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第二章 陆标定位.doc

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第二章 陆标定位 利用航迹推算方法求得的推算船位准确性较差,推算时间越长,误差越大,因此仅仅依据航迹推算是不能准确地执行航行计划为确保航行安全,必须利用一切机会和条件及时准确地测定船位观测船位(简称定位fixing position)的方法很多,包括陆标定位、天文定位和电子定位等本章重点讨论陆标定位陆标是指海图上标有准确位置可供目视或雷达观测,用以导航或定位的山头、岛屿、岬角、灯塔、立标及其他显著的固定物标的统称观测陆标与本船的方位、距离和方位差等相对位置关系进行定位的方法和过程称为陆标定位沿岸航行时,陆标定位是一种简单、可靠的基本定位方法根据所测船位线的性质不同,陆标定位可分为方位定位、距离定位、方位距离定位和移线定位等第一节 位置线与陆标识别 保持函数等于常数的点的轨迹称为等值线航海上的航舶位置线是指保持观测值等于常数的点的轨迹位置线(line of position)也是等值线有时我们也称船舶位置线为船位线,或者将船舶位置线在推算船位附近的某一个局部段或某一个局部段的切线称为船位线对航行的船舶而言,位置线具有时间性和绝对性两个特点时间性即在观测时刻船舶一定位于位置线上的某一点;绝对性即在观测时刻位置线上的所有点都须符合观测值,而符合于观测值的所有点都必定在该位置线上。

一、位置线的种类目前航海上常用的位置线有方位位置线、距离位置线、方位差位置线和距离差位置线地球上测者附近的小范围内的地面可视作平面,此时这四种位置线的形状与性质如下所述1.方位位置线根据测者所在位置不同又可分为船测岸方位位置线与岸测船方位位置线:(1)船上测者对岸上某一已知坐标的固定物标M进行方位测量(船测岸)时,由物标M画出的与M点的子午线相交成TB±180°的方位线MP,就是相应的船测岸方位位置线,如图2-2-1(a)所示在MP上任一点的测者测物标M的真方位均为TB,而在该线外任何一点观测物标M的真方位均不等于TB2)从岸上某一已知坐标的固定物标M对船舶进行方位测量(岸测船)时,则相应的岸测船方位位置线,就是由物标M画出的与M点的子午线相交成TB的方位线MP,如图2-2-1(b) 所示测者在M点测量位于MP上任一点的船舶的真方位均为TB,而测量在该线外任何一点的船舶的真方位均不等于TB图2-2-1(a)船测岸方位位置线 图2-2-1(b) 岸测船方位位置线总之,在平面上船测岸与岸测船的方位位置线都是船舶和物标两点之间的直线2.距离位置线 船上测者对已知坐标的固定物标M进行距离测量时,所测得的船与物标M间的距离位置线,是以物标M为圆心、所测距离D为半径的圆,如图2-2-2所示。

可见,在该圆上任一点,到物标M(圆心)的距离均等于D,而在该圆周以外的任何一点观测物标M的距离均不等于D3.方位差位置线又称水平角位置线,船上测者测量岸上两个已知坐标的固定物标之间的水平角时,即测量它们的方位差时,方位差位置线是船与两物标所连的三角形的外接圆圆弧的一部分,如图2-2-3所示在该段圆弧上的任一点,对两物标所张的水平角,均等于该圆周角α,而在该圆弧 图2-2-2距离位置线以外的任何一点,对两物标所张的水平角均不等于该圆周角α图2-2-3方位差位置线 图2-2-4距离差位置线4.距离差位置线船上测者若对岸上已知坐标的两个物标(例如台站)进行距离差的测量时,则距离差位置线是以两物标(台站)为焦点的双曲线,如图2-2-4所示,在该双曲线上任一点至两焦点的距离差值均为观测所得的常数如果不在测者附近的小范围内研究位置线,则不应把地面视作平面,而应将地球当作圆球体更为精确,此时这四种位置线在球面上和在海图上的形状就比较复杂二、单一位置线的应用 航行中,有时测者一次只能(或者只需)测得一条位置线,虽然不能用来确定观测船位,但是如能充分、合理地应用某些单一位置线,它们同样会对船舶的航行安全起到非常积极的作用。

单一位置线主要可应用于:1.导航 航行前方或后方的单一方位或叠标位置线,可引导船舶安全地航行在该导航线所标示的航道上2.避险 为避开航线附近的危险物,可事先选择一合适的参照物标,并根据危险物和参照物标的某种相对关系(方位、距离、垂直角和水平角等),设定好相应的避险线,航行中,只要确保船舶航行在该避险线的安全一侧,即可使船舶安全地通过危险物3.转向 为了确保船舶及时、准确地从原航线转到新的计划航线上,通常可选择转向点附近原航线正横两侧或新航线两端的物标作为转向物标,利用该物标的某一方位位置线来判断转向时机4.测定仪器误差 航海上,经常利用单一的叠标或导标等位置线来测定罗经差、计程仪改正率和其他一些航海仪器的误差不考虑观测中存在一的误差,则:              仪器误差=真值一测量值5.判断船位误差 单一的直线位置线,还可用来判断船位的误差,若单一位置线与计划航线平行,可用以判断船位偏离航线的方向和距离;若与计划航线垂直,可判断推算船位超前或落后实际船位的情况如果单一位置线与子午线平行,可由此确定船位的经度;而当单一位置线与纬线平行时,可用于确定船位的纬度。

