畢 業(yè) 論 文 - 1 - 天測羅經(jīng)差 - 2 - 內(nèi)容摘要 羅經(jīng)是船舶向位測定儀器，羅經(jīng)存在誤差將直接影響到船舶航向航計匯算以及定位的準(zhǔn)確性。根據(jù) 5 公約，天測羅經(jīng)差是海上駕駛員必須掌握的重要知識。所以本文著重闡述了如何利用天體測定羅經(jīng)差。 對于駕駛員來說不僅應(yīng)該熟練 掌握天測羅經(jīng)差的方法，還應(yīng)知道羅經(jīng)差產(chǎn)生的原因及糾正方法，以提高羅經(jīng)在指向時的精確性。本文結(jié)合本船實際以低高度太陽和恒星測定羅經(jīng)差為實例，著重分析 低高度太陽和恒星測定羅經(jīng)差為原理 誤差以及相注意事項。以及 測體會以期提高羅經(jīng)為準(zhǔn)確性，及測定羅經(jīng)差誤差的精度。 關(guān)鍵字：天測羅經(jīng)差 原理 誤差 體會 is a of on s s is in s of to in 8/95 So of to of s u s of or To We s in to to - 3 - 目 錄 0 引言 ： 4 1 天測羅經(jīng)差原理 4 2 天測羅經(jīng)差原理誤差分析及注意事項 4 2 1 用推算船位求得真方位 4 2 2 由于羅經(jīng)面的傾斜而引起觀測天體羅方位的誤差 B （簡稱傾斜誤差） 5 2 3 觀測注意事項 6 3觀測低高度太陽求羅經(jīng)差 6 3 1 太陽方位表的用途和結(jié)構(gòu) 6 3 2 利用太陽方位表求羅經(jīng)差的步驟 6 3 3 實測舉例 7 3 4 實測體會及注意事項 7 3 5 利用低高度太陽求羅經(jīng)差優(yōu)點 8 4利用北極星求羅經(jīng)差 8 4 1 利用北極星求羅經(jīng)差原理 8 4 2 觀測北極星方位求羅經(jīng)差的步驟 8 4 3 實測舉例 8 4 4 體會及實測注意事項 9 5觀測太陽真出沒方位求羅經(jīng)差 9 5 1 觀測太陽真出沒方位求羅經(jīng)差原理 9 5 2 利用航海天文歷和函數(shù)計算器求太陽真出沒計算方位 羅經(jīng)差 9 5 3 實 測舉 例 . 9 5 4 注意事項及實測體會 10 6結(jié)束語 10 7參考文獻(xiàn) 10 - 4 - 育龍輪天測羅經(jīng)差 0 引言 羅經(jīng)是船舶主要導(dǎo)航儀器之一，羅經(jīng)的工作是否穩(wěn)定，其指向誤差大小直接關(guān)系到船舶的安全。因此，船舶在航行中，要求航海人員利用一切機會來測定羅經(jīng)差，以來核查羅經(jīng)工作是否是否正常，并對航向和方位作出必要的糾正。目前測 定羅經(jīng)差主要有以下三中方法： 1）利用疊標(biāo) 2）利用遠(yuǎn)距離物標(biāo) 3）利用天體測定。當(dāng)船舶近岸航行時，可以利用專用的疊標(biāo)或靈敏度較高的的自然標(biāo)來測定羅經(jīng)差，然而當(dāng)船舶航行在廣闊的海面上時，則只能利用天體來測定羅經(jīng)差。 羅經(jīng)是船上指示方向的航海儀器，羅經(jīng)差分為陀螺羅經(jīng)差和磁羅經(jīng)差。陀螺羅經(jīng)差是陀螺北偏離真北的角度，當(dāng)陀螺北偏在真北的右面時為正，當(dāng)陀螺北偏在真北左 面 時為負(fù)。磁羅經(jīng) 是羅北偏離 真北的角度。當(dāng) 羅北偏在真東面時為正，偏在真北西面時為負(fù)。所以有G = C=在利用天體求陀螺羅經(jīng)差中是利用天體方位代替 天體方位為真方位代替 出 G 或 C，但由于觀測時真實船位未知，所以無法求出天體的真方位。在海上是以推算船位為基礎(chǔ)求得天體的計算方位 代替天體真方位 。