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航海学讲稿 第二章 海图第二章 海图第一节 地图投影及分类一、地图的投影与比例尺、地图投影 地图是将地球缩小后，按照一定的数学法则，将地面的一部分或全部绘画到平面上的图像。这一定的数学法则，就是地图投影（图法）。2、比例尺（1）、局部比例尺地面上任意一点A在它的某一定的方向有线段AB，如果将它投影到地图上去，变成图上线段ab，则A点在这个方向的局部比例尺就是： C = 局部比例尺可以表明地图投影变形的特点。（2）、普通比例尺 大约是图上各个局部比例尺的平均值、或等于图上某点（线）的局部比例尺。 某些海图为了便于联合使用，采用同一纬度处的局部比例尺作为共同的基准比例尺。该纬度叫作基准纬度。（3）、比例尺的表现形式分为两种 数字比例尺： 1：150000 、 1：5300。 比值大的为大比例尺。线段比例尺： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9海图作业常用线段比例尺。二、地图投影的分类：、按投影变形分（1）、等角投影 图上无限小的图形，应当与地面上相对应的地形保持相似。 在等角投影中图上任意点的各方向的局部比例尺相等。不同地点的局部比例尺随纬、经度变动而变化。（2）、等积投影 保持地面上与图上相对应处的面积成衡定比例。（3）、任意投影： 根据特殊需要而制作地图的投影方法。 注意：等角和等积不能同时满足。2、按图法分：（1）、平面投影 将地面上的经线和纬线投射到与地球相切或相割的平面上。 根据视点的位置不同可分为：外射投影、极射投影和心射投影。（2）、圆锥投影 将一个圆锥与地面纬度圈相切或相割，圆锥轴与地轴重合，以地心为视点，将地面的经、纬线投影到圆锥表面上，然后沿母线展开所得的图形。（3）、圆柱投影 将一个圆柱套在地球上，将地面的经、纬线投影到圆柱上，然后沿圆柱的母线切开展开所得的图形。 分为： 正圆柱投影（墨卡托海图 Mercator） 横圆柱投影（高斯海图） 斜圆柱投影（4）、条件投影不属于以上三种，按一定的数学法则绘制。第二节 恒向线 方向恒定的线在地面上是一条与所有子午线相交成相同角度的螺旋线，它趋向与地极，但不能到达地极。这就是恒向线。恒向线方程式：（见课本P33） - = tgC 当C = 0 或 C = 180 时，恒向线为子午线； 当 C = 90 或 C = 270 时，恒向线为纬线和赤道。恒向线与每条等纬圈相交一次，与每条经线相交多次。第三节 墨卡托投影海图一、航用海图的制图条件 1、图上的恒向线是直线； 2、投影性质为等角投影。二、墨卡托海图图网的绘制 墨卡托海图属于正立柱投影 海图上赤道一分的长度为一个赤道海里。 则由赤道到某一纬度圈的长度为：（见课本P34）将地球视为旋转椭圆体: MP = 7915.70447lgtg()()赤道海里将地球视为圆球体： MP = 7915.70447lgtg()赤道海里 MP为纬度渐长率： 即以图上一个赤道海里、即图上一分经度长度为单位，沿赤道量到所求纬线的长度。如果求到的图上长度 Y 则: H = (MP- MP)经度1的长度 H 经度1的长度我们称之为海图单位e。 墨卡托图网的绘制步骤 MP MP1、求海图单位e（1） e = 1852cos比例尺 0 X 其中为基准纬度，比例尺为普通比例尺。（绘制海图）（2） e = 2、求经线线网 L = De 先绘图框，后画中间的经线。3、求纬线线网 H = DMPe 先绘图框，后画中间的纬线。 例题1： 绘制:37-39、:121-124的墨卡托图网 比例尺 1:1000000、基准纬度30N1、 e = 1852cos301/1000000 = 1.604 mm2、求经线线网（1）、横廓宽度： L = De = 3601.604 = 288.73 mm（2）、求得中间的经线：每隔30划一条经线。 则：L = 30e = 48.12 mm L = 96.24 mm L = 144.36 mm L = 192.48 mm L = 240.60 mm3、求纬线线网 : 37 3730 38 3830 39 MP: 2378.8 2416.3 2454.1 2492.1 2530.4（1）、求纵廓的长度 H = DMPe = (2530.4-2378.8)1.604 = 243.2 mm（2）、求中间的纬线 H = DMPe = (2416.3-2378.8)1.604 = 60.2 mm H = DMPe = (2530.4-2378.8)1.604 = 120.8 mm H = DMPe = (2492.1-2378.8)1.604 = 181.8 mm 例题2：当纸张大小有限制时。 e = L H L L H L H L L H三、墨卡托简易图网的绘制方法当图上的纬度范围较小（不超过1时），可认为不存在渐长，则取平均纬度做经、纬比例尺。D = Dcos 取平均纬度做三角形的斜边。 如果 D = 30、则 D = 30,可做出经、纬线网。 如果纬度超过1时，则作若干个经、纬比例尺。（每度作一个）四、墨卡托海图的特点1、恒向线是直线。2、投影性质为等角投影。3、经线、纬线各自平行，且互相垂直。4、纬度一分的长度随纬度的增高而逐渐增长。5、不适用于高纬度地区。第四节 航用海图的其他投影方法 大比例尺港图可以采用以下几种投影方法：一、高斯投影 高斯投影是等角横圆柱投影，主要用来描绘经差小，纬差大的狭长地带和高纬度地区，由于图区范围小，误差可忽略不计，可当作墨卡托海图一样使用。