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標題:定位原理
發信站:交大資工鳳凰城資訊站(TueDec2004:55:451994)


網路版前言

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  在某一次閒聊中,我們和傅子煜學長談到了中程山技術傳承的問題。他說:「我們現在的這些技術,搞不好幾年前蘇文政他們那些人就有了!」為了不讓我們這代發展出的定位技術失傳,於是我開始動手寫這篇文章。雖然這是兩年前的事了,但那時的讀圖定位能力正達巔峰期,且用了很長的時間來構思,此刻我一團亂的腦筋,竟也想不出那些該更新,只好請各位耐心指教小弟的錯誤。如同前幾篇文章一般,我所做到的都還只能勉強算是拋磚引玉的工作,如果要把這些東西變為教材或可行的方案,都還要有各位來幫忙補充更正及潤飾才行。還望各位能多參與討論。最近看了很多各位討論GPS的文章,覺得這篇文章可能有些幫助,所以提早把它登上來。下週之前我會把有關登山安全的系列最後一篇--「隊伍審核」趕出來,希望各位能多捧場並參與討論,謝謝!

摘要

  定位之原理乃是利用等高線地圖和指北針,在腦中建立地形的影像,然後和實際地形相較,猜測現在位於地圖中何處。此技術可用於預測將遇到之地形並安排行程。

(一)等高線地圖

◆種類

 目前常用的地圖中,有助於定位的有下列幾種:

  1. 五萬分之一等高線圖。

  2. 二萬五千分之一等高線圖。

  3. 一萬分之一航空照像等高線圖。一般用於參考林相及局部地形,不直接用於定位。

  4. 舊版五萬分之一等高線圖。

  5. 中央圖書館可查到之日據時代台灣等高線圖。

◆查閱方法

  地圖之借印方法,略。

  注意五萬的細線高差是二十公尺,粗線高差是一百公尺,方格為一公里平方;而二萬五及一萬的細線高差是十公尺,粗線五十公尺,方格面積同上。其他圖例請詳讀地圖下方符號表,地圖判讀方法請參閱有關書籍。

◆精準度分析

  等高線地圖乃是參照測量數據手繪而成,故其誤差來源有:
  1. 測量取點不足,造成精密度不良,或繪圖者偷懶明顯例子如五萬"新城"圖中的丹錐山,山腰的溪溝全沒畫出來。其他許多地圖亦有此問題,如鋸齒狀稜線常被畫為緩稜等現象。

  2. 測量結果錯誤,造成準確度不良問題主要並非標高,而是地圖憑空造成的地形。筆者所見識過的例子有二萬五及一萬把二九三八公尺的尾稜基隆山變成了三一四三公尺的百岳級岩峰,把二九九五公尺尾稜之雙子山基點硬是造出了個五十公尺的鞍部。(可參考五萬)

  3. 最新之地形變化及人為改變新的道路建設和林地墾植都可能是舊地圖所沒有的。而地形變動雖慢,但崩坍地有時會有劇烈的變化,如初見山大崩壁即是一例。總體來看,舊五萬可算是畫得最細心的,地形準確度也最高。但二萬五及一萬若無亂畫或測錯,則可有更高的地形精密度。以測量系統而言,二萬五似是抄自一萬(林務局),而五萬為聯勤所測,二者各有優點亦各有疏失。至於地圖上的虛線(概略路線)甚至林道多半是亂畫的,不要太相信其路線位置。

◆地圖整理

  實際定位時,地圖必須能讓人極迅速地讀取有關的地形資料,所以適當的黏貼是必要的。但為避免翻摺困難,可依行程分為數段來貼。影印時邊緣會有些微的扭曲變形,故影印及貼黏時需要一些技巧,宜多練習。

  對於新手或圖感較差的人,筆者贊成他在地圖上適度地畫出稜線或溪流或等高線。而在某些特定情況,筆者更建議一定要畫,詳見溯溪個論。但不論怎麼畫,絕對不能畫得太過量,否則反而會干擾視線。帶上山的地圖要以夾鍊袋或其他方式加以防水保護,放在腰包或其他好拿的地方,才能隨時隨地定位。

(二)定位程序

◆點定位程序

  1. 將等高線地圖之北方(上)對著指北針指示之北方。

  2. 依據前一次定位結果、行進速度、人為設施……等資料,大略猜測現在位置。

  3. 依等高線地圖所示,在腦中建立猜測點附近地形的"影像",比較並解釋之。

  4. 更換猜測點,直到腦中的"影像"可以解釋眼睛所見及剛才所行經的地形。

◆登山時之定位操作(連點成線)

  1. 隊伍出發前熟讀記錄及地圖,掌握預定路線。

  2. 依據登山口前的人為設施及地形定出登山口(定起始點)。

  3. 迴圈

  • 依以前的定位結果,每隔一段時間再定一次位。當行進到新的地形,如登上稜線或下至溪底時,務必再定位。
  • 如果先前之定位結果不能解釋現在的結果,或有任何不合理處,馬上尋求問題所在,修正定位結果。
  • 依據定位結果判斷行進方向和決定行程,繼續前進。

◆觀念及注意事項

  1. 小心指北針失靈!

