登山安全裝備全球衛(wèi)星定位儀GPS-登山補(bǔ)給站

GPS與登山活動(dòng)臺(tái)灣國(guó)際航電股份有限公司文:何明興二十一世紀(jì)將是注重效率與休閒的時(shí)代，大部份人們的日常生活將潛移默化的兩極化：平常每天均需將大量的工作，想盡辦法利用資訊科技、便捷運(yùn)輸，絞盡腦汁，以最具效率的方式，完成最後的任務(wù)；而到了週末假期便是追求完全的身心釋放，以舒緩多日的壓力與疲勞?？萍紟?lái)便利，也常帶來(lái)冷漠；能輔助人類先天之不足，卻也容易讓人失去原有的本能。人們離開(kāi)都市叢林，接受大自然擁抱的頻率逐年增加，講求的將是快樂(lè)與安全，不管是倘徉在大海上，或是享受著山林的洗滌，都是被大自然所擁抱，因此就不能忽視任何的危險(xiǎn)因子，玩得快樂(lè)與安全，這就是歐美地區(qū)人民極為重視的新安全休閒主義。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介整個(gè)系統(tǒng)，自1970年代設(shè)計(jì)及建置以來(lái)，是以分佈在兩萬(wàn)公里高空的２４顆繞極衛(wèi)星，利用約1.57GHz高頻的無(wú)線電波向地球表面２４小時(shí)不間斷的廣播他們的軌道資料，而地面上的接收機(jī)天線便接收這些從太空中不同方位直接傳送過(guò)來(lái)的資料，並轉(zhuǎn)送到接收機(jī)去解算出天線所在地的座標(biāo)，所用到的原理就是三角測(cè)量原理，也就是說(shuō)必須至少接收到三顆不同方位的衛(wèi)星資料，才能計(jì)算出我們所要的資料–座標(biāo)值，利用這個(gè)座標(biāo)資料，我們就能輕易的配合地圖來(lái)標(biāo)定我們自身所在的位置。全部系統(tǒng)包含：24顆太空衛(wèi)星、地面控制站（維護(hù)衛(wèi)星正常運(yùn)行之管制站臺(tái)）及信號(hào)接收機(jī)。其中前兩個(gè)部份，由美國(guó)國(guó)防部所管理，信號(hào)接收機(jī)就開(kāi)放給民間設(shè)計(jì)及製造生產(chǎn)，目前我們一般所使用的衛(wèi)星定位儀就是指這部份，也是我們需要了解的重點(diǎn)。GPS接收機(jī)的基本功能上面已經(jīng)提到GPS接收機(jī)的主要功能乃定位功能，也就是計(jì)算出座標(biāo)（在臺(tái)灣常看到的座標(biāo)表示方法，就是經(jīng)緯度及二度分帶方格座標(biāo)），然後將這個(gè)座標(biāo)資料儲(chǔ)存起來(lái)，等下一秒鐘時(shí)，就又會(huì)有最新的座標(biāo)資料產(chǎn)生，而GPS接收機(jī)內(nèi)所設(shè)計(jì)的軟體只要利用這些不同的座標(biāo)變化，就可以計(jì)算出行進(jìn)的方向與移動(dòng)的速率了，這就是由定位功能所延伸出來(lái)的導(dǎo)航功能。由此可知，任何一種GPS接收機(jī)，座標(biāo)資料就是他們的基本資料庫(kù)，利用這個(gè)資料庫(kù)，再設(shè)計(jì)出其他的功能，在GPS領(lǐng)域裏，這個(gè)資料庫(kù)被稱為：WAYPOINT，1在中文的翻譯中有許多名稱，一般較多的稱法為：航點(diǎn)。而航點(diǎn)的建立基本上有三種：1.一種就是我們拿著一臺(tái)接收機(jī)行走（當(dāng)然，我們所稱的接收機(jī)是包含天線的，一般接收機(jī)的天線是連接或內(nèi)藏在接收機(jī)上），到達(dá)目的地或重要地標(biāo)後，直接把座標(biāo)資料儲(chǔ)存起來(lái)。