航海学课件(完整版)

精品文档 1欢迎下载 第一篇第一篇 航航 海海 学学 地地 文文 航航 海海 航海学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 经济的航线和制定一个切实可行的航行计划 2 航迹推算 包括航迹绘算和航迹计算两种方法 航迹推算是指根据船上最基本的航海仪器 罗经和计程仪 所指示的航向和航程 结 合海区内的风流要素和船舶操纵要素 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和某一时刻的船位的方法 它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 也是陆标定位 天文定位和电子定位的基础 3 测定船位 简称定位 包括陆标定位 天文定位和电子定位三种 陆标定位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 距离和方位差 等 从而在海图上确定本船船位的方法和过程 陆标定位一般可分为方位定位 距离定位 方位距离定位和移线定位等 天文定位是指在海上利用航海六分仪观测天体 太阳 月亮和部分星体 高度来确定 船舶位置的一种定位方法 电子定位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 定位系统和罗兰 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 有效的航行方法和必要的航行措施 确 保船舶安全 经济地航行 航迹推算和定位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 狭水道航行和特殊 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和航路资料等基本内容 其中 航海学基础知识主要包括坐标 方向和距离 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 和航海图书资料等内容 第一章第一章 坐标 方向和距离坐标 方向和距离 第一节第一节 地球形状和地理坐标地球形状和地理坐标 一 一 地球形状地球形状 航海上船舶和物标的坐标 方向和距离等 都是建立在一定形状的地球表面的 要研 究坐标 方向和距离等航海基本问题 必须首先对地球的形状和大小作一定的了解 航海上 不同场合 根据不同的精度要求 往往将大地球体看作不同的近似体 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 精品文档 2欢迎下载 在大地测量学 海图学和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 它是由椭圆 PNQPSQ 绕其短轴 PNPS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 和偏心率 e 二 二 地理坐标地理坐标 1 地球上的基本点 线 圈 地理坐标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确定坐标的起算点 和坐标线图网 如图所示 椭圆短轴即地球的自转轴 地轴 PNPS 地轴与地表面的两个交点是地极 在北半球的称为北 极 PN 在南半球的称为南极 PS 通过地球球心且与地轴垂直的平面称为赤道平面 赤道平面与地表面相交的截痕称为赤道 QQ 它将地球分为南 北两个半球 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是个小圆 称 为纬度圈 AA 通过地轴的任何一个平面是子午圈平面 它与地表面相交的截痕是个椭圆 称为子午 圈 PNQPSQ 由北半球到南半球的半个子午圈 叫作子午线 又称经线 PNQPS PNQ PS 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 PNGPS 2 地理坐标 地球表面任何一点的位置 可以用地理坐标 即地理经度和地理纬度来表示 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 2E 2 8 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 用或 Lat 表示 某点地理纬度的度量方法为 自赤道起算 向北或向南度量到该点 所在纬度圈 由 0 到 90 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 5N 4 4 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 精品文档 3欢迎下载 第二节第二节 航向与方位航向与方位 一 一 方向的确定 划分与换算方向的确定 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 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 