方位角計算機:GPS方向與距離
依兩組經緯度座標,計算初始羅盤方位角與大圓距離。
座標方位角計算機
以十進位度數輸入起點與目的地的GPS座標。
認識方位角、方向與距離
方位角以從真北順時針測量的角度描述水平方向。北為0度、東為90度、南為180度、西為270度。導航中常以方向角表達相同概念,但測量慣例也可能用象限表示。本計算機提供全圓制初始方位角,也就是沿球形地球表面的最短路線離開起點時應朝向的方向。
計算使用十進位度數的經緯度,先將兩點轉換為弧度,再以雙參數反正切函數求出球面初始方位角,並將答案正規化至大於等於0且小於360度的範圍。羅盤方向將整圓劃分為十六個區域,因此接近45度是東北,接近337.5度則是北北西。大圓路線相對於平面地圖上的線條會彎曲,所以長途行進中的方位角會改變。顯示數字特指初始方位角,而非全程固定不變的航向。
距離以半正矢公式及6,371.0088公里的地球平均半徑計算。半正矢公式適用於相近或相距很遠的兩點,可求出其間最短圓弧的長度。它將地球視為球體,很適合路線估算、地理比較、無線電鏈路規劃及一般導航。短基線的專業土地測量可能需要橢球測地模型及指定基準,因為局部精度可能受地球扁率、高程與座標參考系統影響。
赤道以南請使用負緯度,格林威治以西請使用負經度。例如,紐約約為緯度40.7128、經度-74.0060;倫敦約為51.5074和-0.1278。座標順序很重要:交換兩點會改變初始方位角,長距離大圓路線的回程方向不一定恰好相差180度。不過,兩個方向的距離相同。
GPS讀值包含測量不確定度,當兩點很接近時,四捨五入後的座標可能大幅改變計算方向。請依工作尺度保留足夠小數位:緯度小數點後四位約代表十一公尺,六位約代表十一公分。座標完全相同時,距離為零,方位角沒有實際方向意義,即使數值程式可能顯示零。實際導航時,務必搭配合適的地圖、當地狀況、磁偏角資料及安全程序。
方位角範例
| 路線 | 初始結果 | 用途 |
|---|---|---|
| 紐約至倫敦 | 51.21 degrees; 5,570.23 km | 橫越大西洋的初始航向為東北。 |
| 洛杉磯至東京 | 306.07 degrees; 8,819.41 km | 最短路線起初朝向西北。 |
| 雪梨至新加坡 | 303.31 degrees; 6,305.14 km | 長距離測地路線的初始方位為西北。 |
如何計算方位角
- 以十進位度數輸入起點緯度與經度。
- 輸入目的地緯度與經度,南緯或西經使用負值。
- 點選「計算方位角」,求出球面方位角與距離。
- 查看初始方位角、十六方位羅盤方向,以及以公里表示的距離。
方位角計算機常見問題
方位角與方向角有何不同?
方位角通常從北順時針量測,涵蓋完整360度圓周。導航中的方向角可能代表同一數值,但測量人員有時會用從北或南向東或西偏轉的角度表示。
結果是以真北還是磁北為基準?
結果以地理真北為基準,因為經緯度定義的是地理座標系統。請使用當地目前的磁偏角,轉換為磁羅盤航向。
為何沿路的方位角會改變?
球面最短路線沿大圓行進,通常以不斷變化的角度穿越地圖經線。因此計算機提供的是起點的初始方向。
半正矢距離有多準確?
球面模型通常足以應付旅行與地理估算,誤差常遠低於百分之一。精密測量應採橢球模型、基準資料與高程修正。
可以使用度、分、秒嗎?
輸入前請先轉換成十進位度數。十進位度數等於整度數加上分數除以60,再加上秒數除以3,600;南緯或西經要加負號。