航海學(xué)基礎(chǔ)知識[共7頁]

1、第一章 航海學(xué)基礎(chǔ)知識第一節(jié) 地球形狀與地理坐標(biāo)一、大地球體船舶在海面上航行，實(shí)際是在地球表面的海面里航行， 為了研究諸多航海問題，應(yīng)該對地球的形狀和大小有個基本的了解。地球的自然表面有高山、深海，形狀非常復(fù)雜。在地球表面的 3/4 被大洋所覆蓋，大陸的高低起伏與地球的半徑相比，又顯得微不足道。所以，航海上討論的地球形狀，并不是指其自然形狀，而是指由大地水準(zhǔn)面所包圍的幾何體的形狀。地球上任意一點(diǎn)的水準(zhǔn)面是指通過該點(diǎn)且與該點(diǎn)的鉛垂線垂直的 平面。 液體的 靜止表面 就是水準(zhǔn)面。 設(shè)想 一個與 平均 海面相 吻合 的水準(zhǔn)面，并 將它延伸到 陸地 內(nèi)部，在 延伸中始終保持此 面處處 與當(dāng) 地的鉛垂線

2、 正交 ，這樣 形成 的一個 連續(xù) 不斷的、 光滑的 閉合曲 面， 叫做 大地水準(zhǔn)面。被大地水準(zhǔn)面所圍 成 的球體 叫做 大地球體。二 、大地球體的 近似體大地球體是一個不 規(guī)則 的幾何體。為了應(yīng) 用的方便 ，在不 同 的應(yīng) 用場合會使用到大地球體的 近似 體：1第 一近似 體，地球 圓球體(terrestrial sphere)在一 般 的航海 計算中 ，例如 在天文計算 、 構(gòu)建簡易墨卡托 海 圖圖網(wǎng)時 ，為了便于計算 ，通常 將地球 近似看作圓 球體。 根據(jù) 地球 圓球面上大 圓弧 1的 弧長等于 1 n mile 即 1852m的規(guī)定 ， 可推算出 地球 圓 球體的半徑 RE ：60

3、360R = nmile = 3437.7468nmile = 6366707m22第二近似 體，地球 橢圓 體(earth ellipsoid)地球 橢圓 體也叫旋轉(zhuǎn)橢圓 體，在大地 測量學(xué) 、地 圖學(xué) 和需要精 確 的航海 計算中 ，應(yīng)該 將 大地球體 近似 為 兩極略扁 的地球 橢圓 體。航海 中，地 理坐標(biāo) 的建立、墨卡托 海圖的 繪制都 是建立在地球 橢圓 體的基 礎(chǔ)上的。地球 橢圓 體是由 橢圓 PNQPS Q繞 其短軸 PNPS 旋轉(zhuǎn) 而成 的幾何體（圖 111）。橢圓 短軸 PN PS（ 即地球的地 軸 earth s axis ）的 兩 個 端點(diǎn)是地 理北極 PN 和地理南極

4、 PS； 橢圓長 軸 QQ 繞短軸 旋轉(zhuǎn)所成的平面是 赤道平面， 它在地球 橢圓 體面上的截痕 是赤道， 赤 道是一個大 圓。與 赤道面 平行的 平面， 稱 為緯度圈 平面， 它與地球 橢圓 體面 截痕 是圓，稱為緯度圈 。過 短軸 PNPS的任一 平面是 子午圈 平面，它與地球 橢圓 體表面的 截痕 是橢圓 ，稱 為子午圈 ，其 中被短軸 平 分的半個 橢圓 ，叫做地 理子午 線、 子午 線或經(jīng) 線。地球 橢圓 體的形狀大小 可用 參數(shù)：長 半軸 a、短半軸 b、扁率 c、和 偏心率 e表示。它們相互之間的關(guān)系 是： c a b-=ae=2 2a - ba2 2e c我國現(xiàn)在是 用原蘇聯(lián)克拉

