一、 指南针与方向

方向的表示方式主要有以下三种：

1. 罗盘法
基本分为四个方位，即东（East，简写E），南（South，简写S），西（West，简写W）及北（North，简写N）。为了更精细地表示方向，可再细分为8方位、16方位及32方位。

8方位（左图）、16方位（右图）


2. 象限法
将圆分为四个象限，当表示方位时，如在观测者的北面，则方位角度为由北向西或东起计；如方位在观测者的南面，则方位角度则由南向西或东起计。

如下图，设中心点为O，则

A点在O点的方向为 北45° 西 N45° W
B点在O点的方向为 北60° 东 N60° E
C点在O点的方向为 南55° 东 S55° E
D点在O点的方向为 南50° 西 S50° W

3. 方位角法
方位角从正北（即0度）起顺时针方向量度，其角度表示单位有下列3种，下图则显示各主要方向的不同表示单位。



1. 度（Degree）
最普遍采用的方向单位是将圆分为360度（符号°），正北为0；每度细分为60分（符号'），每分则由为60秒（符号"）组成。
例如 : 54°32'14" 可读作 54度32分14秒

2. 苗（Mil）
将圆分为6400份，每份即为1苗（mil，简写M），即是从1公里远望向1米（公尺）长的物件所成的夹角，军队多采用此方式为角度单位。

3. 基尔（Grade）
将圆分为400份，每份为1基尔（简写g）；1基尔再细分为100毫基尔（简写c），为德国及欧州采用。

二、指南针（Compass，罗盘）基本知识

指南针的种类

一般用于露营及远足的指南针，主要有以下两种类型：

1. 薄身
多为长方形，大部份由透明的物料组成，由于其厚度较薄，固方便收藏于衫袋中，其透明的底板及转盘放在地图上操作亦较容易。如下图：



2. 盒形
较为厚身，适用于以目视观测方向取得度数的情况，亦多为军队所采用。

注意事项

1. 较好的指南针会在的转盘内注满液体，使磁针的摆动速度减慢，可以较快停定并指示方向；
2. 如需在夜间或黑暗的环境中使用，可选择有夜光标记的指南针使用；
3. 一般磁针以白色的一端指向南方，红色或较深色的一端指向北方；
4. 转盘上的数值（度或mil）为节省空间，一般会删去尾部1个或2个零位（例如10mil，其实是等于1000mil等）；
5. 定向箭嘴必定是指向转盘上的0度（或0M）的数值，固又称为罗盘北；
6. 方位阅读线必定与前进方向指标成一直线；
7. 上图为薄身型指南针各个部份的名称，但不是所有的指南针均有齐上述各个部份及功能。

指南针的保养

1. 存放或使用时应保持水平，使磁针可自由转动；
2. 避免撞击及高速摆动；
3. 切勿接近铁器、电器或带磁性物件
4. 不能接近高温；
5. 用后清洁。

二、 三、设定指南针

不论在行山远足，野外定向，甚至军事行动中，正确及熟练使用地图及指南针是极其重要的课题，而指南针的设定（Set Compass）则是运用指南针的入门操作，亦是其它指南针运用的基础。

设定指南针之目的，就是要令指南针的方向指标，指向一个特定的方向角度（假设巳知方向的角度）

步骤1：先将指南针水平放置，转动指南针上的转盘，使所需的角度数值停在方位阅读线上

步骤2：转动整个指南针（不是转盘），使转盘中的定向箭嘴（罗盘北），与磁针北重叠并指向同一方向，这时方向指标所指示的方向，就是所设定角度数值的方向。

下图的范例是要令指南针指向东面（即90度或1600M）：

步骤1：转动转盘设定方向为90度或1600mil
东East
步骤2：转动整个指南针，使定向箭嘴（罗盘北）与磁针北重叠
东East

三、 放置地图

地图上的三个北

1. 正北 （True North）
在地球上任可一个地方与北极的联线（即经线），此线都是正北线；在地图上正北是以星符号「*」表示。

2. 网格北 （Grid North）
又称为方格北或地图北，是地球表面虚拟的南北向线，与东西向线（纬线）交织成网格，而南北向线中，指向上方的就是网格北；在地图上量度两点的方位（如使用量角器）便称为Grid Bearing或Map Bearing。

