大连海事大学+航海学2.ppt

航海学（1.1：坐标、方向和距离）,大连海事大学航海学院航海教研室陈世才,航海学主要研究内容,航线拟定确定船位：航迹推算航迹绘算、航迹计算测定船位陆标定位(地文航海)天文定位(天文航海)无线电定位(电子航海)航行方法：大洋航行、沿岸航行、狭水道航行特殊条件下航行(雾中、冰区、岛礁区航行)航海学还包括：航海学基础知识：坐标、方向和距离；海图航路资料：潮汐与潮汐表航标和航标表航海图书资料（END）,航海学（1）课程目录,第一篇基础知识第一章坐标、方向和距离第二章海图第二篇航迹推算与陆标定位第一章航迹推算第二章位置线和船位理论第三章陆标定位（END）,第一章坐标、方向和距离,第一节地球形状与地理坐标第二节航向与方位第三节能见地平距离和物标能见距离第四节航速与航程（END）,地球形状与地理坐标,地球形状（大地球体、大地球体的三种近似体）地理坐标基本点线圈地理经度地理纬度经差与纬差大地坐标系（END）,航向与方位,方向的确定与划分四个基本方向的确定方向的划分（圆周法、半圆法、罗经点法）三种方向划分系统之间的换算航向、方位和舷角向位的测定与换算陀螺罗经/电罗经测定向位磁罗经测定向位（END）,能见地平距离和物标能见距离,航海上距离的单位测者能见地平距离物标能见距离物标能见地平距离物标地理能见距离灯标射程与能见距离（END）,航速与航程,有关概念用主机转速估算航速基本原理船速的测定测速场简介船速测定与注意（主机转速与船速对照表）用计程仪测定航程计程仪简介计程仪改正率及测定计程仪航程计算（END）,大地球体,概述：研究坐标、方向和距离等地球的形状；地球自然表面难以用数学公式描述；珠穆朗玛峰8848m，仅为地球半径的千分之一；可以用占地球表面约71的海水面来描述地球形状。大地水准面：设想一个与平均海面相吻合的水准面，并将其向陆地延伸，且保持该延伸面始终与当地的铅垂线相垂直，这样所形成的连续不断的、光滑的闭合水准面，叫作大地水准面。大地球体：由上述大地水准面所包围的几何体称为大地球体，是理想的地球形状。（END）,大地球体的三种近似体,第一近似体：地球圆球体概念：参数：R=3437.7468nmile=6366707m应用：计算简便、精度要求不高。第二近似体：地球椭圆体第三近似体：地球椭球体（END）,地球椭圆体,概念参数：长半轴a、短半轴b、扁率c、偏心率e关系：应用：椭圆体参数的确定（END）,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球上基本的点、线、圈,地轴,地球上基本的点、线、圈,地轴地极,地球上基本的点、线、圈,地轴地极子午圈,地球上基本的点、线、圈,地轴地极子午圈子午线/经线,地球上基本的点、线、圈,地轴地极子午圈子午线/经线格林子午线,地球上基本的点、线、圈,地轴地极子午圈子午线/经线格林子午线赤道,地球上基本的点、线、圈,地轴地极子午圈子午线/经线格林子午线赤道纬度圈（END）,地理经度,概念,地理经度,概念：地理经度简称经度，是格林经线与该点子午线在赤道上所夹的短弧长或该短弧所对应的球心角。,地理经度,概念：地理经度简称经度，是格林经线与该点子午线在赤道上所夹的短弧长或该短弧所对应的球心角。,地理经度,概念：地理经度简称经度，是格林经线与该点子午线在赤道上所夹的短弧长或该短弧所对应的球心角。,地理经度,概念：地理经度简称经度，是格林经线与该点子午线在赤道上所夹的短弧长或该短弧所对应的球心角。,地理经度,概念代号：“”或“Long”。,地理经度,概念代号度量,地理经度,概念代号度量自格林子午线向东或向西度量到该点子午线；度量范围0-180；向东度量称为东经(E)；向西度量为西经(W)。,地理经度,概念代号度量自格林子午线向东或向西度量到该点子午线；度量范围0-180；向东度量称为东经(E)；向西度量为西经(W)。（END）,地理纬度,概念,地理纬度,概念某点的地理纬度是指地球椭圆子午线上该点的法线与赤道面的夹角。,地理纬度,概念某点的地理纬度是指地球椭圆子午线上该点的法线与赤道面的夹角。,地理纬度,概念某点的地理纬度是指地球椭圆子午线上该点的法线与赤道面的夹角。,地理纬度,概念某点的地理纬度是指地球椭圆子午线上该点的法线与赤道面的夹角。