5、索夫斯 基的地球橢圓體參數(shù) ， 1954 年 建立北京坐標(biāo)系，其 參數(shù)值是 ：a = 6378245 b = 6356863mm1c = e= 0.081813369 298.31924 年國際測量協(xié)會決 定，國際上 采用 1910 年海 福特測量 的地球橢圓體參數(shù) ，其值是：a = 6378388m b = 6356912m1c = e= 0.081991787 297從準(zhǔn)確 的水準(zhǔn)測量 知 道，大地水準(zhǔn)面與地球橢圓體表面 也 是不一 致 的。地球橢圓體表面與大地水準(zhǔn)面 之間的 差值叫高度差 ，其值最 大不 超過100m, 通常 可以 忽略 不計。但在某些對精度要求較高的計算中 ，例如 利

6、用人造 地球衛(wèi)星 定位時，要求輸入 的衛(wèi)星接收機(jī) 天線是在地球橢圓體面以上的高 度 ，而船舶 近似 被認(rèn)為航行 于 大地球體表面，即 大地水準(zhǔn)面上， 因此必須考慮這個高 度差 。即:衛(wèi)星接收機(jī) 天線在地球橢圓體表面以上的高 度接收機(jī) 天線在海面以上的高 度 +高度差 。在衛(wèi)星接收機(jī) 中，當(dāng)輸入接收機(jī) 天線在海面以上的高 度 后，高 度差 的 改正 是由 接收機(jī) 自動完 成的。三 、 地 理 坐標(biāo)(geographiccoordinate)地理坐標(biāo)是用 以地球橢圓體表面上任意一點(diǎn) 位 置 的 坐標(biāo)，由地 理經(jīng)度 和地 理緯度 構(gòu)成 。航海上的船舶 位置、物標(biāo)的地 理位 置 等 都 是 用 地 理

7、坐標(biāo)來表示的。地 理坐標(biāo)的基準(zhǔn) 圈 是 赤道和 格林 子午線。格林 子午 線就 是通過英 國 化敦格林尼治天文 臺的子午線，它作為計算地理經(jīng)度 的起 始子午線，也稱零度經(jīng) 線。 格林 子午線與 赤道的交點(diǎn)是地 理坐標(biāo) 的原點(diǎn)。1 地理經(jīng)度（ geographic longitude ）地面上 某 點(diǎn)的地 理經(jīng)度 是 按下述 方法來 確定的：它 是以 格林 子午 線為基準(zhǔn)，以格林 子午 線與該點(diǎn) 子午 線之間 所截的赤道短 弧，或此短弧所對的球 心角或極 角作為該點(diǎn)的地 理經(jīng)度 的。 用代號 或 Long 來表示地理經(jīng)度 。某點(diǎn)經(jīng)度 的 計算方 法是：從格林 子午線起 算，向東 或向西 由 00

8、0 180 計量到 該點(diǎn)的 子午 線。 向東計算 的稱東經(jīng)，用 E 標(biāo)示； 向西 計算 的稱西經(jīng)，用 W標(biāo)示。例如： 北京 的經(jīng)度是 116 28.2 E ；廣州 的經(jīng)度為 113 18.5 E ；紐約 的經(jīng)度是 073 50.0 W 。2 地理緯度（ geographic latitude ）地面上 某點(diǎn)的地 理緯度 是 按下述 方法來 確定的：它 是以 赤道為基準(zhǔn)，以 橢圓 子午線在該點(diǎn)的 法線與 赤道面的 交角 作 為該點(diǎn)的地 理緯度 。用 代號“ Lat.”或 “” 表示。某點(diǎn)緯度 的計算方 法是：從赤道起 算，向北或向南沿子午 線在 0 90 的范圍內(nèi)量 至測者所在的 緯度圈 。在赤

