marine navigation
hanghaixue
研究引导舰船在海上安全、准确、迅速而又经济地从一地点驶抵另一地点的应用学科。它与数学、地理学、海洋水文学、海洋气象学、船舶结构力学、船艺学、天文学、测绘学、电子学，以及无线电技术、计算机技术等学科密切相关。包括上述诸多学科理论和知识的综合与应用。按其应用范畴，分为运输航海、渔业航海、海洋科学考察航海和军事航海等领域。按其定位、导航方法，分为地文航海、天文航海和电子航海。它们都是运用航海学的理论与实践，结合各自的特点与要求，通过航海作业随时掌握舰船位置，执行海上航行任务。
历史沿革 航海学的理论和方法是经过许多个世纪形成和发展起来的。在人们熟悉了陆地物标并将其用于舰船引航时，航海学就萌生了。中国是航海古国。早在夏商时代(约公元前2400)，已出现带风帆的木板船；汉代和唐、宋时期，已掌握了天体星象引导航行的技术，出版了天文、航海气象、海洋潮汐等方面的专著，使用了航海图。当时，航海人员仅能利用视界内的陆标引航和观望太阳、北极星来判定方位，主要是沿岸航行，这种技术称为“引航术”。据《汉书·地理志》记载，西汉(约公元前206～公元25)开辟印度洋航路到达已程不国(今斯里兰卡)，称为“海上丝绸之路”，是当时世界上最长的远洋航路之一。而另一条是由西方航海者开拓的，约在公元47年，希帕勒斯从埃及红海沿岸启航，出曼德海峡，横越阿拉伯海，到达印度西海岸。形成沟通世界上东、西方海上大动脉。从11世纪末期起，中国首先将指南针应用于航海，后经阿拉伯传入欧洲。有了磁罗经和计程方法后，便能进行航迹推算，有利于远离海岸的航行。明代永乐三年至宣德八年(1405～1433)，航海家郑和七次率船队遍访西太平洋与北印度洋广阔水域的亚非30余国家与地区。1569年，由地理学家、地图制图学家G．墨卡托首创的正轴等角圆柱投影图问世，这一投影图因所示方位角相同的线都成直线，故绘制航海图时一直被广泛采用。15～16世纪，是西方航海事业的大发展时代，意大利和葡萄牙的航海家先后跨越大西洋到达美洲和从事人类第一次环球航行。17世纪，航海家总结出“八大航法”，即平面航法、流中航法、折航法、中分纬度航法、等纬度航法、墨卡托航法、大圆航法和混合航法，形成以三角计算为基础的航海学。18世纪30～40年代，六分仪、天文钟相继问世；1837年美国船长T．H．萨姆纳发现天测位置线，也称萨姆纳位置线，它可同时测算出船位的纬度和经度，解决了大洋航行的定位难题。20世纪20年代，现代海图广泛使用后，多数的航法计算为海图绘算所取代，使航海作业更直观、方便、可靠。30年代以来，由于陀螺罗经、计程仪、测深仪、声纳、无线电测向仪和雷达等航海仪器，相继广泛装备舰船，加上完善的航海图书资料和多种测定船位方法，使舰船航行(包括水下航行)的准确性与安全性都得到提高。20世纪40年代以后，舰艇无线电导航、惯性导航、卫星导航、水声导航，以及电子海图、自动雷达标绘仪和具备多种功能的综合导航系统等相继应用，使航海学在理论和实践上有了新的飞跃。
研究内容 主要包括航线设计、舰(船)位确定和航行方法三个方面的理论与实践。此外，还包括航海基础知识、航海图书资料、助航标志、舰位误差理论、舰船导航设备的使用，以及海洋水文、气象等外界因素对舰船航行的影响等内容。
