)不同地點(diǎn)的建筑物日照分析的需要，還能輔助高中地理太陽視運(yùn)動(dòng)等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)與學(xué)習(xí)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成正視示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成側(cè)視示意圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成俯視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]參見圖1?3，本實(shí)用新型實(shí)施例包括底板1、圓柱支架2、指南針3、水平儀4、底腳調(diào)平螺絲、地平坐標(biāo)系統(tǒng)、時(shí)間坐標(biāo)系統(tǒng)和攝像頭18;所述地平坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)有地平圈6、下卯酉圈支架7、子午圈支架軌道8和支軸座9，時(shí)間坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)有透明天球球臺(tái)10、可動(dòng)子午圈13、支軸14、支軸旋鈕15;圓柱支架2的底部固接在底板I上，指南針3、水平儀4和底腳調(diào)平螺絲設(shè)在底板I上;下卯酉圈支架7和午圈支架軌道8固定在圓柱支架2上，地平圈6設(shè)在下卯酉圈支架7頂部，支軸座9設(shè)在地平圈6;地平圈6上設(shè)有方位刻度圓環(huán)，透明天球球臺(tái)1通過螺絲固定在地平圈6上，透明天球球臺(tái)10上設(shè)有時(shí)角刻度和節(jié)氣赤瑋圈，可動(dòng)子午圈13套在午圈支架軌道8內(nèi)，可動(dòng)子午圈13上設(shè)有瑋度刻度，支軸14的一端通過螺絲16與午圈支架軌道8連接，支軸14的另一端套在可動(dòng)子午圈13上，支軸14端部設(shè)有支軸旋鈕15，攝像頭支架17設(shè)于支軸14上，攝像頭18設(shè)于攝像頭支架17中心位置。
[0021]所述地平圈帶方位刻度。
[0022]所述支軸座為東西方向支軸座。
[0023]所述可動(dòng)子午圈帶瑋度刻度。
[0024I所述支軸表示地球旋轉(zhuǎn)軸。
[0025]所述節(jié)氣赤瑋圈表明該節(jié)氣的太陽視運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0026]以下給出本實(shí)用新型的工作原理:
[0027]1.太陽視運(yùn)動(dòng)原理
[0028]當(dāng)仰望星空時(shí)，感覺日月星辰是掛在天上的，這個(gè)假想的無限大的天就是“天球”，即我們所看到的日月星辰及其運(yùn)動(dòng)是天體在天球上的投影。若將地軸北(南)極方向無限延伸與天球的交點(diǎn)稱為“天北(南)極”，將赤道所在平面無限延伸與天球相交的線稱為“天赤道O
[0029]以廈門(約24°N)為例，人們?cè)诖擞^測(cè)天體運(yùn)動(dòng)，其地平面與地軸呈66°夾角，由于天球無限大，故地球可視為無限小(即當(dāng)作一個(gè)質(zhì)點(diǎn))。
[0030]由于地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得身處地球的人們常能觀察到太陽每日的東升西落。事實(shí)上，這并非太陽圍繞地球運(yùn)動(dòng)，而是一種相對(duì)運(yùn)動(dòng)(根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理，參照系不同，對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述是相對(duì)的)，稱為太陽視運(yùn)動(dòng)。地平面上有東、西、南、北四個(gè)方向，當(dāng)春分日或秋分日太陽直射在赤道的情況下，太陽從正東升起、正西落下，同理可根據(jù)太陽直射點(diǎn)的瑋度，在天球上表示出二十四節(jié)氣的太陽視運(yùn)動(dòng)情況。
[0031]2.觀測(cè)原理