还应标明起算点和计量方向 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 将平分相邻基点之间 的地面真地平平面方向称为隅点 即东北 NE 东南 SE 西南 SW 和西北 NW 四个方向 将平分相邻基点与隅点之间的地面真地平平 面方向称为三字点 其名称有基点名称之后 加上隅点名称组成 即北北东 NNE 东北 东 ENE 东南东 ESE 南南东 SSE 等八 个方向 再将平分相邻基点或隅点与三字点 之间的十六个地面真地平平面方向称为偏点 偏点的名称由基点名称或隅点名称之后加上 偏向的方向来组成 例如 北偏东 N E 东 北偏北 NE N 东偏北 E N 等 这样 四个基点 四个隅点 八个三字点和 16 个偏点 共计 32 个方向点 叫做 32 个罗 经点 2 三种方向划分之间的换算 根据航海实际的需要 三种方向之间的换算 通常是指将半圆法和罗经点法所表示的 方向换算为相应的圆周法方向 其换算方法如下 1 半圆法换算成圆周法的法则是 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 精品文档 4欢迎下载 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 二 二 航向 方位和舷角航向 方位和舷角 航海上经常涉及到的方向有两种 船舶航行的方向 航向 和物标的方向 方位 船舶首尾线向船首方向的延伸线 称作航向线 代号 CL 船舶航行过程中 在测者地面真地平平面上 自真北 线顺时针方向计量到航向线的角度 称为船舶的真航向 计量范围 000 至 360 代号 TC 船舶和物标的连线称为物标的方位线 代号 BL 自正北 方向线顺时针方向计量到物标方位线的角度 称为船舶的 真方位 计量范围 000 至 360 代号 TB 从航向线到物标方位线之间的夹角 称为物标的舷角 或相对方位 舷角以航向线为基准 按顺时针方向计量到 物标方位线 计量范围 000 到 360 始终用三位数表示 代号 Q 或以船首向为基准 分别向左或向右计量到物标方 位线 计量范围 0 到 180 向左计量为左舷角 Q左 向右 计量为右舷角 Q右 当舷角 Q 090 或 Q右 90 时 叫做物标的右正横 当 Q 270 或 Q左 90 时 叫 做物标的左正横 航向 方位和舷角之间的关系如下 或 QTCTB 为 为 左 右 Q Q QTCTB 如计算所得的真方位值大于 360 或小于 0 则应分别减去或加上 360 第三节第三节 向位的测定与换算向位的测定与换算 一 一 陀螺罗经陀螺罗经 电罗经测定向位电罗经测定向位 航海上测定向位 航向和方位 的仪器是罗经 目前 海船上配备的罗经有陀螺罗经 俗称电罗经 和磁罗经两大类 陀螺罗经是根据高速旋转的陀螺仪 在受到适当的阻尼力作用后 能迫使其旋转轴保 持在其子午圈平面内的原理而制成的 陀螺罗经是一种不受地磁场和电磁场影响的 具有 较大指北力的电动机械仪器 它能带动若干个分罗经 分别安装在驾驶台 驾驶台两翼 海图室和船长房间等 还能为雷达 自动舵和航向记录仪等提供指北信息 陀螺罗经刻度盘 0 所指示 的方向称为陀螺罗经北 简称 陀罗北 用 NG表示 陀罗北线 和船舶航向线之间的夹角 称 为陀罗航向 代号 GC 陀罗北 线和物标方位线之间的夹角 叫做陀罗方位 代号 GB 陀罗 精品文档 5欢迎下载 航向和陀罗方位均以陀罗北线为基准 按顺时针方向计量至航向线或物标方位线 计量范 围 000 到 360 陀罗北偏开真北角度称为陀螺罗经差 简称陀罗差 用表示 陀罗北偏在真北的G 东面 陀罗向位小于真向位 为偏东或偏低 用 E 或 表示 陀罗北偏在真北的西G 面 陀罗向位大于真向位 为偏西或偏高 用 W 或 表示 G 真向位 陀罗向位和陀罗差之间的关系如下 TC GC G TB GB G 偏西为 偏东为 G G 二 二 磁罗经测定向位磁罗经测定向位 1 磁罗经基本原理 磁罗经是我国古代四大发明之一 指南 针演变发展而来的 它是根据在水平面内自由 旋转的磁针 受到地磁磁力的作用后 能稳定 指示地磁磁北方向的特性而制成的 如图所示 地球周围存在一个天然磁 场 地磁 它好像是由地球内部的一个大磁 铁所形成的磁场 磁力线方向垂直于地面的点 叫做地磁磁极 靠近地理北极的是磁北极 靠 近地理南极的是磁南极 2 磁罗经基本概念 将磁罗经放置在地球上某一点 当它仅受到地磁磁场的作用时 其 N 极所指的方向 即磁罗经刻度盘 0 的方向 即为磁北 NM 因为地磁北极与地理北极并不在同一地点 地磁磁场本身又很不规则 所以地面上某 点的磁北线与真北线往往不重合 磁北 NM 偏离真北 NT 的角度称为磁差 代号 Var 如磁北偏在真北的东面 称磁差偏东 用 E 或 表示 磁差偏在真北西面 则称磁 差偏西 用 W 或 表示 如图所示 磁北线与航向线之间的夹角称为磁航向 代号 MC 磁北线与方位线之间的 夹角称为磁方位 代号 MB 磁航向与磁方位均以磁北为基准 分别按顺时针方向计量到航 向线或物标方位线 计量范围 000 至 360 显然 磁向位 磁差和真向位之间的关系如下 TC MC Var TB MB Var 安装在钢铁制成的船上的磁罗经 