度、弧度与梯度
一整圈被定义为 360 度,这个习惯来自古巴比伦的六十进制。弧度是数学与物理的标准单位,定义为弧长等于半径时所对的圆心角,因此一整圈是 2π 弧度,1 度 = π ÷ 180 ≈ 0.0174533 弧度,1 弧度 ≈ 57.2958 度。三角函数在微积分中的求导公式只有用弧度才成立,编程语言里的正弦余弦函数接受的参数也都是弧度,这是最容易出错的地方。
梯度又叫百分度,符号 gon 或 grad,把直角分成 100 份,一整圈等于 400 gon,所以 1 gon = 0.9 度,50 gon = 45 度。它主要出现在测绘和部分欧洲工程规范中,计算器上的 GRAD 模式就是指它。角分和角秒是度的细分,1 度 = 60 角分,1 角分 = 60 角秒,天文观测和经纬度坐标常用这两个单位。
度分秒与十进制度的互换
经纬度既可以写成 30°15′30″ 这样的度分秒,也可以写成 30.2583° 这样的十进制度。换算方法是把分除以 60、秒除以 3600,再与度相加:30 + 15 ÷ 60 + 30 ÷ 3600 = 30 + 0.25 + 0.008333 = 30.258333 度。反过来,取整数部分为度,小数部分乘 60 取整为分,剩下的小数再乘 60 就是秒。南纬和西经写成负数时,负号只加在度上,分和秒仍取正值。
常用对照:45 度 = π ÷ 4 ≈ 0.785398 弧度 = 50 gon;90 度 = π ÷ 2 ≈ 1.570796 弧度 = 100 gon;180 度 = π ≈ 3.141593 弧度。地理上 1 角秒的纬度差约 30.9 米,所以坐标保留到小数点后四位(约 11 米精度)通常够用。工具上半部分做六种单位的通用换算,下半部分单独处理度分秒输入,两个结果会一起显示,互不影响。