  2. 並不是只有展望好的地方才需要建立附近地形的"影像"。如視野不開時,我們利用所走的稜線陡緩來定位,此時我們在腦海中想像的稜線起伏,不就是一種"影像"了嗎?

  3. 定位與科學或工程中之模型近似方法頗為相似,地圖提供了模型,但它也可能有誤差。如果我們沒有犯任何技術上的錯誤,卻仍有不能解釋之處,則可考慮地圖有誤之可能性。但切莫以此當做定不出位的藉口!若資料發生彼此矛盾的情形,則取其較確定者為判斷依據。

  4. 事前對預定路線的地形及林相等加以研究,上山時才能迅速的在地圖上找到其位置。如此定位才有效率。

  5. 起始點是每一次登山定位的根本,一定要定得準。

  6. 隊伍休息之處並不一定是定位相關資訊最多的地方,如果只在休息時才定位,就無法善用所有資訊,效率也相當低。較好的方式乃是在每一次休息定位之後,"背"下 即將遇到的地形,一面走一面驗證之,如此可使休息時之定位工作減輕甚多,且定位效率也大幅提升。若有不能解釋之處,還可考慮停下來研究一番。連續不斷的定位其實遠比每隔一大段時間重定一次要輕鬆,故養成隨時定位的習慣是定得準的唯一秘方。

  7. 休息定位時應在附近走一走,有時可找到展望更佳之處或發現其他有關的資訊。

  8. 不要讓你主觀的意願影響客觀的定位結果。

  9. 有些人雖熟知定位之方法,但實際上山時卻懶於操作,結果當他們需要靠定位來下一個重要決定時,才發現全隊竟沒人定位!希望各位都不是這樣的人。

(三)定位技巧

◆稜線縱走

  1. 剛開始學定位者宜由稜線定位入門,並利用展望好的地方練習空間影像的構建及比對。

  2. 鞍部及山頭是稜線上定位最基本的資料。山頭的高度,鞍部的深度,二者之間稜線之陡緩及走向變化,甚至山頂的基點或其他人為設施,都是最直接可以感受到或看到的。

  3. 縱走稜線時,我們翻越還是繞過山頭,何時支稜接過來、支稜走向為何,這些都是更精細地定位時可利用的資料。

  4. 當走在稜線上時,稜線是寬稜、瘦稜、甚至是兩條平行而相距十餘米的稜線,我們都可以輕易感受到。但對地圖而言,水平二十五公尺在二萬五也不過一公釐,故稜頂實際寬度並非可輕易由地圖讀出的。我們常用稜頂附近山坡的陡度來猜測是瘦稜或寬稜,這方法準確度應有八成以上。

  5. 培養陡感、爬昇高度感、水平距離感,是在複雜地形定位的基礎。

  6. 什麼樣的等高線密度看起來多陡?爬起來感覺如何?密到什麼程度時不適合走?這些感覺要牢記在心。要記得五公尺的岩壁在地圖上是畫不出來的!如果在二萬五地圖上出現斷線(因太密而繪不下)的情形通常就要下層植被配合才上的去了。

  7. 如果你沒有高度計,培養爬昇高度感就很重要了。背負重量、體能狀況、甚至心情都會影響感覺,所以要從經驗中培養高度感可不是一件簡單事!而下坡高差判定就更是不易了。

  8. 高度感在緩坡時無法奏效,這時要靠水平距離感來輔助。一般在水平的大路上速度是每小時四公里,但體能、負重、心情之類的因素,個人天生差異,路況、上坡或下坡等情況均會影響速度,要多些經驗才判斷得準。

  9. 視距和視高亦是頗重要之感覺,要找機會練習。注意天氣的影響,如晴天感覺距離都較近,而陰天則較遠。

◆溯溪

  1. 在溪谷中所見到的山頭及稜線,通常只是尾稜及凸坡由陡變緩的轉折處。除非是河床極寬,或所面對者為一凹坡,才能看到真正的山頂及主稜。假山頭及假稜線亦可利用為定位資料,但須有較好之空間影像概念及經驗。

  2. 集水面積是溯溪定位最重要的資訊。若欲能迅速讀出集水面積之大小,則可將溪流兩側之稜線及主要支稜以顏色標識(畫稜線)。一般而言,水量和集水面積成正比,初學者可多注意郊山溪流之水量,以累積經驗。但因水量亦和該地之天候與地質等因素有關,故在判定上甚需經驗。例如南部雨量較北部少,多崩坍地的溪流雨後漲得快但退得也快,高山岩質常易形成伏流等等是項,都是我們修正定位資料的依據。