二、平面图 将小范围地面当作平面来测量绘制成地图，图区范围内各点的局部比例尺相等。英版大比例尺港泊图大都是采用平面图法。三、心射投影 由于心射投影在切点处没有变形，所以切点附近小范围的大比例尺地图可以认为不存在变形。大范围的心射投影图是大圆海图，只能用来设计航行计划使用。第五节 海图的分类和使用的注意事项一、海图的分类 海图分为航用海图和参考图两大类1、航用海图的分类（1）总图和大洋图 比例尺为 1/3 000 000 或更小。 用来制定航行计划用，不能用作航行图。（2）航海图：（航行图） 比例尺在 1/100 000 到 1/2 990 000 之间。 详细记载了所有外海的危险物，近岸资料不全，供船舶在外海航行时使用。（3）近海航行图：比例尺在 1/200 000 到 1/990 000 之间。标注了各种雷达站、无线电导航设备、灯塔灯桩、进港的一号浮标以及指示障碍物的浮标等。供船舶近海航行时海图作业使用。（4）沿岸航行图：（海岸图） 比例尺在 1/100 000 到 1/190 000 之间。 记载了图区范围内的所有航海资料，供船舶在沿岸和狭水道航行时使用。（5）港湾图 比例尺大于 1/100 000。 供船舶进出港湾和锚泊用。2、参考图 为了某种特殊需要而专门绘制的海图。（1）航用参考图 一般不用作航行定位以及推算，只标绘有关航行资料。 例如：等磁差曲线图、洋流图、气候图、时区图等等。（2）专用海图 供特殊需要绘制的海图。例如：大圆海图、航路设计图、空白海图、无线电导航定位图等等。二、海图资料的可信赖程度1、海图的测量时间和资料来源；2、海图出版、新版或改版日期；日期应当是最近期的，与航海图书总目录中刊载的现行版日期一致。海图必须按最新一期航海通告进行改正。3、海图比例尺比例尺越大越好，资料详尽，改正海图也是先从大比例尺海图改起。4、测深的详细程度凡经过详细测量过的海图、图上的水深点应该是比较密集的，而且是有规律排列，不应该在水面上存在有很多的空白处。凡根据精测资料绘制的海图，其等深线、等高线和海岸线都应该是用实线来描绘的，而不应该是用虚线来描绘的。“疑深”（SD）、“据报”（Rep）较多的海图可信度较低。5、地貌精度与航标位置 等高线、海岸线应当是实线而不是虚线，固定物标的位置较准确，灯浮、浮标的位置可能有变化，不应过分依赖。三、使用海图的注意事项1、尽量选用现行版大比例尺的海图，注意海图的可信赖程度。2、海图是否已经进行了改正，并按航行区域的先后顺序将海图编号。3、是否为精测的海图，海图上也可能存在不准确的地方。4、使用不同的大地坐标系参数的海图，注意进行经纬度修正。5、海图作业应当采用软铅笔、软橡皮，轻擦轻画，海图作业要保留到航次结束，发生海事时要保留到海事处理结束。6、平放、勿折、防止受潮，勿晒勿烤。 总之,海图是航海的重要工具，应该对它十分爱护，妥善管理，正确使用，以保证船舶航行的安全。第六节 电子海图一、电子海图的分类1、按制作方法分（1）矢量化海图（vector charts） 是将海图信息分类存储的数据库，可以选择性地查询、显示和使用数据，可以与其他船舶系统结合。（2）光栅扫描海图对纸质海图进行光学扫描形成的信息文件，只是纸质海图的复制品。2、按数据结构分（1）有边界电子海图对海图进行数字化后形成的数据库，与纸海图一样有边界。（2）无边界电子海图对海区相连的海图数字化处理后再进行无缝拼接而成。由纸质海图进行数字化处理的电子海图，其电子海图比例尺不能大于原纸质海图的尺寸。电子海图的最大比例尺反映了它的精度。二、电子海图显示与信息系统ECDIS（Electronic chart Display and Information system）1、系统的组成罗经计程仪测深GPS/DGPSARPAAIS港口资料潮汐数据海流数据风向风速计算机主机（系统电子航海图SENC）图像显示器文本显示器打印机VDR通信设备海图改正ENC 2、电子海图显示与信息系统的功能（1）海图显示（2）海图作业（3）海图改正（4）定位及导航（5）航海信息咨询（6）雷达信息处理（7）航路监视（8）航行记录3、系统主要优点（1）海图信息的选择显示（2）海图改正简单（3）海图附加资料的提供（4）船舶驾驶自动化水平的提高（5）提高航行安全性（6）便于保管和传递第七节 中版海图图示一、海图基准面的规定，高程：(height) 以黄海平均海平面作为陆地上高程基准面。 包括：山头、岛屿等。2、灯高：(elevation of light)以平均大潮高潮面为基准面。（明礁、桥梁、架空电缆等也是以此面为准。）3、水深：(sounding) 以理论深度基准面作为海图基准面。4、干出高度： 以水深基准面为准。二、水深符号1、 数字表示 64 4（旧图资料） 5 （新资料） （没测到底的水深） （没精测或没有改正潮高）2、 用点、划表示三、障碍物符号 明礁 干出礁 适淹礁 暗礁 不明危险物。 四、各种沉船符号 部分露出水面的沉船 、沉船上水深大于20米、沉船上水深小于20米。五、各种流的符号1、洋流：（海流） 2、往复流： 涨潮流，大潮时最大流速1.5节 落潮流，大潮时和小潮时的最大流速分别为1.7和0.8节 平均流速 = 最大潮的流速 = （大潮日最大流速 + 小潮日最大流速）3、回转流 一个周期转动360度，没有流速为零的时候。 大连：表示主港：为满潮时的流向、流速。 1、2、3、4、5、为满潮前第1、2、3、4、5、小时的流向、流速。 、为满潮后第1、2、3、4、5、6小时的流向、流速。 满潮前、后三小时流速最大 。