2.另一種是利用現(xiàn)有地圖或座標(biāo)資料，將我們的目的地座標(biāo)先標(biāo)繪出來(lái)，再以手動(dòng)方式輸入到GPS接收機(jī)的航點(diǎn)（WAYPOINT）資料庫(kù)內(nèi)。3.第三種就是由製造商先行燒錄在接收機(jī)內(nèi)或經(jīng)由電腦軟體upload至接收機(jī)內(nèi)。一臺(tái)接收機(jī)有了航點(diǎn)資料，就等於有了糧草，可以讓接收機(jī)的軟體開(kāi)始發(fā)揮他們的功力了，包括各種導(dǎo)航功能的編輯與設(shè)定，都是先需要建立這個(gè)資料庫(kù)，因此在選擇接收機(jī)時(shí)，一定都會(huì)看到這個(gè)功能。簡(jiǎn)單說(shuō)，輸入航點(diǎn)資料就好像將一些地方的住址儲(chǔ)存到GPS接收機(jī)內(nèi)，而GPS接收機(jī)就會(huì)依照這些資料告知我們，目的地距離我們有多遠(yuǎn)，在我們的那個(gè)方向。由此可知，GPS接收機(jī)若沒(méi)有WAYPOINT這個(gè)資料庫(kù)就變不出花樣了。了解GPS的特性當(dāng)我們要應(yīng)用GPS當(dāng)成我們的安全休閒及定位的輔助工具，就必須要了解其特性，知道他的優(yōu)點(diǎn)及限制，才能真正發(fā)揮GPS的功能。定位的準(zhǔn)確度：由於GPS是由美國(guó)國(guó)防部所管理，為了其本身國(guó)防安全，僅開(kāi)放部份功能（C/Acode）給民間所使用，在正常理論及標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，現(xiàn)今一般較具水準(zhǔn)的個(gè)人用GPS接收機(jī)定位出來(lái)的位置準(zhǔn)確度，其統(tǒng)計(jì)平均值約在半徑15公尺以內(nèi)，但是由於受到大氣層的作用、所接收到衛(wèi)星數(shù)量的多寡等，都會(huì)使定位的準(zhǔn)確度降低，但是影響最大的是美國(guó)國(guó)防部的選擇性干擾，他是一種隨機(jī)的干擾，使得定位的準(zhǔn)確度會(huì)降至半徑100公尺以上，為的是其國(guó)防安全因素考量，但也是造成使用者最不方便的地方，因?yàn)槠浜鲇泻鰺o(wú)，時(shí)間長(zhǎng)短不定，不易掌握。但在今年五月二日後，美國(guó)政府已宣怖停止一般性的干擾，只會(huì)在特定事件及區(qū)域中進(jìn)行干擾，以提高一般定位之準(zhǔn)確度。在此之下，以GARMIN的GPS接收機(jī)做分析：（在可進(jìn)行三度空間定位的環(huán)境下，臺(tái)灣）水平定位準(zhǔn)確度：95﹪的時(shí)間，在半徑10公尺內(nèi)。50﹪的時(shí)間，在半徑5公尺內(nèi)。高度定位準(zhǔn)確度：約是水平誤差值×1.25~1.65倍間這在目前所有的個(gè)人定位儀器中，已經(jīng)是相當(dāng)準(zhǔn)確與方便了。2使用的環(huán)境限制：由於GPS的衛(wèi)星在兩萬(wàn)公里高空，信號(hào)微弱，穿透力不強(qiáng)，加上利用三角測(cè)量原理，需要的是直線傳輸?shù)男盘?hào)，因此下列環(huán)境，都是影響信號(hào)接收的因素。一般的房屋室內(nèi)環(huán)境、高樓大廈實(shí)體。2.高山峽谷谷底、濃密的樹(shù)林、汽車車頂下等。