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(优选)航海学天文定位第四篇天文航海

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天文导航概述

天文导航概述

p
地面真地平 地心真地平
A ht’ ht 90o-ht PG ht
ht=ht’+p
天文船位圆： 圆心：天体地理位置PG 半径：90o－ht
第二节 天文导航主要内容
➢ 1、为了确定天体地理位置PG：天球坐标 ➢ 2、天体在天球坐标系中的位置变化是有规律的：天体视
运动 ➢ 3、天体位置随时间变化：精确时间（时间系统）对应精
航海学简介
航海学（Navigation）
研究有关船舶在海上航行的航线选择与 设计、船位的测定和各种条件下的航行方 法等重要问题，为船舶安全、经济航行提 供保障。
航海学主要研究内容
航线拟定 确定船位： 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、冰区航行)
天 文 导航
第一章 概论
天文定位是利用天体在海上进行定位的 技术，是船舶在大洋航行时获取船位非 常重要的一种方法。
可供定位天体：恒星、太阳、月亮和行 星
第一章 概论
➢ 十九世纪Βιβλιοθήκη 页，由法国航海家圣·希勒尔 （St.Hilaire）提出的高度差法又称截距法
➢ 优点：设备简单、可靠，观测的目标是自 然天体而不受人控制，不发射任何声、光 和电波而具有隐蔽性等。
确位置 ➢ 4、为了得到天文船位圆半径：测天体高度（六分仪） ➢ 5、根据天体地理位置及天文圆半径：天文定位
谢谢欣赏
THANK YOU FOR WATCHING
➢ 缺点：受自然条件限制，不能全天候导航， 必须人工观测，计算繁琐等
第一节 天文定位基本概念
距离定位原理

天文航海考证复习

天文航海考证复习

天文航海考证复习讲义考试内容：《航海学题库》第四章天文航海第1节天球坐标系p226 1454-1640共187题4第2节天体视运动p248 1641-1831共191题8第3节时间与天体位置p270 1832-1959共127题6第7节观测天体方位求罗经差310 2162-2202共41题2总计546题讲课复习以题库为核心，以题号为主线索，结合知识点，讲解重点题，一般题只讲知识点。

第1节天球坐标系（2学时）从p230图4-1展开时角坐标系：第一赤道坐标系、第二赤道坐标系地平坐标系依次画图说明：1．第一赤道坐标系：天极，天赤道，天顶、天底、测者子、午圈，天体时圈，天体赤纬圈，地方时角，赤纬，极距；格林天顶，格林午圈，格林时角（另画一个图，专门是格林有关的）LHA=GHA+λ(1511,1558，，1593，1594，1617，1618，1627，)半圆地方时角2．第二赤道坐标系：春分点，春分点时圈，赤经与共轭赤经(360°)GHA=GHAɣ+SHA=GHAɣ-RA（1568）LHA= GHA+λ=GHAɣ+SHA+λ= GHAɣ-RA+λ（1567，1595，1620）3．地平坐标系地心真地平，天体垂直圈，东、西、南、北的确定半圆方位命名（1507，1512，1516，1520，1532，1538）赤道测者的半圆方位命名（1548，1609）高度，顶距，仰极仰极高度=测者纬度（1591，1628，1629）4．天文三角形（1）构成：三边、三角（0-180°）（2）计算公式（1630-1640）●sinh＝sinϕsinDec＋cos ϕ cos Dec cos LHAC●ctgA＝tg Dec cosϕ csc LHA－sinϕ ctg LHAC（2）中天时地方时角、方位、位置角（1518、1519）（3）测者移动时坐标值、线的变化（1457）天顶、测者铅垂线、测者子午圈、天体垂直圈、地方时角、方位，地心真地平、高度（4）受地球自转影响地方时角、格林时角、天体时圈、天体垂直圈、高度、方位、位置角、第一赤道坐标系、地平坐标系（5）不受地球自转影响赤纬、共轭赤经、赤经，测者子午圈，真地平圈，四个基点。

