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1、航海学笔记第一章 基础知识第一节 地球形状，地理坐标和大地坐标系描述地球形状不属于地球的任何模型大地球体：由大地水准面所包围的几何体。使用地球椭圆体为地球数学模型的场合：定义地理坐标时 制作摩卡托投影海图时使用地球圆球体为地球数学模型的场合：计算大圆航线时 制作简易摩卡托图网时1海里1852 m.所谓“地埋纬度”是指：某点在地球椭圆子午线上的法线与赤道面的交角纬度： lat.， 经度：Long.， 算经纬差：终点减起点经差的绝对值不应大于180，否则，应加减360经差、纬差的定义、方向性及计算 纬差，经差为正值，分别表示北纬差和东经差。负值表示南纬差和西经差。GPS大地坐标系采用WGS-85W

2、GS-84大地坐标系就是欧洲1950大地坐标系。方向的确定和划分 在测者地面真地平上确定方向，南北线为测者真地平与测者子午圈平面的交线；东西线为测者真地平与测者卯酉圈平面的交线。 方向划分方法有三种：圆周法 半圆周法 罗经点法。圆周法是航海最常用的表示方法，半圆法是天文航海中年常用的方法。圆周法的表示，不管百位有没有，必须要有数字，哪怕是O ！半圆周法：读法与写法的顺序完全一样。罗经点法（重点）：基点 45偶点 22.5三字点 11.25偏点关于偶点：读法依然按照习惯，写法相反。45东北NE 135东南SE 225西南 SW 315 西北NW关于三字点：读法与写法完全一致，4个区间每个区间2个

3、（在偶点的前面加一个，偏向哪一方加上一个字母）北北东（NNE） 东北东（ENE） 东南东（ESE） 南南东（SSE）等关于偏点：4个区间每个区间4个。一个罗经点11.25偶数的读法只限于在基点和偶点基础上，偏向那一方后面加 /四个基点之一。三种方向之间的换算：在北东半圆NE：圆周度数半圆度数在南东半圆SE：圆周度数180半圆度数在南西半圆SW：圆周度数180半圆度数在北西半圆NW：圆周度数360半圆度数SSE(SSE) SSWSSWNWW31511.25NWN31511.25航向：船舶航行的方向，方位：物标的方向。航向线：首尾线向船首方向的延伸线，称为航向线 CL真航向：从真北线顺时针量到航向

4、线的角度， TC方位线：BL真方位：自正北线顺时针量到物标方位线的角度 TB舷角（相对方位）：有两种表示方法，注意！：在计算物标舷角时，若本船和物标的方位都存在相同的罗经差，不需要进行罗经差修正。如果问罗方位不需要修正，如果问磁方位只需要修正自差如果问正方位，自差，磁差都需要进行修正。船舶在航行中应经常测定罗经差和自差，应该：每天尽可能早晚各测次 长航线改向后尽可能测定一次磁差Var等于：GC+-MC GB+-MB GB+-CB-Dev：陀螺差陀罗差随航速和纬度的变化而变化磁差的变化主要与 地区 时间 磁暴 有关磁罗经自差主要随航向的改变而改变。.船舶在航行中，应经常测定罗经差和自差，应该：

5、每天尽可能早晚各测次 长航线改向后尽可能测定一次磁北与罗北之间的夹角为自差 磁差的变化主要与地区，时间和磁暴有关MC表示磁航向 MB表示磁方位 CC 表示罗航向 Q表示舷角船舶转向时不发生改变的：磁差 年差 真方位 磁方位船舶转向时发生改变的：罗北 自差在大比例尺港泊图上，（航海图上）磁差资料一般刊印在向位圈（罗经花）上在小比例尺大洋海图.L磁差资料通常刊印在：等磁差曲线上和海图标题栏内1n mile=l852.259.31cos21n mile的实际长度在赤道附近最短 在两极附近最长 海 图在图上某一点的各个方向上的局部比例尺都相等，则该点处的微小图形与对应的地面形状保持相似（在该处可保持角

