船舶定位与航行方法

多媒体制作张寿桂航海教研室1第六章船舶定位与航行方法航线设计：船舶开航前，由二副设计一条安全、经济的航线。航行过程中，驾驶员保持船舶安全、经济地航驶在计划航线上。测定船位的方法陆标定位(如方位定位、距离定位)推算定位（航迹绘算、航迹计算）天文定位(太阳、星体定位)无线电定位（雷达、卫星定位）航行过程中，驾驶员进行船舶避让、避礁和导航。保持船舶、货物营运安全。多媒体制作张寿桂航海教研室2根据船舶最基本的航海仪器——罗经和计程仪所指示的航向、航程和风流资料，在不借助于外界导航物标的条件下，从已知的推算起始点开始，推算出有一定精度的船舶航迹及某一时刻的船位。航迹推算（Deadreckoningsystem）:航迹推算有以下两种方法：（１）航迹绘算法（Trackplotting），即海图作业法（Chartwork）。它是在海图上根据航行要素直接画出航迹和推算船位来，这是目前船舶航行中常用的方法；（２）航迹计算法（Trackcalculation）。它是采用数学计算的方法，根据航行要素计算出航迹和推算船位的数值，然后画到海图上去指导航行。一航迹推算多媒体制作张寿桂航海教研室3(２)在海图上根据计划航线和风流要素，预配风流压差，作图画出应驶真航向和推算船位。航迹绘算法即海图作业法，它主要解决如下两类问题：(１)根据船舶航行时的航向、航程和风流要素，在海图上直接作图画出推算航迹和船位；航迹绘算法简单、直观，所以它是船舶航行中驾驶员进行航迹推算的主要方法。航迹推算相关规定请参阅中华人民共和国交通部规定的《海图作业试行规则》。航迹绘算多媒体制作张寿桂航海教研室4无风流航迹绘算无风流情况下的推算在无风流情况下LGSSTCCGCA计程仪航程推算航程真航向推算航迹向计划航迹向无风流情况下的推算船位可按计程仪航程SL在计划航线上截取求得。无风流情况下的推算船位又称积算船位DR（DeadReckoningPosition）。船舶的航行计划中，在海图上由起航点、转向点和到达点之间的连线，叫作计划航线。计划航线就是船舶航行要走的计划航迹。计划航迹的前进方向，叫作计划航迹向(Courseofadvance)，代号CA。多媒体制作张寿桂航海教研室5无风流情况下航迹推算的作图方法举例如下：作出推算起始点船位，如图0800船位080000′.0画出计划航线按计程仪航程SL，如0800～1000计程仪航程为30nmile，在计划航线上从0800船位向航迹向方向截取推算航程30nmile，在计划航线上画一与经纬线平行的小“+”字，表示1000推算船位+图上标注推算船位附近，用分数形式标明船位的时间和当时的计程仪读数在计划航线上，标注计划航迹向、罗航向和罗经差（或陀罗航向和陀罗差）。100028′.6多媒体制作张寿桂航海教研室6有风无流航迹绘算有风无流情况下航迹推算的作图方法在有风无流情况下secALGSSTCCCA风中推算航程推算航程风压差真航向风中航迹向计划航迹向根据当时的风舷角、风速和船舶装载情况查风压差表，确定风压差值。船舶真航向TC=CA-。再将真航向换算成罗航向或陀罗航向，以此驾驶船舶即可使船舶航行在计划航线上。船舶航迹叫作风中推算航迹线（Leewaytrack），它的方向，即由真北线顺时针方向到风中推算航迹线的夹角，叫风中推算航迹向，用CA表示。”为“右舷受风，”为“左舷受风，TCCA多媒体制作张寿桂航海教研室7有风流航迹绘算如果船舶同时受到水流的作用，船舶还将随着水流的流向CC，以流速VC作漂流运动，结果船舶将沿着和的合成矢量，即推算航速（Speedmadegood）矢量航行。显然VG=V+VC。这时的船舶航迹叫作推算航迹线，它的方向，即由真北线顺时针方向到推算航迹线的夹角，叫推算航迹向（Coursemadegood），并用CG表示。风中推算航迹与推算航迹之间的夹角，叫作流压差角（Driftangle），简称流压差，代号为。”