集美大学航海学2教案：测天定位..

第七章 观测天体定位

在航海实践中，至少需要两条或两条以上交角合适的、对应于同一时刻的船位线相交才能确定船舶所在的位置。本章将主要介绍几种常用的天文定法方法。

海上测天定位主要包括白昼采用太阳移线定位，低纬度海区太阳特大高度定位，“同时”观测太阳、金星定位和晨昏采用星体定位。

第一节 观测太阳移线定位

白昼通常只能观测到太阳，在观测一次太阳求得一条太阳船位线之后，间隔一段合适时间再观测一次，求得另一条太阳船位线，然后进行移线定位，这种定位方法称为太阳移线定位。

一、太阳移线定位的条件

太阳移线定位的精度主要与两次观测的时间间隔有关。由航迹推算原理可知：两次观测间的时间间隔越短，转移船位线所带来的航向、航程的推算误差就越小。同时由船位误差理论可知：用两条船位线定位，两船位线的交角应在30°～90°范围之内，以趋近90°为最佳，太阳方位要变化到如此大小，一般又需较长时间，这是一对矛盾。

在一般情况下，如果两次观测的时间过短，尽管减小了推算误差，但是太阳方位变化太小，使两条船位线交角小于30°。相反，如果两次观测的时间间隔过长，虽然太阳方位变化较大，可使两船位线的交角达90°,但是转移船位线的推算误差也随之积累增大。为兼顾这两方面的要求，两次观测的时间间隔一般约为1h ～2h ,太阳方位变化约30°～50°，以不小于30°为宜。

二、太阳移线定位的有利时机

太阳在中天前后其方位变化较快，在较短的时间内，太阳方位变化就可超过30°。因此，太阳中天前后一段时间是观测太阳移线定位的有利时机。

在航海实践中，一般常采用太阳中天前和中天时各观测一次，移线求出中天或正午船位。也有采用测量中天前、中天、中天后的太阳高度进行多次移线定位的情况。

在低纬海区内，当太阳中天高度很高(达88°左右)时，从日出到中天前和中天后至日没，太阳方位变化非常缓慢，有时太阳方位变化30°左右，往往就要等待4－5小时之久，从而使太阳移线定位失去意义。相反，在这种情况下，太阳中天前后十几分钟，甚至几分钟之内，太阳方位变化就可达30°以上。因此，就可在短时间内，测得2～3条太阳船位线求出观测船位 (见太阳特大高度定位)。

三、移线定位方法

1. 直接平移天文船位线法

在海图作业中，天文船位线用“ ”表示，转移天文船位线用“ ”表示，天文观测船位用“ ”表示。

（1）两次观测间无转向的移线定位方法

如图4-7-1所示，c1为第一次观测时ZT1的推算船位，c2为第二次观测时ZT2的推算船位，计划航向CA，航速V，ΔT和S分别为两次观测的时间间隔和航程。太阳船位线I－I应沿CA方向平移，距离等于S，得转移船位线I′－I′。

（2）两次观测间有转向的移线定位方法

如图4－7－2所示，S′是两次观测的推算船位C1 和C2之间的直线距离，太阳船位线I－I应沿C1C2方向平移，距离等于S′,得转移船位线Ｉ－Ｉ。

图 4－7－1 图 4－7－2

2. 转移作图点（计算点）法

如果需要直接画出转移船位线或者船位线与计划航线CA接近平行时，均可采用转移作图点法来作转移船位线。该法可分为作图转移法和计算转移法。

（1）作图转移法

由要转移的作图点起，按两次观测间的航向CA和航程S在海图上直接转移作图点，得转移终点后，过该点按原来的Ac和Dh画船位线，即是转移船位线。

（2）计算转移法

根据要转移的作图点的坐标（1,1）和两次观测之间的航向CA和航程S用计算方法求得转移终点的坐标（2,2），在海图上标出该点，过该点按原来的Ac和Dh画船位线,即是转移船位线。转移终点坐标（2,2）的计算公式如下：

移线航程 S ＝V·（T2－T1）h

纬 差 ＝Scos CA

经 差 ＝Ssin CA/cos（1＋2）Ssin CA / cos1

转移终点坐标

采用上述公式计算时，北纬、东经为“＋”；南纬、西经为“－”。

太阳移线定位一般间隔1h～2h 。如果航速较高，在海图或空白纸上采用较大比例尺时，作长距离移线不方便，这时采用上述方法较为有利。

例4－7－1 1996年9月7日，ZT1050，c 35°07'.0N，λc 122°11'.0E，计划航向CA012°，航速V12'，测得太阳下边沿六分仪高度hs 57°42'.9，CT'02h 54m 10s，WT35 s，CE03 m22s (快)，(I+s)+1'.6，e 16.0m，求ZT1050的太阳船位线.船舶继续航行，预求中天区时ZT，中天时向南测得太阳下边沿六分仪高度Hs 60°29'.2，求中天观测船位。