在上述環(huán)境下，是會(huì)收不到衛(wèi)星信號(hào)而無(wú)法定位的，但氣候並不影響其定位功能的。地圖定向定位技術(shù)與GPS地圖定向定位是一種技術(shù)，也是個(gè)人的一種求生自救技能，我們應(yīng)該人人都要學(xué)習(xí)，而GPS是科技的產(chǎn)物，用以輔助個(gè)人技術(shù)之不足及減少人為誤判因素。由此可知，兩者是並行不悖、相輔相成的，將GPS列入標(biāo)準(zhǔn)登山裝備，應(yīng)是實(shí)務(wù)需求而非流行炫耀。分析如下：GPS部份由於GPS的衛(wèi)星在兩萬(wàn)公里高空，信號(hào)較弱，穿透力不強(qiáng)，加上利用三角測(cè)量原理，需要的是直線傳輸?shù)男盘?hào)，環(huán)境限制的條件即如上所述。地圖定向定位部份由於必須以目視觀察週遭地形地物等環(huán)境，便有個(gè)人判斷技巧及氣候問(wèn)題。在山區(qū)中會(huì)應(yīng)用到定位技術(shù)的時(shí)機(jī)，大都是身處視野不佳或路線不明確時(shí)，希望藉定位技術(shù)來(lái)確認(rèn)位置，但是若遇上大霧等氣候，就無(wú)法用地圖定位的方式。由此可知GPS與地圖定向定位技術(shù)是相輔相成的GPS能快速準(zhǔn)確的計(jì)算出所在位置的座標(biāo)，使登山者能輕易地與地圖做直接比對(duì)，使您在無(wú)法用傳統(tǒng)地圖定位判斷所在位置時(shí)，能夠多一種定位工具。在山區(qū)中，會(huì)有許多岔路及地形容易造成迷路，尤其是在起霧時(shí)更是無(wú)法憑目視來(lái)做地形地物的標(biāo)定，這時(shí)GPS就更能發(fā)揮功效了。自救與救人，在現(xiàn)今許多熱心的救難人員及組織都已配備有GPS的設(shè)備，例如國(guó)軍海鷗部隊(duì)等，若是受困人員能利用GPS及無(wú)線電報(bào)出座標(biāo)，則救難人員就可以最快速度趕抵現(xiàn)場(chǎng)，不僅提高救援成功的機(jī)率，也降低社會(huì)成本。GPS只是一種電子儀器，並不能完全取代傳統(tǒng)的指北針，但是確是最佳的定位導(dǎo)航儀器，多一種輔助工具多一分的安全。GPS的用途已充份的應(yīng)用在各領(lǐng)域中，航空飛行、輕航機(jī)、飛行傘、船隻、橡皮艇、排筏、自行車、登山越野、汽車及考古、資源調(diào)查….等，均已與GPS息息相關(guān)，我們可以在一個(gè)登山行程中了解GPS的重要性：3首先先在地圖上先標(biāo)示出預(yù)計(jì)的路程及行走路線，並概算出所有重要地點(diǎn)或地標(biāo)的座標(biāo)值。2.將這些座標(biāo)值輸入到GPS的航點(diǎn)資料庫(kù)內(nèi)。3.出發(fā)利用GPS做實(shí)際定位及導(dǎo)航，並將真正行走的軌跡紀(jì)錄在GPS內(nèi)，如此即可利用這些紀(jì)錄做回程的導(dǎo)航，免於迷路。4.在整個(gè)行程中，我們也可以將我們所見(jiàn)景物的狀況紀(jì)錄在GPS上，例如哪個(gè)山屋需要維修、步道狀況、林相、野生動(dòng)物出沒(méi)及地形地物的變動(dòng)等，均可將其定位出來(lái)，藉此我們也可在下山後，將相關(guān)資料提供給各界，做為維修依據(jù)及資源調(diào)查、保育等工作的些微心力。當(dāng)有夥伴需要救援時(shí)，也可以提供救援人員精確的座標(biāo)資料，使得夥伴能藉此獲得最快速的救援。