户外利用图针定位的简单教学

 陈秀树  2  4801

图针定位教学

此篇教学将着重于地图及指北针两者的结合运用。疏漏和错误所难免,尚请读者和专家们指正。有图无针、有针无图及GPS相关…等,将不是讨论的主题。使用图针定位有个先决条件就是展望,没有展望就没办法利用后方交会法,在地图上明确指出自身的位置,因此展望在图针定位是一个非常重要的必备要素,有了良好的展望,尚且须要有好天气配合,否则空有展望,仍是无用武之地。

 

认识森林指北针

为了重写图针定位教学,几个礼拜前特别把现有的三具指北针,拉到野外进行磁针校正,左边两具森林指北针,是已经用磁铁校正成功归北,右边两具则是没有。其中手机(右二)是使用GPS Status程式校正功能进行校正,很显然并没有起出很大的效果,军用指北针(右一)大概主体结构的问题,并不是那么好校正。使用指北针请务必确认,指北针是否真的有归北?这个确认方式在往后的前方交会法中会顺便提到如何验证。

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登山时为了搭配地图使用,建议选用有透明底板的森林指北针,如上图是配有45度斜板反光镜及淮星,方便瞄淮远方的目标物使用,军用指北针大都是有这两个单元,但缺少透明底板,这在图纸作业上是相当不方便,因此请务必选用有透明底板森林指北针,有没有斜板反光镜及淮星照门,反到是次要考虑款式。

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使用有斜板及淮星单元的指北针非常简单,这一款因为没有照门,所以只能用单眼贴近指北针一侧与另一端的淮星共构出一条假想的瞄淮基线(蓝线),以目视方式让这一条基线对淮远端的目标物,在此同时眼睛还必须用余光(绿线)看向斜板反光镜,并以另一只手旋转分度盘,以便将磁针 N极跟分度盘的 N方成一致方位… 要注意的要领是,这三个动作必须同时进行。确认好磁针已经与分度盘的方向呈迭合状态后,瞄淮基线也很精淮对到远方的目标物,方可把指北针取下确认方位角的读数… 而这个读数正是所谓的磁方位角,那什么是磁方位? 为什么方位还有分雌的跟雄的呢?

 

不可不知的磁偏角

事实上罗盘的北方指向,跟我们地图上的地理北方并非完全一致,这之间存在着某差值偏角,这就是所谓的磁偏角,在进行野外定位的过程中,必须用到这个磁偏角,才可将罗盘上读取的磁方位转换成地图上的图方位,以便进行图上做业,因此磁偏角不可不知…

随着互联网的发达,就连查询个磁偏角也变得相当方便了,这一次推荐一个查询磁偏角的好网站 Magnetic Declination ,可以用浏览地图的方式查询想要的磁偏资讯…

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磁偏角与地图展开

知道了磁偏角后,接下来就要来进行地图展开,配合罗盘上的磁北指向,再加上磁偏角转换,将地图的图北摆到正确的方向与实景结合…

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上图以成都为例,简单的说明地图的图北与罗盘的磁北两者之间相对关系,为了方便各位理解,图中的磁偏角的角度都有加大,但不影响结果。一般来说以地图的图北为0 度时,则磁北相对于图北就是 -2度,或者是 358 度… 注意!! 这里的0、-2、358 三者都是地图上的方位而不是罗盘上的磁方位…

当我们在野外摊开地图,要想将地图摆到正确的方位,首先就要用罗盘找出磁北,接下来再将地图的上的图北 (或称方格北) 对淮或平行罗盘上磁方位 +2 度的方向,这样就算是完成展图。

更进一步说,方位角、磁方位角和磁偏角三者关系如下:
磁方位角 = 方位角 +2 度

PS:以成都磁偏 -2来说,如果只是概略上地形地物判别,有时为了省时起见,直接把磁北当成图北来看,并不会造成很大的问题。

 

方位角与反方位角

方位角跟反方位角刚好是存在的对立两者,假设地图上的 A、B 两地,某人从A 点观测 B 点,得到的方位角是 180 度 (正南方) ,那么 A看B 的反方位角就是 0度 (正北方) ,也就等同于从 B反过来看A 的方位角就是 0 度,方位角跟反方位角关系不必死记,只要从罗盘上的分度盘就可以找到答案了…

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上图当从 A 点观测 B 点,方位角为测得为 20 度时,则反位角即为 200 度,因此当该员跑到 B 点对 A 点进行反觇,则方位角必定为 200 度,反方位角为 20 度…

 

方位角图上量测

经过一连串的事前铺梗,是时候该开始介绍图针并用了… 这一次选用的地图是1:25000 经建三版地形图,地图上每一方格边长为 4公分,折算实距是 1 公里长,网路可以免费取得的来源是 地图浏览器 v3.75 ,从网上下载的 1:25000地图,有一点要注意的是,在列印时请确保输出的每一方格边长是 4 公分,否则往后在定完位后,要使用读标尺量地图上点位,将会变得很难计算出座标值。

