第四章 游艇航行基础知识第一节 地球形状和地理坐标一、地球形状航海上，游艇和物标的坐标、方向、距离、船位等都是以地球为基础的，因而需要对地球的形状和大小有所了解地球的自然表面是一个崎岖不平、非常复杂的不规则的曲面地球的真实形状是一个不规则的椭圆体，即纬度圈和赤道并不是严格的正圆；子午圈也不是严格的椭圆；南北半球并不互相对称航海上为了计算上的方便，在精度要求不高的情况下，通常把地球圆球体作为大地球体的第一近似体，并假设此正圆球体的大圆弧的一分弧长，正好是等于 1 海里的长度，即 1852米因此，其半径 R≈6370 公里在需要较为准确的计算时，则应把地球当作两极略扁的地球椭圆体（大地球体的第二近似体） 如图 4-1 所示它是由椭圆 PnQPsQ’，绕其短轴 PnPs 旋转而成的几何体地球椭圆子午线的参数，由于各国大地测量所采用的纬度和测量精度不同，略有差异我国过去曾采用苏联克拉索夫斯基的地球椭圆体参数，即：长半轴 a = 6378245m 短半轴 b= 6356863m而 1924 年国际测量学会决定采用的地球椭圆体参数是：地球椭球面与该地大地水准面的高程差，最大不超过 100m但在卫星定位中，天线高度仍需考虑改正此差值。
二、地理坐标地理坐标：地理坐标是由经度和纬度组成的地面上任何一点位置和游艇在海洋上的位置都可以用地理坐标来表示和确定（图 4-2） 为了表示地球表面上点的位置，必须建立坐标1) 大圆和小圆：通过地心 O 的平面与地球面的交线 QeQ’，叫做大圆不通过地心 O 的平面与地球表面的交线 aba’，叫做小圆2) 地轴和地极：通过地球球心的直径叫做地轴，地轴与地球表面相交的两个点 Pn、P S 叫做地极3) 经度线和基准经度线：通过南北两极的大圆 PnQPsQ’，叫做子午圆连接南北两极点的大圆叫做经度线，它是子午圆之半通过英国格林尼治天文台的经线 PnGPs 叫做基准经度线4) 赤道和纬度圈：垂直于地轴并通过地心 O 的平面与地球表面的交线 QeQ’，大圆叫做赤道，平行赤道的小圆 aa’，叫做纬度圈在航行海图上，绘有经度线图网，纵向平行的直线是经度线，横向平行的直线是纬度线，经度线和纬度线相互垂直在海图图廓四周或中间注明了经纬度的数值因此在海图上可以确定某点经度和纬度数值经、纬度的单位是度、分、秒，都是采用 60 进制，即 1°=60′，1′=60″第二节 方位与航向一、方向的确定与划分过测者(A)，作一个与测者铅垂线相垂直的地平平面ANESW (测者地面真地平平面)，其与测者的子午圈平面 PnAPs O 的交线就是测者(A)的南北线。
其中近北极(P n)的一方是正北方向；近南极（ Ps）的一方是正南方向通过测者铅垂线 AO 与测者子午圈平面相垂直的平面叫做测者 A 的卯酉圈平面，它与测者地平平面相交的直线 EAW 为测者的东西线当测者面北背南时测者东西线的右方是正东方向，左方是正西方向，如图 4-3 所示此外，位于不同地点的测者地面真地平平面、南北线和东西线是不同的位于两极的测者无法确定北、东、南、西四个基本方向位于北极的测者无真北方向，其任意方向都是真南方向；位于南极的测者，其任意方向都是真北方向航海上，仅在测者地面真地平平面上确定四个基本方向远不能满足需要，必须将方向作进一步划分其划分方法有以下三种：1、 圆周法：以正北为 000°，按顺时针方向计算到正东为 090°，正南为 180°，正西为270°，计算到正北为 360°（即 000°） 圆周法始终用三位数字来表示方向，它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 0°，向东或向西，由 0°到 180°计算至正南方或正北方其方向的表示方法是：除度数外，还要标明起算点和计算方向，如 124°NE度数后缀的字母，其第一个字母表示该方向是由北点(N)或是由南点(S)起算的；第二个字母表示是向东(E)，或是向西(W)来计算方向的。