,地理纬度,概念代号：“”或“Lat”。,地理纬度,概念代号度量：,地理纬度,概念代号度量自赤道向北或向南度量到该点；度量范围090；向北度量称为北纬(N)；向南度量称为南纬(S)。,地理纬度,概念代号度量自赤道向北或向南度量到该点；度量范围090；向北度量称为北纬(N)；向南度量称为南纬(W)。（END）,经差与纬差,概念：经差D：两地经度之代数差；纬差D：两地纬度之代数差。方向性：根据到达点相对起算点位置关系定。经纬差计算实例（例1、例2）（END）,经纬差计算,公式：法则：北纬、东经取，南纬、西经取；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；经差的绝对值不应大于180，否则，应由360减去该绝对值，并改变符号。（END）,经纬差计算（例1）,例1：某轮由（3650N，12025W）航行至（2540N，14050W），求两地间纬差和经差。解：22540N(+)214050W(-)-)13650N(+)-)112025W(-)D1110S(-)D2025W(-)（END）,经纬差计算（例2）,例2：某轮由（2325N，10614W）航行至（0816S，10008E），求经差和纬差。解：20816S(-)210008E(+)-)12325N(+)-)110614W(-)D3141S(-)D20622E(+)D=360-20622(E)=15338(W)（END）,大地坐标系,目的：确定大地球体与地球椭圆体的相对位置关系大地坐标系建立：确定椭圆体参数（定量）确定椭圆体中心位置（定位）确定坐标轴方向（定向）大地坐标系、大地球体和地理坐标水准面椭圆体最大高度差约为100m：合理性为使选定的椭圆体接近其所在地区的大地水准面不同国家采用不同坐标系同一点地理坐标不同（END）,四个基本方向的确定,四个基本方向的确定,测者铅垂线,四个基本方向的确定,测者铅垂线测者地面真地平平面,四个基本方向的确定,测者铅垂线测者地面真地平平面南北线（N、E）：测者子午圈平面与测者地面真地平平面的交线，指向北极的为正北方向，指向南极的为正南方向。,四个基本方向的确定,测者铅垂线测者地面真地平平面南北线东西线（E、W）：测者地面真地平平面与卯酉圈平面（东西圈平面）的交线。面北背南，右东左西。,四个基本方向的确定,测者铅垂线测者地面真地平平面南北线东西线惯例：上北下南，右东左西,四个基本方向的确定,测者铅垂线测者地面真地平平面南北线东西线惯例注意：不同地点的测者，方向基准也各不相同。（END）,圆周法,圆周法,度量：以正北为基准(000)，顺时针方向度量，度量范围000360。,圆周法,度量：以正北为基准(000)，顺时针方向度量，度量范围000360。,圆周法,度量：以正北为基准(000)，顺时针方向度量，度量范围000360。,圆周法,度量：以正北为基准(000)，顺时针方向度量，度量范围000360。,圆周法,度量：以正北为基准(000)，顺时针方向度量，度量范围000360。,圆周法,度量表示法：始终用三位数表示，如：000、005、090、180。,圆周法,度量表示法应用：航海上最常用的表示方向的方法。（END）,半圆法,半圆法,度量法1：以正北为基准，分别向东或向西度量到正南，度量范围00到1800。,半圆法,度量法1：以正北为基准，分别向东或向西度量到正南，度量范围00到1800。,半圆法,度量法1：以正北为基准，分别向东或向西度量到正南，度量范围00到1800。,半圆法,度量法1：以正北为基准，分别向东或向西度量到正南，度量范围00到1800。,半圆法,度量法1：法2：以正南为基准，分别向东或向西度量到正北，度量范围00到1800。,半圆法,度量法1：法2：以正南为基准，分别向东或向西度量到正北，度量范围00到1800。,半圆法,度量法1：法2：以正南为基准，分别向东或向西度量到正北，度量范围00到1800。,半圆法,度量法1：法2：表示法：度数+起点名+度量方向。如：300NE、1500SE600NW、1200NW,半圆法,度量法1：法2：表示法应用：在天文航海学中，表示天体的方位。