航海学 第四章第三节

航海学 第四章第三节

第三节 距离定位
一、距离的测定 雷达
测距离 六分仪
1.利用六分仪测垂直角求距离
D¢= 1.856 H (m) a¢
利用六分仪测垂直角求距离
• D=H/tan
因为α角通常很小（5度以内），很小，以分为单位,有：
tgα°≈ α’arc1＇=
α’/60
180/3.14 =
α‘/60
=
57.3
α’
3437.7468
距离求取： （不考虑潮汐时） •对中、英版资料，以中版求取时大； •以中版资料，所值求比实际值，视海区 而定； •以英版资料，所值求比值实际值小。
D¢=
1.856
d1(m) a¢
+
D2
第三节
距离定位
（1） 公式
（2） 条件 : D1 ≈D2 ≈D
（3） 若D1≠D2时，则：
具体步骤：
① 先测一条小岛远点B的方位线 ,并在海图上画出PB； ② 过A点作一角度 =∠APB=α； ③ 过近点A作方位线PB的垂线AC=d1； ④ 在海图上量出d1和D2的长度；
第三节 距离定位
2.物标选择 明显易认、位置准确、 垂直角大、岸距小； 交角最好 90 ，一般30 ~150 。
长轴分布在小角度方向 均方误差椭圆： （船位分布广）
短轴分布在大角度方向 3.观测顺序：先观测距离变化慢、正横附近的物标，后
观测距离变化快、首尾线附近的物标。
第三节 距离定位
船位精度： 灯塔初显隐距离定位：精度低 六分仪+罗经方位： 精度最高 两物标串视定位： 最准确
H(m)/1852
D(n mile)= α’
= 1.856H（m）/´
3437.7468

010第六章 天文船位线(修订版)

010第六章 天文船位线(修订版)

第二节 太阳、行星和恒星船位线
一、求太阳和行星船位线
第九十七页，编辑于星期四：四点 二十五分。
区时（船时SMT） ZT
日/月
区号
ZD
______________________________________
近似世界时
GMT＇ 日/月
六分仪高度
指标差和器差 眼高差 总改正
hS i+s d
当地极在船位圆之外，周变曲线近似椭圆形。 当船位圆恰好通过地极时，周变曲线近似抛物线。
当地极在船位圆之内时，在图上的投影成为更复杂的周 变曲线。
由此可见，周变曲线用一般的作图方法根本无法实 现。
第五页，编辑于星期四：四点 二十五分。
第一节 高度差法
1875年，法国航海家圣·希勒尔（St·Hilaire） 提出的高度差法（altitude difference method） 解决了天文船位圆作图的问题。
第六十四页，编辑于星期四：四点 二十五分。
第六十五页，编辑于星期四：四点 二十五分。
第六十六页，编辑于星期四：四点 二十五分。
第六十七页，编辑于星期四：四点 二十五分。
第六十八页，编辑于星期四：四点 二十五分。
第六十九页，编辑于星期四：四点 二十五分。
sin hc ＝sin csin Dec＋cosc cos Dec cos LHA ctg Ac＝cosc tg Dec csc LHA－sinc ctg LHA
3．选择计算点的有限任意性
选择的计算点偏离真实船位不应超过30海里。 通常以推算船位为基准，规定选择船位的经纬度
与其经纬度的差值限制在30之内。
第九十三页，编辑于星期四：四点 二十五分。
为保证利用高度差法画出的天文船位线所 必需的精度，应观测高度低于70的天体 为宜。

大连海事大学航海技术航海学课件.ppt

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船舶结构与设备对应我校教材
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航海学 航海仪器 航海雷达与ARPA 航海学习题集
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船舶安全管理 远洋运输业务与海商法 船舶管理习题集
天Байду номын сангаас航海
第一章 天文导航概述 第二章 天球坐标 第三章 天体视运动 第四章 时间与天体位置 第五章 求天体真高度 第六章 天文船位线 第七章 观测天体定位 第八章 天文船位误差 第九章 天测罗经差
1.三副证书考前评估
（1）海图作业 （2）船舶定位 （3）航线设计 （4）测罗经差 （5）航海仪器的正确使用 （6）货物积载与系固 （7）航海英语
航海学
附篇 球面三角与船位误差理论基础 第一篇 基础知识 第二篇 航迹推算与陆标定位 第三篇 电子航海 第四篇 天文航海 第五篇 航路资料 第六篇 航线与航行方法
海事局考试内容
航海学1 航海学2 航海学3
航海学1
第一篇 基础知识 第二篇 航迹推算与陆标定位 第三篇 电子航海
1.航海英语 2.船舶值班与避碰 3.航海学 4.船舶货运 5.船舶结构与设备 6.航海气象 7.船舶管理
航海英语对应我校教材
1.航海英语会话 2.航海专业英语阅读 3. 航海英语习题集
船舶值班与避碰对应我校教材
船舶值班与避碰 船舶值班与避碰习题
船舶货运对应我校教材
船舶货运 船舶货运习题集
附篇 第四篇
航海学2
球面三角与船位误差理论基础 天文航海