這樣觀測天體求陀螺羅經(jīng)差的計算公式為 : C= G=GB 1）（由四聯(lián)公式 切內(nèi)邊正 弦乘積等于外角內(nèi)角正弦乘積(圖 1) 加 上內(nèi) 邊內(nèi)角 余弦 之積， a=90 b=90 A=c=解算天文三角形 得 式（ 1） 。 如圖（ 1）。 2. 天測羅經(jīng)差原理誤差分析及注意事項 由于天測羅經(jīng)差的公式 為 )( 可知，為求得較準(zhǔn)確的羅經(jīng)差，應(yīng)盡量減少 B 的誤差，因此觀測天體時求羅經(jīng)差應(yīng)該注意以下幾個方： 推算船位求得真方位 替天體真方位所產(chǎn)生的方位誤差A(yù) 。 在觀測天體求羅經(jīng)差中，天體真方位是由推算船位求得為天體計算方位 代替的，而在觀測時測者的 推算船位與當(dāng)時的真實船位誤差為（ 、 ）將會使計算方位產(chǎn) - 5 - 一個方位誤差 A ，因此 ）變量和為公式（ 1）經(jīng)整理得到 A 、 和 的關(guān)系式為： A= （ 2） 從（ 2） 式 可見，當(dāng)推算船位為誤差 、 一定時，用推算船位求得的計算方位 A 的大小主要取決于公式中的 為式中 數(shù)的最大值為 1），即取決于被測天體高度 H 的高 或 低，還可以看出 A 與被測天體的方位 A 和赤緯 此得一下結(jié)論： （ 1）被測天體高度越低，由 、 引起的誤差 A 越??； （ 2）當(dāng)被測天體的方位 A 趨近 0 ，赤緯 近 90 時，由 、 引起的誤差 A越趨近于零。 在實際觀測中，推算船位與真實船位的誤差是不可避免的，因此，用推算船位求計算方位 代替天體真方位引起的誤差也是不可避免的。但是觀測低高度太陽的方位可以減少誤差 A 。另外，因為北極星的赤緯接近 90 ，方位也趨 近 0 ，從而觀測北極星求的的方位其真方位的誤差 A 接近于 0 。 于羅經(jīng)面的傾斜而引起觀測天體羅方位的誤差 B （簡稱傾斜誤差） 利用羅經(jīng)觀測天體的羅方位時，應(yīng)盡量保持羅經(jīng)面的水平，否則測得羅方位產(chǎn) 生一個誤差，簡稱傾斜誤差 B 。當(dāng)羅經(jīng)面的傾斜方向與天體方位垂直時，該 誤差最大，即測者面對天體，羅 圖（ 2） 經(jīng)面左右傾斜時產(chǎn)生的誤差最大，如圖 (2)。當(dāng)羅經(jīng)面水平時，對 應(yīng)的天頂為 Z，真地平為 弧 體 高度為 h， 方位為 羅經(jīng)面傾斜角 時，對應(yīng)的天頂為 真地平為 弧 天體高度為 h ，方位為 然 1 . 即羅經(jīng)面傾斜角 后，測得天體 含有傾斜誤差 B ，在球面三角形 球面三角形的正弦公式 得： B /由于 ， B 均為小角度，所以有 h 約等 h ,代入 上式整理得： B= 表（ 1）可見： （ 1） 當(dāng)傾斜角 一定時，測天體高度 斜誤差 B 越?。?（ 2）當(dāng)被測天體高度 斜角越小，傾斜誤差越小。 - 6 - 2 3 觀測注意事項 對于出沒且在地平線上經(jīng)過東西圈的天體（ 90 Q 且同名），當(dāng)天體介于出沒與東西圈之間時，其方位變化緩慢，因此這時是觀測天體羅方位的良好時機。綜上所述觀測天體的羅經(jīng)差時應(yīng)注意一下幾點： 1） 應(yīng)觀測低高度天體的羅方位 ，其高度應(yīng)低于 30 ，最好低于 15 ； 2） 觀測時應(yīng)盡量保持羅經(jīng)面水平。 3） 為避免粗差和減小隨機誤差的影響，一般應(yīng)連續(xù)觀測三次，取平均值 為對應(yīng)于平均時間的羅方位，羅經(jīng)讀數(shù)讀至 ，觀測時間精確到 1 4） 觀測時應(yīng)觀測天體中心。 