[0032]對(duì)于某一瑋度在一年中任意日期的理論日照時(shí)間，通?？刹楸慝@得當(dāng)天的日出和日落時(shí)刻，計(jì)算即可得到日照時(shí)間；但若要獲得具體某一地點(diǎn)(如某幢樓中某戶的某個(gè)窗臺(tái))在一年中任意日期的日照時(shí)間，除考慮當(dāng)天的日出和日落時(shí)刻外，還需要考慮太陽從日出到日落的運(yùn)動(dòng)軌跡中是否有遮擋物(如建筑物、山丘、樹木等)，將受遮擋時(shí)段從日出到日落的時(shí)段中扣除后方能得到有效日照時(shí)間。
[0033]將該儀器恰當(dāng)放置于待測(cè)地點(diǎn)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸與天球球面刻度盤模擬出一年中任意日期的太陽視運(yùn)動(dòng)情況，并通過裝置在支軸軸心的攝像頭記錄太陽視運(yùn)動(dòng)過程中受遮擋的情況，將日出與日落之間的時(shí)段扣除穿過遮擋物輪廓線所用時(shí)段即可得到其有效日照時(shí)間(即未受遮擋的日照時(shí)間)。
[0034]以下給出本實(shí)用新型的使用方法:
[0035]⑴將本實(shí)用新型恰當(dāng)放置于待測(cè)地點(diǎn)(如某待驗(yàn)收樓盤中某戶的某個(gè)窗臺(tái))；
[0036]⑵使用前，通過水平儀確保儀器保持水平狀態(tài);通過指南針進(jìn)行定位，將方位刻度圓環(huán)上黑色標(biāo)識(shí)的“北方”與實(shí)際方位的“北方”一致(磁北極與地理北極即北極星方位有一定偏差，但對(duì)于本實(shí)用新型可忽略不計(jì))；
[0037]⑶調(diào)整支架傾斜角度，使之與待測(cè)地點(diǎn)的地理瑋度保持一致；
[0038]⑷轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸以控制攝像頭拍攝方向，通過電子攝像頭拍攝記錄待測(cè)日期(如大寒日)太陽視運(yùn)動(dòng)過程，將數(shù)據(jù)傳輸至便攜式計(jì)算機(jī)；
[0039](5)通過球面刻度盤上的節(jié)氣赤瑋圈和時(shí)角刻度標(biāo)識(shí)，將拍攝記錄中穿過遮擋物輪廓線所用時(shí)段從日出與日落之間的時(shí)段中扣除，即可得到有效日照時(shí)間。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.日照時(shí)間觀測(cè)儀，其特征在于包括底板、圓柱支架、指南針、水平儀、底腳調(diào)平螺絲、地平坐標(biāo)系統(tǒng)、時(shí)間坐標(biāo)系統(tǒng)和攝像頭； 所述地平坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)有地平圈、下卯酉圈支架、子午圈支架軌道和支軸座，時(shí)間坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)有透明天球球臺(tái)、可動(dòng)子午圈、支軸、支軸旋鈕；圓柱支架的底部固接在底板上，指南針、水平儀和底腳調(diào)平螺絲設(shè)在底板上;下卯酉圈支架和午圈支架軌道固定在圓柱支架上，地平圈設(shè)在下卯酉圈支架頂部，支軸座設(shè)在地平圈;地平圈上設(shè)有方位刻度圓環(huán)，透明天球球臺(tái)通過螺絲固定在地平圈上，透明天球球臺(tái)上設(shè)有時(shí)角刻度和節(jié)氣赤瑋圈，可動(dòng)子午圈套在午圈支架軌道內(nèi)，可動(dòng)子午圈上設(shè)有瑋度刻度，支軸的一端通過螺絲與午圈支架軌道連接，支軸的另一端套在可動(dòng)子午圈上，支軸端部設(shè)有支軸旋鈕，攝像頭支架設(shè)于支軸上，攝像頭設(shè)于攝像頭支架中心位置。2.如權(quán)利要求1所述日照時(shí)間觀測(cè)儀，其特征在于所述地平圈帶方位刻度。3.如權(quán)利要求1所述日照時(shí)間觀測(cè)儀，其特征在于所述支軸座為東西方向支軸座。4.如權(quán)利要求1所述日照時(shí)間觀測(cè)儀，其特征在于所述可動(dòng)子午圈帶瑋度刻度。5.如權(quán)利要求1所述日照時(shí)間觀測(cè)儀，其特征在于所述支軸表示地球旋轉(zhuǎn)軸。
【文檔編號(hào)】G09B19/12GK205564085SQ201620168103
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年3月4日
【發(fā)明人】楊璐嘉, 練仰賢, 陳詩吉
【申請(qǐng)人】廈門外國(guó)語學(xué)校