一种墨卡托地图投影演示装置及演示方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高等学校教学演示用具技术领域，具体涉及一种墨卡托地图投影演示装置及演示方法。
技术背景
[0002]地图作为人类形象思维的一种方式，地理学的第二语言，源远流长又方兴未艾。由于地球是一个不规则的球体，为了将其表面上的自然与人文要素表示到平面上去，就必然要使用地图投影，然而直到目前并没有一种十分完美的地图投影，原因是地球椭球面是一个不可展的曲面，在地图投影过程中必然存在面积、长度、角度变形。在一线教学中，经常使用公式推导或幻灯演示的方式进行地图投影教学，但效果并不十分理想，原因是此处理论较为复杂且过程较为抽象，学生不容易理解。
【发明内容】
[0003]为了增强地图投影授课的直观性、生动性和趣味性，解决教学效果不佳的问题，本发明提供一种墨卡托地图投影演示装置及方法，利用该装置演示墨卡托投影的整个过程，使学生可以直观的观察地物要素从球面转换到平面的整个过程，理解墨卡托投影的变形性质和特点。
[0004]本发明还提供了一种利用上述墨卡托地图投影演示装置的演示方法。
[0005]本发明实现上述目的所采用的技术方案是:
[0006]该墨卡托地图投影演示装置包括底座以及安装在底座上的灯泡和透光性地球仪主体，灯泡设置在地球仪主体的球心位置，地球仪主体的外表面标记有变形验证三角形和经线、玮线以及赤道，在地球仪主体的外部套装有透图纸罩，透图纸罩呈圆柱状，其中心轴与地球仪主体的地轴重合，该透图纸罩的直径与地球仪主体的赤道直径相等、高度与地球仪主体的地轴相等。
[0007]上述透图纸罩是由圆柱套和透图纸组成，圆柱套是由细铁丝制成圆柱状结构，其横截面呈圆形，该圆柱套的高度与地球仪主体的地轴相等、直径与地球仪主体的赤道直径相等，在圆柱套上覆盖有透图纸形成透图纸罩。
[0008]上述地球仪主体包括地球仪骨架和覆盖在地球仪骨架外表面上的聚酯薄膜，变形验证三角形粘贴在聚酯薄膜的表面。
[0009]利用上述的墨卡托地图投影演示装置的地图投影演示方法，由以下步骤实现:
[0010](I)接通电源后使灯泡发光，灯泡发出的光线透过聚酯薄膜使经线、玮线、变形验证三角形在透图纸罩上形成投影；
[0011](2)用铅笔在透图纸罩上逐一画出子午线和赤道以及在子午线两侧的经线和赤道两侧的玮线，再画出变形验证三角形的投影线，沿着透图纸罩的母线方向取下透图纸，透图纸上所绘图形即为墨卡托投影后的平面情形；
[0012](3)量出透图纸罩上投影后的变形验证三角形的投影角度和赤道长度，比较在投影前后的角度变化和长度变化，计算出投影前后变形验证三角形的面积大小，从而确定墨卡托投影后的角度变形、长度变形和面积变形。
[0013]本发明的墨卡托地图投影演示装置及方法是利用灯泡、地球仪主体以及套装在地球仪主体外的透光性透图纸罩来演示墨卡托地图投影的过程，即通过简单方便的方法直观、形象地模拟墨卡托投影过程，同时利用变形验证三角形和长度验证线对墨卡托投影的变形性质进行直观形象的说明，另外本发明取材方便、设计制作简便、可以将抽象的理论教学形象化、生动化，从而可以吸引学生的注意力，极大的改善了地图学的教学效果。
【附图说明】
[0014]图1为实施例中墨卡托地图投影演示装置内部结构示意图。
[0015]图2为图1的右侧视图。
[0016]图3为图1的俯视图。
【具体实施方式】
[0017]现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施情形。
[0018]如图1?3所示，本实施例的墨卡托地图投影演示装置是由底座1、透图纸罩2、灯泡3以及地球仪主体4组成。
[0019]其中，底座I是普通台灯底座I，在底座I上安装有灯泡3，在灯泡3外还安装有地球仪主体4，灯泡3位于地球仪主体4的内腔球心位置，本实施例的地球仪主体4是由细铁丝按照经玮线搭接成球形网状结构的简易式地球仪骨架和覆盖在地球仪骨架上的透光性好的聚酯薄膜组成，该地球仪骨架的底部固定在底座I上、顶部用销钉紧固，其规格与普通地球仪的尺寸相同，赤道直径为D，在聚酯薄膜的外表面上粘贴有一个直角变形验证三角形5，并且标记出各经线、玮线和赤道，变形验证三角形5的两条直角边分别为H和L，在地球仪主体4的外部套装有透图纸罩2，本实施例的透图纸罩2是由圆柱套和透图纸组成，圆柱套是由细铁丝制成圆柱状结构，其横截面呈圆形，直径与地球仪主体4的赤道直径相等，该圆柱套的高度与地球仪主体4的地轴相等，在圆柱套上覆盖有透图纸形成透图纸罩2，透图纸罩2的中心轴与地球仪主体4的地轴重合，并且透图纸罩2的内表面与地球仪主体4的两极点相切。
