107 關務特考三等 船舶駕駛 航海學 考古題詳解

核心觀念

本題旨在評量考生對國際海事公約核心架構、海難應急法理與技術，以及全球海上遇險及安全系統（GMDSS）衛星通訊架構的辨析能力。

1. Safety vs. Security：涉及《國際海上人命安全公約》（SOLAS）之制度演進，區分預防「操作疏失與非故意之意外災害」（Safety）與防禦「外部蓄意破壞、恐怖活動與非法暴力」（Security）之不同管理哲學與法規章節。
2. SAR vs. Salvage：涉及國際海難應急體系中，「人命搜救」（依據《1979 年國際海上搜救公約》）與「財產及環境救助」（依據《1989 年國際救助公約》及海商法）在法律義務、主導機構、對象及報酬請求權上的根本差異。
3. COSPAS/SARSAT vs. Inmarsat：涉及 GMDSS 之衛星次系統，考查低軌道/中軌道極區全覆蓋專用單向警報系統（COSPAS/SARSAT）與地球同步軌道多功能雙向通信系統（Inmarsat）在軌道特性、通訊模式、海區涵蓋及核心功能之區別。

法規基準說明：本題評析以命題當年（民國 107 年）之 SOLAS 公約、相關國際海事組織（IMO）決議案及中華民國海商法為準。（現行法規已於 2020 年正式引入第二家 GMDSS 衛星服務商 Iridium，且 2024 年 GMDSS 現代化修正案全面生效，但本題對比核心概念與技術本質仍以命題當年標準為依歸。）

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解題方法

本題為名詞差異比較的申論題型，切入點應採取「三維度對比法」進行結構化論述：

1. 定義與保護對象：明確界定兩者之內涵及所應對的風險本質。
2. 法源與代表章程：精確引述對應之國際公約章節與國際章程（如 ISM Code、ISPS Code、SAR Convention、Salvage Convention 等）。
3. 具體執行與技術特性：對比兩者在運作主體、通訊架構、費用機制或涵蓋範圍之實務差異，並輔以精準條列與表格呈現。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題，無選項。依題意針對三小題逐項進行深度對比分析：

(一) Safety versus Security（SOLAS 公約架構下）

• Safety（海上安全／人命與航行安全）：
• 威脅本質：防範非蓄意（Unintentional）的風險，包含自然災害（惡劣海況）、船舶結構或機械設備故障、火災、碰撞、人員操作疏失等海上意外事故。
• 法規核心：貫穿 SOLAS 公約主體架構，如第 II-1 章（結構、水密與機電配置）、第 II-2 章（防火、滅火及火災偵測）、第 III 章（救生設備與配置）、第 IV 章（無線電通信）、第 V 章（航行安全）及第 IX 章（船舶安全營運管理，強制落實 ISM Code）。
• 管理目標：追求船舶營運的安全標準、人員適任性與避碰防護，確保「海上人命、財產與海洋環境」免於意外損失。
• Security（海上保全／安全防衛）：
• 威脅本質：防禦蓄意（Intentional）、惡意或非法的威脅，包含恐怖主義攻擊、海盜行為、武裝搶劫、非法劫船、偷渡、武器走私及蓄意破壞行為。
• 法規核心：源自 2001 年「911 事件」後 IMO 所增訂，主要規範於 SOLAS 第 XI-2 章（加強海上保全的特別措施），並強制要求履行《國際船舶與港口設施保全章程》（ISPS Code）。
• 管理目標：透過保全評估、保全計畫（SSP）、保全等級（Security Levels 1~3）劃分、存取管制及船舶保全警報系統（SSAS），確保「船舶、港口設施及人員」免受外部人為惡意攻擊。

