航海学001-坐标方向距离解析PPT课件
航海学-第一篇基础知识
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。
1． 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 。
2． 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P N QP S Q ′绕其短轴P N P S 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：a b a c -=； a b a e 22-=; c e 22≈ 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(S N P P )，即通过地球中心连结南极和北极的一条假想的线。
航海学 第一章：坐标、方向与距离
G
Pn90°N
M
O
Q`
0°
P90°S s
2007年6月
JMI
缪克银
§1· 1地球形状、地理坐标和大地坐标系 1·
二、地理坐标
4、地心坐标
地 心 经 度 ：同前面地理经度
地心纬度e： 该点地球椭圆体向径与赤道平面的夹角
第二章
海图
2010年9月
JMI
李红磊
§1· 1地球形状、地理坐标和大地坐标系 1·
一、地球形状：
１、地球的自然表面： 高低不平、非常复杂、不规则的曲面 无法在其上建立坐标以确定距离的度 量、位置的确定、方位的划分等航 海中必须要解决的问题。
2010年9月 JMI 李红磊
§1· 1地球形状、地理坐标和大地坐标系 1·
4、经差与纬差
概 念
经差D：两地经度之代数差；D=2-1 纬差D：两地纬度之代数差。D=2-1 两者均有方向性,其方向的确定与到达点位 于起始点的方向同名
2007年6月
JMI
缪克银
§1· 1地球形状、地理坐标和大地坐标系 1·
二、地理坐标
4、经差与纬差 计算注意事项:
(1)北纬、东经取＋，南纬、西经取－；
航海学
缪克银 李红磊
航海学的研究对象：
“航海学”是航海技术专业的一门主要 专业课程，其主要研究的是有关船舶在海 上航行的航线选择与设计、航行各过程中 船位的测定以及不同条件下船舶安全航行 的基本方法
2010年9月
JMI
李红磊
《航海学》课程的学习内容
基础知识： 地理坐标与大地坐标系、 方向、航向、方位、 航速、航程计算、距离、 航用海图的投影基本原理、 海图识图、海图的分类与使用
航海学-第一篇基础知识分解
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。
1． 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 。
2． 第二近似体——地球椭圆体 园体，如图1-1-1所示，地球椭园体是由椭圆P N QP S Q ′轴P N P S 轴a 、短半轴b 、扁率c 和偏心率e ,它们之间的相互关系是：a b a c -=； a b a e 22-=; c e 22≈ 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(S N P P )，即通过地球中心连结南极和北极的一条假想的线。
大连海事大学航海学1课件——陆标定位概要
（END）
三方位定位
三方位定位特点：
简单直观 可以判断OP的准确性
误差三角形成因 三方位定位步骤（同两方位定位） 误差三角形处理（小误差三角形、大三角形） 等精度情况下误差三角形处理 提高三方位精度方法
（END）
船位误差三角形成因
异时观测； 方位观测误差； 罗经差本身误差； 作图误差； 物标的海图位置不准所引起的误差。
利用等高线识别
利用实测船位识别
利用概率船位区
两方位定位
概念 定位方法 两方位观测船位精度 提高两方位观测船位精度方法
（END）
两方位定位方法
选择、辨认物标 观测：GB1/CB1； GB2/CB2 求取物标真方位： TB=GB+G=CB+C 自所测物标反方向绘画方位 位置线：TB1±180°； TB2±180° 标注：观测时间
反中线 中线 角平分线
等精度系统误差三角形处理1
M2
M1 M3
等精度系统误差三角形处理2
M1 M2
M3 2 1 3
第三节 距离定位
概念 距离测定
利用雷达测定距离 测垂直角求距离 灯塔初隐/初显距离
（END）
距离定位 提高两距离位精度方法
测垂直角求距离
公式
D=H/(1852×tg) =1.856×H/’ 海里 在潮差较大的海区，H应 经潮高的改正； 应选择岸距小、高度大 （陡直）且距离近的物标； 当D>>H>e且H>d时， D<3e。（END）
《航海学第五节海》PPT课件
〔极切投影、赤道切投影、任意切投影〕 〔END〕
圆锥投影
正圆锥投影
横圆锥投影
斜圆锥投影
按位置关系分：正圆锥、横圆锥、斜圆锥投影
按投影变形分：等角、等积、任意投影 〔END〕
圆柱投影
正 圆 柱 投 影
横 圆 柱 投 影
斜 圆 柱 投 影
正圆柱：等角正圆柱〔墨卡托投影〕－>航用海图