3 觀測低高度太陽求羅經(jīng)差 3 太陽方位表是在消 除和測定羅經(jīng)自差時用 來查得太陽真方位的專用表冊，我國商船用 表按緯度分為上下兩冊： 太陽方位表（上冊）緯度 0 30 ， 赤緯 0 24 太陽方位表（下冊）緯度 13064 ， 赤緯 0 24 目前使用的太陽方位表有中版和英版兩種版本，兩種版本的格式相同，使用方法完全一致，現(xiàn)以中版為例說明其結(jié)構(gòu)。 表的前半部分為“緯度與赤緯同名”，后半部分為“緯度與赤緯異名”。 表的引數(shù)是緯度 、赤緯和視時三者組成，從表中查得太陽真方位。緯度列 于表的每頁左右上角間隔 1 ，赤緯載于頁上端 從 0 24 ，由左向右排列，間隔為 1 。視時列于每頁表的兩側(cè)，上午列左 側(cè)，下午列右側(cè)，間隔為 4 右“同名”表中的中天前后一小時則每隔 2一方位值）。 3 2 利用太陽方位表求羅經(jīng)差的步驟 (1)觀測太陽羅方位，同時記下觀測時間。 (2)根據(jù)觀測日期從太陽方位表和時差表中查得太陽赤緯 時差 (3)求觀測時的視時 T=+D +上式求得視時 要換算成上午（ 時或下午（ 時可查表，即 - 7 - (4) 求計算方位 于 實際的 、 可能正好與表列 T 、 一致，所以根據(jù) T 、 得表列方位 基礎(chǔ)上，還要進(jìn)行三項比例內(nèi)插，才能求得計算方位 ： 60/)(/)()(60/)1()()1( e TD e 半圓方位，第一名稱與測者緯度同名，第二名稱上午觀測為 E，下午觀測為 W。 (5) 求羅經(jīng)差：將 算成圓周方位之后可求得羅經(jīng)差 。 3 2007 年 4 月 2 日， 育龍輪 航行于泰國灣附近，航行 209，航速 13 節(jié)， 船時 754時觀測 ，推算船位 （ N ） E， 測得低高度太陽羅經(jīng)方位 274 ，求 我輪 羅經(jīng)差 C 。 解：（ 1） 根據(jù)觀測日期從太陽方位表和“時差表”中，以觀測年份和時期為查表引數(shù)查取太陽赤緯 時差 (m) （ 2） 求視時 本船所在經(jīng) 度 時區(qū)中央經(jīng)線經(jīng)度 = 時差 17H 54M D 4M 17H 34M 2/4 5H 34M 2/4 （ 3） 求計算方位和羅經(jīng)差：由于測者 34 以利用 太陽 方位表第一冊 - 8 - A B 274 C 測體會及注意事項 （ 1） 在消除和測定自差前，必須把所用的船鐘或手表與天文鐘對比，在觀測太陽方位后，應(yīng)立即記下船時，由于計算羅經(jīng)自差所用的真方位通常只精確到 以船時精確到 秒 就夠了（當(dāng)羅經(jīng)變化慢時，也可以只精確到 分 ）。 （ 2） 每次日觀測， 可連續(xù)觀測 35 個方位，取其平均值，以提高觀測質(zhì)量。如果只能測 一次， 尤需足夠準(zhǔn)確，如發(fā)現(xiàn)觀測結(jié)果有疑問，應(yīng)當(dāng)重測。 （ 3） 應(yīng)盡可能選擇太陽低高度低于 30 觀測為宜 。 （ 4） 消 除測定自查前，應(yīng)量取測定海區(qū)的中間緯度，算出當(dāng)?shù)卮挪钜呀?jīng)確定觀測時間，并以該時間為中間時刻，為計算基準(zhǔn)。 （ 5） 利用太陽方位表消除和測定羅經(jīng)自差一般應(yīng)選擇在低高度小于 30 時觀測為宜 ，為了便于測者預(yù)先選擇用利的觀測時機，在表中劃有高度為 30 的梯形臨界線，臨界線上面的數(shù)值表示太陽高度大于 30的方位值，臨界線下面的數(shù)值表示太陽高度小于 30 的方位值。 （ 6） 觀測時應(yīng)保持方位值 圈 的氣泡位于中間位置，同時要觀測太陽的中心方位。 （ 7） 觀測太陽時不可用方位線 直接測量，因為此時陽光仍比較強，長時間觀測易使視覺模糊且 觀測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。 （ 8） 在航行中測量時還應(yīng)注意由于船舶來回?fù)u晃， 注意水平氣泡位于中間位置 的同時測量天體中心 。 （ 10）注意查表時分為上午還是下午，赤緯與緯度是否同名，表中所列的太陽真方位要用天文算法，其中 一名稱與緯度同名稱，第二名稱與應(yīng)用時上午取 E，下午取 W。測者在北半球，上午太陽真方位為 午 用低高度太陽求羅經(jīng)差優(yōu)點 （ 1） 太陽低高度時，方位 易觀測，準(zhǔn)確性較高； （ 2） 太陽低高度時，方位變化慢，觀測所取時間的誤差影響較小。 （ 3） 用太陽低高度時，用推算船位求真方位，推算船位的誤 差影響較小。 4. 利用北極星求羅經(jīng)差 用北極星求羅經(jīng)差原理 如圖 （ 3） 所示是東半球天球圖， B 為某一時刻北極星的位置，在球面三角形 ，有正弦公式得： - 9 - 由于 p(小于 1)和 是小角 度，而且北極星高度 h ，則上式改寫成： 。 (式 3) 已知 p=90 取 代入式（ 3） 圖 3 求出 利用 C=的羅經(jīng)差。 測北極星方位求羅經(jīng)差的步驟 （ 1） 由于北極星是二等星，較不易觀測，應(yīng)盡可能連續(xù)觀 。 測取算術(shù)平均值。在觀測北極星羅方位 同時記下觀測時間和推算船位 。 （ 2） 根據(jù)觀測時間，利用航海天文歷求出 = 。 （ 3） 以c和 引數(shù)從“北極星方位表”中查得北極星半圓計算方位，不必內(nèi)插，從“北極星方位表”中直接查得北極星圓周方位。 （ 4） 求羅經(jīng)差 C=測舉例 2007 年 4 月 3 日， 育龍輪航行于泰國灣附近，航向 210，航速 ， 船時 00h 35m 51s ，推算船位c12 3 N E。 測得北極星羅方位 求羅經(jīng)差 C 。 0035 3/4 0700 _ 1735 2/4 085 m s 8 094 26.1 c101 195 359 36 以 Q=12 查得 B ） 1 +360 _ C 會及實測注意事項 （ 1） 由于北極星是二等星，較不易觀測，應(yīng)盡可能多觀測幾次求取平均值。 - 10 - （ 2） 北極星方位的表列在行用中版航海天文歷中，查表引數(shù)為春分點地方時角 者推算緯度 c ，查得北極星半圓計算方位 用內(nèi)插）。 （ 3） 在用北極 星方位得表左列 得 名稱為 表右列 得的 E。即第一名稱與測者緯度同名，第二名稱與半圓地方時角同名。 （ 4） 在利用 周時角時，當(dāng) 取 80）時，（左列引數(shù)） 值為 0180，則 ?。?80） 列引數(shù)）， 值為 180360，則 版航海天文歷的北極星方位表直接給出圓周方位。 （ 5） 在測量北極星方位時，需要在較晴朗的天氣情況下測定，否則在使用星體反射鏡時，十分不易看清該星體。 （ 6） 在夜間測量北極星方位時，同時也要注意氣泡的水平。因為夜間測量光線較弱，且要認(rèn)真觀測北極星。同時保持氣泡水平不易作好，所以要認(rèn)真熟練練習(xí)。 5. 觀測太陽真出沒方位求羅經(jīng)差 5 1 觀測太陽真出沒方位求羅經(jīng)差 原理 當(dāng)太陽真出沒時， 如圖（ 4） 起真高度 h=0，此時的天文三角形如圖所示。該三角形為球面直邊三角形，由球面直邊三角形公式得： 4） 從式 （ 4） 中可知，只要知道推算緯度c和太陽赤緯 圖（ 4） 即可求得真出沒時的計算方位 用航海天文歷和函數(shù)計算器求太陽真出沒計算方位 羅經(jīng)差 根據(jù)式： 利用航 海天文歷和函數(shù)計算器求得觀測日世界時 12h（或觀測時 則為世界時）的太陽赤緯 赤緯和觀測時測者緯度c代入式 即可用 函數(shù)計算器求出計算方位 算成圓周方位之后可求得羅經(jīng)差 。 測舉例 2007 年 4 月 4 日， 育龍輪航向 210，航速 ， 推算船位 13 N 102 34 得太陽真沒方