解：

c 35－07’.0 N

λc 122－11’.0 E

图 6×6cm 图 6×6cm

2＝1＋

2＝1＋ SMT 10－50 7/9 hs 57－42.9

ZD －08－00 i+s 1.6

GMT‘ 02－50 7/9 d －7.1

c ＋15.4

CT 02－54－10 7/9 ht 57－52.8

WT －35 hc 57－51.7

CE －03－32 Dh ＋1.1

GMT 02－50―13 7/9

GHA‘ 210－29.8 Dec’ 6－00.8 N d-0.9

ms 12－33.3 d’ －0.8

GHA 223－03.1 Dec 6－00.0 N

λc 122－11.0 E

LHA 345－14.1

14－45.9 E

hc＝arcsin（sinc sinDec ＋ cos c cosDec cosLHA）

Ac＝arccos（ccDeccoshcossin－tg c tg hc）

hc 57－51.7

Ac 151°.5

经过航迹推算，可知1200推算船位：

c 35－20.7 N

λc 122－14.6 E

T 11－58 7/9 hs 60－29.2 S

DEC －9 i+s +1.6

ZT 11－49 7/9 d －7.1

ZD －8－00 c +15.4

GMT’ 03－49 7/9 ht 60－39.1 S

Z 29－20.9 N

Dec’ 05－59.8 N d－0.9 Dec 5－59.1 N

d’ －0.7 o 35－20.0 N

Dec 05－59.1 N

o 35－20.0 N

λ0 122－19.5 E

图 10×7 cm

第二节 观测太阳特大高度定位

所谓观测太阳特大高度定位是指当太阳高度ht⊙>88°，即其真顶距Z<2°(120')时，用直接画船位圆来确定船位的方法。

一、发生特大高度的条件

船舶航行在低纬海区，在中天前后，当其纬度恰好介于太阳赤纬⊙±2°的范围之内(即与⊙的差值小于2°；⊙< 2°, 与⊙同名取“-”,异名取“+”。)，即可观测到太阳特大高度。

由于太阳赤纬⊙每年的变化范围在23°27′S～23°27′N之间，所以一年中有可能观测到太阳特大高度的海区是25°27′S～25°27′N之间。例如：夏至时位于23°27′N±2°的海区内有可能观测到太阳特大高度。

二、观测太阳特大高度求船位的依据

1. 如发生太阳特大高度，中天前后，十几分钟之内，太阳方位变化可达数十度。因此，短时间内即可定位。

2. 在低纬海区，墨卡托海图变形小，当ht⊙> 88°时(此时已不能用高度差法求船位线)，天文船位圆在其上的投影——周变曲线近似为圆。因此可以在海图上，以太阳地理位置为圆心，以真顶距为半径，直接画圆来代替天文船位圆，由此而产生的误差小于±0.3。

三、观测太阳特大高度求船位的方法

1. 观测太阳特大高度在太阳中天前后数分钟之内，观测2～3次太阳特大高度，同时记下观测时间。最好第1次观测在中天前，第2次在中天，第3次在中天之后。相邻两次观测之间太阳方位差应大于30°。一般第1次观测在中天区时前5分钟左右，第2次在中天时观测，第3次在中天区时后5分钟左右观测。这样，则可满足上述要求。因此，为得到质量较高的观测船位，最好预求中天区时，根据中天区时来确定三次观测的大概时间。在实际观测时，还可以利用驾驶台两侧的分罗经估测太阳的方位变化来确定观测时机，当太阳方位和太阳中天方位变化大于30°时即可观测。

2. 求三次观测的天文船位圆圆心(太阳地理位置)

一般以第2次观测的船位圆的圆心为基准，求出第1次和第3次观测的船位圆圆心。由于太阳周日视运动的方向是自东向西，所以第1次观测的船位圆圆心在第2次的东边，第3次在第2次的西边。

由第2次观测的世界时GMT2查《航海天文历》，求得太阳的格林时角GHA⊙和赤纬

Dec⊙，则第2次观测的天文船位圆圆心：

180GHA GHA180GHA GHADecEWNSNS36022 （4－7－1

由于一天中太阳赤纬变化不大，在十几分钟内太阳赤纬可以认为是不变的。这样，三次观测的太阳地理位置的纬度可以认为是相等的，即：1＝2＝3＝Dec⊙ 第1次观测的船位圆圆心：

1＝2

EW1=EW2±1， 1＝15（GMT2－GMT1）' （4－7－2）

第3次观测的船位圆圆心：

3＝2

EW3=EW2±2， 2＝15（GMT2－GMT3）' （4－7－3）

在式(4-7-2)、(4-7-3)中，GMT1、GMT2和GMT3分别为三次测天的世界时。

3. 求三次观测的船位圆半径(太阳真顶距Zi⊙)

三次观测的太阳观测高度经高度改正后求得其真高度ht⊙，则船位圆半径为

Zi⊙＝90°－hti⊙ i＝1,2,3 （4－7－4）

4. 把三次观测订正到同一时刻（第二次观测时间）