天文定位——精选推荐

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天⽂定位天⽂定位中国海员之家⽹站搜集整理制作 /doc/6ba0d4fa4693daef5ef73d16.html /doc/6ba0d4fa4693daef5ef73d16.html⼀、航海六分仪航海六分仪介绍（1）（2）六分仪测⾓读数的读取法六分仪测⾓读数需从三处读取：1.从分度弧上读取整度数；2.从⿎轮读取分数3.从游标尺读取分的⼩数六分仪的读数六分仪的读数练习练习( (正读数正读数))六分仪的读数练习(负读数)六分仪的检查和校正1.器差2.动镜差（垂直差）3.固定镜差（边差）4.指标差器差动镜差（垂直差）动镜平⾯不垂直于分度弧平⾯⽽引起的误差动镜的检查和校正固定镜差（边差）固定镜平⾯不垂直于分度弧平⾯⽽引起的误差固定镜的检查和校正指标差指标差--两镜平⾏时，指标杆所指的读数（m）与0°之间的差。

指标差测定的⽅法有三种：1）利⽤⽔天线2）利⽤星体3）利⽤太阳缩⼩指标差调整固定镜背后近架体的校正螺六六分分仪仪误误差差 ———— 查查指指标标差差六六分分仪仪误误差差 ———— 测测指指标标差差⼆、观测天体⾼度观测天体⾼度前的准备⼯作观测天体⾼度的要领观测天体⾼度的注意事项观测天体⾼度前的准备⼯作事先估计观测的时间，并选好欲观测的天体。

例如准备在晨光或昏影时间测量，则应事先查《航海天体历》计算当天的民⽤晨光始或民⽤昏影终的时间，并⽤索星卡选择好当天晨光或昏影时⾼度、⽅位合适的可供观测的天体。

如舱室内外温度相差较⼤，应提前半⼩时左右，将六分仪箱⼦放到室外遮阴的通风处，使六分仪逐渐适应露天的温度。

准备好观测记录簿、铅笔等。

按预定的观测时间、推算测天时的天⽂钟差。

如仍需⽤秒表计时求测天的天⽂钟时间，则应将秒表发条上好，并检查秒表启动、停⽌、归零等情况。

检查、校正六分仪动镜、定镜，调整好望远镜焦距，根据需要选配好滤光⽚（选⽤⼀⽚⽐选两⽚好）。

测定六分仪指标差，计下观测值。

若是在昏影中测量，则应抓住⽔天线还看得清楚的时机，先测星体⾼度，然后再测指标差。

教学课件：《航海学》

lesser arc of the equator contained between the prime meridian and the meridian which passes through the point. It is measure from 0ºto 180º on either side of the prime meridian and named East or West.
• The Prime Meridian: This is a semi great
circle on the earth’s surface which runs between the two geographical poles, and passes through an arbitray point in Greenwich. Any semi great circle which runs between the poles is called a meridian. All meridians cut the equator at their mid point at right angles, and all meridians intersect at the poles.
• Those points at which the axis of
the earth’s rotation cuts the earth’s surface.
• The measurement of position
• The great circles used are: • The Equator: A great circle on the
of any meridian contained between the equator and the parallel of latitude through the point. Latitude is named North or South of the equator.

