航海学教材

航海学

航海学就是一门研究船舶如何安全、经济地从一个港口(地点)航行到另一港口(地点)的实用性学科。航海学主要研究下列课题:

1.拟定一条安全、经济的航线与制定一个切实可行的航行计划。

2.航迹推算,包括航迹绘算与航迹计算两种方法。

航迹推算就是指根据船上最基本的航海仪器(罗经与计程仪)所指示的航向与航程,结合海区内的风流要素与船舶操纵要素,不借助外界物标或航标,从某一已知船位起,推算出具有一定精度的航迹与某一时刻的船位的方法。它就是驾驶员在任何情况下,求取任何时刻的船位的最基本的方法,也就是陆标定位、天文定位与电子定位的基础。

3.测定船位(简称定位),包括陆标定位、天文定位与电子定位三种。

陆标定位就是指观测海图上标有准确位置的,并可供目视或雷达观测的山头、岛屿、岬角、灯塔等显著的固定物标与本船的某一(某些)相对位置关系,如方位、距离与方位差等,从而在海图上确定本船船位的方法与过程。陆标定位一般可分为方位定位、距离定位、方位距离定位与移线定位等。

天文定位就是指在海上利用航海六分仪观测天体(太阳、月亮与部分星体)高度来确定船舶位置的一种定位方法。

电子定位就是指利用船舶所装备的无线电定位系统的接收机来测定本船位置的一种定位方法。目前,普遍使用的有GPS定位系统与罗兰C定位系统。

船舶航行中,要求航海人员尽一切可能随时确定本船的船位所在。这样,才可能结合海图,了解船舶周围的航行条件,及时采取适当、有效的航行方法与必要的航行措施,确保船舶安全、经济地航行。航迹推算与定位就是船舶在海上确定船位的两类主要方法。

4.航行方法,研究在各种航海条件下的航行方法,如沿岸航行、狭水道航行与特殊条件下的航行等。

为了研究上述课题,航海学还必须包括航海学基础知识与航路资料等基本内容。其中,航海学基础知识主要包括坐标、方向与距离,以及海图两大部分内容;航路资料主要包括:潮汐与潮流、航标与《航标表》与航海图书资料等内容。

第一章坐标、方向与距离

第一节地球形状与地理坐标

一、地球形状

航海上船舶与物标的坐标、方向与距离等,都就是建立在一定形状的地球表面的,要研究坐标、方向与距离等航海基本问题,必须首先对地球的形状与大小作一定的了解。

航海上,不同场合,根据不同的精度要求,往往将大地球体瞧作不同的近似体:

1. 第一近似体――地球圆球体

航海上为了计算上的简便,在精度要求不高的情况下,通常将大地球体当作地球圆球体。

2. 第二近似体――地球椭圆体

在大地测量学、海图学与需要较为准确的航海计算中,常将大地球体当作两极略扁的地球椭圆体。

地球椭圆体即旋转椭圆体,它就是由椭圆P N QP S Q′绕其短轴P N P S旋转而成的几何体(图1-1)。表示地球椭圆体的参数有:长半轴a、短半轴b、扁率c与偏心率e。

二、地理坐标

1. 地球上的基本点、线、圈

地理坐标就是建立在地球椭圆体表面上的。要建立地

理坐标,首先应在地球椭圆体表面上

起算点

与坐标线图网。如图所示:

椭圆短轴即地球的自转轴――地

地轴与地表面的两个交点就是地

北极(P N),在南半球的称为南极(P S);

通过地球球心且与地轴垂直的平,赤道平面与地表面相交的截痕称为赤道(QQ′),

任何一个与赤道面平行的平面称为纬度圈平面,它与地表面相交的截痕就是个小圆,称为纬度圈(AA′);

通过地轴的任何一个平面就是子午圈平面,它与地表面相交的截痕就是个椭圆,称为子午圈(P N QP S Q′);

由北半球到南半球的半个子午圈,叫作子午线,又称经线(P N QP S,P N Q′P S);

通过英国伦敦格林尼治天文台子午仪的子午线,叫作格林子午线或格林经线(P N GP S)。2. 地理坐标

地球表面任何一点的位置,可以用地理坐标,即地理经度与地理纬度来表示。

地理经度简称经度,地面上某点的地理经度为格林经线与该点子午线在赤道上所夹的劣弧长,用λ或Long表示。某点

地理经度的度量方法为:自格

林子午线起算,向东或向西度

量到该点子午线,由0°到

180°计量。向东度量的称为

东经,用E标示;向西度量的称

为西经,用W标示。例如北京

的经度为116°22.8'E。

地理纬度简称纬度,地球

椭圆子午线上某点的法线与

赤道面的夹角称为该点的地

理纬度,用ϕ或Lat表示。某

点地理纬度的度量方法为:自赤道起算,

°计

量。向北度量的称为北纬,用N标示;向南度量的为南纬,用S标示。例如北京的纬度为39°54.4'N。

纬度圈上各点的纬度相等,经线上各点的经度也都相等,经线与纬度圈所构成的图网为坐标线图网。

第二节航向与方位

一、方向的确定、划分与换算

1. 航海上方向的划分

航海上常用的划分方向的方法有下列三种:

(1)圆周法

以正北为方向基准000°,按顺时针方向计量到正东为090°,正南为180°,正西为270°,再

计量到正北方向为360°或000°。

圆周法始终用三位数表示,就是航海上最常用的表示方向的方法。

(2)半圆法

以正北或正南为方向基准,分别向东或向西计量到正南或正东,计量范围0°到180°。用半圆法表示某方向时,除度数外,还应标明起算点与计量方向。如:30°NE,150°SE,30°SW,150°NW。

(3)罗经点法

如图所示:罗经点法以北、东、南、西四

个基本方向为基点;将平分

面真地平平面方向称为隅

南(SE)、西南(SW)与西北

平分相邻基点与隅点之间

方向称为三字点,其名称有

隅点名称组成,即北北东

(ENE)、东南东(ESE)、南南

向;再将平分相邻基点或隅

十六个地面真地平平面方

的名称由基点名称或隅点

的方向来组成,例如:北偏

(NE/N)、东偏北(E/N)等。

这样,四个基点、四个隅点、

个偏点,共计32个方向点,

2. 三种方向划分之间的换算

根据航海实际的需要,

方向换算为相应的圆周法方向

(1)

在北东(NE)半圆: 圆周度数 = 半圆度数

在南东(SE)半圆: 圆周度数 = 180° - 半圆度数

在南西(SW)半圆: 圆周度数 = 180° + 半圆度数

在北西(NW)半圆: 圆周度数 = 360° + 半圆度数

(2)罗经点法换算成圆周法的法则就是:

由于相邻两罗经点之间的角度为11°、25,因此,某个罗经点方向所对应的圆周方向,可

根据该罗经点在罗经点法中的点数称以11°、25的法则确定。

在掌握了所有罗经点的意义、命名方法以及四个基点与四个隅点所对应的圆周法方向的

基础上,还可依据下列原则来换算:

八个三字点的圆周方向等于相应的基点方向与隅点方向的平均值;

16个偏点的圆周方向等于相应基点或隅点方向加上±11°、25。其中,±应根据该偏点

偏向相应基点或隅点的方向而定:顺时针方向取＋,逆时针方向取－。