在天文定位中，常用半圆法来表示天体的方位3、 罗经点法：由四个基点、四个隅点、八个三字点和十六个偏点共 32 个方向点——罗经点构成，每点为 11°. 25，四点为 45°如图 4--4 所示东南西北为四个基点：平分相邻两基点之间的角度得出四个方向点，如北东 (NE)、南西 (SW)等称为隅点；在平分基点和隅点之间的角度所得八个方向点，如北北东( NNE)、东南东(ESE)等称为三字点；再平分上述 16 个方向的所有相邻两方向之间的角度所得出的另外 16 个方向点，如北偏东（N/E） 、东南偏南（SE/S）等称为偏字点由于罗经点方向划分不够精确，目前大多仅用于表示风、流的方向根据航海实际需要，有时需对上述三种方向划分进行换算，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半圆法换算成圆周法的法则为：在北东( NE)半圆：圆周度数=半圓度数在南东(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°—半圆度数例：将半圓法方向 25°NE， 135°SE 换算为圆周法方向解： 半圆法方向 圆周法方向25°NE 025°135°SE 180°– 135°= 045°45°SW 180° +45° = 225°135°NW 360°-135°= 225°在罗经点法换算成圆周法时，可根据该罗经点在罗经点法中的点数乘以 11°．25 的法则确定。
二、航向、方位和舷角1．真航向：当艇平正时，通过游艇铅垂线的纵剖面，是艇的首尾面它与测者地面真地平平面相交的直线叫艇首尾线艇首尾线向艇首方向的延长线称为艇首线当艇航行时该线即为航向线以真北( N T)线为基准，顺时针方向计量到游艇的航向线的角度称为真航向，缩写为 TC，真航向的度量方法是：以真北线000°为起点，顺时针方向由 000°到 360°计算，计算到游艇航向线，如图 4-5 所示2．真方位：在测者地面真地平平面上，由测者向物标的连线叫做方位线以真北（N T）线为基准，顺时针方向计量到物标方位线的角度称为真方位，缩写为 TB真方位的度量方法是：以真北线为 000°，顺时针方向由 000°到 360°计量，计算到物标方位线3．舷角：航向线与方位线之间的夹角，从航向线开始顺时针计量到方位线，000°到360°，用 Q 表示：或从艇首向右或左，由 0°—180°计量到物标方位线，称为物标的右舷角（Q 右）或左舷角（Q 左） 当 Q =090°或 Q =90°（右）时称为物标右正横；当 Q =270°或 Q =90°（左）时称为物标左正横真航向、真方位和舷角之间的关系是：真方位(TB)=真航向(TC)+舷角(Q)真方位(TB)=真航向( TC) ±舷角(Q)（右+，左—）例：某艇真航向 200°，测得物标舷角为 025°，求物标的真方位。
解 : TB = TC + Q =200° +025° =225°三、海上方向的确定游艇在海上航行时是通过罗经来指示航向和观测物标方位，目前，艇上配备的罗经有陀螺罗经和磁罗经两种1．磁罗经导航知识磁罗经是用来指示船舶航向和观测物标方位的仪器它的指向原理是根据地磁对于自由磁针“同性相斥、异性相吸”的磁力作用，使磁针的两端指向地磁的南北极，从而达到指向的目的尽管现代高新航用仪器发展日新月异，但由于磁罗经具有的可靠性和使用方便等特点，至今仍被广泛应用，是船舶必备的仪器2．磁罗经的构造一般船舶用磁罗经有驾驶和标准罗经之分标准罗经上装有方位圈，用来观测船位、太阳和物标方位等小型船使用的磁罗经主要由罗经盆和罗经台座两部分组成罗经盆主要由盆体、罗经液、注液孔、罗经盘以及轴针、轴冒和罗经基线等部分组成罗经台座主要用于安装罗经盘、磁棒等校差器材和照明装置罗经台座上有平衡环，罗经盆架在平衡环上，使用时始终保持水平3．磁罗经在游艇上的应用(1) 按用途分类：在航海运动中磁罗经作为一种必备的基本导航仪器，可以有以下几种：① 对稳向板型游艇，有安装在艇上的固定式驾驶罗经、电子罗经和观测物标方位用的手持式罗经两种，手持式罗经目前使用的有手持罗经和手持电子罗经。
