TrailCam

指南

坡度百分比怎么换算成角度(度数)

用百分比表示的坡度,跟用角度表示的坡度,是同一种"陡"的两种说法,有点像英里和公里是同一段距离的两种说法——但坡度和角度之间,并不像距离单位那样按同一个比例换算。坡度 20% 离"垂直的五分之一"差得远,坡度 50% 听起来像是 25% 的两倍陡,换成角度看却完全不是两倍。换算本身只是一行三角函数,真正值得花时间弄明白的,是它为什么会这样。

先说结论

把百分比坡度换算成角度,先除以 100,再取反正切(arctan)。坡度 20% 就是 arctan(0.20),算出来大约是 11.3 度。反过来,把角度取正切(tan)再乘以 100:坡度是斜面 15 度,就是 tan(15°) × 100,约等于 26.8% 的坡度。

两个方向都不需要什么特殊工具,普通科学计算器或者手机自带的计算器 App 里的 arctan(有的标成 tan⁻¹)和 tan 按钮就够用,只要记得切换成"度"而不是"弧度"模式。

为什么这两个数字不会一起变

坡度就是"爬升 ÷ 距离",跟徒步记录本来就用来算平均坡度的那个比值是同一个东西,只是换成了百分比而不是分数。角度衡量的是旋转的大小,不是一个比值,把两者连起来的是正切函数,而不是一条直线的刻度,这正是坡度越陡、两者差得越远的原因。坡度从 0 涨到 100%,对应的地面从平地变成"爬升和距离相等"的斜面;同样的这一段区间,角度却只从 0 度涨到 45 度,刚过垂直墙面所需的 90 度的一半。

这个差距会随着坡度变陡而越拉越大。坡度从 10% 涨到 20%,角度也差不多同比例地从 5.7 度涨到 11.3 度,缓坡上两个数字差不太多,感觉可以互相替换。但坡度从 100% 涨到 200%,角度却只是从 45 度挪到大约 63.4 度,远远不到两倍。坡度会随着坡越陡一直线性往上涨,角度却越靠近 90 度涨得越慢,永远够不到 90 度——毕竟一个人还能站得住脚往上走的斜面,再陡也不会变成一堵真正垂直的墙。

拿一次徒步的记录,一步步算到角度

假设一次徒步的记录显示距离 3.2 公里,一段连续爬升 480 米。先算坡度——跟平均坡度那篇里的除法一样:480 ÷ 3,200 = 0.15,坡度 15%。这个 0.15 直接就是反正切要用的数字,不用再多除一次。arctan(0.15) 约等于 8.5 度,也就是说,徒步 App 说的"坡度 15%",换到一块用角度标注的路牌上,大概就是 8.5 度的斜坡。

反过来算,起点是角度而不是距离和爬升。登山口的牌子上写着"前方 12 度上坡",换算时先算 tan(12°),约等于 0.213,再乘以 100,得到坡度 21.3%——对一个以为角度和百分比该一一对应的人来说,这个结果比"12"这个数字听起来要陡不少。

对照表

  • 坡度 5% ≈ 2.9 度
  • 坡度 10% ≈ 5.7 度
  • 坡度 15% ≈ 8.5 度
  • 坡度 20% ≈ 11.3 度
  • 坡度 30% ≈ 16.7 度
  • 坡度 50% ≈ 26.6 度
  • 坡度 100% = 45 度
  • 10 度 ≈ 坡度 17.6%
  • 20 度 ≈ 坡度 36.4%
  • 30 度 ≈ 坡度 57.7%

为什么坡度 100% 不等于垂直

最常见的误会,是把坡度 100% 当成"离垂直悬崖还差一半",甚至直接当成垂直本身。两个理解都不对。坡度 100% 的意思是,爬升的高度正好等于走过的水平距离——每往前一米就往上一米——换算成角度是 45 度,算是相当陡的一段爬升,但离真正的悬崖还远得很。要接近"往上涨得比往前走得快"的感觉,坡度得远远超过 100% 才行——百分比这个数字没有上限,真正的悬崖能读到几百个百分点,而角度不管坡有多陡,都不会超过 90 度。

正因为这样,哪个单位听起来更吓人,会随着坡本身有多陡而反过来。坡度比较缓的时候,百分比这个数字看起来比角度数字更大、更唬人——同样一段缓坡,说"坡度 8%"就比说"4.6 度"听起来陡。到了真正陡的地方,情况反过来:角度快到 90 度就封顶了,百分比却能一路涨过 100,所以哪个单位听着更吓人,完全取决于那段坡正好落在这条曲线的哪个位置。

TrailCam 在这里能帮上什么

TrailCam 会给每条路线记录距离和累计爬升,回放的时候把高度剖面图画在地图下面——这正是上面算坡度用到的那两个数字。把某一段坡换算成角度,是在这两个数字基础上多做的一步,适合拿去跟用角度标注的路牌、雪场坡度标示之类的东西做对比,但不是 TrailCam 自己会算出来的数字。TrailCam 免费下载。

常见问题

坡度 100% 等于垂直的 90 度斜面吗?
不等于。坡度 100% 是 45 度的斜面——爬升的高度正好等于走过的水平距离。要接近垂直,坡度得涨到没有上限才行,因为连接两者的正切函数,会随着角度接近 90 度而涨向无穷大。
为什么同样一段缓坡,用百分比说比用角度说听着更陡?
因为坡度和角度只有在角度很小的时候才比较接近,就算那时候坡度也稍微领先一点——比如坡度 10% 大约是 5.7 度,同样一段缓坡,百分比的数字比角度的数字要大。坡越陡,这个差距就拉得越开。
不用计算器能把坡度换算成角度吗?
想要精确结果不太现实——反正切不是那种适合心算的运算。不过上面的对照表已经覆盖了徒步中最常遇到的那些数值,剩下的用手机计算器里的 arctan 或 tan(记得切到"度"模式)就能算。

记录你自己的轨迹

TrailCam 是一款 iPhone 上的 GPS 轨迹记录 App,会把沿途拍的视频、照片和语音钉在你拍下它的那个位置,并支持导出成 GPX 1.1 或 CSV。免费下载。

在 App Store 下载