(二) SAR versus Salvage（海難應急處理下）

• SAR（Search and Rescue，搜尋與救助／海難搜救）：
• 救助標的：純粹針對「海難人員之生命安全」（Life-saving）。
• 主導機關與法源：由政府或國際搜救組織主導，依據《1979 年國際海上搜救公約》（SAR 1979）及《國際航空與海上搜尋救助掌冊》（IAMSAR Manual）運作，協同各國海難救助協調中心（RCC/MRCC）及公務巡防艦艇（如海巡署）。
• 法律義務與報酬：依據 SOLAS 第 V 章第 33 條及各國海商法，船長接獲遇險訊息有施救海上人命之法定無條件義務；救援人命屬於人道義務，完全無償，不得請求救助報酬。
• Salvage（海難救助／財產打撈救助）：
• 救助標的：針對遭遇海難之「船舶、船載貨物、燃料等財產」，並包含防止或減輕海洋環境污染損害之特殊補償。
• 主導機關與法源：主要為商業救助公司（Salvors）或自願施救之商船，依據《1989 年國際救助公約》（Salvage 1989）及各國《海商法》（如中華民國海商法第 102 條至第 113 條）與標準商業合約（如勞氏救助標準格式 LOF）。
• 法律性質與報酬：屬於私法上的法律關係或契約行為，適用「無效果，無報酬」（No Cure, No Pay）原則。救助成功者，有權向財產所有人請求相當之「救助報酬」（Salvage Reward）；若防止或減輕環境損害，即便未成功救起財產，仍得依 SCOPIC 條款或特別補償條款請求支出費用與加成報酬。

(三) COSPAS/SARSAT versus Inmarsat（GMDSS 架構下）

• COSPAS/SARSAT（極軌搜救衛星系統）：
• 系統架構與軌道：由美、法、加、俄等國發起之國際人道搜救衛星組織。主要由低地球軌道衛星（LEOSAR，軌道高度約 $850\text{--}1,000\text{ km}$）結合地球同步搜救衛星（GEOSAR）及中軌道衛星（MEOSAR）組成。
• 涵蓋海區：具備「全球完整無死角」覆蓋能力，包含南北極極區（GMDSS A4 海區）。
• 作業模式與頻段：專門接收 $406\text{ MHz}$ 應急指位無線電示標（EPIRB）發射之訊號。LEOSAR 衛星利用都卜勒頻移（Doppler Shift）原理即可自動計算求救示標之地理位置（即使示標無內建 GPS）。

核心觀念

本題評量航海學中「天文導航（Celestial Navigation）」最基礎且核心之幾何構圖——天文位置圈（Circle of Position, COP）​之幾何定義，以及面對天體極度接近天頂時之特殊定位法——高度觀測法（High Altitude Observation, HAO）。

1. 天文位置圈（COP）的定義與兩要素：

• 圓心（Center）：天體在地球表面上的垂直投影點，即天體的地理位置（Geographical Position, GP）。其坐標直接由航海曆查得之視位置決定：
• 緯度 $L_{\mathrm{GP}} = \mathrm{Dec}$（赤緯，同名南北緯）
• 經度 $\lambda_{\mathrm{GP}} = \mathrm{GHA}$（格林威治時角；若 $\mathrm{GHA} \le 180^\circ$ 則為西經 $\mathrm{W}$；若 $\mathrm{GHA} > 180^\circ$ 則經度為 $360^\circ - \mathrm{GHA}$ 之東經 $\mathrm{E}$）
• 半徑（Radius）：觀測者至天體地理位置（GP）之球面角距離，即天頂距（Zenith Distance, $z$）： $z = 90^\circ - Ho$ 換算為地球表面上海浬（nmi）距離時，因 $1' = 1\text{ nmi}$，故距離半徑為 $z \times 60'\text{ (nmi)}$。