除了受到地 磁的作用外 还将受到船上钢铁在地磁磁场中磁化 后形成的磁场 船磁场的影响 以及磁罗经附近电 气设备形成的电磁场的影响 这样 致使磁罗经的 指北端不再指示磁北方向 而指向上述各磁场的合 力方向上 此时磁 罗经刻度盘 0 所指示的北 称为罗北 代号 NC 罗北偏离磁北的角度称为自差 用缩写 Dev 或 符号 表示 如罗北偏在磁北之东 称为东自差 用 E 或 标示 若罗北偏在磁北之西 则为西自差 用 W 或 标示 精品文档 6欢迎下载 船上磁罗经的磁针在地磁和船磁的合力影响下 其罗经刻度盘 0 所指示的罗北 NC偏离 真北 NT的角度称为磁罗经差 简称罗经差 用表示 当罗北偏在真北东面时 罗经差C 偏东 用 E 或 标示 罗北偏在真北西面 罗经差偏西 用 W 或 标示 显然 罗经差 是磁差 Var 和自差 Dev 的代数和 即 C Var DevC 以罗北为基准的航向和方位统称为罗向位 如图所示 罗北线和航向线之间的夹角叫 做罗航向 代号 CC 罗北线和物标方位线之间的夹角叫做罗方位 代号 CB 罗航向和罗方 位均以罗北 NC为基准 各自按顺时针方向计量到航向线或物标的方位线 计量范围 000 360 3 磁差的求取 由于地磁磁轴并不与地轴重合 而且地磁磁轴也不通过地球球心 因此各地磁差的大 小和方向各不相同 另外 由于地磁磁极沿椭圆轨道不断地绕地极缓慢移动 同一地点的 磁差将因此随时间逐渐变化 每年大约变化 0 0 2 因此 磁差是随时间和地区不同而 变化 某地每年磁差的变化量 叫做磁差的年变化或年差 年差可用东 E 或西 W 表示 也可用磁差绝对值的增加 increasing 或减少 decreasing 表示 年差的东 E 或西 W 表示该地磁差每年向东或向西变化 如年差 0 1E 表示磁差每年向东变 化 0 1 即该地磁北每年向东偏移 0 1 年差的 或 并不表示磁差的变化方向 而是指该地磁差绝对值的增加或减少 完整的磁差资料应包含 测量当时的磁差值 大小和方向 测量年份和年差 如 4 30 E 1982 9 E 磁差偏西 6 12 1989 年差约 4 Variation 3 00 W 1965 decreasing about 2 annually 使用磁罗经时 必须适时地查取磁差资料 并按下式求取当地 当时的磁差 所求磁差 图示磁差 年差 所求年份 测量年份 式中 图示磁差取其绝对值 年差增加取 减少取 若年差用 E 或 W 表示 则当年差与 图示磁差同名时 年差取 异名时取 结果为 所求磁差与图示磁差同名 结果为 则 所求磁差与图示磁差异名 4 自差的求取 自差的大小和符号与船舶钢铁磁化的性质和程度 船磁 有关 而船磁又与船首向和 地磁磁力线方向的相对位置有关 因此磁罗经的自差也随航向的变化而变化 此外 自差还可能因船舶装载钢铁和磁性矿物 磁罗经附近铁器和电器的变动 船舶 倾斜和船舶所处不同地区磁差的显著变化而有所变动 如果磁罗经自差较大必须进行自差校正工作 尽可能地消除各个方向的自差 磁罗经自差虽然可以校正 但不可能把各个方向的自差消除干净 一般还会剩下 0 3 左右的自差 叫做剩余自差 对磁罗经进行自差的校正以后 应测出剩余自差 然后制成磁罗经自差曲线或自差表 供船舶航行中向位换算用 三 三 向位换算向位换算 向位换算是指不同基准的航向或方位之间的换算 航海上用磁罗经或陀螺罗测定的航 向和方位是罗航向 罗方位或陀罗航向 陀罗方位 海图作业时 必须先将它们换算为以 真北为基准的真航向或真方位 相反 如果在海图上事先设计好了真航向和真方位 实际 导航中 又需要先将它们换算为以罗北或陀罗北为基准的罗航向 罗方位或陀罗航向 陀 罗方位 以便用磁罗经或陀螺罗经去执行 1 罗经向位换算为真向位 精品文档 7欢迎下载 1 公式 TC GC CC CC Dev varG C TB GB CB CB Dev varG C Var DevC 2 向位换算步骤 从海图上查取航行海区的磁差资料 求取该海区当年的磁差值 Var 以罗航向为引数 从磁罗经自差表或自差曲线中查取该航向上的自差值 Dev 按公式 Var Dev 求取罗经差 C C 直接按向位换算公式计算求解 2 真向位换算为罗经向位 1 公式 GC TC G GB TB G CC TC MC DevC CB TB MB DevC MC TC Var CC Dev MB TB Var CB Dev Var DevC 2 向位换算步骤 从海图上查取航行海区的磁差资料 求取该海区当年的磁差值 Var 按公式 MC TC Var 求取磁航向 MC 以 MC 代替 CC 为引数 从磁罗经自差表或自差曲线中查取该航向上的自差值 Dev 按公式 Var Dev 求取罗经差 C C 直接按向位换算公式计算求解 第四节 能见地平距离和物标地理能见能见地平距离和物标地理能见距离 一 一 航海航海上上距距离的单位离的单位 航海上最常用的距离的单位是海里 n mile 它等于地球椭圆子午线上纬度一分所 对应的弧长 可以推导出 1 海里的公式为 1 n mile 1 852 25 9 31cos2 m 可见 地球椭圆子午线上一分纬度弧长 即 1 海里的长度不是固定不变的 它随纬度 的不同而略有差异 在航海实践中将 