航海学习题集

航海学习题集毕修颖赵庆涛编邢向辉王凤武审大连海事大学出版社前言这本《航海学习题集》是面向航海类船舶驾驶专业学员，配合郭禹教授主编的高等学校统编教材《航海学》特别编写的。

其目的是给学员选择恰当的课后习题，同时，帮助学员更好地理解教材内容，举一反三，融汇贯通。

习题集按教材章节顺序编写，基本上涉及到了主要知识点。

考虑近年来港监考试和学生结业考试题型的特点，适当地增加了选择题的份量，包括思考题、问答题、计算题和选择题多种题型。

本习题集由毕修颖主编，并编写了第四篇和附篇内容；第一篇和第二篇内容由赵庆涛编写；第三篇、第五篇和第六篇内容由邢向辉编写；最后由毕修颖统稿。

本习题集由王凤武副教授主审。

在编写过程中，得到航海教研室丁勇副教授、刘德新副教授和张吉平副教授的大力帮助，并提出许多宝贵意见，在此表示衷心的感谢。

由于时间紧张加上编者水平有限，缺点和错误不可避免，希望广大读者和同行予以批评和指正。

编者2000年1月28日目录第1篇基础知识 (4)第1章坐标、方向和距离 (4)第2章海图 (9)第2篇航迹推算与陆标定位 (12)第1章航迹推算 (12)第2章位置线和船位理论 (18)第3章陆标定位 (19)第3篇电子航海 (25)第4篇天文航海 (28)第1章概论 (28)第2章天球坐标系 (29)第3章天体视运动 (32)第4章时间与天体位置 (36)第5章求天体真高度 (40)第6章天文船位线 (43)第7章观测天体定位 (46)第8章船位误差 (50)第9章观测天体方位求罗经差 (52)第5篇航路资料 (54)第1章潮汐与潮流 (54)第2章航标与《航标表》 (58)第3章航海图书资料 (60)第4章海图与航海图书资料的改正与管理 (62)第6篇航线与航行方法 (63)第1章大洋航行与最佳航线 (63)第2章沿岸航行 (65)第3章狭水道及运河航行 (66)第4章特殊条件下的航行 (67)第5章航行计划和航海日志 (68)附篇**球面三角形与船位误差理论基础 (69)第1章球面三角 (69)第2章内插法 (71)第3章误差理论基础 (72)第4章等精度观测平差 (73)附表8 无线电自差表 (75)附表9吴淞 (76)附表10差比数和潮信表 (77)附表11平均海面季节改正值 (77)附表12 Plymouth Tide Table (77)附表13 Standard Port Tide Table (78)附表14 Time & Height Differences (78)附表15 (78)附表16 Time & Height Differences (79)附表17 Seasonal Changes in Mean Level (79)附图1 TIDAL PREDICTION FORM (79)附表1 视距表.................................................................................... .... .. (69)附表2 ××轮标准罗经自差表............................................................... ... (70)附表3 计程仪里程改正表........................................................................ (71)附表4 纬度渐长率表.............................................................................. (75)附表5 流压表...................................................................................... .. (77)附表6 纬差与东西距表............................................................................. .. (78)附表7 经差东西距换算表 (79)附图2 For Finding the Height of the Tide at Times Between High and Low Water...... . (86)附图3 DEVONPORT Mean Spring and Neap Curves………………………………… ..(87)第1篇基础知识第1章坐标、方向和距离一、问答题1.绘图说明表示地面一点位置的地理坐标。

#《航海学》船舶定位课件2_5天文定位


4）天文钟的质量：日差小而稳定，良好；反之，质量就差。 若日差很不稳定，则该天文钟不宜使用。
end
3 ．求测天时的钟差
测天时钟差 = 最近测定钟差 + 日差× 对钟至测天时的天数 例：1995年5月3日世界时03-00-00（东8区Z.T.1100）对时
测定2458号天文钟钟差+1m28s，日差+4s。5月4日东8区 Z.T.0430测太阳高度，求测太阳时刻的天文钟钟差。 解：
调世界时），与UT1相差<0．9秒。
end
一、船舶计时器
3．秒表 用于测天计时等。 4 ．船钟 船钟(Ship’s clocks)是用于指示船时的计时器。 它有普通的机械钟和电子钟两类。 目前现代化的船舶装有电子船钟系统(Electronic
primary-secondary clocks system)，又称母子钟，只 要通过调整驾驶台的母钟，则船上所有的子钟将作同步调 整。
测天时的准确天文钟时C.T.为：