2. 高度觀測法（High Altitude Observation, HAO）：

• 傳統截距法（Marcq St. Hilaire Method）係將 COP 在船位附近視為直線（切線）處理，即天文位置線（LOP）。
• 當天體高度極高（$Ho > 85^\circ$）時，天頂距 $z$ 極小（$< 5^\circ$，即 $300\text{ nmi}$ 以內），COP 圓弧曲率極大，切線近似將產生嚴重曲率誤差；同時天體方位角隨時間劇烈變化，極難精確測定。此時應揚棄直線切線近似，直接在海圖上標出 GP 並以 $z$ 為半徑劃圓求得位置圈，此即高度觀測法。

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解題方法

(一) 天文位置圈兩要素求法之圖解與高度觀測法（HAO）分析

1. 天文位置圈（COP）兩要素求法之幾何圖解

 天體 (Celestial Body)
 *
 /|
 / |
 / |
 / |
 / |
 / |
 天頂距 z / |
 (90° - Ho)/ |
 / |
 觀測者 (Z) / |
 o-------------+ 地心 (O)
 | \ |
 | \ r = z |
 | \ |
 地表| \ |
 ===o-------o====== 地球表面 (Earth Surface)
 (Z) (GP) 天體地理位置 (圓心)
 \_______/
 角距離 z (半徑)
 
 [俯視地球表面 COP 示意圖]
 . - ~ - .
 . .
 . .
 . r = z .
 . GP ---------- Z . <-- 天文位置圈 (COP)
 . (圓心) .
 . .
 . .
 . - ~ - .

• 圖解繪製步驟與幾何推導：

1. 決定圓心（GP）： 天體於天球上之赤緯（$\mathrm{Dec}$）投射至地球表面為其地理緯度（$L_{\mathrm{GP}} = \mathrm{Dec}$）；天體於天球上相對格林威治子午線之時角（$\mathrm{GHA}$）投射至地球表面為其地理經度（$\lambda_{\mathrm{GP}} = \mathrm{GHA}$）。以此兩坐標在地球表面確立唯一圓心點 $\mathrm{GP}$。
2. 決定半徑（$z$）： 由觀測者頂點 $Z$ 與天體所構成之天球天頂距為 $z = 90^\circ - Ho$。依球面幾何，地表上觀測者與天體地理位置（GP）之地心夾角即等於 $z$。
3. 繪製 COP： 以 GP 為圓心、天頂距 $z$ 為角半徑在地球表面所劃出之小圓，即為觀測者必然所在之「天文位置圈」（COP）。

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2. 高度觀測法（High Altitude Observation, HAO）之詳細說明

• 概念（Concept）： 當觀測天體之觀測高度極高（通常 $Ho > 85^\circ$，部分文獻界定為 $Ho > 70^\circ$）時，天頂距 $z$ 縮小至數度以內（如 $Ho = 87^\circ$ 時 $z = 3^\circ = 180\text{ nmi}$）。此時天體地理位置（GP）與船位距離甚近，可納入同張大比例尺海圖或局部作圖紙中。

• 定位原理（Positioning Principle）： 直接依據航海曆查出天體當刻之 $\mathrm{GHA}$ 與 $\mathrm{Dec}$，將天體地理位置 $\mathrm{GP}(L_{\mathrm{GP}}, \lambda_{\mathrm{GP}})$ 點繪於海圖上；隨後以 GP 為圓心、以實測天頂距 $z = 90^\circ - Ho$（換算為海浬 $r = z \times 60'$）為半徑，使用圓規直接在圖上劃出圓弧（COP）。觀測者即位於該圓弧上；配合推測船位（DR）方向或另一物標／天體之位置線，即可求得定位。

• 適用範圍（Application Scope）：

1. 觀測高度 $Ho$ 極高之天體，一般適用於 $Ho \ge 85^\circ$（天頂距 $z \le 5^\circ$ 即距離 $\le 300\text{ nmi}$）。
2. 常見於低緯度或熱帶海域（熱帶中天太陽直射區），正午前後太陽仰角接近天頂之時。