任意一条单一位置线,结合同一时刻的概率船位区,可在一定程度上缩小概率船位区或概率航迹区三、陆标识别 陆标定位必须准确地辨认物标,确保事先在海图上所选定的定位物标和实际所测定的物标是同一物标如果在实际测定或海图作业时错认了物标,必将出现错误的观测船位,从而威胁船舶的航行安全航海上常用的识别陆标的方法如下: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因此,这些物标往往是陆标定位中的首选物标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,等高线越密,山形越陡峭;反之,等高线较疏时,表示山形较平坦。

因此,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(见图2-2-5)图2-2-5利用等高线识别物标 图2-2-6利用船位识别物标4.利用船位识别 如图2-2-6所示,实际工作中,可在测定附近易于识别的两三个物标(M1和M2)定位的同时,测定所需识别的物标M的方位,然后先在海图上根据已知物标M1和M2确定测量当时的船位A,再自该船位绘画待识别物标的方位线TB1,如此反复多次,则图上这些方位线(TB1,TB2,TB3…)的交点处的物标,就是所需辨认的物标 同理,我们可以用上述方法,将某些并没有标绘在海图上,但具有显著的特征和一定的航海意义的物标,诸如新设置的钻井平台、沿岸和港口附近新建的高大建筑物和烟囱等逐一标绘在海图上,为船舶以后在该海区航行提供更多、更好的定位和导航物标第二节 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方位定位具有观测与作图简单、迅速、直观等优点,是最基本和最常用的陆标定位方法之一 理论上讲船上测者P观测某已知坐标的固定物标M的方位时,这种“船测岸”方位位置线是通过测者P、物标M和近极点PN(或PS)的恒位线,在恒位线上任何一点,对所测物标M都具有相同的大圆方位。

当测者和物标同位于北半球或南半球时,恒位线在墨卡托海图上表现为一条凸向赤道的曲线但由于所测物标都位于测者视界之内,两者之间的距离一般小于30 n mile,因此,除了在极区航行外,我们可以用图上两点间的直线(恒向线)来代替恒位线进行方位定位一、两方位定位1.定位步骤 (1)在推算船位附近选择两适当的物标M1和M2,并注意辨认; (2)用罗经观测两物标的陀罗方位GB1、GB2或罗方位CB1、CB2;(3)按下式求取两物标的真方位:TB1=G B1+△G=CB1+△C +TB2=G B2+△G=CB2+△C (4)如图2-2-7所示,在海图上分别自M1和M2反方向(TBl±1800,TB2±1800的方向)绘画方位位置线,其交点即为观测船位 2.提高观测船位精度的方法 图2-2-7两方位定位为了提高两方位定位观测船位的精度,即减小观测船位系统误差δ和船位误差圆半径M,除了尽可能减小观测方位的系统误差和随机误差之外,还应注意选择适当的定位物标和遵循一定的观测顺序 (1)物标的选择 ①应尽可能选择海图上精确测绘且显著易认的物标;②应尽可能选择离船近的物标;③两条方位位置线的夹角θ应大于30˚并小于150˚,最好为90˚。

(2)观测顺序 实际工作中,一个驾驶员往往是不可能同时用罗经观测两个物标的方位的,而是在短时间内先后观测所选物标方位,并以观测第二个物标的时间作为定位时间,这就必将因船舶的航行而产生船位误差除了尽量缩短观测两物标方位的时间间隔外,还应掌握正确的观测顺序,以减小上述误差观测顺序应遵循“先慢后快”、“先难后易”的原则① 白天观测如图2-2-8所示,在船首方向附近有一物标A,而在正横方向附近有一物标B,由物标方位的变化特点可知,正横方向的物标方位变化较快,船首尾方向的物标方位变化较慢设船舶位于P1点时,先测船首方向A标的方位,得方位位置线AP1当测正横方向的B标时,船已移动到P2点,测得方位位置线BP2,在海图上两方位位置线相交得观测船位F1,因为是先测完两方位后记时间,则这时船的正确位置应为P2点,可见船位的误差值为P2F1;反之,如果先测B标,后测A标,则观测船位应为F2点,船位误差值为P2F2;则P2F2大于P2F1由以上分析可以得出正确的观测顺序是: 图2-2-8方位定位观测顺序分析先测方位变化慢(船首尾方向附近)的物标,后测方位变化快(船舶正横方向附近)的物标。

②夜间观测 先测闪光周期长、观测难度大的灯标,后测闪光周期短、观测难度小的灯标,以便尽量缩短观测两方位之间的时间间隔,提高定位精度二、三方位定位两方位定位简单、直观,但难以判断观测船位的准确性如条件允许,应使用三方位定位法,即同时观测三个物标的方位来测定船位,并判断是否存在粗差等影响三方位定位时,三条方位位置线通常并不相交于一点,而形成一个三角形,在大比例尺海图上尤为明显如果有差错,会形成较大的三角形以提醒观测者该三角形称船位误差三角形,船位误差三角形的处理详见本篇第三章 1.物标的选择 (1)孤立、显著、海图位置准确的近标; (2)相邻两方位位置线交角应尽可能接近600或1200,一般应满足:300<<1500 2.观测顺序 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。

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