1 852 m 作为 1 海里的固定值习惯用 表示 除海里外 航海上还可能用到下列一些长度单位 链 cab 1cab n mile 185 m 10 1 米 m 国际通用长度单位 二 二 能能见见距距离离 1 测者能见地平距离 De 在海上 具有一定眼高 e 的测者 A 向周围大海眺望 所能看到的最远处 水天似相 交成一个圆圈 BB 这圆圈所在的地平平面 或者自测者至 BB 这一小块球面 叫做测者 能见地平平面或视地平平面 而圆圈 BB 就是测者能见地平或视地平 俗称水天线 自测 者 A 至测者能见地平的距离 AB 称为测者能见地平距离 用 De表示 将地球看成圆球体 可以得到 精品文档 8欢迎下载 De n mile 2 09 me 式中 De 测者能见地平距离 单位 n mile e 测者眼高 单位 m 2 物标能见地平距离 DH 假如测者眼睛位于物标顶端 此时测者的能见地平距离 叫做物标能见地平距离 用 Dh表示 与测者能见地平距离一样 物标能见地平距离可由下式求得 Dh n mile 2 09 mH 式中 Dh 物标能见地平距离 单位 n mile H 物标顶端距海平面的高度 单位 m 3 物标地理能见距离 Do 能见度良好时 仅由于地面曲率和地面蒙气差的影响 测者理论上所能看到物标的最 大距离 叫做物标的地理能见距离 用 Do表示 由图可见 物标地理能见距离可由下面公 式求得 Do n mile De Dh 2 09 2 09 me mH 式中 e 测者眼高 单位 m H 物标高度 单位 m Do 物标地理能见 距离 单位 n mile 实际上 测者所能看见 物标的最远距离 还与当时 的能见度 即大气透明度和 人们眼睛能发现物标的分辨 率等有关 因此 白天发现物标的最远距离往往要小于物标的地理能见距离 三 三 灯标射灯标射程程与能与能见见距离距离 1 灯标射程 为了引导船舶安全航行 通常在航道附近的岛屿 礁石和海岸上设置有灯标 每个灯 标都标有该灯标的灯光射程 简称灯标射程 不同国家和地区 灯标射程的定义略有不同 中版海图和 航标表 中射程的定义为 晴天黑夜 当测者眼高为 5 m 时 理论上能 够看见灯标灯光的最大距离 2 灯塔灯光最大可见距离 灯塔灯光最大可见距离 取决于该灯塔的灯光强度 当某灯塔实际的光力能见距离大 于或等于该灯塔地理能见距离时 Do 时 灯光最大可见距离等于 Do 当其光力能见距离小 于 Do 时 灯光最大可见距离等于该灯塔的光力能见距离 实际上 测者能看到灯塔灯光最大可见距离还与当时的气象能见度等因素有关 上述 灯光最大可见距离 只能作为能见度良好时的参考数据 第五节第五节 航速与航程航速与航程 一 一 有关概念有关概念 精品文档 9欢迎下载 航程是船舶航行经过的距离 用 S 表示 航海上一般采用海里作为航程的单位 单位 时间内的航程称为船舶的航行速度 用 V 表示 航速的单位为节 kn 1 节等于每小时航 行 1 海里 即 1 kn 1 n mile h 航海上习惯将船舶在无风流影响下的航行速度称为船 速 而将船舶的对水航行速度称为航速 在有流影响的海区航行时 船舶相对于水的航程 称为对水航程 相对于海底的航程 称为实际航程或对地航程 船舶相对于海底的实际航程 应该是船舶对水航程和水流流程 的矢量和 即 航速也有对水航速和实际航速或对地航速之分 它们之间的相互关系为 顺流航行 船舶实际航程 实际航速 等于对水航程 航速 与流程 流速 之和 顶流航行 船舶实际航程 实际航速 等于对水航程 航速 与流程 流速 之差 二 二 用主机转速估算航速和航程用主机转速估算航速和航程 船舶是由主机带动螺旋桨转动 利用螺旋桨推水的反作用力使船前进的 螺旋桨每分 钟转速 RPM 和船速 VE 间有着直接的关系 不同装载状态下船速和推进器转速之间的关系 一般只能通过船舶在船速校验线实际 测定来求得 并列出推进器转速与船速对照表 便于在实际工作中估算船速 三 三 用计程仪测定航程用计程仪测定航程 船用计程仪的种类很多 它是船舶测定航程和航速的主要仪器 目前 计程仪可分为 相对计程仪和绝对计程仪两大类 相对计程仪所显示的是船舶相对于水的航程和航速 它 只能记录船舶受风影响后的对水航程和航速 但不能显示水流影响后的航程和航速 因此 人们称它为 计风不计流 的计程仪 绝对计程仪可以测量船舶相对于海底的 即船舶受 风流影响后的实际航程和实际航速 航海上 习惯用计程仪航程误差与计程仪读数差比的百分率来表示计程仪误差 L 即 100 12 12 LL LLS L L 式中 计程仪改正率 用百分率表示 L SL 准确的船舶对水航程 又称为计程仪航程 L1 L2 对应计程仪航程 SL的前后两次计程仪读数 准确的计程仪航程计算方法如下 SL L2 L1 1 L 第二章第二章 海图海图 第一节第一节 海图海图 一 一 海图的海图的作作用用 海图是地图的一种 它是以海洋及其毗邻的陆地为描述对象 为航海的需要而专门绘 制的一种地图 海图上详细地绘画有航海所需的各种资料 如 岸形 岛屿 浅滩 沉船 水深 底质 碍航物和助航设施等 精品文档 10欢迎下载 海图是航海的重要工具之一 航行前拟定计划航线 制定航行计划 航行中进行航迹 推算和定位等 以及航行结束后总结航行经验和发生海事后分析事故原因 