[发明专利]一种测量地球表面的纬度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及地球表面的纬度的测量技术领域，特别涉及一种测量地球表面的纬度的方法，该方法能够测量地球表面的任意一点的纬度。

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，地平线为过P点的切线SN，标杆QP的延长线必经过球心O，当平行于赤道MN的太阳光照射标杆PQ时，在地面上形成标杆的影子PS，由于太阳光QS平行于赤道MN，所以∠SQP＝∠PON，由此可知，在三角形SQP中，顶角∠SQP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MN的N点，测量地点P点的纬度为0°；若测量地点P点位于北极R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。

非常需要一种新的测量地球表面的纬度的方法，该方法能够对标杆日影法的测量结果进行修正，以提高其测量的准确性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种测量地球表面的纬度的方法。

本发明提供的测量地球表面的纬度的方法包括如下步骤：

S1：在地球表面选取任意一点作为测量地点；

S2：利用标杆日影法测量得到测量地点的纬度；

S3：确定测量日的太阳直射地点的纬度；

S4：计算得到测量地点的修正后的纬度；

所述步骤S4为：

北半球春分日至秋分日期间，对于北半球的太阳直射地点以北的点，测量地点的修正后的纬度为利用标杆日影法测量得到的测量地点的纬度与测量日的太阳直射地点的纬度之和；

北半球春分日至秋分日期间，对于北半球的太阳直射地点以南的点，测量地点的修正后的纬度为测量日的太阳直射地点的纬度与利用标杆日影法测量得到的测量地点的纬度之差；

北半球春分日至秋分日期间，对于南半球的点即赤道以南的点；测量地点的修正后的纬度为利用标杆日影法测量得到的测量地点的纬度与测量日的太阳直射地点的纬度之差；

北半球秋分日至春分日期间，对于南半球的太阳直射地点以南的点，测量地点的修正后的纬度为利用标杆日影法测量得到的测量地点的纬度与测量日的太阳直射地点的纬度之和；

北半球秋分日至春分日期间，对于南半球的太阳直射地点以北的点，测量地点的修正后的纬度为测量日的太阳直射地点的纬度与利用标杆日影法测量得到的测量地点的纬度之差；

北半球秋分日至春分日期间，对于北半球的点即赤道以北的点；测量地点的修正后的纬度为利用标杆日影法测量得到的测量地点的纬度与测量日的太阳直射地点的纬度之差。

优选地，所述步骤S3包括如下子步骤：

S3.1：计算测量日与北半球春分日的日期差并将该日期差作为春分日期差；计算测量日与北半球秋分日的日期差并将该日期差作为秋分日期差；

S3.2：对于同一测量日，比较春分日期差与秋分日期差的相对大小，并选取较小者作为太阳直射地点日期差；

S3.3：由太阳直射地点在地球的南回归线与北回归线之间的移动速度、以及太阳直射地点日期差计算得到太阳直射地点的纬度大小，且太阳直射地点的纬度等于二者的乘积；

S3.4：计算测量日与北半球夏至日的日期差并将该日期差作为夏至日期差；计算测量日与北半球冬至日的日期差并将该日期差作为冬至日期差；

S3.5：对于同一测量日，比较夏至日期差与冬至日期差的相对大小；当夏至日期差较小时，所述步骤S3.3计算得到的太阳直射地点的纬度为北纬；当冬至日期差较小时，所述步骤S3.3计算得到的太阳直射地点的纬度为南纬。