「方位角、方向角、天頂角、仰角與俯角是什麼？一文搞懂五種常見空間角度差異與應用」
在空間測量、地理導航、天文觀測以及建築設計等領域中，我們常會接觸到多種描述方向與角度的術語，如「方位角（Azimuth）」、「方向角（Bearing）」、「天頂角（Zenith Angle）」、「仰角（Elevation / Altitude）」與「俯角（Depression Angle）」。雖然這些詞語都與「角度」有關，但它們代表的意義、參考基準與應用場景卻各不相同。本文將帶大家一一釐清這些角度概念的異同，幫助你在學術或實務應用上更加精確。
一、方位角（Azimuth）
定義：
方位角是指從「正北方向」起順時針旋轉至目標方向的角度，範圍為 0° 到 360°。這是最常見於地圖與地理資訊系統（GIS）中的方向表示方式。
參考平面：水平面（地面）
常見應用：
- 地圖與 GPS 導航
- 測量與定位
- 天文望遠鏡設置
舉例：
東方的方位角為 90°，南方為 180°，西方為 270°。
二、方向角（Bearing）
定義：
方向角也用來表示一個方向，但多半以「四象限方式」表示，例如 N30°E（北偏東30度），其角度通常介於 0° 到 90° 之間，加上象限標示來決定完整方向。
參考平面：水平面
常見應用：
- 航海、航空導航
- 羅盤定向競賽
- 軍事戰術規劃
比較差異：
與方位角不同的是，方向角強調的是「相對於最近的主方向（N、E、S、W）」的偏角。
三、天頂角（Zenith Angle）
定義：
天頂角是指從「觀測者頭頂正上方（天頂）」到觀測對象方向所形成的角度。其角度範圍為 0° 到 180°，但在地面觀測上通常介於 0° 到 90°。
參考基準：天頂（垂直向上）
常見應用：
- 天文觀測（例如描述太陽高度）
- 衛星與雷達天線定位
- 光學與雷射測量
與仰角對比：
天頂角 + 仰角 = 90°（在理想平地情況下）
四、仰角（Elevation / Altitude Angle）
定義：
仰角是從觀測者「水平線」往上仰視目標物體所形成的角度。角度範圍為 0° 到 90°。
參考基準：地平線或水平線
常見應用：
- 天文望遠鏡仰角設置
- 衛星通訊天線方向設定
- 飛機起降角度
- 建築物遮蔽分析
舉例：
當太陽在你面前 45° 高度時，仰角為 45°。
五、俯角（Depression Angle）
定義：
俯角是從觀測者「水平線」往下俯視目標所形成的角度。與仰角相對應。
參考基準：水平線
常見應用：
- 軍事瞄準與測距
- 高樓視野分析
- 航空下視角度設計
舉例：
你站在山頂看山下某處地標，夾角為 20°，此即為俯角。
六、比較總整理表
| 角度名稱 | 參考基準 | 角度範圍 | 描述方向 | 常見應用 |
|---|---|---|---|---|
| 方位角 | 正北方向 | 0°–360° | 水平 | 地圖、GPS、測量 |
| 方向角 | N/E/S/W 象限 | 0°–90° | 水平 | 航海、軍事、羅盤定向 |
| 天頂角 | 垂直向上（天頂） | 0°–90° | 垂直 | 天文觀測、雷達、光學測距 |
| 仰角 | 水平向上 | 0°–90° | 垂直 | 衛星定位、天文、建築光照分析 |
| 俯角 | 水平向下 | 0°–90° | 垂直 | 航空下視、軍事、視野規劃 |
結語
雖然這些角度概念看起來相似，但它們所依賴的「參考基準」不同，造成了應用領域與計算方式上的差異。學會正確區分與使用這些角度，不僅有助於提升技術應用的精準度，也能幫助我們更清楚地理解空間中物體的相對位置。
不論你是學測量的學生，還是從事建築、導航或天文相關工作者，希望這篇文章能幫助你建立一套清晰的角度認知系統。