6、度不变），这就是等角投影（正形）投影，如墨卡托投影等。普通比例尺(基准比例尺)：一般地图采用，可能是图上某点或某条线上的局部比例尺（该点或线也可不在该图内） 可能是图上各个局部比例尺的平均值 海图比例尺表示方法：一般多采用某纬度线上的局部比例尺作为基准比例尺，该纬度叫作基准纬度(standard parallel)决定海图的制图精度和海图作业的作业精度。海图作业时，应尽可能选择大比例尺海图，这样既可获得较多航海资料，又可提高海图作业精度。地图投影的分类 按投影变形性质分类：等角投影 是图上无限小的局部图像与地面上相对应的地形保持相似的一种投影方法。 地面上某地一个角度，投影到地图上后仍能保持其

7、角度的大小不变 地面上一个微圆，投影到地图上仍能保持是一个圆。 在等角投影中，不能保持其对应的面积成恒定的比例。在等角投影中，从局部来看能够保持其形状相似，但从整体来说地图形状仍然是有变形的。等积投影 保持地面上与图上相对应处的面积成恒定比例的一种投影方法(等积不等角任意投影 是指既不等角又不等积的各种投影方法按构成地图图网的方法分类平面投影(方位投影) 方位投影属于透视投影，根据视点的位置不同，平面投影又可分为：外射投影 极射投影（又称等角方位投影，航海上常用它来绘制半球星图）心射投影（又称日晷投影，由于这种投影图上的任意直线都是大圆弧，所以航海上设计大圆航线的大圆海图就是心射平面投影图。另

8、外，某些大比例尺港湾图(英版平面图)及极区海图也常用心射投影图） 根据投影平面与地球面相切的位置不同，又分为：极切投影、赤道切投影和任意切投影三种。 圆锥投影：圆锥投影是用一个圆锥相切或相割于地球仪的纬度圈，圆锥轴与地轴重合，并以地心为视点，将地球仪的经线和纬线投影到圆锥表面上去，然后沿圆锥母线切开展平即为圆锥投影图网。圆柱投影：圆柱投影是用一个圆柱套在地球仪上，将地球仪的经线和纬线投影到圆柱面上去，然后沿圆柱母线切开展平，即成为圆柱投影图网。 正圆柱投影圆柱轴与地轴重合。投影中若能保持等角正形，称等角正圆柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator projection)，它是航用海图投影的主要

9、方法。 横圆柱投影：如果圆柱轴在赤道面上与地轴垂直。投影中若能保持等角正形，称等角横圆柱投影，又叫高斯投影(Gauss projection)，它是大比例尺海图和极区海图的常用投影方法。斜圆柱投影圆柱轴与地轴斜交。条件投影凡不属于上述三种的投影方法，而按一定的数学关系绘制成图网的，叫作条件投影。恒向线恒向线：又称等角航线，在地球表面，恒向线一般表现为一条与所有经线相交成恒定角度、具有双重曲率的球面螺旋线，它无限趋近于地极，但不能到达地极。 地面上两点之间的最短连线（圆球体）：大圆劣弧 但严格按大圆弧航行，必须不断改变航向。恒向线一般并不是地面上两点之间的最短连线：航向000或180的子午线；航

10、向090和270的赤道上除外)，但驾驶船舶方便。 恒向线的特点：1.当航向为000或180时，船舶沿经度线（子午线）航行，故子午线就是恒向线；2.当航向为090或270时，船舶沿着等纬度圈航行，故纬度圈是恒向线，赤道既是恒向线又是大圆弧 ；3.当航向不为000（180）和090（270）时，恒向线与同一等纬圈只有一个交点，与同一子午线相交无数次，且交点的纬度愈来愈高，最后接近地极，但不能到达地极。墨卡托投影海图 航用海图必须满足的两个条件：图上恒向线为直线 等角投影墨卡托海图的图网特点：子午线被画成相互平行的直线 赤道和纬度圈也被画成相互平行的直线； 子午线与纬度线相互垂直 纬度渐长现象图上纬

