航海学-第一篇基础知识解剖.doc

第一篇 基础知识 第一章 坐标、方向与距离 第一节 地理坐标 一、地球形体 船舶在海上航行时，需要确定船舶的位置、航向和航程，这就要求在地球表面建立坐标系和确定方向的基准线，因此要对地球的形状有一定的了解。 地球的自然表面是不平坦的，是一个非常复杂而又不规则的曲面。陆地上有高山、深谷和平地；海洋里有岛屿和海沟。因此，地球的自然表面不是数学曲面，不能直接在其上进行运算，也不能直接在其上建立坐标系。 航海上所研究的地球形状，是指由假想的大地水准面所包围的闭合几何体——大地球体。所谓大地水准面，是指与各地铅垂线相垂直且与完全均衡状态的海平面相一致的水准面，详细地说大地水准面是与平均海面相重合且延伸至大陆底部的一个连续的、无叠痕的、无棱角的闭合曲面。大地球体仍是一个不规则的球体，不是数学曲面，不能直接在其上进行运算，也不能直接在其上建立坐标系，怎么办呢？一般在航海上，以大地球体的近似体代替大地球体来建立坐标系进行航海计算，以地球园球体作为它的第一近似体，而以地球椭园体作为它的第二近似体。 第一近似体——地球圆球体 在解决一般航海问题时，为了计算上的简便，通常是将大地球体当做地球园球体，其半径R=6，371，110M。 第二近似体——地球椭圆体 在较为准确的航海计算中，需要将为大地球体当做地球椭园体，如图1-1-1所示，地球椭园体是由椭圆PNQPSQ′绕其短轴PNPS旋转一周而形成的几何体。地球椭园体的参数有：长半轴a、短半轴b、扁率c和偏心率e,它们之间的相互关系是： ； ; 在不同的历史时期，依据的测量结果不同，因而所推算出的地球椭圆体的参数也不相同。我国从1954年开始采用前苏联克拉索夫斯基椭圆体参数，现在准备逐步采用IUGGl975年推荐的地球椭圆体参数，参见表1-1-1。 二、地球上的基本点、线、圈 把地球看做第二近似体即椭圆体，如图1-1-2所示，O为地球中心： 地轴(axis of the earth)—地球自转的轴()，即通过地球中心连结南极和北极的一条假想的线。 地极(terrestrial poles) —地轴与地球表面相交的两点。从地极上空府视，以极为中心地球呈反时针方向旋转的一极是北极,相反，顺时针方向旋转的一极是南极。 赤道(equator)——通过地心，垂直于地轴的平面与地球表面的截痕(qq′)。它将地球分为南、北两个半球，包含北极的半球称为北半球，包含南极的半球称为南半球。 经线（meridian line,longitude line）Greenwich meridian）——通过英国伦敦格林尼治天文台原址的经线(PNGPs)，又称本初子午线或零度经线。 纬度平行圈简称纬圈(parallel of latitude)——平行于赤道的小圆(FGF′)。纬圈的一段圆弧称为纬线(1atitude line)。 三、地理坐标 平面上某点的位置可以用直角坐标和极坐标确定，地面上某点的位置可以用地理坐标来确定，它建立在地球椭圆体表面上，包括地理经度和地理纬度。 1．基准圈、辅助圈和坐标原点 在地理坐标中，以赤道和格林经线为基准圈，以赤道和格林经线的交点为坐标原点。辅助圈是纬线和经线。 2. 地理纬度(Geographic latitude) ( 地理纬度简称纬度——地球椭圆于午线上某点法线与赤道面的夹角，如图1-1-3所示，用(或Lat表示。度量方法是从赤道起，向北或向南计量，范围是0?-90?，从赤道向北计量的叫北纬，用“N”表示；向南计量的叫南纬，用“S”表示，如某点的地理纬度为： (=5l?54?22N 3．地理经度(Geographic Longitude) ( 地理经度简称经度——格林经线与某点经线在赤道上所夹的短弧长，或该短弧所对的球心角(或极角)，一般用Long或(表示。度量方法是从格林经线起，在赤道上向东或向西量到通过该点的经线止，范围是0?-180?，从格林经线向东计算的叫东经，用“E”表示；向西计算的叫西经，用“W”表示，如图1-1-4所示F点的地理经度为： (=65?28?12E 4．纬差与经差(difference Of latitude and difference Of longitude) D(与D( 当船舶由一点航行至另一点时，它的经度和纬度便发生了变化，其方向和大小的改变用经差和纬差来表示。 纬差D(——地面上两点间纬度之差，范围是0?-180?，当到达点在起航点之北，则为北，用“N”，表示；反之，当到达点在起航点之南，则纬差为南，用“S”表示。 经差D(——地面上两点间经度之差，范围是0?-180?，当到达点在起航点之东，则经差为东，用“E”表示；反之，当到达点在起航点之西,则经差为西，用“W”表