  3. 有了集水面積和水量感為基礎,多數溯溪定位的技巧和模式都可在稜線定位的技巧中找到對應。只是稜線換為溪流,支稜換作支流而已,故以下僅就不同處加以說明。

  4. 溪谷局部不到十公尺的陡落即可造成瀑布激流等各種麻煩的地形,如果溪谷恰巧形成峽谷,就更難處理。故在溪谷中對於陡緩程度的感覺,會大大地不同於稜線。一般常犯的錯誤是高估了推進的速度。

  5. 溪流方向的轉折遠較稜線轉折激烈,地圖上所畫出的常僅是總體的變化,而表現不出細微的轉折。故判斷溪流方向時要額外謹慎。

  6. 一般而言,我們是靠支流匯入處(雙溪口)定出大略之位置,再依其他各種資料去定精細之位置,故對雙溪口的位置,一定不能錯失。當在看不到溪水處行走時尤其要小心!

  7. 峽谷的原始定義,亦是由兩岸山壁陡峭的程度去判斷。不過我們關心的常是峽谷局部的地形是否可通過,這應由圖示的溪床寬度直接推測,而和判斷稜寬的方法不同。

  8. 如同雙股稜線一般,溪谷亦常有分為多股之情形,尤其是在源流一帶,常出現一個大凹谷係由許多股平行支流共同構成之情形,此時對集水面積概念的應用,就要更小心些。

  9. 即使是寬達二十五公尺的河階,在二萬五上也只有一公釐而已,故河階除非面積廣大,通常不會表現在地圖上。

◆山腰

  1. 山腰和稜線溪谷最大的不同,在於其二維空間的本質。我們在稜線縱走及溯溪時,考量的範圍常只限於幾條一維的線,即使繞山頭或高繞瀑布峽谷,亦是本著這條線而思考。但山腰的定位卻要我們考量面的範圍!要完成這樣的工作,我們必須再學習判定高度的技巧。

  2. 在稜線縱走或溯溪時的很多技術,其實都可以輔助高度的判定,如經過支稜及支流時,即可利用其陡緩而定出高度。但最常用的技巧,乃是利用對面山坡約等高處的地形,如稜線的陡緩轉折之類,而判斷自身的高度。

  3. 山腰定位的技巧,主要是由自身高度判斷經過的支稜及溪溝位置,可說是稜線及溯溪定位技巧的綜合應用。

  4. 山谷大小的判斷是我們在山腰定位時最常遇到的問題。因為即使從支稜到溪溝距離達到一百公尺的山谷,地圖上也可能看不出來,故我們不能單以翻過的凹谷數目為準,而要考量山谷的大小。最有效率的方法是先把注意力集中在較大的山谷,再就細部的小山谷一一考量。

◆郊山

  1. 一般初學者都是在郊山練習定位,可是郊山之地形常較破碎,故定位時要更加小心。但郊山常見的諸多人為設施,正巧又彌補此一困難。郊山產業道路的標示通常還算準確(車道不會有直昇陡上之情形,若地圖如此標示,必是亂畫!),故其之字迴轉或越嶺等均可引為定位的資訊。

  2. 山區的獨立房舍常以方形小黑點標示,寺廟則另以符號標示。這些亦可當做定位的資料。

  3. 郊山常可見到電塔及電纜,這亦是極佳的定位資料。最基本的應用是利用電纜整體的走向及越稜位置來定位,但有時甚至可利用表示電塔的小黑點(通常標得極準),而正確地定出所在點!

◆高度計使用

  無論多麼精確的高度計,都要有良好的校正,才能得到準確的結果。爬郊山時可先在台北盆地底將之校為二十公尺,上山時就可以得到相當準的結果。但爬大山隊伍時,平地校正仍會差上五十至一百公尺,故下車後仍要設法校準一次(小心,林道的高度通常是不可信的!)。有時我們雖確定地圖絕對高度標示有誤,但因其相對高度是對的,故校正時仍以地圖為準,以免常要做換算。

  因為每日清晨和午間的海平面氣壓不同,故即使同處一地,亦可能讀到差異頗大的結果。相似的情形有許多,如颱風來臨、鋒面或陣雨前後等。提醒各位氣壓下降時,高度計讀數會偏高;氣壓回昇時,讀數則偏低。行程中經過山頂等有確定標高的地方時,要記得校正高度計並換算先前有關高度的記錄。因為高度計的校正須有定出高度之能力,故各位最好能先學會判定高度的技術,再開始使用之。並記住不可過度依賴之!