由此可知，當(dāng)我們善用一臺(tái)GPS時(shí)，不僅可以自救，也可以救人，稱其為一項(xiàng)登山安全裝備並不為過(guò)。認(rèn)識(shí)GPS基本規(guī)格AcquisitionTimes：第一次定位所需的時(shí)間代表著一臺(tái)GPS接收機(jī)，在一標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，從開(kāi)機(jī)並開(kāi)始搜尋天空上的衛(wèi)星、接收及解調(diào)衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)而計(jì)算出接收機(jī)所在位置的座標(biāo)值，此過(guò)程所需要的時(shí)間，即為第一次定位時(shí)間。對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，時(shí)間愈短當(dāng)然愈方便，不需等待長(zhǎng)久時(shí)間即可知道所在位置的座標(biāo)。UpdateRate：資料更新速率代表著一臺(tái)接收機(jī)，所顯示及提供的種種座標(biāo)及導(dǎo)航資料更新速率，目前最普遍的是每秒鐘更新一次。Accuracy：定位準(zhǔn)確度代表著一臺(tái)GPS接收機(jī)，在一標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，其所計(jì)算出來(lái)的位置準(zhǔn)確度，例如若標(biāo)示15公尺，表示此接收機(jī)的平均定位誤差值約在半徑15公尺內(nèi)。當(dāng)然數(shù)值愈低愈佳。Dynamics：動(dòng)態(tài)加速衛(wèi)星追縱能力代表著一臺(tái)GPS接收機(jī)，在加速運(yùn)動(dòng)中，所能鎖定衛(wèi)星的能力，例如航空用GPS所需的鎖定能力就要比較高?；驹O(shè)定方面MapDatum：大地座標(biāo)系統(tǒng)Coordinate：座標(biāo)顯示格式GPS在全世界任一地區(qū)均能使用，但是由於每個(gè)地區(qū)或國(guó)家幅員大小差異極大，加上測(cè)繪地圖的年代基準(zhǔn)不一，所以在不同地區(qū)或國(guó)家，拿到的地圖即需注意下列兩項(xiàng)標(biāo)識(shí)：4針對(duì)上述兩項(xiàng)，GPS接收機(jī)出廠時(shí)，一般的內(nèi)定值一般如下：1.大地座標(biāo)系統(tǒng)：WGS84─1984年所定的大地座標(biāo)系統(tǒng)。2.座標(biāo)顯示方式：經(jīng)緯度。而如臺(tái)灣地區(qū)目前所正式公告使用的大地座標(biāo)系統(tǒng)為1967年所定，與一般接收機(jī)出廠時(shí)的內(nèi)定值不同，因此若未經(jīng)更改上述兩項(xiàng)設(shè)定而直接使用，則所得到的座標(biāo)值與臺(tái)灣區(qū)的地圖一比較，您將發(fā)現(xiàn)會(huì)相差近900公尺，所以在使用GPS時(shí)，需注意這兩項(xiàng)設(shè)定！同樣地，若是到外國(guó)地區(qū)，也必須了解當(dāng)?shù)氐貓D的大地座標(biāo)系統(tǒng)為何種名稱。另外就是座標(biāo)表示的方式，在臺(tái)灣地區(qū)常用的有兩種：經(jīng)緯度與二度分帶方格座標(biāo)，至於用那一種，同樣是依所用的地圖標(biāo)示為準(zhǔn)。