108 一般警察特考四等 水上警察人員航海組 航海學概要 考古題詳解

核心觀念

本題考天球上的地平座標系統。觀測者所在位置的鉛垂線延伸至天球，向上交點為天頂（Zenith）；觀測者的真地平面投影至天球後形成地平圈。天體的位置可用方位（Azimuth）與高度（Altitude）表示。

名詞解釋

（一）Prime Vertical Circle（第一卯酉圈） 通過天頂、天底，並與子午圈及地平圈垂直的大圓。它與地平圈相交於東點、 西點；因此也可視為通過天頂、天底、東點與西點的天球大圓。

（二）Azimuth（方位） 天體垂直圈與觀測者子午圈在地平圈上的交點，所量得的角距。航海上常採自真北起順時針量至天體垂直圈與地平圈的交點，範圍為 $0^\circ$ 至 $360^\circ$。例如天體在正東方時，方位為 $090^\circ$。方位的起算方向與量測慣例須依題目或航海資料所採定義判讀。

（三）Zenith（天頂） 觀測者鉛垂線向上延長與天球相交的點，位於觀測者正上方；與之相對的點稱為天底（Nadir）。天頂距（Zenith Distance）是天體至天頂的角距，與高度互為餘角。

（四）Altitude（高度） 天體相對於真地平圈的角高度，沿天體所在垂直圈由地平圈量至天體。天體在地平圈上時高度為 $0^\circ$，在天頂時為 $90^\circ$，低於地平圈時高度為負值。若以 $z$ 表示天頂距、$h$ 表示高度，則：

解題方法與繪圖

核心觀念

本題考查方位投影（Azimuthal Projection）的定義與極區方位投影的經緯線形狀。方位投影是將球面投影到一個平面上；其中以球心為投影中心的心射投影（Gnomonic Projection），是唯一能將球面上所有大圓投影成直線的投影。

大圓是球面上以球心為圓心的最大圓，例如赤道及各條經線。大圓弧代表球面上兩點間的最短航線，因此心射投影常用於大圓航線的圖上規劃。

解題方法

題幹的關鍵是「唯一能將球體上之大圈呈現為直線」。依投影特性，可直接判定為心射投影。第二小題說明其一般特徵；第三小題則指定投影平面與赤道相切，亦即採用赤道切面的心射投影，據此判斷經線、緯線及赤道的圖形。

（一）投影名稱及英文

此種投影為心射投影，英文為 Gnomonic Projection，亦稱中心投影。

（二）心射投影的特徵

1. 所有大圓在圖上均呈直線，因此兩地間的大圓航線可在圖上以直線表示。
2. 投影中心位於球心；由球心向球面各點連線，延伸至與球面相切的投影平面，形成投影點。
3. 角度、距離與面積均會產生變形，且離切點愈遠，變形愈大。
4. 投影範圍不能涵蓋整個半球：球面上與投影平面相對的半球不能投影到該平面；接近地平線的區域則會延伸至無窮遠。

（三）投影平面與赤道相切時的經緯線及赤道

赤道切面表示投影平面在赤道上的切點與地球相切。此時：

• 經線：各經線都是大圓，投影後呈直線；各經線投影線交會於圖心，即赤道切點。
• 緯線：除赤道外，其他緯線都是小圓，投影後呈以圖心為共同中心的同心圓。
• 赤道：赤道本身是大圓，且與投影平面重合，投影後呈通過圖心的直線。

核心觀念

電羅經（陀螺羅經）利用高速旋轉陀螺的定軸性與進動性，尋找真北方向。其讀數與真方位間的差稱為電羅經差，以東差、西差表示；誤差須依使用環境區分為陸地使用與船上使用兩類。

本題為航海儀器原理題，不涉及法條或數值計算。

解題方法

作答時依「安裝環境是否符合電羅經的設計條件」分類：陸地上著重緯度、水平安置及外界磁場等條件；船上則著重船舶運動、航向航速、震動，以及安裝與電源狀況。

陸地上使用可能產生誤差

1. 緯度影響：電羅經依地球自轉分量尋北，陸地測試位置與設計或校正條件不同，尤其在高緯度地區，尋北性能及指向穩定性會受影響。
2. 未保持水平或未正確安置：底座傾斜、支架不穩，或羅經軸線未按要求調平，會使陀螺的尋北與指向受到干擾。
3. 震動與碰撞：搬運、車輛震動、桌面晃動或外力碰撞，可能使陀螺及其懸掛、支承系統偏離正常狀態，造成讀數不穩或指向誤差。
4. 外界磁場或金屬物影響：電羅經本身不以地磁尋北，但附近磁性物質、強電流或電氣設備可能干擾感測、控制與顯示系統，亦可能使周邊磁羅經讀數受影響。
5. 未充分穩定或校正：通電後尚未達到穩定工作狀態便讀數，或未按儀器程序校正、補償，會使指向與真北存在差值。

船上使用可能產生誤差

核心觀念

本題考 ECDIS（電子海圖顯示與資訊系統）的真運動（True Motion）顯示。真運動模式中，海圖背景通常固定，船舶符號依實際航向與航速在畫面上移動；航行員可設定船舶在畫面中的位置，使船位落在適當的顯示區域。

解題方法

真運動顯示時，航行員可將船舶位置設定在畫面中央或偏離中央的位置。若設定船舶位置偏離中央，船舶符號便會沿預定方向在畫面上移動，保留前方較大的海圖顯示空間，方便觀察前方航路與周遭情況