地图上的网格一般为正方形，但实际上地图是圆形的，固此由经（直）线及纬（横）线所组成的网格却呈梯形，因而形成网格北与正北略有偏差，而不同纬度的地方，其偏差亦有不同。

3. 磁北 （Magnetic North）
地球的磁北极在加拿大境内的克生湾附近（约北纬74°西经101°），距正北约1400英里；就是磁针北所指示的方向，以符号「↑」表示；以指南针测定的方向则称為磁北方向（Magnetic Bearing），磁北的位置并非固定不变，它以4年为一周期循环于地球表面的区域。



磁北偏差

而磁北与正北的夹角，就是磁北偏差（或称为磁差）；磁差分为偏东及偏西，视乎在地球不同位置而产生不同的偏向。因为磁北极每年的位置均不同，固此使用地图及指南针时，要留意其变化以调整方位角度，但香港地域的面积细小，与磁北相距达半个地球，因此正北、网格北及磁北的角度偏差影响不大，可不必调整角度的差距。

放置地图（Set Map）

或称为校正地图，其目的是使地图与实际地形的方向吻合，用以确定自己的位罝及方向，实作时可以：

1. 根据地貌放置：观察周围环境，例如小径、特殊地形、河流等地貌，印证地图的摆放，是否符合实际地形的各个方向；

2. 使用指南针：
一是先设定指南针（Set Compass）指向北方；
二是三北重叠（磁针北、罗盘北、网格北），转动地图使网格北，与指南针的方向指标（即罗盘北，或转盘中的定向线）重叠或指向同一方向。

六、网格坐标

将地球的表面，由很多虚拟的横直线，分割成多个区域，并将这些虚拟的横直线加以编号，就成为网格线（Grid Line），由网格线组成坐标系统，用以表示地球上某地点的位置。现今普遍使用的坐标系统有地理坐标及通用坐标两种。

（一） 地理座标

是较为传统的坐标系统，表示的单位为将圆分为360度（符号°），每度细分为60分（符号'），每分则由为60秒（符号"）组成，坐标位置是先纬后经，例如香港的位置是（如下图）：

北纬22°20' N 东经114°10' E

　
1. 地轴与南北极
地球为球状并不断绕地轴自转，地轴通过地心至地球南北两端（即北极及南极）。

2. 赤道、纬线及纬度
环绕地球（东西向）之最大圆环，就称为赤道，其直径与地轴垂直。
而与赤道平行，环绕地球表面的圆环，称为「纬度平行圈」，简称「纬线」。以地心为原点，赤道为0度，向南及北均编至90度，即北极是北纬90度，南极则是南纬90度，地球上各地纬线与赤道的弧长，称为纬度。
赤道将地球分为北半球（北纬以N表示）及南半球（南纬以S表示）。

3. 子午线、本初子午线及经度
通过地球南北两极与赤道直交的圆弧即为经线（子午线）。
而通过英国格林威治天文台的经线，就是零度子午线（本初子午线，0度经线）。
本初子午线将地球分为东半球（东经以E表示）及西半球（西经以W表示）。

（二） 通用座标

统一横墨卡托（Universal Transverse MarcutsSyoteur，简称UTM）

1. UTM的形成
由180度经线起，向东将地球分为60个狭带，每一狭带宽度为6度角，并以数字1到60为编号。每带均有称为中央子午线的一条经线，贯穿各方格带中央，利用中央子午线与赤道交点作为原点，即可标示某一位置。
方格之每条有一定间距的线条，均为向东（右）及向北（上）递增读数，以显示读数与方格带原点的关系。
在大比例之地图里，方格之距离一般为1千米（km）