罗盘如之前所说的,请使用有透明底板的森林指北针,通常底板最长边大约是10 公分左右,如果要量测的目标超过这长度就会产生很大的困扰,因此为了方便量测方位角,我们可以用个小技巧,来对透明底板稍为加工一下:

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剪一段适当长的黑线,将一小端用透明胶带固定在透明底板的底座,务必让线可旋转的点可对淮指针基座的中心点 (如上图白色箭头处)。

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使用时就将指针基座的中心点对淮观测点 ,并将线头的另一端拉直对淮远方的目标点 ,如此一来黑线与分度盘交会点,就是方位角72 度,这个方式在野外用方位角,对远处的山头进行辨认是相当方便的。

 

【实例】 大仑头尾方位角对测观(磁偏角-4度)

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观测点: 大仑尾山(赤天上山) 目标点: 大仑头山

操作步骤:

(1) 确认指示的方向箭头,是大仑尾山往大仑头山的方向
(2) (3) 底板长边的任一侧,与地图上两山的三角点切齐
(4) 微调分度盘的同时,务必将分度盘上的子午线(5) 与地图上经线(6) 呈迭合或平行,即分度盘上的 N 方跟地图北方是同一方位
(7) 以上动作正确,即可读取方位角为 77 度

故从大仑尾山观测大仑头山的方位角为 77 度,磁方位为 81 度,反方位角为257 度,反磁方位为 261 度。

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观测点: 大仑头山 目标点: 大仑尾山(赤天上山)

操作步骤:

(1) 确认指示的方向箭头,是大仑头山往大仑尾山的方向
(2) (3) 底板长边的任一侧,与地图上两山的三角点切齐
(4) 微调分度盘的同时,务必将分度盘上的子午线(5) 与地图上经线(6) 呈迭合或平行,即分度盘上的 N 方跟地图北方是同一方位
(7) 以上动作正确,即可读取方位角为 257 度

故从大仑头山观测大崙尾山的方位角为 257 度,磁方位为 261 度,反方位角为77 度,反磁方位为 81 度。

 

前方交会法 (由两个已知的观测点量测未知的目标点)

前方交会法的运用很广泛,简单来说可以用来调制区域的平面地图,同一组测板平台,可分别在两个间隔不远的距离,进行方位线测绘,最后利用前方交会的原理在纸上标出各点的相对位置,为了达到迅速描绘的效果,同一区域可以有多组测板同时进行测绘…

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剑岳点之记是一部值得一看再看的电影,里面有很多三角测量的场景,左边这具是大部份人熟知的经纬仪,右后方有一座三脚架平台就是测板,上面放著一个很不起眼的家伙是照淮仪,平面地图测绘用右边这一组就可以简易完成。

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接下来举个图例解释一下测板调制平面地图的原理…

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先假定 A、B、C、D 四点代表实地中四个地点,四点可以彼此间保持通视,A与B 是我们特别挑选出来放置测板平台的观测点,可以是两个测板同时进行测绘,也可以先后共用同一平台,C 与 D 是被观测的目标点,被观测的目标点可以是多个,在这里只简单取两个点来作说明。

1. 首先在 A 地架设测板(左下角灰方块) ,在测板上取适当两点 a 与 b ,以 a 为基点用照淮仪将 b 点定向到 B 地,然后用照淮定向 C 与 D 两点,绘出两地的方向线。

2. 同一个测板移动到 B 地架设(右下角灰方块) ,以 b 为基点用照淮仪将 a 点定向到 A 地,接下来用同样方法将照淮定向 C 与 D 两点,绘出两地的方向线,四条方向线交会可求出 c 与 d 点相对位置,剩下的只要计算 AB 两地的距离即可推算出座标。因此,如果我们把测板换成地图,而 A、B两地也都是地图上已知的两个点,这样不就可以在地图上定出 C 与 D 两地位置吗?

由于登山客不可能携带测板上山,因此我们可以用森林指北针来替代照淮,先量测远方目标物的方位角,然后再移到地图上作业。使用指北针量测方位角,必须注意以下动作要领…

下图 (1) 箭头方向先概略指向目标,再以 (2) 为假想瞄淮基线,务必使此基线精确指向目标。瞄淮的同时并转动 (3) 分度盘,使分度盘的上的N 极与指针的 N极保持一致的方向 (4),最后才能读取刻度 (5) 得知磁方位角为 40 度 (换算后方位角为 36 度)。

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[实例] 大仑头尾(磁偏角-4度)

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操作步骤:

(1) 调整分度盘,将刻度指示指向 189 度的位置 (189=193-4)
(2) 底板长边任一侧,与地图上大崙尾山(赤天上山)的三角点切齐
(3) 微动透明底板的位置同时,务必确认分度盘上的子午线与地图上经线呈迭合或平行,即分度盘上的 N 方跟地图北方是同一方位
(4) 以上动作正确,即可从地图上的大崙尾山往 189 度的方向划一条方向线,初判金面山(H258m) 可能是目标之一

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已知观测点2: 大仑头山 未知目标点: 磁方位 224 度

操作步骤:

(1) 调整分度盘,将刻度指示指向 220 度的位置 (220=224-4)
(2) 底板长边任一侧,与地图上大崙头山的三角点切齐
(3) 微动透明底板的位置同时,务必确认分度盘上的子午线与地图上经线呈迭合或平行,即分度盘上的 N 方跟地图北方是同一方位
(4) 以上动作正确,即可从地图上的大仑头山往 220 度的方向划一条方向线,看起来远方的目标山头,应该就是金面山(H258m) 无误了

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PS:当我们不确定指北针是否淮确时,我们可以先在地图上取两个已知点 A 与B ,并从地图量得 A定向 B 点的方位角,接下来再到野外用指北针实地量测,验证方位角是否吻合,就可知道指北针有没有准了。

 

后方交会法 (由两个已知的目标点量测未知的观测点)

前方交会法跟后方交会法有一个共通点,就是都用两个已知点来求得一个未知点,两者之间唯一不同的是角色刚好互换,换言之… 后面交会表面上是在求自身所在地,如果此时人可以飞到对面的两个已知点,那就等同于在用前方交会求一个位未知点,因此后方交会法观念上多了一个反方位角转换。

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【实例】大仑头尾(磁偏角-4度)

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根据等高线地图研判,远方的山头是大仑头山及大仑尾山,现场并用指北针分别对这两座山头进行磁方位角量测…

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已知目标点1: 大仑尾山 磁方位 13 度

操作步骤:

(1) 调整分度盘,将刻度指示指向 9 度的位置 (9=13-4)
(2) 底板长边任一侧,与地图上大仑尾山(赤天上山)的三角点切齐
(3) 微动透明底板的位置同时,务必确认分度盘上的子午线与地图上经线呈迭合或平行,即分度盘上的 N 方跟地图北方是同一方位
(4) 以上动作正确,即可从地图上的大崙尾山往 189 度的方向划一条反方向线,该反方向线所经过的位置都可能是观测者所在的位置之一

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操作步骤:

(1) 调整分度盘,将刻度指示指向 40 度的位置 (40=44-4)
(2) 底板长边任一侧,与地图上大仑头山的三角点切齐
(3) 微动透明底板的位置同时,务必确认分度盘上的子午线与地图上经线呈迭合或平行,即分度盘上的 N 方跟地图北方是同一方位
(4) 以上动作正确,即可从地图上的大崙头山往 220 度的方向划一条反方向线,该反方向线所经过的位置也都可能是观测者所在的位置之一

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经过上面两个大步骤后,我们从大仑头尾分别个取得两条反方向线,这两条线交会产生的点 (金面山 H258m) ,就有可能是自己的所在点。

 

最后一步 如何读取座标

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通常森林指北针的透明底板都有 1:25000 或 1:50000 等字样及刻度尺,功能主要是用来量地图上的距离,以 1:25000 的比例来说,尺上 4公分,就是实地的 1公里,1 公里当中有 20 个刻度,所以每个刻度就是实地的 50 公尺,如再细分半格可得 25 公尺,使用读标尺只要把 0 点(绿色键头处) 迭在地图的目标上,两边的刻度尺与地图上的方格两边构成一个矩形即可。

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上图是从地图产生器下载来的 T67 经建三版 1:25000 等高线地形图,投影方式为横麦卡托二度分带投影(TM2) ,原点坐标(X,Y)在121°E和赤道交点的西方250公里处,图中红色部份为我另外画上去两个读标尺,注意一下地图的四边有标出三位及四位的数字,三位数是东距(X),四位数为北距(Y),两者单位皆为公里,因为每一方格的边长是一公里,所以你才会看到 306、307、308 及2777、2778、2779 等间隔差 1 的数字,T67 座标通常是由六位数的东距及七位数的北距构成,两者单位皆为公尺,例如这张地图左下角座标就是 T67:306000 2776000 ,因此我们可以从读标尺计算出金面山的座标,东距是306000+50×15.5=306775 ,北距是 2776000+50×8.5=2776425,所以当我们要通报座标时只要报“ T67 座标 306775 2776425 “ 即可。( 注意!! T67 一定要加,否则对方会搞不清楚你是报的座标是 T67 还是 T97 )

PS:水保工作站的座标为 T67: 307840 2777600

 

感谢各位很耐心看完整篇文章,为了力求详尽,因此文中大量穿插些图表,方便初学者参考,但相形之下内容也变得相当繁琐。

自从个人买了登山专用的 GPS 手持机后,上述图针定位我几乎都很少使用,GPS虽然便利,但恼人的图针定位我依旧是拿来当成备用人工 GPS … 如果你赶路的话,买一台 GPS 是一项不错的投资,至少可以让你有更多的时间享受山林之美。

现今内建 GPS 智能手机已相当普遍,但个人还是坚持,登山还是请使用登山专用的 GPS 机子,让手机乖乖地躲在背包里,避免遗失、坠落才是上上之选。

最后… 祝各位山友,愉快上山,安全回家~

 

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  1. 飞机外科大夫 2017-8-13 16:49 #1

    赞,技术贴。

  2. Blackbirds 2017-8-13 19:27 #2

    干货,赞!!