② 对龙骨型和和双体大游艇，无论是竞赛型还是游乐型，一般除装有全球定位导航仪（GPS) 外，必须安装驾驶磁罗经或电子磁罗经2)主要用途：在游艇航海中，一般用于把握航向，观测物标或障碍物方位，观测判别风向、流向初选择布置训练、竞赛活动场地4．使用注意事项磁罗经应安装在艇的首尾线上，其基线应与艇的首尾线重合或平行，罗经台座应安装平整罗经周围不应放置铁磁物件无论是固定式还是手持式罗经，使用时都应始终保持罗经体水平，这样才能保证观测精度第三节 海 图海图是供航海使用的一种专用地图在海图上比较详细地标、绘、注有各种与航海有关的资料，例如海岸、港湾的形状，岛屿、障碍物、礁石、浅滩的位置，助航标志的位置及性质，水深、底质、磁差、潮汐和潮流的情况等有了海图并能正确地识别与使用物标，就可以在图上进行各种图解和解算各种有关的航海问题，因此，海图是航海工作者不可缺少的重要资料一、墨卡托海图1．航用海图必须具备的条件(1) 海图上的经度线、纬度线应是各自平行并且互相垂直；(2) 绘制在海图上的物标形状与实际形状一样或相似2．墨卡托海图的特点海图上的经度线、纬度线各自平行并且互相垂直横向线在图上是一条直线在同一张海图上，经度长度均相等。
纬度越高，纬度在图上的长度越长，图上纬度 1′的长度为 1 海里，因此，在图上量取两点的距离时，必须在就近的纬度比例尺上量取，才能准确3．港泊图的投影方法除墨卡托投影方法外，航海上还采用高斯投影、平面图和心射投影来绘制大比例尺的港泊图高斯投影为等角横圆柱投影，适合于绘画极区和经差小、纬差大的狭长地区的地图我国国内海区 1：20000 及更大比例尺的港泊图，一般都是采用高斯投影法绘制的二、海图比例尺海图上任一条线段的长度与地球上这条线段的长之比称为海图的比例尺常见的比例尺有以下两种形式：(1) 数字比例尺：用分数或比例形式表示例如 1/100000 或 l：100000，表示图上 1 厘米的长度相当于地面实际长度 100000 厘米2) 线比例尺：用线段长度表示如直线上 1 厘米长度代表地面上 5 海里三、海图的图式、识图和管理一张海图不仅有经纬线图网，而且绘有各种航海资料，如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等用于表示航海资料的图例、符号、缩写和注记统称为海图图式为了正确、熟练利用海图上的航海资料，必须了解各种海图图示的含义以及图上的各种图注和说明，这样才能最大限度地发挥海图的作用，从而保证航行安全。
1．海图标题栏与图廓注记(1) 标题栏一般刊印在海图内陆处或航行不到的地方；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主要包括出版单位的徽志、图幅的地理位置、图名、比例尺、基准纬度、投影性质、深度和高程的基准面、计量单位、图式版别及绘图资料来源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有关的说明和重要注意事项和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标记有许多与出版和使用海图有关的资料① 图号：印在海图图廓的四个角上，中版海图图号是按海图所属地区编号的② 图幅：印在海图图廓外的右下方给出图幅尺寸，根据它可检查海图受潮后是否有伸缩变形中版海图以毫米为单位③ 小改正：印在图廓外左下角，用以登记该图出版以来改正过的所有小改正的《航海通告》的年份和通告号码，以备查该图是否已改正至最新④ 出版发行情况：印在图廓下边。