• 優缺點（Pros and Cons）：
• 優點：

1. 免除繁瑣計算：無須計算推算高度（$Hc$）與方位角（$Z$），免查高度時角表或解球面三角公式，計算迅速。
2. 擺脫方位角快速變化之干擾：高高度天體在天頂附近其方位角隨時間劇烈變化，極易測錯方位；HAO 不依賴天體觀測方位角即可精確作圖。
3. 消除曲率近似誤差：大圓弧曲率極大時，以切線代替圓弧會產生極大幾何矢高誤差（Sagitta Error），直接劃圓能真實呈現位置線。

• 缺點：

1. 六分儀觀測困難：天體接近天頂時，極難準確搖動六分儀尋找與水天線垂直之最低切點，觀測誤差顯著增加。

核心觀念

1. 基準定義：

• 真北（$T_N$）：地球地理北極方向，為真方位（True Bearing, $TB$）的量測基準（$000^\circ$）。
• 羅北（$C_N$）：磁羅經磁針指針所指之方向，受地磁磁差（Variation, $Var$）與船體自差（Deviation, $Dev$）共同影響，為羅經方位（Compass Bearing, $CB$）的量測基準（$000^\circ$）。

2. 羅經誤差（Compass Error, $CE$）之命名：

• 東誤差（East, $\mathrm{E}$）：羅北指針偏向真北的東方（順時針偏角）。
• 西誤差（West, $\mathrm{W}$）：羅北指針偏向真北的西方（逆時針偏角）。

3. 口訣涵義：由「羅經方位（$CB$）」換算至「真方位（$TB$）」時，若誤差為東偏則加上該誤差值，若為西偏則減去該誤差值（即 $TB = CB \pm CE$；$\mathrm{E}$ 取 $+$, $\mathrm{W}$ 取 $-$）。

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解題方法（幾何圖解與數值推導）

所有的方位均是由基準北向（$000^\circ$）開始順時針量至目標物視線（$OX$）：

 【情況一：東誤差（East Error）】 【情況二：西誤差（West Error）】

 真北 (TN) 真北 (TN)
 ^ 羅北 (CN) ^
 | / /|
 | / / |
 |/ CE (東偏, +) / |
 ---------O---------> 目標 X 羅北 (CN) <----/---O---------> 目標 X
 \ CE (西偏, -)\
 \ \
 \ \
 角(TN 至 X) = TB (真方位) 角(TN 至 X) = TB (真方位)
 角(CN 至 X) = CB (羅經方位) 角(CN 至 X) = CB (羅經方位)

1. 東誤差分析（East Error）：

• 羅北（$C_N$）位於真北（$T_N$）以東，故從真北順時針旋轉至羅北的夾角為 $CE$。
• 自羅北順時針量至目標物之夾角為羅經方位 $CB$；自真北順時針量至目標物之夾角為真方位 $TB$。
• 由圖中幾何關係可見： $TB = CB + CE(\mathrm{E})$
• 結論：羅北順時針偏向東，使得以羅北為基準量得的刻度讀數偏小，故換算為真方位時必須「加上」東誤差。

2. 西誤差分析（West Error）：

• 羅北（$C_N$）位於真北（$T_N$）以西，相對於真北呈逆時針偏角。
• 自羅北順時針量至目標物之夾角包含該偏角，因此讀數較自真北量測者為大。
• 由圖中幾何關係可見： $TB = CB - CE(\mathrm{W})$
• 結論：羅北逆時針偏向西，使得以羅北為基準量得的刻度讀數偏大，故換算為真方位時必須「減去」西誤差。

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解題技巧

• CADET 記憶法則：Compass Add East = True（羅加東等於真）。
• 順逆時針量角本質：方位角固定向東（順時針）遞增。基準軸若向東偏，目標與基準的順時針夾角就被「吃掉」一部分，羅經讀數必偏小，還原真值必須加回；反之基準軸向西偏，羅經讀數虛胖，還原真值必須扣除。