判断事故责任 等 都离不开海图 正确地了解海图的投影 海图图式 海图分类和使用保管等 是航海 驾驶员的重要任务之一 二 二 航用海图航用海图的的特点特点 航用海图是利用墨卡托墨卡托投影 即等角正圆柱投影原理所绘制的 具有以下特点 1 图上经线为南北向相互平行的直线 其上有量取纬度或距离用的纬度图尺 纬线 为东西向相互平行的直线 其上有量取经度的经度图尺 且经线与纬线相互垂直 2 图上经度 1 1 赤道里 的长度相等 但纬度 1 1 海里 的长度随纬度升高 而逐渐变长 存在纬度渐长现象 3 恒向线在图上为直线 4 具有等角特性 在图上所量取的物标方位角与地面对应角相等 5 图上同纬度纬线的局部比例相等 不同纬度的局部比例尺 随纬度的升高而增大 三 三 海图比海图比例例尺尺 一般地图上所注明的比例尺 称为普通比例尺或基准比例尺 比例尺的表示方通常有两种 数字比 例尺和直线比例尺 数字比例尺用一比若 干的数字来表示 例如1 300 000 或 1 300 000 它表示图上基准点处 一个 单位长度等于地 面上 30 万个相同单位的长度 直线比例 尺一般用比例图尺绘画在海图标题栏内 或图边适当的地方 如图所示 四 四 海图分类海图分类和和使用使用注注意事项意事项 1 海图分类 根据作用不同 海图可以分为航用海图和参考图两大类 航用海图用于拟定航线 进行航迹推算和定位等海图作业 航用海图按比例尺的大小 一般又可以分为 1 总图 这种图比例尺较小 一般小于 1 3 000 000 2 远洋航行图 其比例尺一般在 1 1 000 000 1 2 900 000 3 近海航行图 其比例尺一般在 1 200 000 1 990 000 4 沿岸航行图 其比例尺一般在 1 100 000 1 190 000 5 港湾图 其比例尺一般大于 1 100 000 参考图一般不可以用作航迹推算和定位 它是为了某种航海的特殊需要而专门绘制的 海图 2 使用注意事项 1 要尽可能选择现行版大比例尺海图 2 海图使用前 应根据航海通告和有关的无线电警告及时加以改正 3 海图空白处 表示未经测量 应视为航海危险区避开 4 海图作业应采用软质铅笔和松质橡皮 按有关规则要求进行 本航次海图使用前后 都应顺序排放 其上海图作业应保留至航次结束 发生海事时 应保留至海事处理结束为 精品文档 11欢迎下载 止 7 海图平时应平放在干燥的地方 防止海图受潮霉烂或变形 一旦海图受潮 应平放 阴干 切不可曝晒或用火烘烤 以避免海图变形 第二节第二节 识图识图 在航用海图上除绘有经 纬线图网外 还须将重要的航行物标和主要地貌 地物以及 海区内航行障碍物 助航设备 港湾设施和潮流海流要素等航海资料按其各自的地理坐标 用一定的符号和缩写将它们绘画到图网上去 再经过制版和印刷而成为海图 这种绘制海 图的符号和缩写 叫做海图图式 我国出版的海图是根据国家技术监督局 1990 年 4 月发布 的 GB 12317 90 海图图式 绘制的 一 一 海图标题栏与图廓注记海图标题栏与图廓注记 1 海图标题栏 海图标题栏一般刊印在海图内陆处 或航行不到的海面上 特殊情况也可能印在图廓 外适当的地方 是该图的说明栏 一般制图和用图的重要说明均印在此栏内 标题的内容包括出版机关的徽志 图幅的地理位置 图名 比例尺与基准纬度 投影 深度和高程的基准面及计量单位 图式版别 基本等高距和坐标系等编图资料的说明等 海图标题栏通常还印有图区内禁航区 雷区 禁止抛锚区 航标 分道通航制和地磁 资料等与航行安全有关的说明和重要注意事项或警告 有些海图标题栏还附有图区内重要 物标的对景图 潮信表 潮流表和换算表等资料 2 图廓注记 在海图图廓四周注记有许多与出版和使用海图有关的资料 如 1 海图图号 2 发行和出版情况 3 小改正 4 图幅 5 阅图号 二 二 海图基准面海图基准面 1 高程基准面 海图上所标山头 岛屿和明礁等高程的起算面称为高程基准面 我国沿海海图高程基 准面一般采用 1985 国家高程基准面 或当地平均海面 2 深度基准面 海图上标注水深的起算面称为海图深度基准面 也是干出高度的起算面 我国沿海采 用理论最低潮面 旧称理论深度基准面 为深度基准 三 三 重要的海图图式重要的海图图式 1 高程 水深和底质 1 高程 海图陆上所标数字 以及部分水上带括号的数字 都表示该数字附近物标的高程 物 标高程为自高程基准面至物标顶端的海拔高度 它们的起算面和单位 一般在海图标题栏 内有说明 灯高一般系自平均大潮高潮面至光源中心的高度 干出高度系自深度基准面以上的高 精品文档 12欢迎下载 度 比高系自地物 地貌基部地面至顶端的高度 即物标本身的高度 山高 除高程点一般是用黑色圆点表示 并在附近标有高程外 其它各点高程用等高线描 绘 2 水深 水深是海图深度基准面至海底的深度 凡海图水面上的数字均表示水深 中版海图水深 单位为米 等深线是图上海图水深相等的各点的连线 用细实线描绘 3 底质 各种比例尺海图上 通常还以一定的间距标明海底底质 如沙 S 泥 M 粘土 Cy 淤泥 Si 石 St 岩石 R 珊瑚和珊瑚藻 Co 以及贝 Sh 等 2 航行障碍物 1 礁石 礁石是海中突出 孤立的岩石 它又可区分为明礁 干出礁 适淹礁和暗礁 