横圆柱：等角横圆柱〔高斯投影〕->极区、狭长、 港湾图
➢ 某基准点(线)的局部比例尺 决定海图作业的精度
表示法
2 0 00决2 定0 0图4 上0 0资6 0 料0的8 0 0 详1 尽0 0 0m
➢ 数字比例尺：1：30 000
程度
➢ 直线比例尺
1 0 1 2 3 4 5c a b l e
〔END〕
地图投影分类〔按投影变形性 质分类〕
等角投影
r
X
墨卡托海图特点
图网特点：经线为南北向相互平行的直线，其 上有纬度图尺；纬线为东西向相互平行的直线， 其上有经度图尺，且经线与纬线相互垂直。
平面投影、圆锥投影、圆柱投影、条件 投影〔END〕
地图投影概念
地外表事物局部或全部＝数学法那么＝>平面 ∵任意一点均可用经纬度描述 ∴仅需将经纬线＝>平面〔地图经纬线图网 〕 不可展曲面―>同比例缩小：地球仪 └>不同比例(拉伸、压缩)：平面图
投影变形(长度、角度、面积变形)
〔END〕
局局部部比比例尺例尺与投影变形
即 ： Δ = t g C Δ / C o s Q O
M1
Q'
∵ M 1 、 M 2非 常 接 近
∴dtgC d
C M0
R E
航海学(1.1：坐标、方向和距离)基本知识和测算
航海图书资料（END）
航海学（1）课程目录
第一篇 基础知识
第一章 坐标、方向和距离
第二章 海图
第二篇 航迹推算与陆标定位
第一章 航迹推算 第二章 位置线和船位理论 第三章 陆标定位
（END）
第一章 坐标、方向和距离
与该点子午线在赤
Q
道上所夹的短弧长
或该短弧所对应的
球心角。
PN
O
Q'
PS
地理经度
概念：
地理经度简称
经度，是格林经线
与该点子午线在赤
Q
道上所夹的短弧长
或该短弧所对应的
球心角。
PN
G
M
O
Q'
PS
地理经度
概念：
地理经度简称
经度，是格林经线
与该点子午线在赤
Q
道上所夹的短弧长
或该短弧所对应的
球心角。
PN
测速场简介 船速测定与注意（主机转速与船速对照表）
用计程仪测定航程
➢ 计程仪简介 ➢ 计程仪改正率及测定 ➢ 计程仪航程计算 （END）
大地球体
概述：
➢ 研究坐标、方向和距离等地球的形状； ➢ 地球自然表面难以用数学公式描述； ➢ 珠穆朗玛峰8 848 m，仅为地球半径的千分之一； ➢ 可以用占地球表面约71％的海水面来描述地球形状。
第一节 地球形状与地理坐标 第二节 航向与方位 第三节 能见地平距离和物标能见距离 第四节 航速与航程
（END）
地球形状与地理坐标
地球形状
（大地球体、大地球体的三种近似体）
地理坐标
航海学课件(完整版)
第一篇航海学地文航海航海学是一门研究船舶如何安全、经济地从一个港口（地点）航行到另一港口（地点）的实用性学科。
航海学主要研究下列课题：1．拟定一条安全、经济的航线和制定一个切实可行的航行计划。
2．航迹推算，包括航迹绘算和航迹计算两种方法。
航迹推算是指根据船上最基本的航海仪器（罗经和计程仪）所指示的航向和航程，结合海区内的风流要素和船舶操纵要素，不借助外界物标或航标，从某一已知船位起，推算出具有一定精度的航迹和某一时刻的船位的方法。
它是驾驶员在任何情况下，求取任何时刻的船位的最基本的方法，也是陆标定位、天文定位和电子定位的基础。
3．测定船位（简称定位），包括陆标定位、天文定位和电子定位三种。
陆标定位是指观测海图上标有准确位置的，并可供目视或雷达观测的山头、岛屿、岬角、灯塔等显著的固定物标与本船的某一（某些）相对位置关系，如方位、距离和方位差等，从而在海图上确定本船船位的方法和过程。
陆标定位一般可分为方位定位、距离定位、方位距离定位和移线定位等。
天文定位是指在海上利用航海六分仪观测天体（太阳、月亮和部分星体）高度来确定船舶位置的一种定位方法。
电子定位是指利用船舶所装备的无线电定位系统的接收机来测定本船位置的一种定位方法。
目前，普遍使用的有GPS定位系统和罗兰C定位系统。
船舶航行中，要求航海人员尽一切可能随时确定本船的船位所在。
这样，才可能结合海图，了解船舶周围的航行条件，及时采取适当、有效的航行方法和必要的航行措施，确保船舶安全、经济地航行。
航迹推算和定位是船舶在海上确定船位的两类主要方法。
4．航行方法，研究在各种航海条件下的航行方法，如沿岸航行、狭水道航行和特殊条件下的航行等。
为了研究上述课题，航海学还必须包括航海学基础知识和航路资料等基本内容。
其中，航海学基础知识主要包括坐标、方向和距离，以及海图两大部分内容；航路资料主要包括：潮汐与潮流、航标与《航标表》和航海图书资料等内容。
第一章坐标、方向和距离第一节地球形状和地理坐标一、地球形状航海上船舶和物标的坐标、方向和距离等，都是建立在一定形状的地球表面的，要研究坐标、方向和距离等航海基本问题，必须首先对地球的形状和大小作一定的了解。
坐标方向距离
地球体，是理想的地球形状。 （END）
大地球体的三种近似体
第一近似体：地球圆球体
概念： 参数：R = 3 437.746 8 n mile = 6 366 707m 应用：计算简便、精度要求不高。
第二近似体：地球椭圆体 第三近似体：地球椭球体
概念：
