如何快速辨認山頭
前言
自從發表「如何製作展望模擬圖」(以下簡稱文1
http://tw.myblog.yahoo.com/ncku-ob/article?mid=556&prev=581&l=f&fid=41）後，獲得不少迴響，但由於步驟繁複，且極為耗時，心想大概很少人能夠順利完成一張圖，而「從照片認山頭－以軟體及撰寫程式輔助」(以下簡稱文2 http://tw.myblog.yahoo.com/ncku-ob/article?mid=611&prev=656&next=602&l=f&fid=41) 所使用的方法雖較完善，但缺點是需要兩個已知山頭才能進行內插計算，且程式操作稍嫌繁複，不利於推廣應用。可是展望模擬圖對於親臨現場或照片上之山頭辨認具有極高的正確性及實用價值，因此，必須想方設法提升辨識效率，才不致流於空談。幾經研究，提出以下構想供各位參考。
初步構想
一、 地標檔之改良
文1以Google Earth（以下簡稱GE）觀景台程式為工具，搭配全台三角點與百岳之.kml地標檔（http://gemvg.com/php/kml/kml.php?kmlpath=http://gemvg.com/ge/twmountain/twcontrolpoint.kmz及http://gemvg.com/php/kml/kml.php?kmlpath=http://gemvg.com/ge/twmountain/twmountains100.kmz），其地標標籤與圖示大小均同，但因展望點與各山頭距離不一，無法在一個縮放比例下同時看到許多地標，每個山頭都須反覆拉近確定名稱，隨後拉遠移至下一目標，不僅極為不便，更是製作耗時的主要原因！若能按距離遠近更改其大小，即能在螢幕上顯示相同之尺寸，並同時看到許多目標，但詢問原創者鷹頭學長之後，得到的答案是不可行，故此路暫時不通。
二、 立體地形圖
最近有一汽車廣告將美國某處地形圖依地形高低拉起，成為一張立體圖，由於地形圖上的山頭、鞍部與獨立標高註記較為完整，如果能將台灣的地形圖也如法泡製，套疊在GE上再以觀景台程式觀看，就可一一確定各山頭之名稱。
於是利用上河圖的掃描檔，去除邊框並套疊在GE上，以觀景台程式觀看，確實能辨識一些山頭，但對於註記被遮蔽的部分山頭，因其位置已固定不動，就只好移動或旋轉畫面來加以確定，囿於圖檔甚大，花費的時間十分可觀，加上地圖版權的問題，所以此法也是不太實用。
三、 山形模擬
以上都是利用觀景台程式為工具，因此必受GE所限，而有一些失真（詳文1“失真原因分析”前3點），如果改用其他方法，或許就能跳脫其限制，得出不一樣之結果。
首先，從全台三角點與山頭（mt.dat檔）求取每隔N度方位角（如0.5或1度）之縱角最大者，將相鄰點連線並加註山名，即可模擬從展望點所見之山形（山形模擬檔），再以CAD軟體（如AutoCAD、MicroStation）套疊展望模擬圖或全景照片，取外圍兩已知點並縮放至與其相合，則模擬圖或照片上之未知山頭即可由山形模擬檔中對應之山名求出。但因三角點的數量有限，相對於連續變化之真實輪廓而言，山形失真程度很大，且若某方向最高點在mt.dat中無資料時，誤差就更大了。解決之道，是利用全台數值地形模型（DTM）進行模擬運算，即可十分逼真的模擬真實輪廓，可是DTM的資料量極其龐大，將占用極為可觀的電腦運算資源，若能加以篩選，只保留山的特徵（稜線）的資料點，甚至向量化加以簡化，即可求得最佳之山形模擬。此部分尚屬理論推演階段，留待後續進一步研究。
靈光一閃
99年5月帶家人至合歡東峰賞花，幸運拍到雲霧不多的全景照片，為確定是否可見大霸尖山，利用視線標高（作法參考文2）檢查是否被布秀蘭山東側稜線遮蔽，忽然靈光一閃，何不以此原理，將山頭投影至相同距離？如此就可突破GE地標圖示及標籤大小無法個別設定的限制。
此法就像地圖投影學中的圓柱投影（UTM、台灣地區67及97坐標系統所使用的橫麥卡脫投影即屬圓柱投影之一），假設以展望點為圓心，特定距離為半徑，作一個虛擬圓柱，並於圓心與所有山頭間各拉一條線（即視線），則各線與圓柱之交點即為其投影位置。因為從展望點觀看它和山頭的實際位置視角相同，如此便可騙過肉眼而得到一樣的答案。此外，若將圓柱沿某一垂直方向剪開再攤成平面，不就像是一張展望模擬圖嗎！以觀景台程式的左右平移功能水平移動，又像是在走馬燈的中心看著它呢。
由於山頭的距離多在數公里甚至上百公里之遙，因此若將地表視為平面，以67或97的平面坐標，應用平面三角公式計算距離、方位角及投影位置，將造成較大誤差導致錯誤，因此必須引用球面三角公式解算，由於過程十分複雜，若無大地測量相關背景知識將難以理解，故予以省略。
標高方面，GE使用的標高雖與台灣地區的正高系統相近，但比較二者仍有一些差異（詳文1“失真原因分析”之1），若要精確模擬，須將mt.dat檔之標高值改為GE的標高，也就是在GE中以各山頭的最高點（通常不是三角點位置）為中心，一直放大至下方的海拔高度不再變化之值。而mt.dat檔的內容係由http://jidanni.org/geo/taiwan_datums/triangpts/twd67/twntwd67v2.zip 刪除無點名與明顯非山頭者，再加入無三角點之百岳以及部分測試所須山名，約有2000多點，本來想將百岳的標高改成GE的標高，但因十分耗時，且一旦GE更新標高就得重來，因此只得放棄。折衷之道，是只將展望點設為GE的標高，以減少一點誤差。