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【答案】

• 繪圖分析：如上圖所示。
• 理由：方位角係自基準北向順時針量取。當羅北偏東時，量得之羅經方位讀數小於真方位，換算時需補加該偏角（東加）；當羅北偏西時，量得之羅經方位讀數大於真方位，換算時需扣除該偏角（西減）。

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(二) 航向轉換與羅經自差計算

核心觀念

1. 電羅經換算真航向： $TC = GC \pm GE$ （$GE$ 為西誤差 $\mathrm{W}$ 時取負號，即 $TC = GC - GE_\mathrm{W}$）
2. 真航向、磁航向與自差之關係： $TC = MC \pm Var$ $MC = CC \pm Dev$ 亦可利用羅經總誤差（Compass Error, $CE$）： $CE = Var + Dev$ $TC = CC \pm CE$ （正負號約定：東偏 $\mathrm{E}$ 為 $+$, 西偏 $\mathrm{W}$ 為 $-$）

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解題方法

步驟一：求真航向（True Course, $TC$） 已知主羅經（電羅經）航向 $GC = 218^\circ$，電羅經誤差 $GE = 2^\circ\mathrm{W}$（西減）： $TC = GC - GE = 218^\circ - 2^\circ = 216^\circ$

步驟二：求羅經總誤差（Compass Error, $CE$） 已知磁羅經航向 $CC = 217^\circ$： $TC = CC + CE \implies CE = TC - CC = 216^\circ - 217^\circ = -1.0^\circ = 1.0^\circ\mathrm{W}$

步驟三：由總誤差求自差（Deviation, $Dev$） 已知當地磁差 $Var = 2.7^\circ\mathrm{W}$（即 $-2.7^\circ$）： $CE = Var + Dev$ $-1.0^\circ = -2.7^\circ + Dev$ $Dev = -1.0^\circ - (-2.7^\circ) = +1.7^\circ = 1.7^\circ\mathrm{E}$

(另解：亦可先求磁航向 $MC = TC + Var_\mathrm{W} = 216^\circ + 2.7^\circ = 218.7^\circ$；再由 $Dev = MC - CC = 218.7^\circ - 217^\circ = +1.7^\circ = 1.7^\circ\mathrm{E}$)

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解題技巧

將航海口訣公式化為代數運算，一律設定「$\mathrm{E}$ 為正（$+$）、$\mathrm{W}$ 為負（$-$）」，即可直接透過代數加減求解，徹底免除「加西還是減西」的直覺判斷失誤：

• $GC = 218^\circ$，$GE = -2^\circ \implies TC = 218^\circ + (-2^\circ) = 216^\circ$
• $CC = 217^\circ \implies CE = TC - CC = 216^\circ - 217^\circ = -1^\circ$
• $CE = Var + Dev \implies -1^\circ = -2.7^\circ + Dev \implies Dev = +1.7^\circ = 1.7^\circ\mathrm{E}$

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【答案】

該艏向之羅經自差為 $1.7^\circ\mathrm{E}$（或寫為 東自差 $1^\circ42'$）。

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(三) 夏至日太陽中天方位判定（臺北 vs. 屏東）

核心觀念

1. 夏至日太陽赤緯：每年夏至（約 6 月 21 日或 22 日），太陽直射北回歸線，其赤緯（Declination, $Dec$）約為 $23^\circ27'\mathrm{N}$（即 $23.45^\circ\mathrm{N}$）。
2. 天體中天方位通則： 天體過觀測者之上中天（Meridian Transit）時，必位在觀測者的子午圈上，其真方位僅可能為正南（$180^\circ$）、正北（$000^\circ$），或恰在天頂（Zenith）。

• 若觀測者緯度位於天體赤緯以北（$Lat > Dec$），天體在中天時必在觀測者的正南方（方位 $180^\circ$）。
• 若觀測者緯度位於天體赤緯以南（$Lat < Dec$），天體在中天時必在觀測者的正北方（方位 $000^\circ$）。

