基于奈斯密斯定律对徒步线路强度的划分研究
阿郑 小兔子
一、背景
户外徒步作为一种健康、环保、亲近自然的运动方式，近年来受到越来越多人的喜爱。但随着户外徒步事故的频发，徒步安全性及对线路强度的预分析越来越引起业内人士的重视。
线路难度是徒步线路的重要的指标之一，是徒步参与者需要了解的关键指标。部分商业机构或资深徒步者衡量线路X星或者Y级仅是根据徒步距离、拔高、海拔、风险等因素进行判定，过于主观评判，难以做到强度值的量化，以至徒步强者无法拉练足够、新手突然超量导致不可逆的损伤。
考虑到路况的差异，线路难度可以用等效替代法，含义为足够理想的条件下，一个能力均衡且理性的人徒步待测线路的消耗与此刻他们徒步一定里程平原平整的土路消耗相同，表现是用相同的时间、带来相当的疲劳。
通过本文的研究，徒步受好者在选择线路时，应根据个人的体力、装备情况和兴趣，充分了解线路的特点和难度，做好充分的准备工作，确保徒步登山活动的安全和愉快。
二、奈斯密斯定律的相关理论
2.1 奈斯密斯定律的基本原理
奈斯密斯定律（NAISMITH'S LAW）是一种用于计算徒步旅行时间的经验法则，由苏格兰登山家威廉·奈斯密斯（William Naismith）于1892年提出。该定律的核心思想是，在正常负重（不超过体重的1/4）的情况下，每小时可以行走5公里的平路，每爬升600米需要额外增加1小时的时间。这个定律可以帮助徒步旅行者估算行程所需的时间，从而更好地规划路线和安排行程。
2.2 奈斯密斯定律的适用条件及局限性
奈斯密斯定律假设了一个包括平地、上坡、下坡的平均步行时间，考虑了行程距离、拔高和地形难度，以计算估计完成行程所需的时间。
奈斯密斯定律未考虑气候条件、路况、通讯状况、风险程度等因素，这些条件可能会对整条线路的行进时间造成一定的影响。适用于路况相对稳定的成熟徒步线路，如青城山、龙泉山、天府绿道等线路。对于龙门山、巴朗山、四姑娘山等线路拔高落差式、路况复杂，线路补给不足，奈斯密斯定律在计算此等线路时考虑的因素明显不足，本文重点讨论在奈斯密斯定律增加其他可确定的因素，以便相对准确的计算徒步线路强度。
2.3 对奈斯密斯定律的改进与拓展
考虑奈斯密斯定律在复杂徒步线路中的局限性，将对奈斯密斯定律进行改进与拓展，主要在以下以下方面：
水平路程移动因素A1，重点考虑的是路基增益，对行进路基进行细分，设置了公路、机耕道、土路、栈道、松动碎石坡、流沙、乱石坡、冰川、沼泽等不同路况的计算系数。
行进阻碍增益因素A2，对行进中的不同阻碍物进行了细分，设置了空地、矮草类（低于30公分）、高草类（30-60公分）、疏林、成片密林、竹木灌丛、硬林（需要带开山刀开路）、硬雪（视积雪的深度）、软雪（视积雪的深度）、涉水等不同阻碍的计算系数。
重复道路减益因素A3，考虑到同一路况及阻碍，长时间行进时，人体对路况进入适应阶段，难度会相应降低，因此，在徒步线路中对于重复路况需考虑道路重复减益系数。
爬升下降因素B，根据路程距离、爬升高度、下降高度等因素计算出爬升坡度与下降坡度，坡度陡峭程度对人的运动强度造成的影响不尽相同，本文对不同上下坡度造成的陡坡增益进行了统一。
人与自然关系因素C包括高海拔增益、路线荒野性增益、外界联络增益等因素。
2.4 本文适用范围
本文基于奈斯密斯定律进行改进与拓展，适用于：
能力均衡：大众人群且体能足够好、装备齐全，已基本适应低气压等逆境。
绝对理性：不硬撑或摆烂，能够看到最优路线，不因为人的心情变化而改变策略。
此刻：自然天气的变化只能影响人的行进速度，不影响线路难度，本文暂不考虑天气因素，仅对相同天气情况下路线的强度进行研究。
人群：适用于技能不合格的人。对于攀岩、攀冰等技术路段，或有涉水、横切雪坡等高风险路段，本文计算可能会失真，仅供参考。
徒步时间：以单日徒步从A点到B点经过等效计算后的强度值为计量单位。轻装或重装只是影响线路的行进速度，不影响线路的强度划分。徒步时间跨度达数日时则每日分别计算从起始点至到达点区间的线路强度。
三、 基于奈斯密斯定律的线路强度评估指标构建
3.1关键指标的选取
徒步线路强度评估关键指标，包括水平路程移动因素A1、行进阻碍增益因素A2、重复道路减益因素A3；爬升下降因素B、人与自然关系因素C等。
3.2指标权重的确定
3.2.1水平路程系数
A=A1+A2+A3；
路基难度体现在软硬程度和对人体的考验程度，因为积雪、植被等阻碍会额外耗费一定功率才能推进。若走重复路线，会让人更加熟悉路况等，从而更容易推进。