11、度1的长度随纬度升高而渐长。在同一张海图上，纬度不同其局部比例尺也不同，纬度越高比例尺越大； 在墨卡托海图上，图上1经度的图长(1赤道里的图长)称为该图的海图单位，用e表示。海图的其它投影方法：在航用海图中，有些大比例尺港泊图，可能采用高斯投影(Gauss projection)(高斯-克吕格投影) 我国出版的一部份大比例尺的港泊图是采用高斯投影的方法绘制的。 高斯投影是等角横圆柱投影，投影圆柱面与某子午线相切。 该子午线称为轴子午线或中央子午线。圆柱轴位于赤道面，与地轴垂直。高斯投影具有等角正形的投影特点。 圆柱投影中，与圆柱相切的部分是不变形的，正圆柱投影中的赤道，横圆柱投影中的轴子午线，

12、在投影中都是不变形的。 离轴子午线越远，放大与变形越大。 因此，高斯投影图仅将轴子午线附近的狭长地带制成大比例尺港口图。高斯投影图的特点： (1) 具有等角正形投影的性质； (2) 轴子午线附近长度变形很小，因此它适宜用来描绘经差小而纬差大的狭长地带； (3) 图上极区的变形也较小，因此它也适宜用来描绘高纬度地区的地图； (4) 我国海图中采用高斯图法的，仅仅是1：10 000左右的大比例尺港泊图。平面图 英版大比例尺港泊图大都采用平面图法(Plans)。 它是将小范围内的地面作为平面进行测量和绘制成图的。由于图区范围小，图网投影变形小于制图的误差。 平面图的特点： 图区范围内各点的局部比例尺

13、都相等，可以认为整个地图不存在投影变形。心射平面投影 在心射平面投影中，切点及其附近是没有或很少有变形的。 所以也采用心射平面投影来绘制大比例尺港泊图。 在切点处没有变形，图上随着与切点的距离的增加，变形将愈来愈大。因此，用心射平面投影来绘制切点附近小范围内的大比例尺地图，可以认为是不存在投影变形的。 中版海图图号是按海图所属地区编号的 英版海图图号刊印在海图图廓外右下角和左上角。英版图号与地区无关，是按出版海图的时间先后编号的海图基准面包括高程基准面和水深基准面。 高程基准面：高程基准面是物标高程的起算面。 我国沿海：1985国家高程基准 当地平均海面英版海图：平均高高潮面起算 当地平均海面

14、深度基准面：海图深度基准面是海图上标注水深的起算面和干出高度的起算面，通常也潮高的起算面。 我国海图采用理论深度基准面，即理论最低潮面作为海图基准面。 英版海图多采用略天文最低低潮面或平均大潮低潮面高程(Height)陆上物标自高程基准面至物标顶端的海拔高度，简称高程。 中版海图高程单位为米。高程不足10米的，注记精确到0.1m；大于10m的，舍去小数，注记整米数。 英版米制海图高程单位为米，拓制海图单位为英尺。灯高：自平均大潮高潮面(MHWS)至光源中心的高度。 桥梁净空高度：自平均大潮高潮面或江河高水位（设计最高通航水位）到桥下净空宽度中下梁最低点的垂直距离。 英版海图净空高度：一般自平均

15、大潮潮面、平均高高潮面或平均海面起算。干出(Dries)高度深度基准面以上的高度比高系自地物、地貌基部地面至其顶端的高度，即物标本身的高度。 在1:500 000 或更小比例尺图上，水深注记一律用斜体表示。 中版海图水深浅于21m的注至0.1m。 21m31m的注至0.5m； 深于31m的注至整米。 表示未测到底的水深，它是指测到一定深度且尚未着底的深度。表示未曾精测过或未曾改正潮高的水深底质：底质类型主要有沙(sand，S)、泥(mud，M)、粘土(clay，Cy)、淤泥(silt，Si)、石(stone，St)、岩石(rock，R)、珊瑚和珊瑚藻(coral，Co)以及贝(shells，S