地理经度简称经 度，是格林经线与 该点子午线在赤道 Q 上所夹的短弧长或 该短弧所对应的球 心角。
大地坐标系（END）
航向与方位
方向的确定与划分
四个基本方向的确定 方向的划分（圆周法、半圆法、罗经点法） 三种方向划分系统之间的换算
航向、方位和舷角 向位的测定与换算
陀螺罗经/电罗经测定向位 磁罗经测定向位（END）
能见地平距离和物标能见距离
航海上距离的单位 测者能见地平距离 物标能见距离
航行方法：大洋航行、沿岸航行、狭水道航行
特殊条件下航行(雾中、冰区、岛礁区航行)
航海学还包括：
航海学基础知识：坐标、方向和距离；海图 航路资料： 潮汐与《潮汐表》 航标和《航标表》
航海图书资料
航海学主要研究内容
航线拟定：
确定船位：航迹推算——航迹绘算、 航迹计算
测定船位——陆标定位 (地文航海) ——天文定位 (天文航海) ——无线电定位 (电子航海)
航海学还包括：
航海学基础知识：坐标、方向和距离；海图 航路资料： 潮汐与《潮汐表》 航标和《航标表》
航海图书资料
航海学主要研究内容
航线拟定：
确定船位：航迹推算——航迹绘算、 航迹计算
测定船位——陆标定位 (地文航海) ——天文定位 (天文航海) ——无线电定位 (电子航海)
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G 0
-
PN
M
180
O
Q'
E
PS
38
地理纬度
概念
PN
A G
Q
O
W
M A' Q'
E
PS
-
39
地理纬度
概念
PN
某点的地理 A
纬度是指地球椭
G
圆子午线上该点
的法线与赤道面 Q
O
的夹角。 W
M A' Q'
E
PS
-
40
地理纬度
概念
PN
某点的地理 A
纬度是指地球椭
G
圆子午线上该点
的法线与赤道面 Q
O
PN
O
Q'
PS
-
31
地理经度
概念：
地理经度简称 经度，是格林经线 与该点子午线在赤 Q 道上所夹的短弧长 或该短弧所对应的 球心角。
PN
G O
PS
-
M Q'
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地理经度
概念：
地理经度简称 经度，是格林经线 与该点子午线在赤 Q 道上所夹的短弧长 或该短弧所对应的 球心角。
PN
G O
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-
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大地球体的三种近似体
第一近似体：地球圆球体
➢ 概念： ➢ 参数：R = 3 437.746 8 n mile = 6 366
707m
➢ 应用：计算简便、精度要求不高。
第二近似体：地球椭圆体
第三近似体：地球椭球体
（END）
-
10
地球椭圆体
概念
参数：长半轴a、短半
轴b、扁率c、偏心率e
关系：
➢ 可以用占地球表面约71％的海水面来描述地球形状。
大地水准面：设想一个与平均海面相吻合的水准面，
并将其向陆地延伸，且保持该延伸面始终与当地的铅垂 线相垂直，这样所形成的连续不断的、光滑的闭合水准
面，叫作大地水准面。
大地球体：由上述大地水准面所包围的几何体称为大
地球体，是理想的地球形状。 （END）
c ab a
e a2 b2 Q
a
e 2 (1 b )(1 b ) c ( 2 c ) 2 c aa
应用：
椭圆体参数的确定
（END）
-
PN
b
O
a
Q'
PS
11
地球椭圆体图
概念
-
12
地球椭圆体图
概念
-
13
地球椭圆体图
概念
-
14
地球椭圆体图
概念
-
15
地球椭圆体图
概念
-
16
➢ 船速的测定
测速场简介
船速测定与注意（主机转速与船速对照表）
用计程仪测定航程
➢ 计程仪简介
➢ 计程仪改正率及测定
➢ 计程仪航程计算 （- END）
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大地球体
概述：
➢ 研究坐标、方向和距离等地球的形状； ➢ 地球自然表面难以用数学公式描述；
➢ 珠穆朗玛峰8 848 m，仅为地球半径的千分之一；
的夹角。 W
M A' Q'
E
PS
-
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地理纬度
概念
PN
某点的地理 A
纬度是指地球椭
G
圆子午线上该点
的法线与赤道面 Q
O
的夹角。 W
M A' Q'
E
PS
-
42
地理纬度
概念
PN
某点的地理 A
纬度是指地球椭
G
圆子午线上该点
的法线与赤道面 Q
O
的夹角。 W
M A' Q'
航向、方位和舷角 向位的测定与换算
➢ 陀螺罗经/电罗经测定向位 ➢ 磁罗经测定向位（END）
-
6
能见地平距离和物标能见距离
航海上距离的单位 测者能见地平距离 物标能见距离
物标能见地平距离 物标地理能见距离
灯标射程与能见距离
（END）
-
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航速与航程
