航海学1航海基础知识

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1、航海学基础知识第一章地球形状与地理坐标第一节地球形状—、大地球体为了研究诸多的航海问题，应该对地球的形状和人小有个基本的了解。地球的自然表面有高山、有深海，形状非常复杂。但地球表面的3被人洋覆盖，大陆的高低起伏与地球的半4径相比，又显得微不足道。所以，航海上讨论的地球形状，并不是指其口然形状，而是指由大地水准面所包围的儿何体的形状。大地水准面是一个假想的、与完全均衡的海洋而相吻合的、并向大陆延伸，使其始终保持在任何地方都与该地的铅垂线正交而形成的一个连续的、无亞痕的、无棱角的光滑闭合曲面。被人地水准而所围成的儿何体，是理想的地球形状，叫做人地球体(Geoid)o二、大地球体的近似体人地球体

2、是一个不规则的几何体。为了应用方便，通常用规则的几何体——地球圆球体和地球椭圆体来近似代替大地球体。1.地球圆球体地球圆球体是大地球体的笫一近似体。在一•般的航海计算中，通常用地球圆球体解算航海问题。根据地球圆球面上人圆弧1’的弧长等于1nmile即1852m的规定，可推算出地球［员［球体的半径R:360x60,R=nmile=3437.7468nmile=6366707in2712.地球椭圆体地球椭圆体(Spheroid)也叫旋转椭圆体，是人地球体的第二近似体。在人地测量学、地图学和盂要精确的航海计算中，应该将大地球体近似为两极略扁的地球椭圆体。地球椭圆体是由椭圆PnQpsQz绕其短轴p

3、収旋转而成的几何体(图ITT)。椭圆短轴(即地轴，Earthsaxis)的两个端点是地理北极p和地理南极p。椭圆长轴QQ'绕短轴旋转所成的平血是赤道平面，它在地球椭圆体而上的截痕是赤道(Equator),赤道是一个人圆。与赤道面平行的平面，称为纬度圈平面，它与地球椭鬪体面的截痕是圆，称为纬度圈(Paralleloflatitude)o过短轴pp的任一平而是子午圈平而，它与地球椭圆体表而的截痕是椭圆,称为子午圈(Meridian),其中被短轴平分的半个椭圆，叫做地理子午线、子午线或经线(Meridianline)。图ITT图1-1-2地球椭圆体的形状和人小,可用椭圆体参数长半轴a、短半轴b、

4、扁率c和偏心率c表示°它们之间有•关系式:a~bc=ae2=(1-—)(1+—)=c(2-c)u2caa地球椭圆体参数是根据大地测量计算出來的。山于各个国家在测量时，采用的原点和测量的精度有所不同，因此所得的地球椭圆体的参数也略有差异。我国1952年采用白塞尔地球椭圆体参数，1954年采用原苏联的克拉索夫斯基参数，目前准备采用IUGG(InternationalUnionofGeodesyandGeophysics,国际人地测量和地球物理联介会)1975年推荐的参数。1924年国际测量学协会决定国际上釆用的地球椭圆体参数是1910年海福特参数。几个较著名的地球椭圆体参数及其使用的国家和地区

5、见表l-1-lo三、高度差当用地球椭圆体代替大地球体吋，各地的大地水准面少地球椭圆体表面也是不一致的。地球椭関体表面与大地水准面Z间的差值叫高度差(图1-1-2),授大不超过100米，通常可以忽略不计。但在某些对精度耍求较高的计算屮，例如利用人造地球卫星定位时，要求输入的卫星接收机天线是在地球椭圆体而以上的髙度，而船舶近似被认为航行于大地球体表面，即大地水准面上，因此必须考虑这个高度差。即卫星接收机天线在地球椭圆体表曲以上的高度二接收机天线在海面以上的高度+高度羌在卫星接收机中，当输入接收机天线在海面以上的高度后，高度差的改正是由接收机自动进行的。第二节地面方向船舶在海上需要按设定的方向航

6、行，当要测定船舶位置时，常常需要测出物标的方向。因此，海上航行必须知道方向，方向是航海的最棊本的概念Z-。一、北、东、南、西的确定1•测者南北线地而方向是在测者地面真地平平面上确定的。如图1-1-3所示，通过测者A的眼睛并与测者铅垂线A0正交的平面叫做测者地而真地平平面(Sensiblehorizon)。测者了午圈平面与测者地面真地平平面的交线NAS是A测者的方向基准线一一南北线。其指向地理北极Pll的方向称为A测者的真北(TrueNorth),简称北，代号为Nt或N；与其相反的方向称为南,代号为S。2.测者东西线图1-1-3通过测者铅垂线A0,并与测者子午圈平而垂直的平面，叫做测者的东西

7、圈平面，旧称卯酉圈平面。东西圈平血与地球面的截痕称为东西圈。东西圈平面与测者地面真地平平面相交的直线EAW,叫做A测者的东酋线。当测者面北背南时，测者东西线的右方是正东方向，其代号为E；左方是正西方向，其代号为Wo对于不在赤道上的不同地点的测者来说，他们有不同的东西圈，因而有不同的东西线。二、方向的划分仅确定北东南西四个方向是不够的。从实用出发，航海上还用以下三种方法确定方向：1.圆周方向以真北为000。,顺时针方向按0