（END）,罗经点法,罗经点法,四个基点：N、E、S、W,罗经点法,四个基点四个隅点：,罗经点法,四个基点四个隅点：NE、SE、SW、NW,罗经点法,四个基点四个隅点八个三字点：,罗经点法,四个基点四个隅点八个三字点：NNE、ENE、ESE、SSE、SSW、WSW、WNW、NNW,罗经点法,四个基点四个隅点八个三字点十六个偏点：,罗经点法,四个基点四个隅点八个三字点十六个偏点：N/E、N/W、NE/N、NE/E、E/N、E/S、SE/E、SE/S等。,罗经点法,四个基点四个隅点八个三字点十六个偏点共计32个罗经点（END）,三种方向划分间的换算1,三种方向划分间的换算1,半圆法圆周法,三种方向划分间的换算1,半圆法圆周法NE半圆：圆周方向=半圆方向SE半圆：圆周方向=1800-半圆方向SW半圆：圆周方向=1800+半圆方向NW半圆：圆周方向=3600-半圆方向,三种方向划分间的换算2,半圆法圆周法罗经点法圆周法法1：圆周方向=点数110.25,三种方向划分间的换算2,半圆法圆周法罗经点法圆周法法1：法2：,三种方向划分间的换算2,半圆法圆周法罗经点法圆周法法1：法2：基点：记忆隅点：记忆三字点：(基点+隅点)/2偏点：基点或隅点/偏向（END）,航向、方位和舷角,航向、方位和舷角,基本概念航向线（CL）,航向、方位和舷角,基本概念航向线（CL）真航向（TC）概念：CL和Nt间夹角度量：圆周法代号：TC,航向、方位和舷角,基本概念航向线（CL）真航向（TC）方位线（BL）,航向、方位和舷角,基本概念航向线（CL）真航向（TC）方位线（BL）真方位（TB）概念：BL和Nt间夹角度量：圆周法代号：TB,航向、方位和舷角,基本概念航向线（CL）真航向（TC）方位线（BL）真方位（TB）舷角（Q）概念：CL和BL间夹角度量：圆周法或半圆法代号：Q或Q左/Q右,航向、方位和舷角,基本概念TC、TB和Q间关系公式：或,航向、方位和舷角,基本概念TC、TB和Q间关系公式符号法则：如：TB360，则：TB=TB-360,航向、方位和舷角,基本概念TC、TB和Q间关系公式符号法则：如：TB360，则：TB=TB-360如：TB0，则：TB=TB+360,航向、方位和舷角,基本概念TC、TB和Q间关系公式符号法则举例（1）,例1：某轮真航向215，测得两物标舷角分别为QA=030、QB=160，求A、B两物标的真方位。解：TBA=TCQA215030245TBBTCQB215160375即015（END）,航向、方位和舷角,基本概念TC、TB和Q间关系公式符号法则举例（1）举例（2）（END）,例2：某轮真航向030，求物标左正横时的真方位。解：TBTCQ030270300或TBTCQ左030（90）60即300（END）,陀螺罗经（电罗经）测定向位,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理基本概念陀螺罗经北（陀罗北）,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理基本概念陀螺罗经北（陀罗北）陀螺航向（GC）概念：NG与CL夹角度量：圆周法代号：GC,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理基本概念陀螺罗经北（陀罗北）陀螺航向（GC）陀螺方位（GB）概念：NG与BL夹角度量：圆周法代号：GB,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理基本概念陀螺罗经北（陀罗北）陀螺航向（GC）陀螺方位（GB）正北、真航向、真方位,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理基本概念陀螺罗经北（陀罗北）陀螺航向（GC）陀螺方位（GB）正北、真航向、真方位陀螺罗经差（电罗经差）概念：NG偏离NN角度代号：G,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理基本概念陀螺罗经北（陀罗北）陀螺航向（GC）陀螺方位（GB）正北、真航向、真方位陀螺罗经差（电罗经差）概念：NG偏离NN角度代号：G符号：EW,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理基本概念相互关系TC=GC+GTB=GB+G,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理基本概念相互关系TC=GC+GTB=GB+G举例（1）,例1：某轮陀罗航向GC=314，测得某物标陀罗方位GB=075，陀罗差=1W，求该轮真航向和该物标的真方位。