UTM分区图可以帮助理解上面的文字，直接拖动地图到浏览器地址栏可查看大图


2. 坐标读数

坐标读数是先读纵线的数值，再读取横线的数值，以西贡嶂上的桥为例，纵线是23，横线是82，即可合成为四位坐标读数2382；即为该纵线与该横线的交点，并代表其右上方整个方格（1千米平方）的范围；所以要取得某一地点的读数时，是读取该地点左边的纵线及下边的横线读数（如下图左）



在1千米方格的地图上，只有部份格线的读数会全部标示出来，其余格线读数的最后3位数字（000）均被省略，只会标示一个2位数字，称为主要数字（字体较大）；再以嶂上的桥为例：

纵线 8（字体较细） + 23（主要数字） + 000 = 823000米（与本区中央子午线以东的距离）
横线 24（字体较细） + 82（主要数字） + 000 = 2482000米（与赤道的距离）

四位读数的坐标可表示1平方km的范围，并不能精确地表示位置，可将方格的纵横线，各细分10份（数字从0 至9）
纵线读数向右（东）递增，原本的2位读数增加至3位读数230
横线读数向上（北）递增，原本的2位读数增加至3位读数827
合成为6位读数230827（表示该交点及其右上方100米平方的范围，如下图右）


若将纵线及横线各细分为100份（数字从0至99），纵线读数向右递增，变为4位读数2307；横线读数向上递增，变为4位读数8277，再合成为8位读数23078277（表示该交点及其右上方10米平方的范围）

注意：
网格坐标由纵线及横线的读数组成，固此完整的坐标读数一定是双位数（4位，6位或8位读数），有时要在纵线或横线读数里补零；忘记补零而形成单位数的坐标，是初学者常犯的错误。如上例6位读数的纵线23之后要补零。

3. 军用方格坐标制（MGRS）
在UTM中，每一组数字在60个方格带中均会出现，为免错误而使用此坐标制，并与UTM共同使用。
纵列与UTM方格带相同，分为60个方格带；南北方向则在南纬80°S与北纬84°N之间，每隔8度角分为多个横排区域，并以以英文字母识别，从南纬80°S开始，采用C至X（省略I与O）为字母编号，至北纬84°N止。
为便于较小区域的目标指示，又将「带」，「区」再划分成许多10万米的方格，纵行与横列均是以一个英文字母代表。
横列在180°经线开始，沿赤道往东18°（即3个纵带），每10万米纵行各赋予A至Z的字母代号（省略I与O）；此种字母排序，每隔18°重复一次。
由南至北，每10万米横列，各赋予A至V的字母代号（省略I与O），此部分的字母每2万米重复一次。
任何10万米方格代号，均由两个英文字母组，第1个字母是向右读取，第2个字母则是向上读取。

大屿山梅窝码头附近，即为东经114°E，其左边纵列方格带编号为49Q（包括有横列区GE及HE），右边编号50Q（包括有横列区JK及KK，注意字母I及O是不使用的）；如下图所示：

西贡的嶂上（桥）其UTM，6位网格座标为：50Q KK 230 827

七、地图阅读

地图是一种记录地面上地形和事物的实用图表，在公元1880年以前，多用立体图的方法绘画，但之后则用平面图的方法绘制了。换句话说，即是俯视而不是斜看地曲了。地图制作是一个很复杂的过程，首先由测量员运用极精密的仪器在空中及地面测量，然后由绘图员把这些资料绘在地图里。

地图阅读

简单而言它是对地图上资料的认识和了解，透过地图上提供的资料推算出实际地面情况是一项十分重要的技能。每张地图的准确程度、可靠性及时间性都有偏差，但我们可运用图上的简史，如测量日期、覆量日期去估计其可靠性。

