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江北三个高中生花了一年时间研究影子,发表论文得了全国第一

江北发布2019-04-27 10:50:56

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如果一段视频或是一张照片,

里面没有标志性的建筑,

却能根据太阳影子的变化,

找出拍摄的位置。

是不是很神奇?




咱们慈湖中学有这样三个学生,

在高二的时候,

用一年的时间搞了这样一个研究。



他们分别叫王江东、史若洁、张南天

如今已经是高三学生。 

现在,他们的论文获得了全国第一!


给你一个30秒钟的视频,

请你告诉我这是在哪里拍的?


  三个人,分工合作,史若洁同学负责利用软件进行信息的处理,两个男生则负责对模型的建立、模型的检测和对数据的采集。



  《影子确定位置和时间》具体是研究什么的呢?


  成员之一的张南天说:“我们是用数学公式,根据影子相关信息的变化来确定视频拍摄所处的地点。”


   “大家都知道,相同影子长度方位的变化是由太阳位置所引起的,所以对影子的研究可以转化为对太阳位置的研究。”张南天试图用最通俗易懂的方式告诉我们他们一年多时间的研究成果。


  其实,最开始的时候,这项研究来源于一段视频。视频大概只有三十秒钟,里面记录了一杆旗子在不同时间段的影子情况。


  “我想知道这个位置在哪里什么时候拍摄的?”浙江大学宁波理工学院信息学院的涂黎晖作为指导老师,扔给他们这样一道题。


这道难题,从何下手呢?


   “根据前人的研究成果,地球上的任何地方太阳影子的变化规律与时间的关系是固定的而且可以用数学的方法表示出来。”他们发现网上有一块软件是可以直接把视频里的影子长度测出来的,很快,他们发现了视频中的影子变化规律。



  他们根据每个时间段的变化,开始画曲线图,一遍又一遍……很快,他们得出了结论,答案和老师的完全符合。


  为了验证自己的公式,他们又做了两个身边的实验,第一个实验,就在慈湖中学里,他们选择了学校的银杏广场,之后又选择海曙文体中心。“因为太近的距离测出来的数据基本是不会有太大的偏差的,我们只是重复实验,验证我们实验的准确性。”


实验结果能应运到生活中吗?


应用一


  “比如说像鲁滨逊一样,流落荒岛,不知道自己的位置的时候,你就可以用到这个实验成果,通过竖起杆子,测量杆长和影长,便可以知道自己所处的经纬度,这样就可以选择自己如何逃离荒岛。”张南天说。


应用二


  还能看出照片有没有ps过。


  张南天介绍, 如果你想知道一张照片是否经过ps,并且恰好这张照片上有建筑物等一切能够形成影子的物体和他们的影子的话,那么你就可以先通过软件计算出物体长度和影子长度,代入到我们事先建立好的模型里,就可以算出照片现在的经纬度,而你恰好又知道那张照片的大致地点,就可以判断出该照片是否经过ps了。


应用三


  此外,在刑侦中,该技术也可以有很大的应用。


  “比如说,如果有一个人被绑架了,而对面劫匪为了证明自己说的话,发了一张照片过来,那么你就可以根据照片里的日影长度和物体长度来推算经纬度,找到大致位置,为解救人质做好先决准备。再比如说,有一段关于犯罪分子的视频,你也同样可以根据这个来找到大致位置。”他说。


研究成果获论文评比一等奖



  为什么会去搞这样一个研究?原来,2015年5月30日上午,宁波市首期科技新苗培养计划启动。全市24所试点高中的150名高一学生组成了30支创新科研团队,申报了18位导师的课题。


  王江东、张南天、史若洁三位同学也参加了计划。一年多的时间,他们跟着导师做课题、搞研究。


  值得一提的是,他们的作品《影子确定位置和时间》的学术论文经评委会评选入2016年12期《中学生导报·教学研究》,并荣获全国论文评比大赛一等奖。



   “其实这个课题的内容是大学生数学建模的竞赛题,简单来说就是利用所学习的数学知识和计算机软件解决实际生活中的一个具体问题。他们三位结合数学建模的相关知识,在老师的指导下研究了太阳影子定位的问题,这也是一个新的课题。因为现在寻人都是根据GPS,这两年才提出来是否可以根据影子变化。虽然他们的研究还处于初级阶段,但是对于中学生来说,已经非常了不起了。“指导老师涂黎晖说,也正是这样的原因,把这项研究推介给了核心的学术单位。



文字来源:现代金报

图片来源:江北区教育局


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