也就是說(shuō)，在選用GPS時(shí)，需注意是否該接收機(jī)的這兩項(xiàng)規(guī)格，是否有符合當(dāng)?shù)氐淖鶚?biāo)系統(tǒng)設(shè)定，以供轉(zhuǎn)換。導(dǎo)航功能方面Waypoint：航點(diǎn)Route：航線TrackLog：航跡記錄GPS接收機(jī)所計(jì)算出的任何時(shí)刻座標(biāo)資料，在GPS裏我們都稱為一個(gè)航點(diǎn)(WAYPOINT），也就是說(shuō)每個(gè)航點(diǎn)所表示的就是一個(gè)座標(biāo)值，比較重要的航點(diǎn)，我們就可以把它儲(chǔ)存在接收機(jī)內(nèi)，並編上一個(gè)名字，讓我們可以辨別。由於在地球表面上的任何位置，都以不同的座標(biāo)值來(lái)表示，因此只要知道兩個(gè)不同航點(diǎn)的座標(biāo)資料，接收機(jī)就可馬上計(jì)算出兩個(gè)航點(diǎn)間的直線距離、相對(duì)方位及航行速度，這就是GPS接收機(jī)導(dǎo)航資料的來(lái)源。例如：目前我們?cè)诨』疖噥?zhàn)，希望往南行駛，第一個(gè)目的地是臺(tái)北車站，第二個(gè)目的地是新竹火車站；從起點(diǎn)至終點(diǎn)，每站就都是一個(gè)航點(diǎn)，航點(diǎn)與航點(diǎn)間的行程稱為航段（LEG），從起點(diǎn)依序經(jīng)過(guò)各點(diǎn)至終點(diǎn)新竹車站等，整個(gè)行程我們稱之為：一條航線或是一條路徑（ROUTE），圖示如下（航點(diǎn)）航段（航點(diǎn)）航段（航點(diǎn)）基隆車站→臺(tái)北車站→新竹車站全程稱為：Route我們只要事先將各點(diǎn)的座標(biāo)資料（利用地圖或查詢相關(guān)資料）輸入GPS接收機(jī)內(nèi)，我們就可建立許多航點(diǎn)資料，要使用時(shí)再將其叫出，利用GPS接收機(jī)的導(dǎo)航功能做各航段間的導(dǎo)航。由此可知，要利用GPS做導(dǎo)航功能，最基本的就是先建立航點(diǎn)的資料，然後儲(chǔ)存在接收機(jī)內(nèi)，如此不管是要做航點(diǎn)與航點(diǎn)間的導(dǎo)航，或是要編輯一條航線，就可直接利用記憶體內(nèi)的航點(diǎn)資料了，也可以說(shuō)〞航點(diǎn)〞是GPS接收機(jī)導(dǎo)航功能所需最基本的資料了。5另一種功能稱為”航跡功能（TrackLogs）”，也就是記錄下使用者移動(dòng)時(shí)的軌跡，如此使用者在回程的時(shí)候，就可以依循所記錄的軌跡資料，延著原路回到出發(fā)點(diǎn)，這就是航跡記錄功能。航跡記錄功能可以說(shuō)是最快速的回程導(dǎo)航功能，特別是在飛行與航海的環(huán)境，當(dāng)然若是在山區(qū)與陸地上，由於可能受到地形地物的遮避，GPS接收機(jī)收不到信號(hào)而無(wú)法定位，航跡有斷斷續(xù)續(xù)的現(xiàn)象產(chǎn)生，但只要與航點(diǎn)相互應(yīng)用，依然能充份發(fā)揮導(dǎo)航的功能。如何選擇既已鎖定我們所要的接收機(jī)種類，就以在臺(tái)灣地區(qū)適用的條件來(lái)篩選：中文顯示操作模式（目前已有中文機(jī)推出，但看個(gè)人需求而定）。具有臺(tái)灣地區(qū)虎子山大地座標(biāo)系統(tǒng)（Hu-Tzu-ShanMapDatum）：沒(méi)有這個(gè)功能，所定位出來(lái)的座標(biāo)值，會(huì)跟臺(tái)灣的一般地圖無(wú)法搭配，偏差了將近900公尺，此點(diǎn)相當(dāng)重要。