16、h)等。常用形容沙的形容词有细(fine，f) 、软(soft，so) 等。标注顺序为：颜色+形容词+底质名，如：“黑软泥”(bl so M)、“黄粗沙”(y c S)两种混合的底质，先注成分多的，后注成分少的，如“沙石”（S St）。上下层底质不同的，先注上层后注下层，如“沙/泥（S/M）”。明礁：平均大潮高潮时露出的孤立岩石，与小岛表示方法相同，括号内注记数字表示高程干出礁：位于平均大潮高潮面以下深度基准面以上的孤立岩石。高潮时淹没，低潮时露出适淹礁：在深度基准面适淹的礁石 即礁石顶端与深度基准面平齐暗礁：深度基准面以下的孤石，数字注记系深度基准面至礁石顶部的深度，即礁石上水深。如“+（6

17、8）”，指该暗礁顶端在深度基准面下6.8米危险沉船是指其上水深小于等于20m（英版海图小于等于28m）的沉船，或深度不明、但有碍水面航行的沉船。非危险沉船是指其上水深大于20m（英版海图大于28m）的沉船，或深度不明、但不影响水面航行的沉船。部分露出深度基准面的沉船，不按比例绘画 仅桅杆露出深度基准面的沉船船体露出大潮高潮面的沉船，按比例绘画 深度基准面下深度不明的沉船，按比例绘画中版水深大于20m(英版大于28m)的沉船中版水深小于等于20m(英版大于28m)的沉船经扫海已知最浅深度的沉船未进行精确测量，沉船最浅深度不明的沉船 某张墨卡托海图的基准纬度可能不在该图内在墨卡托海图上，图上某个图

18、形与地面上对应图形相似是指无限小的图形海图的极限精度是海图存在的不可避免的误差，它相当于海图上1mm的实地水平长度航用海图的基本要求是无投影变形任意大圆可能不是恒向线纬度渐长率是指墨卡托海图上自赤道到某纬线的距离与图上1赤道里的比在墨卡托海图上，相邻纬线间的经线长度等于两纬线纬度渐长率差与图上1赤道里长度之积在不同的墨卡托海图上，同一纬度的纬度渐长率相等制作简易墨卡托图网的基本原理是经差=东西距平均纬度在简易墨卡托图网的制作中，是用相邻两纬线间平均纬度的正割的放大倍数作为相邻纬线之间经线上的平均放大倍数。大比例尺港泊图可以采用：高斯投影 平面图 心射投影在用平面图制作的大比例尺港泊图中，图上任

19、意两点的局部比例尺相等高斯投影将地球当作圆体高斯投影图上有两种图网，经纬线图网和公里线图网：公里线图网垂直正交 轴子午线和赤道垂直正交 经纬线均被投影成曲线.高斯投影仅适宜用来描绘轴子午线经差小、纬差大的狭长地带大圆海图非等角投影，一般不能直接在图上量取方向或夹角。同纬度处变形不同，一般不能在图上量取距离在大圆海图上，任意等纬圈不是直线在心射平面投影图上：所有子午线是由极内外辐射的直线 所有子午线是南北向平行的直线心射平面投影图上，经线为南北向相互平行的直线，则投影而与赤道相切海图的主要主意和警告在海图的标题栏中新版图不属于新图海图水面处带下划线的数字表示：实测水深或小比例尺海图上所标水深通常

20、情况下，物标的实际高度与中版海图所标注的高程大小无法确定英版海图图式中：缩写“SD”是指深度可能小于已注明的水深注记 缩写“ED”是指礁石、浅滩等的存在有疑问 缩写“PA”是指危险物的位置未经精确测量 缩写“PD”是指对危险物的位置有怀疑中版海图图式巾，缩写“疑深”是指深度可能小于已注明的水深注记英版海图图式“ ”表示危险沉船，水深28m中版海图图式“ ”表示危险沉船，水深20m 英版海图图式“ ”表示非危险暗礁 英版海图图式“ Wk”表示未经精确测量，最浅水深不明的沉船英版海图图式“”或“”表示干出礁英版海图图式“”或“”表示适淹礁英版海图图式“ + ”或“”表示深度不明危险暗礁中版海图图式