图边资料（Marginal Information）

1 图名(Title) 以图中最著名或重要的地方命名
2 编号(Sheet Number) －指示出该张地图在该组地图的号码
3 比例(Scale) 比例通常会明显地印在图的上方
4 组别(Series Number) 用一组字母及数字以识别该组地图，例如HM20C
5 版次(Edition) 表示该地图的出版年份及次数
6 索引图(Index) 显示该地图在本地区的位置
7 版权机构(Copyright)
8 地图书体(Map Lettering) 介绍地图中不同书体表示不同地理形象
9 坐标数据(Grid Data) 分别有香港方格网及统一横墨卡托方格网
10 正北(True North)、磁北(Magnetic North)及方格北(Grid North)
11 比例尺(Scale Rule) 方便量两点距离
12 测量机构(Survey Institution)
13 图例(Conventional signs) 解释地图内各符号的意义
14 本图简史(Sheet History)

比例（Scale）

将实际距离及面积依一定比率缩小绘成地图，这比率称为地图比例。由于每张地图的比例都因需要而不同，所以必须在地图上注明，通常注明的方法有四种：

1 文字表达式 例如 1厘米比1千米（1cm To 1km）
2 图尺式 例如
3 分数式 例如 1/20000
4 比例式 例如 1：20000

习用图例（Legend）

图例是将实地上事物，根据其形状及特征，利用符号、图形、顏色绘画在地图上。不同地图会用不同图例，一般而言要用图例表达的景物分为三大类。
1 人工建筑 例如桥梁、城镇及道路
2 天然景物 包括山岭、海洋及植物
3 界线 包括区界及国界等
　
地图上各种惯用顏色所表示的事物

1 蓝色 有关水的形态加河流、湖、海等
2 绿色 有关的植物如山林、草地、耕地等
3 啡色 有关地的形态如沙滩、砂地、等高线等
4 红色 主要公路及其他行车路线等
5 黑色 小路、桥梁、铁路、架空电缆等
6 灰色 建筑物、峭壁、漂石、岩石等

地图的保养

1 应以胶袋封妥，加上保护膜或使用地图袋等方法，避免受雨水淋湿而破损
2 使用时应避免受石块、树枝及笔尖所刺穿
3 不应在地图上直接书写
4 旧的地图应依照原有摺纹摺叠
5 不能近火

地图摺法

1 将地图左边及下边的所有边缘均向后翻摺，这是为了方便与另一地图拼接之用，右边及上边则应留下格线的读数，其余资料均向后翻摺
2 底部向上，将地图上下对摺一次（下图中白色部份代表地图的底部）
3 左右对摺一次
4 左右各反向再对摺一次，做成四摺风琴形状

八、倒置方位

在测量方向的读数时，是以根据点为罗盘的中心，读数从罗盘的北面（0度或0mil）开始，顺时针量度目的地至罗盘中心的连线。倒置方位（Back Bearing）则是从目标（或目的地），回溯至根据点的方向读数，多用于在地图上寻找身处的位置。

计算方法：

若前视方位少于180°（3200mils），则加上180°（3200mils）即成为倒置方位
若前视方位大于180°（3200mils），则减去180°（3200mils）即成为倒置方位
以下图为例：以西贡嶂上的桥为根据点，则石屋山的方位读数就是339°（6025mils），其数值大于180°（3200mils），所以减去180°（3200mils）后，其倒置方位就是159度（2825mils，即是反过来以石屋山为根据点，望向嶂上桥的方位读数）



倒置方位的应用

1 放置地图（参阅放置地图的课程）
2 在实际地形里选择一个较明显的目标（例如高山或河流）
3 以身处的地点为根据点，以目视方式（参阅方位读数的课程）测量目标的方位读数
4 利用上述的方式，计算出倒置方位读数，并利用该读数设定指南针（下图）
5 从地图上找出该明显目标的位置，并以该处为根据点，将设定好的指南针的边缘放在根据点上，利用指南针的边缘拉出一直线（下图）


-- 实际应用时，可以不进行步骤4，而直接将指向目标的指南针放于地图上，并执行最后的步骤
-- 上述的步骤只是基础，在实际应用时，会选择2至3个明显的目标，求出各目标的倒置方位，再于地图上从各目标处拉出直线
-- 2条直线的相交处，就是我们于地图上身处的大概位置，而由3条直线所组成的三角形，则更能准确地显示身处的范围

