航海学

研究船舶如何安全经济地从一个港口航行到另一个港口的实用性学科

航海学，是指一门研究船舶如何安全经济地从一个港口航行到另一个港口的实用性学科。由地文航海、天文航海、电子航海三大学科构成。涉及数学、地理学、天文学、气象学、海洋学、电子学、制图学以及无线电技术和计算机学科。研究的主要课题是：①拟定既安全又经济的航线和制定切实可行的航行计划。②进行航迹推算，引导船舶航行在计划航迹线上。③利用陆上物标、天体、无线电方法测定船位。④研究在不同航海条件下的航行方法。

基本介绍

研究引导船舶在海上安全而迅速地从一地驶抵另一地的一门技术科学。航海学涉及数学、地理学、天文学、气象学、海洋学、电子学、制图学，以及无线电技术。运用航海学的知识，并通过海图作业随时掌握船位，是航海者最重要的任务。

形成发展

古代航海家仅能利用视界内的陆标引航，这种技术称为“引航术”。有了磁罗经和计程方法以后开始能进行航迹推算，作远离海岸的航行。通过长期的实践,15～17世纪逐步总结出“八大航法”：平面航法、流中航法、折航法、等纬航法、中分纬度航法、墨卡托航法、大圆航法和混合航法（见航法），形成以三角计算为基础的航海学。18世纪30～40年代，六分仪、天文钟以及天文定位方法的问世，进一步解决了远洋航行中的定位问题，充实了航海学的内容。20世纪20年代，现代海图开始普及后，大多数航法计算为海图绘算所取代,使航海作业更方便、直观。30年代以后,航海上广泛使用陀螺罗经(见罗经)、计程仪、测深仪、雷达、无线电测向仪和各种双曲线定位仪等新式航海仪器，在很大程度上提高了推算船位和观测船位的准确性。60年代以来，随着无线电导航系统自动观测能力和观测精度的不断提高以及通过微处理机将船舶各种航海仪器和操纵系统综合起来，初步实现了船舶航行自动化，使航海学出现了一次新的飞跃。现代航海学按照确定船位的方法，可分为地文航海、天文航海和无线电航海（见船舶无线电导航）三部分。

基础知识

地球为不规则的椭圆球体，航海计算上一般可近似地当作正圆球体,其赤道圆周长为21600海里。在地球表面航行，确定地理坐标、方向基准和距离单位是确定船位、航向、航程的基础。

经度和纬度

航海上采用地理坐标表示位置。地球上任一点的纬度可定义为通过该点的纬度圈与赤道在经度线上所夹的弧长,由赤道向南、北度量各由0°至90°；地球上任一点的经度可定义为通过基准经度线 (格林威治经度线)与通过该点的经度线在赤道上所夹的小于180°的弧长，由基准经度线向东、西度量各由0°～180°。

航向和方位

航海上通常以基准北作为计算航向和方位的基准。最常用的方向划分法为圆周法：顺时针方向由0°至360°。此外，还有象限法、半圆法和罗经点法等方位划分法。航向指基准北线与船首向线的夹角，常用圆周法划分。方位指基准北线与目标方位线的夹角，常用圆周法划分。船首向线与目标方位线的夹角称舷角，以船首向线为基准，常用半圆法或圆周法划分。如用半圆法划分，向左向右各由0°至180°。舷角为90°时称为正横。航海上是用罗经指示航向和方位的。通常存在罗经差，所以必须加以修正才能得到真航向和真方位。

距离和速度

海上距离以海里为单位,1海里为10链；航行速度以节（海里/小时）为单位。中国和大多数国家采用国际标准：1海里=1852米。在航海上一般取：

1海里=1′纬度平均弧长航程

(S)通常可直接从计程仪求得，也可以按速度(V)与航行时间(t)的乘积求得：

S=Vt

航程可分解为南北和东西两个距离分量：南北距离分量等于纬差；东西距离分量称为东西距不等于经差。当纬度不太高时，东西距与经差的关系式为：

东西距=经差×cos（平均纬度）

船舶在无风和流的影响下的速度称为航速，在风和流的影响下的对地速度称为实际航速。在风和流影响下的对地航程称为实际航程，等于实际航速乘航行时间。

研究内容

航海学的研究内容主要有三个方面：船位确定、航线设计和航行方法。此外，航海学还要研究海图和航海图书、航海仪器、航标和航海气象等。

船位确定

航海者必须随时知道本船的船位。船位确定的方法有航迹推算和观测定位两类。航迹推算是根据罗经和计程仪所指示的航向和航程，并计算风和流等的影响，从已知起算点推算出航迹和船位。观测定位是使用各种航海仪器观测外界已知位置的物标确定船位，有陆标定位、天文定位和无线电定位等。

航线设计

拟定航线是制定航行计划的首要任务。航线应根据航行任务和航行地区的地理、气象、海洋情况,以及船舶状态、技术设备状态和船员的经验和水平等拟定。可参考《世界大洋航路》、《航路指南》、《航路设计图》等航海图书所提供的推荐航线，也可以采用气象航线（见气象导航）。航线确定后，再制定航行的具体实施计划。其内容主要包括：航向，航程，预计起航、到达中途港和目的港的大约时间，通过危险或困难水域的时间和避险措施，估计到达转向点的时间，转向目标和转向措施等（见海上航线）。

航行方法

航海学在这一方面侧重研究复杂条件下的航行方法。所谓复杂条件主要是指复杂的地理条件、气象条件和海洋条件等。不同条件下的航行方法各有其特殊规律和要求。例如狭水道航行（包括港湾、海峡、岛礁区和江河等复杂水道航行）的方法，主要是掌握航道特点，善于利用导标、避险位置线等，以引导船舶沿预定航线航行。雾中航行方法主要是争取在进入雾区前测出准确船位，随后极其仔细地进行航迹推算，并利用各种无线电导航仪器和测深仪测位或辨位，掌握海雾生消趋势，同时注意用雷达探测和了望，避免碰撞。冰区航行方法，主要是掌握冰情，选择冰量少、冰质弱的航线，掌握多航向运动的航迹推算方法，及时分析船位的准确性，掌握冰中航行的操纵要领。风暴中航行方法主要是正确估计风暴运动的路径，正确判断船舶与风暴中心的相互位置，结合本船的适航性能和装载情况，选择最利于避开大风浪的航线航行。

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