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指南

坡度百分比怎麼換算成角度(度數)

用百分比表示的坡度,跟用角度表示的坡度,是同一種「陡」的兩種說法,有點像英里和公里是同一段距離的兩種說法——但坡度和角度之間,並不像距離單位那樣按同一個比例換算。坡度 20% 離「垂直的五分之一」差得遠,坡度 50% 聽起來像是 25% 的兩倍陡,換成角度看卻完全不是兩倍。換算本身只是一行三角函數,真正值得花時間弄明白的,是它為什麼會這樣。

先說結論

把百分比坡度換算成角度,先除以 100,再取反正切(arctan)。坡度 20% 就是 arctan(0.20),算出來大約是 11.3 度。反過來,把角度取正切(tan)再乘以 100:坡面是 15 度,就是 tan(15°) × 100,約等於 26.8% 的坡度。

兩個方向都不需要什麼特殊工具,普通科學計算機或手機內建的計算機 App 裡的 arctan(有些標成 tan⁻¹)和 tan 按鈕就夠用,只要記得切到「度」而不是「弧度」模式。

為什麼這兩個數字不會一起變

坡度就是「爬升 ÷ 距離」,跟健行記錄本來就用來算平均坡度的那個比值是同一個東西,只是換成了百分比而不是分數。角度衡量的是旋轉的大小,不是一個比值,把兩者連起來的是正切函數,而不是一條直線的刻度,這正是坡度越陡、兩者差得越遠的原因。坡度從 0 漲到 100%,對應的地面從平地變成「爬升和距離相等」的斜面;同樣這一段區間,角度卻只從 0 度漲到 45 度,剛過垂直牆面所需的 90 度的一半。

這個差距會隨著坡度變陡而越拉越大。坡度從 10% 漲到 20%,角度也差不多同比例地從 5.7 度漲到 11.3 度,緩坡上兩個數字差不多,感覺可以互相替換。但坡度從 100% 漲到 200%,角度卻只是從 45 度挪到大約 63.4 度,遠遠不到兩倍。坡度會隨著坡越陡一直線性往上漲,角度卻越靠近 90 度漲得越慢,永遠不到 90 度——畢竟一個人還能站得住腳往上走的斜面,再陡也不會變成一堵真正垂直的牆。

拿一趟健行的記錄,一步步算到角度

假設一趟健行的記錄顯示距離 3.2 公里,一段連續爬升 480 公尺。先算坡度——跟平均坡度那篇裡的除法一樣:480 ÷ 3,200 = 0.15,坡度 15%。這個 0.15 直接就是反正切要用的數字,不用再多除一次。arctan(0.15) 約等於 8.5 度,也就是說,健行 App 說的「坡度 15%」,換到一塊用角度標示的路牌上,大概就是 8.5 度的斜坡。

反過來算,起點是角度而不是距離和爬升。登山口的牌子上寫著「前方 12 度上坡」,換算時先算 tan(12°),約等於 0.213,再乘以 100,得到坡度 21.3%——對一個以為角度和百分比該一一對應的人來說,這個結果比「12」這個數字聽起來要陡不少。

對照表

  • 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%

為什麼坡度 100% 不等於垂直

最常見的誤會,是把坡度 100% 當成「離垂直懸崖還差一半」,甚至直接當成垂直本身。兩個理解都不對。坡度 100% 的意思是,爬升的高度正好等於走過的水平距離——每往前一公尺就往上一公尺——換算成角度是 45 度,算是相當陡的一段爬升,但離真正的懸崖還遠得很。要接近「往上漲得比往前走得快」的感覺,坡度得遠遠超過 100% 才行——百分比這個數字沒有上限,真正的懸崖能讀到幾百個百分點,而角度不管坡有多陡,都不會超過 90 度。

正因為這樣,哪個單位聽起來更嚇人,會隨著坡本身有多陡而反過來。坡度比較緩的時候,百分比這個數字看起來比角度數字更大、更嚇人——同樣一段緩坡,說「坡度 8%」就比說「4.6 度」聽起來陡。到了真正陡的地方,情況反過來:角度快到 90 度就封頂了,百分比卻能一路漲過 100,所以哪個單位聽起來更嚇人,完全取決於那段坡剛好落在這條曲線的哪個位置。

TrailCam 在這裡能幫上什麼

TrailCam 會為每條路線記錄距離和累計爬升,回放的時候把高度剖面圖畫在地圖下方——這正是上面算坡度用到的那兩個數字。把某一段坡換算成角度,是在這兩個數字基礎上多做的一步,適合拿去跟用角度標示的路牌、雪場坡度標示之類的東西做對比,但不是 TrailCam 自己會算出來的數字。TrailCam 免費下載。

常見問題

坡度 100% 等於垂直的 90 度斜面嗎?
不等於。坡度 100% 是 45 度的斜面——爬升的高度正好等於走過的水平距離。要接近垂直,坡度得漲到沒有上限才行,因為連接兩者的正切函數,會隨著角度接近 90 度而漲向無窮大。
為什麼同樣一段緩坡,用百分比說比用角度說聽起來更陡?
因為坡度和角度只有在角度很小的時候才比較接近,就算那時候坡度也稍微領先一點——比如坡度 10% 大約是 5.7 度,同樣一段緩坡,百分比的數字比角度的數字要大。坡越陡,這個差距就拉得越開。
不用計算機能把坡度換算成角度嗎?
想要精確結果不太現實——反正切不是那種適合心算的運算。不過上面的對照表已經涵蓋了健行中最常遇到的那些數值,剩下的用手機計算機裡的 arctan 或 tan(記得切到「度」模式)就能算。

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