航线设计 是舰船航行的必要准备工作。须综合运用航海科学知识和航路资料，选择一条最佳的航线。根据航行任务和航行水域的地理、水文、气象条件，以及舰船航行性能、定位导航技术设备和船员的航海经验等情况。尽量选择或参考《世界大洋航路》、《航路指南》、《航海设计图》、《港湾锚地图集》等资料中提供的推荐航线。必要时还可向专门导航机构申请实施气象导航(气象定线)。航线确定后，再制定具体实施的航海计划。主要内容包括：航向、航速、航程，预计起航、到达目的港的时间，计算到达转向点的时间，转向目标和转向措施，以及通过危险或困难水域的时间和避险措施等(见航海计划)。
舰(船)位确定 航海人员为保证航海计划的准确执行，必须随时掌握本舰船的位置。舰船位置确定的方法，分为航迹推算和观测定位。航迹推算，是根据航海仪器指示的航向和航程，并计算风、流等影响，从已知起点推算出舰船的位置和航迹。又可分为航迹绘算法(海图作业法)和航迹计算法两种方法。是航海人员随时求取当时或未来的近似舰位的基本方法，其准确性与推算手段本身的准确性相关，并随推算时间的延长而下降。观测定位，是利用航海仪器直接观测外界已知位置的物标(或信息源)确定舰位。有陆标定位、天文定位、电子定位和综合定位等。现代定位技术，可使定位误差减小到100米甚至10米以内。用于舰艇上定位和导航的仪器和设备统称为导航设备。它为舰艇提供航向、航速、航程、水深、时间、舰位和水平与方位基准数据及目标的方位、距离等，保证舰艇准确执行航海计划、进行战术机动与有效地使用武器装备。按其工作原理和性能，分为自主式导航设备和非自主式导航设备。主要仪器设备有普通航海设备、天文航海设备、无线电导航设备、导航雷达、卫星导航设备、惯性导航设备、水声导航设备、激光导航设备和综合导航设备等(见舰艇导航设备)。
航行方法 指驾驶舰船在水面或水下通过预定水域的行动措施。按航行水域，分为沿岸航行方法、近海航行方法、狭水道航行方法、大洋航行方法、极区航行方法等。按潜艇航行状态，分为水面航行方法、半潜航行方法、潜望深度航行方法、工作深度航行方法及冰下航行方法等(见潜艇航行状态)。按航区自然条件，分为一般条件下航行方法和复杂条件下航行方法。在航海学中侧重研究复杂条件下的航行方法。不同条件下的航行方法各有其特殊要求和规律。如狭水道航行(含岛礁区、港湾、运河、狭窄海峡等)的方法，主要是掌握航道特点，注意流压，善于利用导标、避险位置线和按浮标航行等，以引导舰船沿预定航线航行；雾中航行的方法，主要是进入雾区前测出准确的舰位，按规定发出雾中信号，随后仔细地进行航迹推算，充分利用各种无线电导航仪器定位和用测深仪测深辨位，注意用雷达探测瞭望，防止碰撞，掌握海雾的生消规律与趋势，保证舱面肃静、加强瞭望等；冰区和极区航行的方法，主要是掌握冰情资料和冰情报告，选择在冰少、冰层薄的水域航行，仔细进行航迹推算，防止被冰围困，尽早发现和避开冰山，采用一切可能的手段定位。极区地处高纬度，罗经指向力矩变小，尽量避免急速的变向变速，使罗经能较稳定地工作；风暴中航行方法，主要是根据本舰与风暴危险区的相对位置和附近海域情况，结合本舰的抗风能力采取合适的航线，预先避离(见风暴中操纵)。
展望 随着科学技术进步，人们海洋意识的加强，航海学的理论与实践将会在深度和广度上实现新的拓展。自20世纪70年代以来，航海技术广泛应用电子技术和电子计算机技术，促使各种航法计算舰船定位与导航、舰艇操纵与机舱管理实现了自动化，构成舰船驾驶自动化的导航系统。但有许多环节尚需人工操作，仍属半自动的性质。电子海图和海事卫星问世后，将可储存全部海图资料、航海通告、气象、海况有关信息等，可对岛礁等碍航物和会遇舰船自动避让，正向航行全自动化方向发展。