解：TC=GC+G=314+(-1)=013TB=GB+G=075+(-1)=074,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理基本概念相互关系TC=GC+GTB=GB+G举例（1）举例（2）（END）,例2：某轮真航向TC=120，某物标真方位TB=180，陀罗差=1E，求该轮陀罗航向和该物标的陀罗方位。解：GC=TC-G=120-(+1)=119GB=TB-G=180-(+1)=179（END）,磁罗经测定向位,磁罗经测定向位,基本原理,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁北NM）,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁北NM）磁航向（MC）概念：NM与CL夹角度量：圆周法代号：“MC”,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁北NM）磁航向（MC）磁方位（MB）概念：NM与BL夹角度量：圆周法代号：“MB”,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁北NM）磁航向（MC）磁方位（MB）磁差（Var.）概念：NM偏离NT的角度成因：NM与NT不重合代号：Var.特点：,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁北NM）磁航向（MC）磁方位（MB）磁差（Var.）罗经北/罗北（NC）,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁北NM）磁航向（MC）磁方位（MB）磁差（Var.）罗经北/罗北（NC）罗航向（CC）概念：NC与CL夹角度量：圆周法代号：CC,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁北NM）磁航向（MC）磁方位（MB）磁差（Var.）罗经北/罗北（NC）罗航向（CC）罗方位（CB）概念：NC与BL夹角度量：圆周法代号：CB,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁北NM）磁航向（MC）磁方位（MB）磁差（Var.）罗经北/罗北（NC）罗航向（CC）罗方位（CB）自差（Dev.）,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁北NM）磁航向（MC）磁方位（MB）磁差（Var.）罗经北/罗北（NC）罗航向（CC）罗方位（CB）自差（Dev.）罗经差（C）,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁差的求取年差磁差资料表示法磁差计算,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁差的求取自差的求取剩余自差自差曲线、自差表引数：罗航向CC或磁航向MC,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁差的求取自差的求取罗经差的测定测定要求测定方法自差求取,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁差的求取自差的求取罗经差的测定向位换算：罗经向位换算为真向位真向位换算为罗经向位常用罗经向位换算公式（END）,磁差特点,随地区变化随时间变化随地磁异常变化随磁暴变化（END）,磁罗经自差,概念：NC偏离NM的角度成因：船磁代号：Dev.特点：随航向、装载钢铁和磁性矿物、磁罗经附近铁器和电器的变动、船舶倾斜和磁差（磁纬）的显著变化而改变。