9、道以 北的稱為 北緯（N）；在赤道以 南的稱為南緯（S）。例如： 北京 的緯度 是 39 54.4N；廣州 的緯度 為 23 08N；好望角 的緯度 是34 21.0S 。四、經(jīng)、緯差計算緯差 為 兩地之間緯度 的 代數(shù)差 ，用符號 D表 示；經(jīng)差兩 地 緯度之 代數(shù)差；用D表示。緯差 和經(jīng)差 是有方向性 的，應(yīng) 根據(jù) 起 算點(diǎn)和 到達(dá)點(diǎn)的相對 位置關(guān)系確 定；如到達(dá)點(diǎn)位于起算點(diǎn)以 北，為 北緯差；位 于起算 點(diǎn)以 南面， 南緯差 。同樣 ，如到 達(dá)點(diǎn)位于起算點(diǎn)以 東，為 東經(jīng)差；位 于起算點(diǎn)以 西面，為 西經(jīng)差 。其 計算公式 如下：D? = ? - ?2 1D= - 2 1式中： 1 ，2

10、 起始點(diǎn)緯度 和到達(dá)點(diǎn)緯度；1 ，2起始點(diǎn)經(jīng)度和到達(dá)點(diǎn)經(jīng)度 。計算中 注意：（1） 北緯 、東經(jīng)取正值（），南緯、西經(jīng)取負(fù)值（）；（2） 緯差 、經(jīng)差 為 正值，分別表 示北緯差 和東 經(jīng)差 ，負(fù) 值表 示南緯差 和西經(jīng)差；（3） 經(jīng)差 的絕對值 不應(yīng)大 于 180 。計算結(jié)果 大于 180 時，否則由 360 減去 該絕對值，并 改變符號 。例 1： 某船由 23o25N，106o14W航行至 08o 16S，100o 08E，求兩 地經(jīng)差和緯差 。解：2 08o16S（） 2 1002 100o08E（+） 1 23o25N（） ） 1 1061 106o14W （）D 31o41S（）

11、D 206 o22E（+）360o206o22= 153 o38W例 2： 某船由 36 o50N，120o25W航行至 25o 40N，140o 50W。求兩 地經(jīng)差和緯差 。解：2 25o40N（） 2 1402 140o50W（） 1 36o50N（） ） 1 1201 120o25W（）D 11o10S（） D 20 o25W（）（1） 地 理經(jīng)度 是以_作為基準(zhǔn)線的。A. 赤道 B. 格林 經(jīng)線 C. 測者經(jīng)線 D. 測者子午圈（2） 緯度是以_作 為基線 作為計量 的。A. 赤道 B. 等緯圈 C. 格林經(jīng)線 D. 測者經(jīng)線 A（3） 航海上為了 簡 化計算 ，通常 將地球 當(dāng)作

12、。A. 圓球體 B. 橢圓 體 C. 橢球體 D. 不規(guī)則 幾何體（4） 經(jīng)差 、緯差的方向是根據(jù)_確定的A. 起航點(diǎn)相對 于到 達(dá)點(diǎn)的方向 B. 到達(dá)點(diǎn)相對 于 起航點(diǎn)的 方向 C.起航點(diǎn)的地 理坐標(biāo) 的名稱 D. 起航點(diǎn)的地 理坐標(biāo) 的名稱（5） 下列 關(guān)于經(jīng)差 、緯差的說法 正確的是_。A. 緯差 不能大于 90 度 B. 經(jīng)差 不能大于 180 度 C. 到達(dá)點(diǎn)在 南半球， 緯差的方向為南 D. B 和 C都對（6） 航海上 進(jìn)行精 度較 高的 計算時 ，通常 將地球 當(dāng)作_ 。A. 圓球體 B. 橢圓體 C. 橢球體 D. 不規(guī)則 幾何體（7） 某地地 理經(jīng)度 是格林子午 線到該地 子午線之間 的_ 。A. 赤道短弧 B. 赤道短弧所對應(yīng)的球 心角 C. 極角 D. ABC都對（8） 地 理經(jīng)度 和地 理緯度 是建立在 基 礎(chǔ)上的。 A. 地球 圓球體 B. 地球橢圓體 C. 地球 橢圓體 D. 球面直 角 坐標(biāo)系（9） 地 理緯度 是某地子午線的_與赤 道面的 交角。A. 半徑 B. 切線 C. 法線 D. 鉛垂線（10） 地 理坐標(biāo) 的基準(zhǔn)線是 _。A. 經(jīng)線、 緯線 B. 赤道、 經(jīng)線 C. 格林 子午圈；緯