乌鲁木齐地区影子方向和长度测量在园林中的应用

王 新

(乌鲁木齐市种苗场,新疆，乌鲁木齐 830013)

1 引言

测量物体影子的方向和长度，通过换算能够绘出具体高度的建筑产生影子的范围和长度，用于确定建筑的距离和植物种植的区域，避免无法照到阳光的死角，使区域规划有理有据，更有科学性。

光影长度和范围的测量对乌鲁木齐地区尤为重要。乌鲁木齐市气候属中温带大陆性干旱气候，干旱不利于植物生长，但通过补偿，干旱环境如果阳光充足，植物依然能够生长良好。于是，通过光影长度和范围图像能够确定建筑周围光照范围和光照时间，从而指导绿化植物品种的选择和种植区域。

2 试验区概况

乌鲁木齐市位于亚欧大陆腹地，地处北天山北麓、准噶尔盆地南缘，天山山系北天山西段与东段的结合部，东、南、西三面环山。乌鲁木齐属中温带大陆性干旱气候，最热的7、8月份平均气温为25.7 ℃；最冷的是1月份，平均气温为-15.2 ℃。年平均温度7.3 ℃，年平均降水236 mm，年平均日照2775 h，无霜期为105～168 d，春秋两季较短，冬夏两季较长，极端最低温为-41.5 ℃,极端最高温为40.9 ℃，10 ℃以上活动积温为3571 ℃ 。

3 材料与方法

军用指南针和直尺，军用指南针用于测量影子的角度，直尺用于测量影子的长度。将军用指南针罗盘的北方与所测地点的北方重合，这时读出瞄准线投在罗盘上阴影的度数。选择一支铅笔，垂直放在阳光中，用直尺量出铅笔阴影长度。绘图时，北向上，之前所读度数为顺时针方向北方与阴影线的夹角，所量长度为阴影线长度。

4 结果和分析

4.1 阳光下影子的方向和长度的测量

军用指南针测定光照的方向，用尺子测量铅笔影长，从10:00开始,30 min测一次，19:00结束。测得的结果用比例(铅笔长/铅笔影长=10 m高建筑/建筑影长)换算成10 m高建筑的影长。绘制4月1日、5月29日、7月7日、8月25日阴影图形。图1为 4月1日、5月29日、7月7日、8月25日阴影方向和范围。

图1 4月1日、5月29日、8月25日阴影方向和范围的比较

4.2 光照形成阴影的方向和长度分析

通过角度和影长描述阴影范围。影子的角度在逐渐的变大，影长逐渐的变短，推断在夏至角度最大，影长最小，这次测量中，7月7日接近夏至，7月7日，从10：30开始，只测到17：00左右。图1可见，在相同的时间，从10：30开始，到17：00左右，7月7日的影子最短。

图2 5月29日阴影阴影在建筑上的使用

4.3 分析结果在园林绿化中的运用

4.3.1 在建筑周围绿化中的运用

举例说明，用5月29日的阴影图例说明。10：24以前和18：00以后的光照作用小，那么通过测得的数据可以画出实时阴影，还可以了解建筑周围光照时段。如图2、3、4。图2，绘制10：24时的建筑阴影，只需将测得的5月29日阴影图例添加到建筑的3个角上，将10：24时的阴影线联系起来，这时所形成的形状为此时建筑形成的阴影，如图3。通过处理，从图4中可以了解建筑北面区域照到太阳的时间段。此结果还可以用于建筑周围的绿化植物品种选择，根据不同区域，光照时间长短，选择耐荫能力不同的植物。

4.3.2 种植中的运用

举例说明，用5月29日的数据确定长500 m、宽100 m，高10 m的建筑阴影。其北面什么区域种植多高的树木，可以不考虑建筑的遮挡，直接照射到太阳。从图4中得到北面无法照射到太阳的阴影距建筑4.726 m，绘制图5，种植图。经计算，得到种植枝下高为5.76 m的乔木，全冠可得到光照。

经过对太阳照射后形成的阴影方向和长度的测量能够将其应用于园林绿化设计。如每个地区用较为精密的仪器测量本地区的阴影分布，主要测量春分、秋分、夏至、冬至的阴影，可以作为绿化设计的最基本的资料。

图3 10：24时建筑形成的阴影

图4 建筑北面不同区域照到太阳的时间

图5 建筑北面距建筑2米位置种植

5 结语

通过测量阴影，了解阴影的变化，如果能将乌鲁木齐地区的春分、秋分、夏至、冬至的阴影测量出来，绘制成图，可以运用在绿化设计和种植设计中。