（回转流流速记载为大潮日的最大流速） 五、急流 六、旋涡 七、其他符号 大船锚地、 小船锚地、 渔栅、 扫海符号 第八节 英版海图图示 英版海图分为拓制（Fathom chart）和米制(Metric chart)两种一、基准面的规定1 Height of mountain: MHWS MHHW or MSL (包括高架线)2 Elevation of light: MHWS (同中版海图)3 Drying height : chart datum4 Height of rock uncovered : MHWS 5 Sounding : 天文最低低潮面。二、底质 （Quality of the bottom）砂 S(sand)、 泥 M(mud)、 淤泥 Oz(ooze)、粘土Cy(clay)、 砾 G(gravel)、 粗砾 Sn(shingle)、石 St(stone)、 岩石 R(rock)、 珊瑚 Co(coral)、贝壳Sh(shell)、 碎贝BkSh(broken shells)、混合底质: M S S M M/S三、水深 (Sounding) Sounding in fathoms . Sounding in metric (Under eleven in fathoms and feet) eg: 74 16 19 SD(Sounding of doubtful depth) (No bottom found)四、航行危险物 Dangers (metric chart)1 Rock uncovered:2 Drying rock: 3 Rock awash: 4 Sunken rock: 5 Obstruction:五、沉船 Wreck1 Wreck shows any portion of hull at the level of chart datum2 Wreck over which the depth of water is 28 metres or less沉船上水深未知，但认为超过15米。如果加上颜色表示准确水深。3 Wreck over which the depth of water is more than 28 metres PA : Position approximatePD : Position doubtfulED : Existance doubtful4 The remains of a wreck (可以翻译为碍锚)六、各种界限 (Various limits ,etc )1、Leading line2、Transit line3、Recommanded track(For deep draught vessel)3、 Traffic separation schem4、 Submarine cable5、 Pipeline area6、7、 Spoil ground or dumping ground8、 Anchorage area9、 Prohibited area10、 Safety fairway11、 Seaplane land area 12、Limit of sector13、Measured distance七、无线电及雷达 Radio and radar 1 Non-directional radio beacon RC 2 Directional radio beacon RD RD 26930 3 Rotating patten radio beacon RW 4 Radio direction finding station RG 5 Coast radar station Ra 6 Radar responder beacon Racon 7 Radar reflactor 8 Radar beacon Ramark八、各种台站 Any kind of station CG (coastguard station) LB (life boat station) Sigstn (信号台) Stormsig (风暴信号台) 钻井平台 (Pilot boating station)第九节 海图标题栏和图廓注记一、中版海图1、海图标题栏的内容（1）所属国家，海区以及图名。 （2）图法。（3）比例尺。 （4）基准纬度。（5）海图资料的来源以及时间。 （6）深度、高程单位以及基准面。2、图廓注记（1）海图图号。 （2）邻图索引。（3）图幅。 （4）对数尺、公里尺。（5）发行和出版情况。 （6）小改正记录。二、英版海图1、海图图廓外的注解（1）图号 引在海图左上角、右下角以及背面，根据出版的先后顺序而编排。（2）出版、新版和改版日期 eg: Published London 29th April 1966 New edition 7th July 1967 Large correction 8th June 1970（3）小改正记录Small correction 印有航海通告的号码以及年份（4）制版和印刷 制版年份在右下角。 Engravel 1976 . Positive 1977 . 印制的日期在右上角 180 . 78 印刷方法在右下角： C .Z .P .E . etc .（5）海图的图幅 在右下角，米制海图为毫米 (630.0980.0) 拓制海图为英寸 (38.4325.49)（6）邻接图号 Adjoining chart 10592、海图标题栏内的内容（1）本图所属海区的名称以及图名 海区名称用一般字体印出 China sea . North sea . etc