（END）,磁罗经差（罗经差）,概念：NC偏离NT的夹角成因：磁差与自差代号：C特点：“均有关”公式：C=Var.+Dev.“EW，求代数和”（END）,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁差的求取年差磁差资料表示法磁差计算,年差概念：成因：表示法：用“东（E）或西（W）”表示：表示磁北每年往东（E）或往西（W）移动多少。用“(increasing)或(decreasing)”表示：表示磁差绝对值的增加或减少。（END）,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁差的求取年差磁差资料表示法磁差计算,磁差资料要素：大小、方向、测量年份、年差表示法：普通航行图和港湾图上：磁差资料刊印在罗经花上。大比例尺港泊图上：磁差资料刊印在海图标题栏内。总图或远洋航行图上：年份在标题栏内，其他在等磁差曲线上。（END）,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁差的求取年差磁差资料表示法磁差计算,公式：所求磁差=图示磁差+年差（所求年份测量年份）法则：增加取+，减少取-。用E或W表示时，年差与图示磁差同名取+；异名取-。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。计算实例（END）,磁差计算实例,图示磁差值对应不同年差的磁差值（1965）（1995）+1.5-1.51.5E1.5W130E215E045E215E045E030E115E015W115E015W130W215W045W045W215W030W115W015E015E115（END）,磁罗经自差曲线,磁罗经自差表,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁差的求取自差的求取罗经差的测定测定要求,至少早、晚各测定一次长航线改向后尽可能地测定一次。（END）,磁罗经测定向位,基本原理有关概念磁差的求取自差的求取罗经差的测定测定要求测定方法,利用叠标测定利用远距离物标测定利用天体方位测定（END）,利用叠标测定罗经差,利用远距离物标测定罗经差,磁罗经自差的求取,基本原理有关概念磁差的求取自差的求取罗经差的测定测定要求测定方法自差求取,法1：Dev.=CVar.法2：（END）,罗经向位换算为真向位,换算公式：TC=GC+G=CC+C=CC+Dev.+Var.=MC+Var.TB=GB+G=CB+C=CB+Dev.+Var.=MB+Var.C=Var.+Dev.换算步骤：查取磁差资料，求该海区当年的磁差值Var.；以罗航向为引数，从表或曲线中查取该自差值Dev.；按公式：C=Var.+Dev.求取罗经差；直接按向位换算公式计算求解。实例（END）,向位换算实例1,例1：1999年6月5日，某轮罗航向030，测得某物标罗方位120。已知航行区域磁差资料为“430W1997(15E)”，该轮标准罗经自差表如表1-1-5。求该轮真航向和物标的真方位。解：(1)Var=430W+(15E)(19991997)=4W(2)由CC=030查自差表得：Dev=2E(3)C=Var+Dev=4W+2E=2W(4)TC=CC+C=030+(-2)=028TB=CB+C=120+(-2)=118（END）,真向位换算为罗经向位,换算公式：换算步骤：查取海区的磁差资料，求取当年的磁差值Var；按公式：MC=TCVar求取磁航向MC；以MC代替CC为引数，从表或曲线中查取自差值Dev；按公式：C=Var+Dev求取罗经差；直接按向位换算公式计算求解。实例（END）,向位换算实例2,例2：1999年X日，某轮计划驶真航向077，并拟在某物标真方位167时转向。已知该海区磁差资料为“Var.130E1989(3E)”，自差表见表1-1-5。求该轮应驶的罗航向和船舶抵达转向点时该物标的罗方位。