九、等高线应用

等高线（Contour lines）

将地面上各个相同高度点所连成的曲线，投影在一平面上，这些表示高度的曲线就称为等高线（如下图），而在水平面以下，用以表示深度的曲线，称为等深线（或等噚线，一般以「噚」为单位计算）


性质

1 等高线以某水平基准面作为测绘的基准线
（其高度为0，即为海岸线，香港的水平基准面为平均海面下1.2米）
2 两条等高线之间所表示的垂直距离，称为等高距；不同的地图其等高距不一定相同；但在同一张地图内，所有等高线之间的等高距均相同
3 每一等高线必定自成一封闭曲线
4 除了悬崖或峭壁外，同一地点不会有两个高度，即是两条不同高度的等高线不会重叠
5 等高线愈密，表示坡度愈陡斜（如上图的右边）；等高线愈疏，表示坡度愈平缓（如上图的左边）；等高线间距相等，表示坡度均匀

横切面与轮廓

下图是一个小丘，若沿着AB下切（红色虚线），把小丘分成两边，沿AB切面线的垂直面就是AB的横切面了，横切面和地面相交，表现出该切面线的地形的线叫轮廓，是表现地形的一个好方法。

　
横切面制作

1 先在地图上订出作为切面线的两点（如下图的A及B点）
用一纸条放在切面线AB旁边，在每一等高线和切面线相交的地方，作一记号并标明其高度（下图）


2 按照地图的比例，在纸上划多条表示不同高度的水平线（每条水平线的距离应与等高距相同）
把划了记号的纸条放在底线上，并在每个记号处作一垂直线，使之和相同高度的水平横线相交（下图）


3 把这些交点以平滑的曲线连接，就可以得到切面线的横切面及轮廓（下图）


相互视程

若两个站在不同地方的人，都能够看见对方，则称为能够「互视」，反之称为不能互视，能否互视则与两点间的地形有关。
要知道两点间能否互视，要先以两点作切面线，并绘划其横切面图，如果两点间的连线穿过横切面，则不能互视（如下图中的A点及B点），而A点及C点的连线并不穿过其横切面，所以能够互视。

十、寻找方向

在郊野活动中，指南针可能会损坏或遗失，这时就要利用自然界的一些特征以判定方向，要特别注意对具体的情况作综合的分析。

1 太阳

因地球环绕太阳运转及自转是逆时针方向，所以太阳是从东面升起，中午时在南面并升至最高点，傍晚于西面日落，如下图所示。要注意由于地轴倾斜，不同季节的日照时间长短不一，日出与日落的时间会有偏差。


a 将木棒或直的树枝插在地上，以直杆的底部为中心（O点）作一圆形，以上午某时间直杆的阴影，与圆周的交点作一记号（A点），至下午直杆的阴影与圆周再次相交，并作记号（B点），两个记号的连线即为东西方向，连线的中点与直杆的方向是南（South），另一端方向是北（North）。
　

b 使用表面和太阳（有三种方法）
将行针的手表平放，在时针的尖端，垂直放置一根幼枝（或火柴枝），转动手表，使幼枝的影子与时针重叠，表示时针正指向太阳，而时针与表面数字12之间的夹角，其平分角所指的方向就是南（South，如下左图）

将手表平放，以一根幼根（或火柴枝）竖立在表面中心点，转动手表使阴影与时针重叠，而时针与表面数字12之间的夹角，其平分角即指向北（North，如下中图所示）

将手表平放，以一根幼根（或火柴枝）竖立在表面中心点，转动手表使阴影指向时针与数字12的平分角，这时表面中心与数字12的连线即指向北（North，如下左图）


2 月亮

月亮是地球唯一之卫星，其光亮是反射太阳光线，由于其运行位置于不同方位，受光球面因而经常变化，我们见到月亮是由东方升起，西方落下，受光球面有圆球、半圆、弯月等不同形象，称为「月相」。月相之变化，在时间和出现方向有一定之规律，因此只要知道月相和时刻，就可以找寻方向，下表是月相在各时间的位置：