[0020]用该墨卡托地图投影演示装置进行地图投影演示的方法由以下步骤实现:
[0021](I)接通电源后使灯泡3发光，灯泡3发出的光线使经线、玮线、变形验证三角形5在透图纸罩2上形成投影。
[0022](2)用铅笔在透图纸罩2上逐一画出本初子午线及左右两边0°?180°E经线和0°?180° W经线，用红色的笔画出赤道及0°?80° N玮线、0°?80° S玮线的投影线，用蓝色的笔画出变形验证三角形5的投影线，改变变形验证三角形5的位置，再次用蓝色的笔画出变形验证三角形5对应的另一组投影线，沿着圆柱套母线方向取下透图纸，透图纸上所绘图形即为墨卡托投影后的平面情形。
[0023](3)量出聚酯薄膜上两个位置点处变形验证三角形5的角度和面积，S = 0.5HL，再量出透图纸罩2上对应位置处投影后的变形验证三角形5的角度和面积S，比较投影前后的变形验证三角形5的角度和面积变化，若投影前后角度相等说明墨卡托投影没有角度变形，若投影前后面积相等(S = s)，说明墨卡托投影没有面积变形，否则，相反；用卷尺量出聚酯薄膜上赤道的长度和透图纸罩2上投影的赤道的长度，比较投影前后赤道的长度，若长度相等证明墨卡托投影在赤道上没有长度变形，如此，确定出墨卡托地图投影后的长度、角度以及面积变形，完成墨卡托地图投影演示。
[0024]上述实施例中变形验证三角形5可以根据实际情况进行位置调整，并且三角形的角度也可以适当调整，同理，在地球仪主体4的外表面上标记的经线、玮线也可以适当调整，其仅要求在所在投影区内，能够在投影前后进行对比说明即可，不仅限于上述的实施情形。
【主权项】
1.一种墨卡托地图投影演示装置，其特征在于:包括底座(I)以及安装在底座(I)上的灯泡(3)和透光性地球仪主体(4)，灯泡(3)设置在地球仪主体(4)的球心位置，所述地球仪主体(4)的外表面标记有变形验证三角形(5)和经线、玮线以及赤道，在地球仪主体(4)的外部套装有透图纸罩(2)，透图纸罩(2)呈圆柱状，其中心轴与地球仪主体(4)的地轴重合，该透图纸罩(2)的直径与地球仪主体(4)的赤道直径相等、高度与地球仪主体(4)的地轴相等。2.根据权利要求1所述的墨卡托地图投影演示装置，其特征在于:所述透图纸罩(2)是由圆柱套和透图纸组成，圆柱套是由细铁丝制成圆柱状结构，其横截面呈圆形，该圆柱套的高度与地球仪主体4的地轴相等、直径与地球仪主体(4)的赤道直径相等，在圆柱套上覆盖有透图纸形成透图纸罩(2)。3.根据权利要求1所述的墨卡托地图投影演示装置，其特征在于:所述地球仪主体(4)包括地球仪骨架和覆盖在地球仪骨架外表面上的聚酯薄膜，变形验证三角形(5)粘贴在聚酯薄膜的表面。4.一种利用权利要求1所述的墨卡托地图投影演示装置的地图投影演示方法，其特征在于由以下步骤实现: (1)接通电源后使灯泡(3)发光，灯泡(3)发出的光线透过聚酯薄膜使经线、玮线、变形验证三角形(5)在透图纸罩(2)上形成投影； (2)用铅笔在透图纸罩(2)上逐一画出子午线和赤道以及在子午线两侧的经线和赤道两侧的玮线，再画出变形验证三角形(5)的投影线，沿着透图纸罩(2)的母线方向取下透图纸，透图纸上所绘图形即为墨卡托投影后的平面情形； (3)量出透图纸罩(2)上投影后的变形验证三角形(5)的投影角度和赤道长度，比较在投影前后的角度变化和长度变化，计算出投影前后变形验证三角形(5)的面积大小，从而确定墨卡托投影后的角度变形、长度变形和面积变形。
【专利摘要】本发明涉及一种墨卡托地图投影演示装置及演示方法，其包括底座以及安装在底座上的灯泡和透光性地球仪主体，灯泡设置在地球仪主体的球心位置，地球仪主体的外表面标记有变形验证三角形和经线、纬线以及赤道，在地球仪主体的外部套装有透图纸罩，透图纸罩呈圆柱状，其中心轴与地球仪主体的地轴重合，该透图纸罩的直径与地球仪主体的赤道直径相等、高度与地球仪主体的地轴相等，本发明可以通过简单方便的方法形象的说明墨卡托投影的过程，同时利用变形验证三角形和长度验证线对墨卡托投影的变形性质进行直观形象的说明，另外本发明取材方便、设计制作简便、可以将抽象的理论教学形象化、生动化，极大的改善了地图学的教学效果。
【IPC分类】G09B29/00, G09B27/08
【公开号】CN105632325
【申请号】CN201610144306
【发明人】郭斌
【申请人】西安科技大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月14日