有关概念
用主机转速估算航速
➢ 基本原理
航海学还包括：
航海学基础知识：坐标、方向和距离；海图 航路资料： 潮汐与《潮汐表》 航标和《航标表》
航海图书资料（END）
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2
航海学（1）课程目录
第一篇 基础知识
第一章 坐标、方向和距离
第二章 海图
第二篇 航迹推算与陆标定位
第一章 航迹推算
第二章 位置线和船位理论
第三章 陆标定位
（END）
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3
第一章 坐标、方向和距离
航海学（1.1：坐标、方向和距离）
四川交通职业技术学院
航运工程系
-
1
航海学主要研究内容
航线拟定
确定船位：航迹推算－－航迹绘算、 航迹计算
测定船位－－陆标定位 (地文航海) －－天文定位 (天文航海) －－无线电定位 (电子航海)
航行方法：大洋航行、沿岸航行、狭水道航行
特殊条件下航行(雾中、冰区、岛礁区航行)
地极
子午圈
Q
O
Q'
PS
-
25
地球上基本的点、线、圈
地轴
PN
地极
子午圈
子午线/ 经线 Q
O
Q'
PS
-
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地球上基本的点、线、圈
地轴
PN
地极
子午圈
G
子午线/ 经线 Q
O
Q'
格林子午线
格林经线 PS
-
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地球上基本的点、线、圈
地轴
PN
地极
子午圈
G
子午线/ 经线 Q
O
Q'
第一节 地球形状与地理坐标 第二节 航向与方位 第三节 能见地平距离和物标能见距离 第四节 航速与航程
（END）
-
4
地球形状与地理坐标
地球形状
（大地球体、大地球体的三种近似体）
地理坐标
➢ 基本点线圈 ➢ 地理经度 ➢ 地理纬度 ➢ 经差与纬差
大地坐标系（END）
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航向与方位
方向的确定与划分
➢ 四个基本方向的确定 ➢ 方向的划分（圆周法、半圆法、罗经点法） ➢ 三种方向划分系统之间的换算
33
地理经度
概念：
地理经度简称 经度，是格林经线 与该点子午线在赤 Q 道上所夹的短弧长 或该短弧所对应的 球心角。
PN
G O
PS
-
M Q'34源自地理经度概念 代号：
“”或 “Long”。 Q
PN
G
M
O
Q'
PS
-
35
地理经度
概念 代号 度量
Q
PN
G
M
O
Q'
PS
-
36
地理经度
概念
代号
地球椭圆体图
概念
-
17
地球椭圆体图
概念
-
18
地球椭圆体图
概念
-
19
地球椭圆体图
概念
-
20
地球椭圆体图
概念
-
21
地球椭圆体图
概念
-
22
地球上基本的点、线、圈
地轴
PN
Q
O
Q'
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地球上基本的点、线、圈
地轴
PN
地极
Q
O
Q'
PS
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地球上基本的点、线、圈
地轴
PN
格林子午线
赤道
赤道
格林经线 PS
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地球上基本的点、线、圈
地轴
PN
地极 子午圈
A G
子午线/ 经线 Q
O
格林子午线
赤道
纬度圈
（END）
格林经线
PS
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纬度圈 A'
Q' 赤道
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地理经度
概念
Q
PN
O
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PS
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地理经度
概念：
地理经度简称 经度，是格林经线 与该点子午线在赤 Q 道上所夹的短弧长 或该短弧所对应的 球心角。
度量
自格林子午线 Q 向东或向西度量到 该点子午线；度量 范围0°-180°； 向东度量称为东经 (E)；向西度量为 西经(W)。
PN G
O
PS
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M Q'
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地理经度
概念
代号
度量
自格林子午线 Q 向东或向西度量到 该点子午线；度量 范围0°-180°； 向东度量称为东经 (E)；向西度量为 西经(W)。（END）