2 沉船 沉船分为部分露出沉船 桅杆露出的沉船 危险沉船 非危险沉船 经扫海的沉船 测得深度的沉船和深度未精测的沉船 危险沉船指其上水深 20m 及 20m 以内的沉船 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 的沉船 或深度不明 但不 影响水面航行的沉船 3 其它障碍物 凡危险物外加点线圈者 均为对水面航行有碍的危险物 提醒航海者予以特别注意 危险物位置未经精确测量的 须加注 概位 PA 对危险物位置有疑问时 则加注 疑 位 PD 对危险物的存在有疑问时也加注 疑存 ED 3 助航标志 助航标志 简称航标 它包括灯塔 灯标 浮标 立标 雷达站 无线电导航设备及 雾号等 供船舶确定船位和安全航向 避离危险以及供其它特殊需要 灯质是指灯光的性质 它是以灯光亮灭的规律 即节奏 和灯光颜色来相互区别的 灯质的种类很多 基本灯质有 定光 闪光 明暗光和互光 4 种 其中闪光有可区分为 闪光 长闪光 快闪 甚快闪和特别快闪 5 种 灯标的注记 除注有灯质 节奏和颜色 外 还注有周期 灯高 射程和雾号及光弧等 的说明 第三节第三节 海图作业基本训练海图作业基本训练 一 一 海图作业工具海图作业工具 1 分规 2 航用三角板 3 平行尺 4 铅笔 橡皮 二 二 基本操作训练基本操作训练 1 量取某点的经纬度 2 将已知坐标点标绘到海图上 3 量取已知点到某物标的方位 距离 4 从已知点绘画物标方位线 在其上截取距离求取经纬度 精品文档 13欢迎下载 第三章第三章 船位的确定船位的确定 船舶在海上确定船位的方法一般分两类 即航迹推算和定位 航迹推算包括航迹绘算 和航迹计算两种方法 船舶定位包括陆标定位 天文定位和电子定位三种 航迹推算是根据船上最基本的航海仪器 罗经和计程仪 所指示的航向和航程 结合 海区内的风流要素和船舶操纵要素 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和某一时刻的船位的方法 陆标定位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 从而在海图上确定本船 船位的方法和过程 第一节第一节 航迹绘算航迹绘算 一 一 航迹绘航迹绘算算基基本概念本概念 航海上 习惯将事先在海图上拟定的航线称为计划航迹线 简称计划航线 即船舶 将要航行的计划航迹 计划航线的前进方向 叫计划航迹向 计划航向 由真北线起按顺 时针方向度量到计划航线 用 CA 表示 通过航迹推算所确定的航迹线 称为推算航迹线 推算航迹线的前进方向 叫推算航迹向 由真北线起按顺时针方向度量到推算航迹线 用 CG 表示 通过航迹推算所确定的船位称为推算船位 用 EP 表示 二 二 航迹绘算类型航迹绘算类型 航迹绘算可分为以下两种类型 1 已知真航向 计程仪航程和风流要素 求推算航迹向和推算船位 2 已知计划航向 计程仪航速和风流要素 求船舶应采用的真航向和推算船位时 三 三 无风流情况下航迹绘算无风流情况下航迹绘算 1 航迹绘算方法 所谓无风流影响 是指风流很小 对航向的影响小于 1 可以忽略不计 因此 无风流情况下 计划航向 CA 即船舶要行驶的真航向 TC 反之 船舶航行时的真航向 即 为推算航迹向 CG 计程仪航程 SL即为推算航程 SG 船舶相对与海底的实际航程 亦即 计划航迹向 CA GC G 推算航迹向 CG TC CC C SG SL L2 L1 1 L 如图所示 从推算起始点绘画计划航迹线或推算航迹线 真航向线 并在其上沿计 划航向或真航向 按计程仪航程 SL截取一点 该点即为无风流情况下的推算船位 积算船 位 海图作业时 应该过截点绘画一段垂直于计划 航线或推算航迹线的小线段 用以表示该时刻的推 算船位 此外 在推算起始点和积算船位附近 用 分数形式标明船位对应的时间和计程仪读数 在计 划航线 或推算航迹线 上标明计划航向 或推算 航迹向 陀罗航向或罗航向 陀罗差或罗经差 所 标内容应是未经改正的原始数据和相应的仪器误差 且不能覆盖海图上原有的重要资料 必要时可用线 精品文档 14欢迎下载 条拉出来标在附近空白处 但标注内容应尽可能与纬线平行 2 航迹推算精度 航迹推算的精度主要取决于航迹推算中的航向误差和航程误差 无风流情况下 航迹 推算中的航向误差 又与从罗经上读取航向的误差 罗经差的误差 操舵不稳产生的航向 误差和绘画航线的误差有关 航程误差与读取计程仪读数的误差 计程仪改正率的误差和 在海图上量取航程的误差有关 综合推算航迹向和推算航程的标准差 可以得到无风流情况下推算船位误差圆半径 M 约为推算航程的百分之二 即 M 2SL 四 四 有风流情况下航迹绘算有风流情况下航迹绘算 1 1 有关概念 1 风压差角 风压差 如图所示 船舶在风中航行 除了以船速沿真航向航行外 风还会使船舶向下风漂移 其航迹线与真航向线之间的夹角叫做风压差角 简称风压差 用表示 2 流压差角 流压差 船舶在有水流影响的水域航行 除了以船速沿真航向航行外 还会在水流的作用下顺 水漂移 其航迹线与真航向线之间的夹角叫做流压差角 简称流压差 用表示 3 风流合压差 风流压差 船舶在有风流影响的情况下航行 除了以船速沿真航向航行外 