◆日本地圖使用

  日本地圖除少數測量空白區域外,均是實地手繪而成,雖精準度均差了些,但從不憑空創造地形,故其崩壁位置十分可信。另外在古道位置方面,因係以高度計實測實繪而成,故準確度無任何新地圖可取代,可以直接用於定位。

◆航照圖使用

  1. 一萬地圖所提供之等高線地形資訊,大多數亦可由二萬五中獲得。但因一萬係為航照地圖,除等高線外尚能進一步提供地表植被資訊,若能善加運用,則可定出極精細之小地形。

  2. 航照圖的顏色主要有下列因素影響

  • 日照:同一張地圖可能有不同時間拍攝之區域,故偶有一塊黑一塊白之情形。如非日正當中時所攝,則往往可看到稜脈的陰影。

  • 雲霧:地圖上出現不規則形狀且深淺有層次的淡色區時,可能是拍攝時的雲霧所造成。

  • 地表植被:大塊的植被區域都會有文字標示,但標示不一定正確。次生植被區如茅草或高密箭竹海,以及箭竹草坡、崩壁等,其顏色較森林為淺。

  我們定位時利用的是最後一項的資訊,故要有足夠的經驗來分辨之。

  1. 利用航照圖定位是頗高級的技巧,筆者僅能提出二種時機:
  • 山腰路或其他情形,常可利用崩壁定位。

  • 高山草坡上可利用獨立樹叢定位。

 各位應可舉一反三之。

後記


  此係探討中程山學的系列嘗試之一,並非良好之定位入門教材,但應可做為進階參考之用。在文中所提及的定位技術,雖以中程山為主,但在各方面可能的應用,都已盡可能包含進去。若因筆者的才疏學淺而有遺漏錯誤之處,尚請各位多包含並指正。

謝誌

願以此文獻給提攜我的天狼群及下列諸位學長:
陳文翔、陳永龍、倪其彬、何英傑、賴育民、林學聖、葉大成、
盧鏡竹、傅子煜(依系級排列)

1994年12月NTWK初版,請尊重著作權。

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標題:有關以前那篇定位原理
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  我要談的是差不多兩三個月前的那篇post很抱歉隔了這麼久才提出補充,雖然那時只有kikika回響了不過很不巧的kikika的看法和我的原意是有些差距的,我很感謝kikika也能從這樣囉唆的東西中找出一些對她有幫助的東西並提出她的想法。

  我寫那篇東東的時候是抱著寫論文的想法去作的而不是寫教材,基本上那篇文章的重點就在對於「定位」這項工作的「方法」和「目的」,用一個理論式的觀點去剖析,整個理論部份是把"定位"和科學及工程中最常用的「模型」觀念結合,因此除非是理工科的很少人能看懂這些操作式定義有什麼意義,為了彌補這個問題我在後面也談了很多實務不過因為我沒有用教學式的寫法,大部份看過的人都沒有從裡頭得到什麼幫助這點我一直覺得有些可惜。

  基本上定位的學習方式必須是因人而異的有些人的「空間構築」能力比較弱,他們就要靠口訣和經驗去學習定位這就和我文中所提的想法是完全不同的,不管silenos兄post的那篇到底是誰的作品,基本上那可算是一篇從口訣和經驗的觀點去看「定位」的文章我認為也很有價值,其實我那個時候把那篇東西post出來主要是要大家知道在目前以航照為基礎的地圖中GPS永遠也沒辦法贏過讀圖定位的老手!(地圖只是取樣的樹冠高度連成的它有錯是正常的局部地型不合也是正常的!)不論是對中程山郊山或高山這套技術都是很有用的一定要學,不過我也必須說聲抱歉因為我不知道非理工科系的人要怎麼下手學最快,這點SILENOS轉上來的POST是個可能的好方向。

  國內到目前為止似乎還沒有定位的風氣所以就沒有好的定位教材,像那個在報紙上自稱為「溯溪專家」的我就很好奇他是用什麼教材去教社會人士的,我也很驚訝SILENOS兄竟然把地圖投影的東西都打字POST上來了,也許經過適當的整理我們可以利用這些既有的東西整理出一份好教材來。

  網路的目的其實是要讓人溝通更容易,我們如果老是為小事而大罵對方不尊重自己的著作權反而是把POST變成誇耀
而失去使用網路的原意,我個人對學術網路著作權的詮釋是只要你不拿去出版只要你不是用它賺錢,你都可以自由處理我的文章,如果要引用請註明出處轉載亦然,我對現在大家搞的這樣非得要小心翼翼也覺得蠻可惜的,也許我們大家都少斤斤計較些就能共同創作出些有用的好東西來,各位以為呢 ?: )

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留言列表 (2)

禁止留言
  • Els
  • 真是幸運能看到此篇文章,百岳爬了二十幾座,山岳知識還是甚少
    今日能挖到寶深感榮幸 謝謝打包囉
  • leontsai
  • 不客氣,我也只是轉貼而已,希望有所幫助。:)
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