具有經(jīng)緯度及橫麥卡托二度分帶投影座標(biāo)系統(tǒng)等座標(biāo)顯示方式，因?yàn)檫@兩種座標(biāo)顯示方式在臺(tái)灣地區(qū)最常用。4.具有航點(diǎn)記錄功能（WAYPOINT）：250點(diǎn)以上，多多益善。5.具有航跡記錄功能（TRACKLOG）：至少1000點(diǎn)以上，愈多愈好，可增加在山區(qū)之應(yīng)用領(lǐng)域。6.具有單點(diǎn)導(dǎo)航功能（GOTO）：避免迷路的必要功能。上面的條件，為基本選擇要件，當(dāng)您依此選到您心目中的GPS接收機(jī)後，就可以準(zhǔn)備好好的讓他發(fā)揮。如何快速上手當(dāng)拿到一臺(tái)您所選購(gòu)的GPS接收機(jī)後，如果是具有中文操作模式還好，若為英文介面，再加上目前的GPS接收機(jī)的按鍵數(shù)量都變的很少，可能會(huì)讓人產(chǎn)生許多疑惑：這麼少的按鍵，如何發(fā)揮及設(shè)定所有功能？其實(shí)若各位還記得GPS最重要的基本資料庫(kù)：航點(diǎn)(WAYPOINT)，從這裏出發(fā)就對(duì)了。依照目前大部份GPS接收機(jī)所設(shè)計(jì)的操作模式及在臺(tái)灣使用的需求，建議您上手的學(xué)習(xí)步驟及重點(diǎn)如下：電源的開(kāi)啟與關(guān)閉，螢?zāi)粺艄獾拈_(kāi)關(guān)。2.學(xué)會(huì)該接收機(jī)更改設(shè)定及英文字、阿拉伯?dāng)?shù)字輸入的方式。3.找出這臺(tái)接收機(jī)的"基本功能設(shè)定"，將下列項(xiàng)目接收機(jī)的內(nèi)定值做更改：?jiǎn)挝唬║nit）：改成您習(xí)慣的單位表示法，如公制單位（Metric）。大地座標(biāo)系統(tǒng)（Mapdatum）：將WGS84改成Hu-Tzu-Shan虎子山系統(tǒng)。座標(biāo)顯示格式（Positionformat）：使用經(jīng)緯度或二度分帶座標(biāo)顯示。4.了解該接收機(jī)是否在開(kāi)機(jī)後，需要輸入?yún)⒖键c(diǎn)做初始設(shè)定（Initialsetup）。65.學(xué)會(huì)航點(diǎn)（Waypoint）的建立與清除。6.學(xué)會(huì)導(dǎo)航功能（GOTO）的開(kāi)啟與停止。只要您依照上述步驟及重點(diǎn)自行操作或詢問(wèn)銷售人員，就能很快且正確的使用您所購(gòu)買的GPS接收機(jī)。依筆者經(jīng)驗(yàn)，在剛使用時(shí)，若能利用開(kāi)車時(shí)來(lái)做各種功能的體驗(yàn)，是最快且印象最深刻的一種方式。經(jīng)緯度與二度分帶方格座標(biāo)表示法的差異經(jīng)緯度座標(biāo)表示法是以度、分、秒的方式表示，如同時(shí)間的時(shí)、分、秒般的以六十進(jìn)位的方式來(lái)計(jì)算，如60秒=1分，60分=1度，而因?yàn)榈厍蚴菣E圓型球體，因此在臺(tái)灣地區(qū)附近，經(jīng)緯度中，每相差1秒，相隔距離約等於29公尺遠(yuǎn)，每個(gè)緯度的代表距離都不相同（因地球是橢圓型的）。例：N25度30分00秒與N25度30分01秒間，就相差約29公尺了。而二度分帶方格座標(biāo)的表示方式，則是假設(shè)在某一小區(qū)域內(nèi)，