还会在风的作用下向 下风漂移 同时在流的作用下产生顺流漂移运动 真航向与风流影响下的航迹向之间的交 角称为风流合压差角 简称风流合压差 用表示 风流合压差等于风压差和流压差的代数和 即 2 已知真航向求推算船位 TC SL VL 风流CG EP 已知真航向 计程仪航程和风流要素 求推算航迹向和推算船位时 应采用 先风后 流 的作图方法 即先考虑风的影响 求取风中航迹线 再在风中航迹线上作水流三角形 求取推算航迹向和推算船位等 作图方法如下 自起始点 A 绘画真航向线 自 A 点绘画风中航迹线 在风中航迹线上截取一点 B 使 AB SL 自 B 点画水流矢量 BC BC 长等于流程 SC 端点 C 即为推算船位 连结 A C 两点 连线 AC 为推算航迹线 量取其方向即为推算航迹向 如左图所示 进行正确的海图标注 3 已知计划航向求真航向 CA SL VL 风流TC EP 已知计划航向 计程仪航速和风流要素 求船舶应采用的真航向和推算船位时 应采 用 先流后风 的作图方法 即先考虑流的影响 绘画水流三角形求取风中航迹向和推算 精品文档 15欢迎下载 船位 再顶风预配风压差 求取真航向等 作图方法如下 自起始点 A 绘画计划航线 自 A 点画水流矢量 AB AB SC 以 B 点为圆心 SL为半径画圆弧 与计划航线的交点 C 即为推算船位 连线 BC 的 方向即为推算航迹向 绘画水流三角形 水流矢量箭端指向推算船位 自 A 点绘画一小段 2cm 4cm 长的真航向线 如右图所示 进行正确的海图标注 4 航迹绘算精度 有风流情况下航迹推算的精度 除了与航迹推算中的航向误差和航程误差有关外 主 要还决定于估算风压差和水流要素的误差 综合各项因素的标准差 可以得到有风流情况下推算船位误差圆半径 M 约为推算航程 的百分之五至百分之八 即 M 5SL 8SL 第二节第二节 陆标定位陆标定位 一 一 陆标陆标识识别别 1 孤立 显著物标的识别 孤立的小岛 显著的山峰和岬角等陆标 灯塔和灯桩等航标 可直接根据它们的形状 颜色 相对位置关系和顶标 灯质等特点加以识别 2 利用对景图识别 在航用海图和航路指南中 经常附有一些重要山头和岛屿等的照片或有立体感的对景 图 将实际观察到的景象与相应的对景图相比对 便可方便地辨认出对景图中所标明的一 些重要物标 同一物标 在不同的方位和距离上观看 其形状也各不相同 因此 每幅对景图都注 有该图相对于图中某一物标的方位和距离 使用时要特别加以注意 3 利用等高线识别 航用海图上 地貌特征通常是以等高线 地面上高程相等的各点连线 来描绘的 有 时也用草绘等高线 草绘曲线 或山形线来表示 等高线的疏密 体现的山形的陡峭程度 等高线愈密 山形愈陡峭 反之 等高线较疏时 表示山形角平坦 可以根据等高线的疏 密和形状来判断出地貌的立体形状来 二 二 方位定位方位定位 利用罗经同时观测两个或两个以上陆标的方位来确定船位的方法和过程称为方位定位 1 两方位定位 1 两方位定位方法 在推算 船位附近选择两适当的物标 M1和 M2 并注意辨认 用罗经观测两物标的陀罗方位GB1 GB2或罗方 位 CB1 CB2 按下式求取两物标的真方位 精品文档 16欢迎下载 CCBGGBTB CCBGGBTB 222 111 如图所示 在海图上分别自 M1和 M2反方向 的方向 绘画方 0 2 0 1 180180 TBTB 位位置线 其交点即为观测船位 OP 2 提高两方位定位精度方法 为了提高两方位定位观测船位的精度应注意选择适当的定位物标和遵循一定的观测顺 序 物标的选择应满足 孤立 显著 海图位置准确的近标 要求 D1 D2尽可能小些 如不考虑系统误差的影响 两方位位置线交角应尽可能接近 90 综合考虑系统 误差和随机误差的影响 最好选择 60 90 的物标 一般应满足 30 150 为了减小由于异时观测所产生观测船位误差 白天应先观测首尾线附近 方位变化慢 的物标 后观测正横附近 方位变化快的物标 夜间观测灯标时 应本着先难后易的原则 尽量缩短前后两次观测的时间间隔 即 先测闪光灯 后测定光灯 先测灯光周期长的 后测灯光周期短的灯标 先测灯光弱的 后测灯光强的灯标 2 三方位定位 1 三方位定位方法 三方位定位法 即同时观测三个物标的方位来测定船位 可判断是否存在粗差等影响 2 误差三角形成因和处理 三方位定位时 三条方位位置线通常并不相交于一点 而形成一个三角形 如果该三 角形不是由于粗差所引起的 则称其为船位误差三角形 在大比例尺海图上 如果船位误差三角形各边长小于 5 mm 一般可以认为是由于合理 的随机误差所引起的 处理方法如下 近似直角三角形 其最概率船位位于靠近直角处一点 近似等边三角形 其最概率船位位于三角形中心 近似等腰三角形 其最概率船位位于近短边中心 狭长等腰三角形 其最概率船位位于短边中心 若三角形附近有危险物存在 应将船位取在最接近危险物或对以后航行安全最不利 的一点上 3 提高三方位定位精度的方法 要提高三方位定位的精度 同样应尽可能减小观测误差 并注意选择适当的定位物标 和遵循一定的观测顺序 为了提高三方位定位的精度 应尽量选择 孤立 显著 海图位置准确的近标 相邻两方位位置线交角应尽可能接近 60 或 120 一般应满足 30 