3 树木

一般认为树木南面的枝叶较茂密，北面较稀疏；或年轮北面的间隔密，南面的间隔大，但其实这两种方式均不一定准确，因為茂密的枝叶，不一定在南面，而是在自由空间的一边，并且颇受阳光及风向的影响。

4 星座

在夜间除了月亮以外，还可以利用星座来判别方向，寻找北极星是最常使用的方法。

首先要找到大熊星座（即俗称北斗星），因为它与北极星总是保持一定的距离旋转。找到北斗星后，沿着勺边A、B两星的连线，并向勺口的方向延伸，约为A、B两星间隔的五倍处，有一颗较明亮的就是北极星（下左图）

在北纬40度以南的地区，北斗星常会转到地平线以下，特别是冬季的黄昏，此时应根据与北斗星相对的仙后星座寻找北极星。仙后星座由五颗与北斗星亮度相似的星组成，形成「W」状，在「W」字缺口中间的前方，约为整个缺口宽度的2倍处，即为北极星的所在（下左图）

在北纬23度以南地区，上半年可利用南十字星座判别方向，南十字星由四颗明亮的星组成，对角相连成十字形，沿A、B的连线向下延伸，约在A、B两星距离的四倍半处，即为正南方（下右图）

十一、简单测量

永备尺

物件的距离通常以量尺测度，但在郊野活动时，不一定携带有量尺。
永备尺就是一些随身，并可作为量度距离的工具。虽然其准确度不及量尺，但在有需要时，还是有一定的作用。

工具：常用的木棍为5呎长，另外腰带或鞋带均可作为量度的工具
身体：拇指与尾指的最大距离，双手横伸或每步的距离等
亦可伸直手臂，以手掌或手指等量度目标物件的角度

简易测量

比较测量法

一般用以测量垂直的物件
先以一人位在物件的旁边，另一人以小棒（或树枝等）望向站立者，并固定小棒在视觉上与站立者相同的长度，然后再将要测量的物件分割成多份相等的长度，最后以站立者的高度，乘以分段数目，便可得出物件大概的高度。


横倒测量法

一般用以测量垂直的物件
先在物件远处以小棒（或树枝等）望向测量物，并固定小棒在视觉上与目标物件相同的长度，再将小棒横放，然后量度其水平距离，即可得出物件大概的高度。


倒影测量法

可于日间或晴天，量度垂直物件的高度
先量度身高（H1），再除以人影的长度（S1），,求出人影与身高的比例，再乘以测量物件的阴影长度（S2），即可得出物件大概的高度（H2）
算式：H2 =（H1÷S1）xS2


移形测量法

多用于测量平面的距离（例如河流的宽度）
以一人站定，将手掌置于额上望向目标，使手掌上下翻动，直至手掌的边缘在视觉上接触目标，固定手掌的位置，转动身体望向另一边，留下记号于地面（视觉上手掌边缘与地面的接触点），再量度站立位置与记号的距离。


三角测量法

多用于测量平面的距离（例如河流的宽度）
先在原点O望向目标点T，向横（垂直于OA）行50步（步数视情况而定），留下记号A，再向前行25步（步数为O点至A点的一半），留下记号B，转向远离目标的一边前进，直至可从A点望到目标点T为止停下（即为C点），量度B点至C点的距离再乘2，即为原点O至目标点T的距离。


比例测量法

一般用以测量垂直的物件，算式：H2 =（L2÷L1）xH1
一人先伏在观测点O，另一人手执木棍垂直放在地上，并于测量物与观测者间移动，直至观测者的视线，从木棍的顶端与测量物的顶端接触，计算时先将测量物与木棍的距离（L2），除以木棍至测量者的距离（L1），求出水平距离的比例，再乘以木棍的高度（H1），即可得到测量物的高度（H2）。

----------------------------------------

指南针的种类、使用、保养与方向