21、“ ”表示未经精确测量，最浅水深不明的沉船中版海图图式“ + ”或“ ”表示深度不明危险暗礁英版图式“ Foul表示沉船残骸及其它有碍抛锚和拖网的地区英版图式“ Obstn”表示深度不明的障碍物灯质AIFIRW表示一个周期内交替闪一次红光和一次白光灯质AIRW表示互光灯，一个周期内红、白交替发光，常明不灭灯质FIRW表示闪光灯有红光弧和白光弧每分钟闪光50次80次（我国：60次）的灯质为快闪光每分钟闪光80次160次（我国：120次）的灯质为甚快闪每分钟闪光160次以上的灯质为超快闪颜色不变，在一个周期内明的时间长于暗的时间的灯光灯质为明暗光英版海图图式中，灯质缩写Iso表示等明暗光灯质缩写“

22、Oc”表示明暗光 灯质缩写ILlQ”表示间断超快闪光 缩写LtHo表示灯塔 缩写“Q”表示连续快闪光 缩写“UQ表示连续超快闪光 缩写“VQ，表示连续甚快闪光在一个周期内相继出现几个不同闪光次数的联闪光为混合联闪光 在一个周期内以两次或两次以上的闪光组成一个组的灯光灯质为联闪光英版海图图式中，缩写“DW”代表深吃水航路英版海图图式中，缩写LANBY代表大型助航浮标英版海图上入海口附近，往往可以看到紫红色图式“ ”，表明该处有回转流海田按作用可分为：航用海图、参考用图要了解某张海图的现行版日期时可查阅：现行版航海图书总目录 英版航海通告累积表ECDIS能够记录每隔1分钟的船位、航速 航向光栅海图

23、由纸质海图经数字化处理形成，受原图比例尺所限，不能任意放大 光栅扫描海图的显示方向不能任意旋转光栅扫描海图不能进行选择性查询、显示和使用数据船速是船舶在无风流情况下的航行速度第二章 船舶定位接近沿岸的第一个船位差，必须进行过分析，作出记录航迹推算分为：航迹绘算法 航迹计算法 航迹绘算法简单直观，是航迹推算的主要方法我国海图作业规则规定，海图作业时，应在计划航线（推算航线）上标注：计划（推算）航迹向 罗航向 罗经差 风流压差 （原始数据）海图作业规则规定，船舶远离海岸航行，正常情况下每昼夜至少应有3个天测船位。海图作业规则规定，船舶在沿岸开阔水域航行，一般情况下只应24小时绘算一次推算船位海图作

24、业规则规定，船舶在沿岸水流影响显著的海区航行，应每隔1小时绘算一次推算船位海图作业规则规定，船速15kn以下的船舶沿岸航行，至少应每隔0.5小时观测一次船位。CA：计划航向 CG:推算航迹向 EP：推算船位 DR：积算船位 CA：风中航迹向 风中航迹线与真航向线之间的夹角叫做风压差角a 左舷受风为正船速越大，a越小 右舷受风为负CG:：流中航迹向 流压差用表示 左舷受风为正 右舷受风为负CG：风流航迹向 风流合压差用表示偏航向线右为正，偏航向线左为负BC：流向航海常遇到的海流：海流（恒流） 潮流（分为往复流，回转流） 风生流G：陀螺差 C：罗经差无风流情况推算船位可按计程仪航程SL在计划航线上

25、截取求得有风无流情况下根据当时的风舷角、风速和船舶装载情况查风压差表，确定风压差值。船舶真航向TC=CA-。再将真航向换算成罗航向或陀罗航向，以此驾驶船舶即可使船舶航行在计划航线上有流无风情况下()已知真航向TC和船速VE，求船舶的推算航迹向CG和推算航速VG ()已知计划航迹向CA和船速VE ，求预配流压差、船舶应驶的真航向TC和推算航速VG 解决有流影响的推算，关键是根据已知条件正确作出矢量三角形关于有风流航迹绘算的问题(1)在已知真航向，计程仪航程 风流资料求推算航迹向时，必须先加风压差，在求得风中航迹向CA和风中推算航速V后，再加水流影响，即在风中航迹向上作水流三角形，求得推算航迹向和