水平路程系数A的指标权重如表1、表2所示，A1、A2值采用内插法确定。
重复道路减益因素A3，若有重复经过，则A3值取-0.10，否则取-0.00。
3.2.2坡度考量
3.2.3人与自然因素
水平路程
与外界的沟通困难度，主要包括通讯、补给、救援难易情况。通讯信号不好则会提高人群普遍的焦虑感，降低推进速度。补给情况默认为不需要外界补给，如沿途有补给，在路线的生僻程度因素中予以相应考虑。救援难易情况在线路风险程度中予以体现。附近人迹罕至的地点路迹不明会增加时间找路；高海拔地区氧分小，会整体增加难度。若未出现表中情形，则可以使用内插法确定C值。
人与自然因素C的指标权重如表3、表4所示,采用内插法确定。
行进路段手机通讯信号良好，则C1值取1.0，完全无信号则取1.2，信号断断续续则根据程度采用内插法。
3.3 评估模型的建立
四、线路强度等级划分与实例分析
4.1 强度等级的划分建议
本文涉及的徒步线路强度计算不考虑天气因素，仅以该线路在最佳天气、最佳路况状态下对可量化数据进行计算。
根据数据模型计算结算，成都周边徒步爬山线路强度等级划分建议如表5所示，其他城市区域线路强度等级划分可根据当地实际情况对Q值范围进行调整。
10级为最高级别，为未登峰，如实现登顶，可根据轨迹、路况等信息计算出相应的强度值，划分至相应的等级线路中。
4.2 线路难度等级划分
线路的风险等级根据本条线路的可能会遇到的致命风险点、滑坠受伤情况、需要攀爬情况、救援的难易程度等，对线路的风险程度予以提示。如表6所示。
4.3 实例分析
4.3.1 赵公山东线
赵公山东线作为成都周边徒步入门经典线路，位于都江堰市。徒步起始点海拔1085米，终点赵公庙海拔2380米，累计爬升1340米。
徒步起点至庆云寺土路、石阶为主，路面基本无阻碍，区间单边路程1.5公里，爬升530米，下降5米，则：A1值取1.0，A2值为0，A3值取-0.1，A=A1+A2+A3,结果为0.9。
上升坡度值35.33%，上升B1值为3.1797，上升B2值为0.7665；下降坡度值0.33%，下降B1值为-0.0033，下降B2值为0，B=上升B1+上升B2+下降B1+下降B2，结果为3.9429。此路段大部分有信号，C1值为1.1,C2值为0，C3值为0，C=C1+C2+C3=1.1,Q1=C*（A+B）*路程，结果为7.99。详细计算过程如表7所示。
从表7中可以看出，赵公山东路Q值为26.99，等效平路26.99公里，根据奈斯密斯定律可以得出赵公山东线参考用时为5.39小时，风险程度定为一级，适合具备一定体能条件的徒步爱好者。表7计算结果为该线路在最佳天气和最佳路况条件下的强度值和参考用时，实际徒步过程中受当日天气、路况影响，强度值会适当增加。
4.3.2 刀锋
刀锋线路情况如表8所示
刀锋线路强度计算详细表如表9所示
从表9中可以看出，刀锋Q值为81.35 km，等效平路81.35公里，根据奈斯密斯定律可以得出刀锋参考用时为16.28小时，风险程度为三级，线路难度大，普通徒步人员不建议前往。
4.3.3 成都周边常见徒步线路强度等级表
（略）
除超高海拔技术性雪山路线适用本文计算方法会有所失真，大部分徒步线路运用本文数据模型，强度计算结果与徒友中流传的线路星级划分表大致相同。
五、应用建议与展望
5.1对徒步爱好者的建议
1、出行前研究线路攻略，做好出行团队人员、车辆等准备、下撤路线的设置等；
2、物资准备，包括徒步装备、对讲机等通讯装备、徒步轨迹的下载、食物准备、急救药品等；
3、体能的储备。高强度线路出行前进行必要的适应性训练；徒步过程中做好体能的合理分配；
4、徒步线路参照当地徒步线路强度表，研究路线的风险点以及出行当日天气变化情况进行相应的物资准备；
5、徒步过程切忌逞强逞能，量力而行，安全第一；
6、环保出行，无痕出行；
7、徒步前需了解该线路的当地限制措施，遵守相关法规。
5.2研究展望
随着徒步运动的不断发展，徒步线路会不断增加和变化。未来，可以进一步完善等级划分标准，纳入更多的因素，如线路的热门程度、文化价值等，为徒步爱好者提供更加全面、准确的线路信息。同时，通过加强宣传和推广，让更多徒步爱好者对徒步过程中的线路强度及风险因素有更充分的认识，促进户外徒步运动的健康发展。
本文的创作过程中特别鸣谢小兔子提供的数据模型，并得到了柯南、听山望风、刁姐、LUCKY、辣鸡、WEI、跑山人等众多热心户外徒友们的指导与支持，在此表示感谢。