C.T.= CT1 + C.E.＋ＷＴ
前一种方法是商船上常用的方法
end
2．求测天世界时
例：1995年6月5日Z.T.0445（-8）进行星体高度观测。测天
时的天文钟钟时C.T1.08-48-17，测天时钟差C.E.-03 m12s，求 测天世界时TG。

测天世界时 TG 20-45-05 4/VI
利用GPS导航仪求测天世界时
方法与上述的利用天文钟的方法相同。测天世界时的求法也相 同，所不同的是这里不存在“钟差”改正问题 。
end
3． 《航海天文历》
《航海天文历》（Nautical almanac)——主要内容 1）航用天体的位置——左页是太阳、金星、火星、木星和土

集美大学航海学2教案：天文航海 (2)


任一要素的正弦等于相邻两要素正切乘 积或相对两要素余弦乘积
Napier’s Rules are usually stated as follows: Sine middle part = product of tangents of adjacent parts Sine middle part = product of cosines of opposite parts • There is one final point to be noted, namely, that in writing down the equations by means of these rules, the two parts next to the right angle are written down as they are, the others (away from the right angle) are written down as complements.
1.2.2 球面三角形分类 • 球面三角形分为直角、直边、等腰、 等边、初等和任意三角形。 1．球面直角三角形和球面直边三角形 • 至少有一个角为90°的三角形称为球 面直角三角形。 • 至少有一个边为90°的三角形称为球 面直边三角形。
2．球面等腰三角形和球面等边三角形 • 有两边或两角相等的三角形称为球面等腰三 角形。若三边或三角都相等的三角形称为球 面等边三角形。 3．球面初等三角形 • 三个边相对其球半径甚小的三角形称为球 面小三角形。只有一个角及其对边相对球半 径甚小的三角形称为球面窄三角形。两者统 称为球面初等三角形。 4．球面任意三角形 • 不具备上述特殊条件的球面三角形
1.3.1.3 余切公式（四联公式）
记忆口诀：外边余切内边正弦乘积等于外 角余切内角正弦乘积加上内边内角余弦积。
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• 1．天体高度
• 天体高度(altitude，h)是从 真地平圈起沿天体垂直圈量 至 天 体 中 心 的 弧 距 ， 由 0º～ 90º计算。从真地平向上高度 为正(+)，向下为负(—)。
• 该坐标的另一种表示方法称天体 顶 距 (zenith distance ， Z) ， 它是从天顶起沿天体垂直圈量至 天体中心的弧距，由0º～180º计 算。对于在地平上同一天体有：
• 1．天轴和天极 天北极
• 天南极
• 2．天赤道
• 天赤道将天 球分为北天 半球和南天 半球。
• 3．天体时圈
• 过两天极和天 体的半个大圆 PNBPS称天体时 圈(hour circle)。
• 4．天体赤纬圈
• 5．天顶和天底 • (1)测者天顶Z，测者天底。 • (2)格林天顶ZG：无限延长格林尼治
• 12 ．春分点时圈
• 过两天极和春分点Υ的半个 大圆PNΥPS称春分点时圈 (hour circle of vernal equinox)。
三、第一赤道坐标系
• 采用天赤道为基准圆，以格 林(或测者)午圈和天赤道的 交点为原点，几何极为天北 极。坐标是时角和赤纬，故 又称时角坐标系。
• 1．天体赤纬
• (1) 圆周法：由测者午圈开始沿 天赤道向西量至天体时圈，由 0º～360º计算，无需命名。
• (2)半圆周法：由测者午圈开始 沿天赤道向东或向西量至天体时 圈，由0º～180º计算。半圆周法 必须命名，即标注E或W。
• 3．天体格林时角
• 从格林午圈起沿天赤道向西量到 天体时圈，由0º～360º计算。
