棒影图实验报告

棒影图实验报告学院：专业班级：组长：组员：组员：组员：实施时间：实验目的根据太阳与地球的运动规律，分析太阳日照的特点。日照环境对居民身心健康区生态化发展进程有十分重要的意义，住宅建筑日照分析是城市居住区规划设计一项重要工作内容。对于正南向布置的住宅按照各地正南向住宅的标准日照间距计算即可,但是对于不同朝向的住宅或老城区、周围建筑密集区的住宅,日照间距的确定较为困难。利用棒影日照图综合分析确定住宅建筑日照间距和朝向，对解决这类问题是一种可靠实用的方法。实验原理根据天球上太阳的周日视运动绘制的棒和棒影关系的轨迹图。棒影图表示地球表面某观测点上一个单位长度的垂直棒和在阳光下棒影端点的移动轨迹。棒影图按不同的地理纬度绘制。图中实线为各月份的棒影曲线，虚线为时间线，曲线与时间线的交点至O点的距离表示该纬度某月某日某时立于O点上单位长度的棒的阴影长度与方向。棒影图常用于研究建筑物遮挡、朝向及室内日照时间等。设在地面上某点O立一任意高度H的垂直棒，在已知某时刻的太阳方位角和高度的情况下，太阳照射棒的顶端在地面上的投影为，棒影的长度为，且。因此，测得影的长度和影的方位角,即可根据以上公式和，求出太阳方位角和高度角。棒影图实验材料及时间地点实验材料：指南针，铅笔棒，尺子，计算器，铅笔，透明胶，橡皮擦，电脑桌，坐标纸，量角器，夹子，剪刀（铅笔棒，17.7cm）长沙纬度ϕ=28.2°时间：2014.5.2，5月2号为今年的第122天（赤纬δ=15.2°）地点：湖南大学德智学生公寓5栋7楼楼顶实验步骤及数据（1）选择一根直棒，棒长H=17.7cm，测出湖南大学德智学生公寓5栋7楼楼顶从日出到日没之间各设定时刻的棒影长度和影的方位角（2）按照棒影原理图的公式：和，计算出各时刻的实测太阳方位角和太阳高度角。（3）按照《建筑环境学》书本中的理论公式：其中，代表地理纬度，δ代表赤纬，h代表时角，已知长沙的地理纬度为北纬28°11′，即φ=28.183°；计算日的赤纬δ可以按照公式：其中，n表示计算日在一年中的日期序号；2014年5月2号是一年中的第122天，则δ=15.21°；时角h可根据各时刻算得。故可以计算出各时刻的理论太阳方位角和太阳高度角。将步骤（2）、（3）的计算结果列于下表中，并将太阳高度角hs和方位角As的实测值和理论值进行比较：项目时刻9:3010:0010:3011:0011:30棒影长度QUOTE(cm)15.512.69.77.05.9影的方位角QUOTE(°)101108111128137太阳高度角QUOTE(°)实测48.854.661.368.471.6太阳高度角hs(°)理论49.856.262.568.373.3太阳方位角QUOTE(°)实测-79-72-69-56-43太阳方位角As(°)理论-80.0-74.6-67.4-57.1-41.1项目时刻12:0012:3013:0013:3014:00棒影长度QUOTE(cm)4.53.85.06．59.7影的方位角QUOTE(°)166197221235247太阳高度角QUOTE(°)实测75.877.974.269.861.3太阳高度角hs(°)理论76.576.573.368.362.5太阳方位角QUOTE(°)实测-1417415567太阳方位角As(°)理论-15.615.641.157.167.4项目时刻14:3015：00棒影长度QUOTE(cm)11.514.2影的方位角QUOTE(°)256258太阳高度角QUOTE(°)实测57.050.1太阳高度角hs(°)理论56.249.8太阳方位角QUOTE(°)实测7678太阳方位角As(°)理论74.680.0由上表可见，在大部分时刻，太阳高度角hs和方位角As的实测值和理论值都比较接近，说明测量还是比较准确的；但是可以看出高度角和方位角实测值大部分误差在1%-4%左右，经分析，可能是由于选择棒的影子太粗，测量当天棒的影子不是十分清晰导致测量影长过程中造成误差。（5）利用AutoCAD绘制出棒影日照图。在CAD画面上，作水平线和垂直线交于0，在水平线上按1:10比例以lcm代表10cm的高度。截取若干段.由0点按各时刻方位角作射线，并标明射线的时间。按值在相应的方位角线上截取若干段影长，即有l7.7cm棒高的日照图后，