核心觀念

本題為標準的航海儀器與電子航海核心申論題，評量考生對現代整合式航行設備與電子海圖基礎理論的掌握程度。考查範疇包括：

1. ECDIS 定義與法源標準：依據國際海事組織（IMO）《國際海上人命安全公約》（SOLAS）第 V 章第 19 條規定，以及 IMO 決議案 MSC.232(82)《經修訂之電子海圖顯示與資訊系統性能標準》（Adoption of the Revised Performance Standards for Electronic Chart Display and Information Systems）。
2. 電子海圖資料架構與品質標準：涉及國際水文組織（IHO）S-57（數位水文資料傳輸標準）、S-52（海圖內容與顯示規範）以及 S-44（水文測量標準）。
3. 海圖誤差學理：包含水文測量技術極限、測量可靠度等級（CATZOC, Category of Zone of Confidence）、大地基準面（Horizontal Geodetic Datum）轉換位移、垂直基準面（Vertical/Sounding Datum）與潮汐推算誤差，以及紙圖數位化（Digitization）與圖形概化（Generalization）等人為編譯誤差。

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解題方法

本題配分 25 分，採「兩段式破題與模組化分類」架構切入：

1. 第一部分：ECDIS 中英文全名（約 5 分） 精確寫出 IMO 與 IHO 官方標準規範之全稱，中文名以台灣航海學界與考選部評分慣用之「電子海圖顯示與資訊系統」呈現。
2. 第二部分：海圖資料誤差及其成因（約 20 分） 切忌雜亂列舉，應自「資料源頭 $\rightarrow$ 數學轉換 $\rightarrow$ 製作加工 $\rightarrow$ 後續維護」的資料生命週期，歸納為五大維度展開說明：

• 水文測量歷史與技術限制（原始資料誤差與 CATZOC）。
• 大地基準面不一致與轉換偏移（幾何座標誤差）。
• 水深基準面與潮高推算偏差（垂直深度誤差）。
• 紙圖數位化、圖形概化與比例尺縮放（製圖與顯示誤差）。
• 海圖改正不及時與編碼屬性疏漏（維護與人為誤差）。

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選項分析（申論評分架構剖析）

本題為申論題型，無選擇題選項。依國考閱卷標準，子題配分與扣分要點剖析如下：

• 子題一：中英文全名（佔 20%）
• 滿分要件：英文大小寫與單字拼字完全正確（Electronic Chart Display and Information System），中譯標準完整，未缺漏任何詞素。
• 失分陷阱：將「Information」誤寫為「Informative」，或中文誤譯為「電子海圖情報系統」、「電子航海系統」。
• 子題二：海圖資料之誤差及其成因（佔 80%）
• 滿分要件：精確區分「海圖資料本身固有誤差」與「外部感測器輸入誤差」，並能運用航海專用術語（如：WGS-84 基準面轉換、CATZOC、LAT 最低天文潮、Over-scaling 等）深入論述成因與航行風險。
• 失分陷阱：偏題寫成 GPS 定位誤差、雷達校正誤差或陀螺羅經偏差，此類屬於外部感測器（Sensors）誤差，非海圖資料（Chart Data）本身誤差，將大幅失分。

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解題技巧

1. 審題關鍵字防呆：題目問的是「海圖資料的誤差」（Chart Data Errors），而非「ECDIS 的航行誤差」（Navigation Errors in ECDIS）。外部 GNSS 多路徑干擾、計程儀對水/對地速誤差皆不屬於海圖資料誤差，切勿喧賓奪主。
2. 關鍵術語踩分點：作答時務必出現 WGS-84、Local Datum（區域基準面）、IHO S-57、CATZOC（信賴區間類別）、LAT（最低天文潮） 等專業關鍵詞，可顯著提升作答專業度與給分級距。
3. 因果對應陳述：每一項「誤差現象」必須緊扣其「成因」，例如「水深位置偏差」對應「早期鉛錘測深密度不足與六分儀定位精度限制」，邏輯清晰方能拿滿 25 分。

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【答案】