如果展望點位於建物樓頂，因GE標高並未包含建物高度（視窗下方的海拔高度係指地面值），故須自行加上樓高，一般多以一層樓3公尺 估算，然後縮小比例至視角海拔高度為樓頂之值，同時，模擬的結果將是沒有任何建物的情況。若展望點在台北市，則可套疊鷹頭學長的台北市3D立體建物圖http://gemvg.com/ge/Tp3D/Taipei3DBuildings.kmz
，就能正確模擬實地的狀況。
此外，計算投影位置的標高也須考慮地球曲率與大氣折光的影響（公式及註解詳見文2），才能減少其誤差。
至於圓柱半徑設定多少較為適合？通常範圍超過10公
里的測量就需將地表視為球面以減少誤差，故先將半徑設為
此值，然後從mt.dat檔求取每隔N度方位角之縱角最大者，
投影至10km半徑之圓柱上，寫成GE的.kml地標檔，由觀景
台程式發現山頭實際位置與投影位置之差異不大，證明構想
可行。
操作步驟
一、填寫資料檔
以記事本開啟dr_mt.dat資料檔（範例檔置於
https://docs.google.com/leaf?id=0B-dkUcqTN_TEODBhYjdjZjgtOTMyOS00YWYxLTkwZTMtNWFlYWUzN2QxMDE5&hl=en），按照檔案中的註解，填寫各項內容，包括展望點名稱、經緯度、GE標高、地標比例及各項山頭篩選條件，因GE係採用WGS84坐標系統，若只有67坐標而不知展望點之經緯度，可至「中央研究院 - Web版坐標轉換程式」http://webgis.sinica.edu.tw/cgi-tran/webtrans.htm ，利用「1.單筆坐標轉換」，轉換模式選擇「GRS67TM2->WGS84經緯」加以轉換。
二、執行dr_mt.exe程式
以滑鼠左鍵雙擊dr_mt.exe，即執行此程式，產生mt-aza.kml（方位角標示檔）、mt.kml（山頭標示檔），以及mt.srt（排序成果檔）。因編碼不同之故，前兩個檔案需以記事本軟體修改，即利用另存新檔指令，將下方之編碼從ANSI改為UTF-8，存檔類型設為"所有檔案"，否則中文字將呈現亂碼。
三、辨認可視山頭
以滑鼠左鍵雙擊mt-aza.kml及mt.kml檔，即自動進入GE，參考http://gemvg.com/archives/126之操作說明，設定展望點（已知山頭之經緯度可查mt.dat）及開啟觀景台程式，稍為縮放畫面，當看到山名與方位角註記即停止，就能看到可能的山頭名稱，然後在GE左側“位置”之mt資料夾中，開關各個山頭及其紅色視線（如圖1），其中黃色圖釘尖端為山頂，而山名前的數字代表其方位角，視線被截斷者就看不到（如圖2，證明雪山東峰看不到羊頭山）。
此外，可將確定看不見的刪除，然後對mt資料夾名稱更名為展望點名稱，並按右鍵選取“將位置另存為…”，存成展望點名稱.kml檔，以便於後續應用。
四、重覆以上步驟
利用由粗到精的原則，於步驟一先以較寬鬆的範圍給定各項參數值，例如地標比例、方位角間距條件、距離條件、標高條件、方位角條件、方位角標示間隔先分別設為10、5、200、0至4000、0至360、10，求出大致之解答，再對細部尚未解出者，分別縮小範圍給予較小之值，直到滿意為止。
另一方面，若碰到多重稜線時，可在求出此方向最大縱角者之後，於mt.srt檔找出其距離，然後再將距離條件設為此值，以解出次大縱角者，依此類推，即可求出多重稜線之山名。
經由以上步驟，估計應可求出七、八成以上的山頭，其餘則因鄰近方向有縱角較大者而無法入選，必須拉至很近以全台三角點與百岳之.kml地標檔辨識，或因mt.dat檔缺乏資料，須參考電子地圖（如Garmin MapSource TOPO Taiwan地圖）經補充後再重新求解。
範例
以太魯閣國家公園的砂卡礑步道入口照片（如圖3）為例，右後方高聳山頭猜測為塔山，但按上述方法執行後發現其視線被此山頭截斷，便於MapSource連接視線兩端，發現中間無三角點的丹錐山為可能者，遂將其資料輸入mt.dat檔重新計算，果得此解（如圖4）。
結語
本文主要目的是快速辨認山頭，以增進製作展望模擬圖的效率，以及照片上的山頭辨識。最大的優點是只要知道所在位置，不需兩個已知山頭進行內插計算，就能模擬四周可見之山頭，因此，不必長時間練功，也不用絕佳的天候與運氣，即使不是山友，也能成為認山頭達人！只要有台電腦、連上網路，足不出戶就能設定任意地點、漫遊群山、一一點名，除了有助於行前的資料準備與登頂後的按圖索驥，更希望帶給大家多一點的樂趣。
陳建志 99.8.27初稿 99.9.17修正 jgchen6@gmail.com
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