150 三方位定位时 同样应遵循 先慢后快 先难后易 的观测顺序 即白天应先观测 首尾线方向的 方位变化慢的物标 后观测正横附近的 方位变化快的物标 夜间应本着 先闪后定 先长后短 和 先弱后强 原则 先观测灯光较弱的 闪光周期长的难以 观测的物标 再观测灯光强的 闪光周期短的容易观测的物标 尽量减小异时观测所产生 的船位误差 三 三 距离定位距离定位 航海上一般用雷达测定船舶与物标之间的距离 1 二距离定位方法 如图所示 同时测得本船到物标M1和 M2的距离 D1和 精品文档 17欢迎下载 D2 分别以 M1和 M2为圆心 D1和 D2为半径绘画圆弧 两距离位置线通常有两个交点 其 中接近推算船位的一点即为当时的观测船位 P 2 提高观测船位精度的方法 为了提高两距离定位观测船位的精度 应尽可能相应减小观测误差 并注意选择适当 的定位物标和遵循一定的观测顺序 选择下列物标 有利于提高两距离观测船位的精度 孤立 显著 海图位置准确且离船较近的物标 两物标距离位置线交角应尽可能接近 90 至少满足 30 90 一般应满足 30 150 第三节第三节 无线电定位无线电定位 一 罗兰 C 定位 1 罗兰 C 定位原理 系统概况 低频 100kHz 脉冲组 距离差远程双曲线导航系统 作用距离 白天 夜间 地波 普通 1200n mile 700n mile 自动 2000n mile 1000n mile 天波 2300n mile 定位精度 地波 几十米 0 25n mile 天波 1n mile 2n mile 台组结构 如右图所示 定位原理 D DM DS t tM tS 2 罗兰 C 定位方法 罗兰C定位方法可分为罗 兰C海图法 罗兰C表册法和自动罗兰C接收机 三种 罗兰C海图是通过在普通海图上叠加上罗兰 C位置线格网构成的 用不同颜色来表示不同罗 精品文档 18欢迎下载 兰C台组的双曲线位置线格网 每条位置线上标注有台组识别符号和对应的地波时差值 在 主要的经纬线交点附近标有天波改正量 SS 和特殊改正量 SG GS 以便将所测得的天 波时差 按下列方法换算成相应的地波时差值 TG TS SS SG GS 二 GPS 定位 GPS 是导航卫星全球定位系统的简称 是一种测距卫星导航系统 可为用户提供三维 位置 三维速度以及时间参数 可达到米级精度 第四章第四章 航路资料航路资料 第一节第一节 潮汐与潮流潮汐与潮流 一 潮汐术语 海水在天体引潮力的作用下产生的周期性的升降运动称为潮汐 其中海面上升的过 程称为涨潮 海面下降的过程称为落潮 当海面上升到最高位置时 称为高潮 反之 海 面下降到最低位置时称为低潮 海面由低潮上升到高潮的时间间隔称为涨潮时间 有高潮 到低潮的时间间隔称为落潮时间 在新月或每月时 太阳和月亮的引潮力相互叠加 出现 高潮最高 低潮最低的现象 称为大潮 上弦或下弦时 上述两天体的引潮力相互抵销 出现高潮最低 大潮最高的现象 称为小潮 伴随海水周期性的涨落现象 还同时产生周期性的水平方向的流动 称为潮流 在 江河 港湾等地 由于受地形的影响 涨潮流和落潮流流向相反或接近相反 这样的潮流 称为往复流 一些开阔水域 在一个潮汐周期内 潮流流向随时间顺时针 或逆时针 变 化 360 流速也随时间而变化 无明显的转流现象 这种潮流称为回转流 二 潮汐计算 1 中版 潮汐表 简介 中版 潮汐表 由国家海洋局 海洋情报研究所负责出版 下年度 潮汐表 均在本 年度末提前编好并发行 2 各分册主要内容 中版 潮汐表 主要包括下列内容 1 主港潮汐预报表 各主港每日高 低潮潮时和潮高及我国部分港口的逐时潮高 站名 经纬度 日期 时区 TD 高 低 潮潮时与潮高 2 潮流预报表 部分海峡 港湾 航道 渔场的潮流预报资料 地名 经纬度 日期 时区 潮流资料 3 差比数和潮信表 用于预报附港潮汐的差比数与概算潮汐的潮信资料 编号 站名 经纬度 主港 差比数 MHWI MLWI SR NR MSL 4 平均海面季节改正表 3 主港潮汐计算 1 根据主港名称查找目录 找到该主港潮汐预报资料所在的页码 2 翻到相应页后 再根据日期查找该主港当日高 低潮潮时和潮高 4 附港潮汐计算 精品文档 19欢迎下载 1 公式 附港高 低 潮潮时 主港高 低 潮潮时 高 低 潮潮时差 附港高 低 潮潮高 主港高 低 潮潮高 主港 MSL 主港 SC 潮差比 附港 MSL 附港 SC 或 附港高 低 潮 主港高 低 潮潮高 潮差比 改正值 2 步骤 附港名 差比数表 附港编号 主港及其编号 差比数 主附港 MSL 和 SC 主港名 日期 主港潮汐预报表 主港该日潮汐资料 三 潮流推算 1 潮流海图图式 涨潮流用带羽尾的箭矢表示 箭矢的方向为流向 箭矢上所标注的 数字为流速 其中较大者为大潮日最大流速 较小者为小潮日最大流 速 如只标注一个数字 则为大潮日最大流速 落潮流用没有羽尾的箭矢 其它与涨潮流相同 2 往复流潮流推算 每日最大流速 新月 朔 满月 望 后连续 5 日内 当日最大流速 大潮日最大流速 上弦 下弦日起连续 5 日内 当日最大流速 小潮日最大流速 其它日 当日最大流速 平均最大流速 3 回转流潮流推算 1 回转流海图图式如右图所示 其中 中心地名 主港 0 主港高潮时潮流情