为“右舷受流，”为“左舷受流，CACG船舶的真航向线和推算航迹之间的夹角，叫作风流合压角（Leewayanddriftangle），简称风流压差，代号为。”为“船舶偏在航向线左面，”为“船舶偏在航向线右面，TCCG多媒体制作张寿桂航海教研室8从风流推算的起始点A作风中航迹线ATCCANTBCVC=3knCG=080在其上量得AB=SLsec=12nmile根据流向000，流速3kn，从B点作水流矢量，求得C点AC为要求的推算航速矢量VG从图中量得：推算航迹向CG=080推算航速VG=12.2kn流压差β=CG-CA=080-094=-14=+β=-10多媒体制作张寿桂航海教研室9航迹计算航迹计算法根据推算起始点的经纬度、航向、航程和风流资料，运用数学计算的方法求取到达点经纬度或航迹，或根据起讫点的经纬度求取该两点间的航向和航程的方法。一般情况下，航迹计算法指的是恒向线航线航迹计算法。1)使用小比例尺海图时，航迹绘算作图误差较大，辅以航迹计算，可提高航迹推算的精度；2)在渔区、雾区、避让中等需频繁变向、变速的条件下航行，海图作业困难，采用多航向航迹计算法，可求取较为准确的推算船位；多媒体制作张寿桂航海教研室10航迹计算3)当起航点与到达点不在同一张海图时，可用航迹计算法来帮助海图作业；4)航迹计算是自动导航的基础。现在IBS、ECDIS等自动导航系统都采用航迹计算模型进行相应的航迹推算。航迹计算的结果需要标绘到海图上去，方能用于指导船舶航行。因而，航迹计算不能完全替代航迹绘算，只能作为航迹绘算的补充。航迹计算的核心问题，是计算到达点与起航点之间的纬差D和经差D。只要求得D和D，则可用下式求取到达点的经纬度：2＝1＋D2＝1＋D多媒体制作张寿桂航海教研室11D＝ScosCDep＝SsinC东西距Dep(Departure)：两点间恒向线航程S的东西分量。纬差：D两点间恒向线航程S的南北分量。D＝Depsecm＝Depsec((1+2)/2)tgCDMPD12二陆标定位虽然在航海上利用航迹推算方法可以求取推算船位，但是由于本船的航向、航程和风流要素等无法正确掌握，可能使推算船位和实际船位相差甚大。在海上，还可以利用陆标、天体以及各种电子导航系统进行船位测定，简称定位(Fixingposition)。测定船位的方法陆标定位(如方位定位、距离定位)天文定位(如三星定位)电子导航定位(如GPS定位)陆标(Landmarks)：指在海图上标有准确位置的可供观测并用以导航定位的陆上物标的统称。陆标定位(fixingbylandmarks)：是指观测陆标的方位、距离、方位差或它们的组合等来确定船位的方法和过程。多媒体制作张寿桂航海教研室13陆标船位及海图标注如能同时观测两个或两个以上陆标的导航参数，可以获得同一时刻的两条或两条以上的船位线，它们的交点即为观测时刻的观测船位。在位置线的交点画一小圆圈☉作为陆标定位的船位符号。常用的陆标定位：方位定位距离定位多媒体制作张寿桂航海教研室14选用定位的陆标首选物标——灯塔，孤立尖顶小岛。用于目测的其它良好物标：山峰、岬角等。原则：海图有准确位置且明显的可观测的物标。多媒体制作张寿桂航海教研室15陆标的识别陆标定位时，必须准确无误地辨认物标。航海上辨认物标的常用方法有：1.利用对景图识别在航用海图上或航路指南中附有某些山形的照片或图片,即对景图，并注明该图是在某一方位、距离上观看时的形状。多媒体制作张寿桂航海教研室16２.利用等高线识别在大比例尺海图上，山形通常以等高线来描绘。等高线愈密，表示山形愈陡峭等高线愈疏，表示山形愈平坦多媒体制作张寿桂航海教研室173.利用实测船位识别利用已知物标测定船位的同时，测出前方未知物标的方位。在海图上画出船位后，从船位画出所测的方位线。ABCCA重复进行该步骤。则从两、三个实测船位所画出的方位线将基本交于海图上的某一物标，该物标即为待识别的物标。