26、推算航速。“先风后流”(2)在已知计划航迹向、船速VE和风(风力和风向)、流(流速和流向)资料时求预配的风流压差和应驶的真航向。“先流后风”将计划航迹向、罗航向、罗经差（或陀罗航向、陀罗差）和风压差标注在计划航线上 。风中推算船位可以按风中推算航程S直接在计划航线上截取求得 ，在开始计算风压差的地方，画24cm长的航向线，用它表示船首尾线与计划航线之间的关系航迹推算的精度：航迹推算精度主要取决于航迹推算中航向与航程的精度。 无风流条件下，推算船位误差圆半径为： M1.6SL 2SL 有风无流的条件下，推算船位误差圆半径为：M=2.3SL 3SL 有流无风的条件下，推算船位误差圆半径约等于推算航

27、程的47。 有风有流的条件下，推算船位误差圆半径约等于推算航程的58。 推算船位在此误差圆内的概率为63.268.3。若以2M作误差圆，则推算船位在圆内的概率为95.498.2；若以3M作误差圆，则推算船位在圆内的概率将达到99.799.99。在多航向航迹推算中，推算船位误差圆半径 ， 即各航向上误差圆半径之和。并采用绘画“概率航迹区”(probabletrackarea)来判断船舶在继续航行中是否存在着危险船舶在风中航行，受风影响向下风漂移的速度小于风速、方向不一定与风向平行从已知船位，根据计程仪航程在计划航线上截取的船位称为积算船位 然后根据航向、航程（计算风压差后）绘算所得的船位是推算船

28、位当风压差小于1015时，风压差与风舷角Qw的正弦成正比风压差与航速的平方成反比，与风速的平方成正比.风压差系数K是根据多次测定风压差后反推而得尾迹流法 连续实测船位法 雷达观测法测定的是风压差水流三角形的矢量线中没有流压差风流中航行，求推算船位（EP），一般计程仪航程（SL）应在风中航迹线上量取绝对计程仪程程应在计划航线或推算航迹线上截取评定推算船位精度的最佳图形是船位误差椭圆有流无风中航行，求取推算船位时，相对计程仪航程应在航向线上截取在有风流下推算，如风压差是由实测求得的，则可以认为船位均方误差约是推算航程的3%航海上常用的求风流合压差的方法：物标的最小距离方位与正横方位差法单物标三方位

29、求航迹向法利用单物标三方位测定风流合压差时，通过作图航迹线平行线可求得在有风流情况下，物标最小距离方位与物标正横方位之差值，恰好是风流合压差连续定位法：以真航向为准，真航向到实际航迹向，即为风流压差叠标导航法：以真航向为准雷达观测法：以船首线为准，（与罗经差没有任何关系）用雷达观测法测定风流合压差时，风流压差为船首线和电子方位线夹角.多航向航迹计算方法适用于船舶受风流的航迹计算一般情况下，航迹计算法指的是恒向线航线航迹计算法第三章 时间系统天体时圆：天球上以天极(Pn,Ps)为端点并且过某天体的半个大圆叫该天体时圆（PnBPs）真地平圈：天球上与测者垂直线垂直的大圆叫真地平圈（NESW）方位圈

30、：天球上以天顶(Z),天底(Z)为端点并且过某天体的半个大圆叫该天体的方位圈.测者子午圈：天球上以天极(Pn,Ps)为端点含天顶点的半个大圆叫测者午半圆(PnZPs),含天底点的半个大圆叫测者子半圆(PnZPs)。过天体且平行天天赤道的小圆称为周日平行圈（天体赤纬圈）天极将测者子午圈分成测者午圈和测者子圈。测者子午圈将天球分为东天半球和西天半球天球上的四个方位基点（E、S、W、N）是真地平圈分别与测者子午圈和天赤道的交点以天顶、天底为起止点且通过天体的半个大圆是天体垂直圈（卯酉圈）当测者移动时，天球上的天体垂直圈也随测者移动测者铅垂线将卯酉圈分成卯圈和酉圈。第一赤道坐标系（时角坐标系）坐标为时角和赤纬第一赤道坐标系的原点是格林午圈与天赤道的交点第一赤道坐标系的两个辅助圈是天体时圈，天体赤纬圈天体横坐标值天体格林时角：是格林午