解：(1)Var=130E+(+3)(19991989)=2E(2)MC=TCVar=077-(+2)=075(3)以MC=075为引数查自差表得：Dev=-1.2(4)C=Var+Dev=+2+(-1.2)=0.8E(5)CC=TC-=077-(+0.8)=076.2CB=TB-=167-(+0.8)=166.2（END）,常见的罗经向位换算公式,能见地平距离和物标能见距离,航海上距离的单位测者能见地平距离物标能见距离物标能见地平距离物标地理能见距离灯标射程与能见距离（END）,航海上距离的单位,海里其他长度单位（END）,海里,定义：公式：1nmile=1852.259.31cos2m特点：变量，随纬度不同而改变：赤道最短（1842.94m），两极最长（1861.56m）=45处：1852.25m取值：1852m（4414）“东西”问题“南北”问题（END）,其他长度单位,链(Cable/Cab)1Cab=0.1nmile=185m米(meter/m)英尺(foot/ft)1ft=0.3048m码(yard/yd)1yd=3ft=0.9144m拓(fathom/fm)1fm=6ft=1.8288m（END）,测者能见地平距离,概念测者能见地平平面测者能见地平/视地平/水天线测者能见地平距离公式：特点：取决于测者眼高、地面曲率、大气蒙气差。（END）,物标能见地平距离,概念：公式：特点：取决于物标高度、地面曲率、大气蒙气差。（END）,物标地理能见距离,概念：公式：特点：取决于测者眼高、物标高度、地面曲率、大气蒙气差。（END）,灯标射程与能见距离,灯标射程英版海图和灯标表射程中版海图和航标表射程初隐/初显概念、判断、初隐/初显距离、例1、例2、例3灯塔灯光最大可见距离英版资料中版资料例1、例2、例3（END）,中版资料灯标射程,概念：晴天黑夜，当测者眼高为5m时，理论上能够看见灯标灯光的最大距离。取值：光力能见距离、DO（e5m）min（END）,英版资料灯标射程,光力射程：某一气象能见度条件下，灯标灯光的最大能见距离。额定光力射程：气象能见度为10nmile时，灯标灯光的最大能见距离。特点：仅与光力能见距离和气象能见度有关，而与测者眼高、灯高、地面曲率和地面蒙气差无关。（END）,初显/初隐（概念）,概念：晴天黑夜，船舶驶近（驶离）灯塔时，灯塔灯芯初露（初没）测者水天线的瞬间，即测者最初（最后）能够直接看到灯塔灯光的时刻，叫做灯光初显（初隐）。（END）,初隐/初显（判断）,判断：如：射程D0(e=5m)，无初隐/初显（弱光灯标）；如：射程D0(e=5m)，可能有初隐/初显（强光光灯标）注意：判断时，用眼高5m时的地理能见距离与射程相比较；符号“”代表“取整”，18.918（END）,初隐/初显距离,公式：或：（END）,初隐/初显（例1）,例1：中版海图某灯塔灯高84m，图注射程18nmile，测者眼高16m，试问该灯塔是否有初显或初隐？解：D0(e=5)=2.09(+)=23.8nmile23.8nmile取整为23nmile，大于射程18nmile，所以该灯塔无初显或初隐。（END）,初隐/初显（例2）,例2：已知测者眼高16m，中版海图某灯塔灯高84m，射程为23nmile，试问该灯塔有无初显（初隐）？解：D0(e=5)=2.09(+)=23.8nmile23.8nmile取整为23nmile，等于射程18nmile，所以该灯塔有初显或初隐。（END）,初隐/初显（例3）,例3：中版海图某灯塔射程20nmile，测者眼高18m，求该灯塔初显距离。解：（END）,灯塔灯光最大可见距离（英版）,判断如：射程D0，则DmaxD0；如：射程D0，则Dmax射程。即：Dmax射程，灯标地理能见距离min（END）,灯塔灯光最大可见距离（中版）,判断如：强光灯塔（射程D0（e=5），则DmaxD0；如：弱光灯塔（射程D0（e=5），则Dmax=射程。注意：判断是否有初隐或初显时，用眼高为5m的地理能见距离与射程相比较；计算初隐/初显距离时，使用实际眼高。（END）,灯塔灯光最大可见距离（例1）,例1：中版海图某灯塔灯高40m，图注射程16nmile，已知测者眼高16m，试求该灯塔灯光的最大可见距离Dmax。解：17.9=17nmile，大于射程，该灯塔无初显或初隐Dmax=射程=16nmile（END）,灯塔灯光最大可见距离（例2）,例2：中版海图某灯塔灯高81m，图注射程23nmile，已知测者眼高16m，试求该