多媒体制作张寿桂航海教研室18方位定位测方位的仪器罗经陀螺罗经复示器或磁罗经多媒体制作张寿桂航海教研室19测方位的仪器航海雷达可利用雷达电子方位线观测物标的方位多媒体制作张寿桂航海教研室20方位定位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，也称为方位交叉定位（fixingbycrosslandmarks）。方位定位观测作图简单、迅速，是海上常用的定位方法。在航海实践中，通常采用两方位和三方位定位。在海上，近距离(小于30海里)中低纬度海区航行时，一般将方位位置线近似认为是恒向线方位线，即直线。多媒体制作张寿桂航海教研室211.两方位定位同时观测两个陆标的方位，可以获得同一时刻的两条方位位置线，其交点即为观测时刻的观测船位。定位步骤通常通过选、测、算、画等步骤来进行定位。选即合理选择和正确确认准备观测的物标测即观测，在海上利用磁罗经或陀螺罗经复示器观测A、B物标的方位可得到相应CB1，CB2或GB1，GB2算即换算，将CB1，CB2或GB1，GB2换算成真方位TBTB1=CB1+C=GB1+GTB2=CB2+C=GB2+G多媒体制作张寿桂航海教研室22画即在海图上根据算出的真方位画出两条方位位置线，其交点就是所求的观测时刻的观测船位。AB从物标A按TB1的反方向（TB1±180）画出船位线同理从物标B按TB2的反方向（TB2±180）画出船位线则两条船位线的交点P0就是观测时刻的观测船位。P0θ为两船位线的夹角。多媒体制作张寿桂航海教研室23距离定位若能同时观测两个或两个以上物标的距离，然后在海图上以观测物标的位置为圆心，以观测距离为半径画出距离位置线，则两条或两条以上距离位置线的靠近推算船位的交点就是观测时刻的观测船位。AB多媒体制作张寿桂航海教研室24航海上测定距离的方法用六分仪观测物标的垂直角求距离用雷达观测本船到某一物标的距离(可用雷达的固定距标圈Rings或活动距标圈VRM进行测量)VRM多媒体制作张寿桂航海教研室25三距离定位同时测得视界内三个物标的距离后，在海图上分别以三个物标为圆心，以所测距离为半径画圆弧，得到一个交点或小三角形，即为观测时刻的观测船位。多媒体制作张寿桂航海教研室26移线定位在某一时刻只能测得一条位置线，能否确定观测船位？该位置线与推算航迹向或计划航迹向CA的交点是否为该观测时刻的船位？No，什么都不是，既不是推算船位，也不是观测船位。那么在上述情况下，测得的该位置线是否没有用处？根据观测船位的含义，显然它是同一观测时刻两条或以上的位置线的交点，对于在同一观测时刻仅能测得一条位置线，可以采取位置线转移的方法将不同时刻的位置线转移到同一时刻，而按“同一时刻”的两条位置线相交得到该时刻的船位，所获船位称为移线船位(Runningfix)。多媒体制作张寿桂航海教研室27CAP2(T2)Fp1T1在不同时刻T1和T2，对同一物标M进行两次方位观测，如图所示，则可以得到两条不同时刻的方位线P1和P2。如果将前一时刻的方位位置线根据推算航迹向CA和推算航程S，转移到后一方位线的那个时刻上去，则转移船位线与后一时刻的方位线的交点F，就是方位移线船位(Runningfix)。多媒体制作张寿桂航海教研室28综合定位综合定位（联合定位，Combinedfixing)当用单一方法不能测定船位时，可利用各种不同性质的船位线来测定船位。主要的综合定位方法有：方位和距离定位方位和水平角定位方位或距离与等深线定位等多媒体制作张寿桂航海教研室29二、天文定位现代航海中，无线电航海技术迅猛发展，海上船位的精度得到了充分的保证，但是作为船舶航行中原始的定位手段之一，天文航海有其自身的特点，作为航海人员也应加以充分掌握和了解。天文航海主要研究的内容：第一部分是观测天体定位：即船舶在海上航行时，可利用太阳、行星和恒星等天体测定观测时刻的船位。第二部分是观测天体求罗经差，即观测天体的罗方位同时记下观测时间来确定罗经差。多媒体制作张