• 3．天体共轭赤经(sidereal hour angle， SHA)
• 从春分点Υ起，沿天赤道向西量到天体时 圈的弧距，由0º～360º计算。
• 对于同一天体显然有：
•
RA十SHA＝360º
• 4 ． 春 分 点 格 林 时 角 (Greenwich hour angle of Aries，GHAT)
•
• 南纬测者，从南点S起算，沿真 地平向东或向西量至天体垂直圈， 由0º～180º计算。
• 由上可见，半圆方位后面应附有 两个名称，第一名称与测者纬度 同名，第二名称与半圆地方时角 同名。
第二节 坐标变换
• 一、天文三角形 • 由测者午圈，天体时圈和天体垂
直圈构成的球面三角形ZBPS称天 文三角形(astronomical triangle)。
• 从天赤道起，沿天体时圈量到天体中心 的弧距称赤纬(declination，Dec)，由 0º～90º计算。向天北极度量为北N，向 天南极度量为南S。
• 极距p：从仰极起沿天体时圈量至天体
中心的弧距，由0º～180º计算。
p=90º±Dec(赤纬与纬度异名取加，同名
取减)。
• 2．天体地方时角
• 测者午圈和天体时圈在天赤道上 所夹的弧距 (local hour angle， LHA)。
•
地方时角LHA=格林时角GHA
E W
• 4．天体地理位置PG
纬度
N S
=天体赤纬Dec
N S
经度
WE
360 GHA GHA 180
GHA
GHA 180
• 例4：已知测者经度 15º25′.2E，
LHA 299º14′.3，Dec 14º36′.0S， 求天体地理位置。
• 解：天体地理位置纬度 ＝Dec＝
天文台的铅垂线，向上与天球的交 点ZG称格林天顶；而向下延长与天球 的交点Z’G称格林天底。
• 6．子午圈
• (1)测者子午圈：
• 测者子午圈将天球分为东天半球和西天 半球。
• (2)格林子午圈：过格林天顶、天底和 两天极的大圆称格林子午圈(Greenwich meridian)PNZPSZ’G。
• h+Z=90º
• 仰极高度 等于测者 纬度。
• hPN
• 2．天体方位
• 测者子午圈 和天体垂直 圈在真地平 上所夹一段 弧距称天体 方位。
• (1)圆周法：无论北纬或南纬测者， 均从北点N起算，按顺时针方向沿 真 地 平 量 至 天 体 垂 直 圈 ， 由 0º～ 360º计算。
• (2)半圆法：北纬测者，从北点N起 算，沿真地平向东或向西量至天体 垂直圈，由0º～180º计算。
（优选）航海学天文定位第四 篇天文航海
第二章 天球坐标系
• 第一节 天球坐标系 • 在天文航海上常用的是: • 赤道坐标系和地平坐标系。
• 一、天球
天球上的点、线、圈
地地 球轴
北 极
南 极
赤 道
纬 度 圈
经 度 圈
格林 经线
测者所 在经线
天天 球轴
天 北 极
天 南 极
天 赤 道
赤 纬 圈
时 格林 测者午 圈 午圈 圈
• 7．测者真地平圈 • 真地平圈将天球分为上天半球和
下天半球。
• 8．方位基点(cardinal points)
• 9．仰极与俯极
• 真地平以上的天极称仰极 (elevated pole)(即与测者纬度同 名的天极)。真地平以下的天极称 俯极(depressed pole)。
• 10．垂直圈
• 从格林午圈起，沿天赤道向西度量到春 分点时圈的弧距，由0º～360º计算。
• GHA=GHAΥ+SHA
• 天 体 地 方 时 角 LHA= 春 分 点 格 林 时 角
GHAΥ+共轭赤经SHA±测者经度 WE
• ＝春分点地方时角LHAΥ+共轭赤经SHA
五、地平坐标系
• 1．天体高度 • 2．天体方位
• 过天顶Z、天体B和天底Z’的半个 大圆ZBZ，称天体垂直圈 (vertical circle) 。
• 11．春分点和秋分点
• 地球绕太阳公转的轨道平面与天 球相交的大圆称黄道。黄道和天 赤道相交两点分别称春分点Υ (vernal equinox)和秋分点 (autumnal equinox)。
14º36′.0S
• 天体地理位置经度 ＝360º—
283º49′.1＝76º10′.9E
四、第二赤道坐标系
• 天赤道为基准圆，以春分点Υ为原点， 几何极为天北极。也叫春分点赤道坐标 系。
• 1．赤纬 • 定义同第一赤道坐标系。
• 2．天体赤经(right ascen到天体时 圈的弧距，由0º～360º计算。