110 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

本題考查三種海圖投影的幾何特性，以及它們如何呈現地球上的大圈與恆向線：

• 麥氏投影（Mercator projection）：正軸圓柱投影。
• 蘭伯特正形投影（Lambert conformal conic projection）：圓錐正形投影。
• 斜球心切面投影（oblique gnomonic projection）：以球心為投影中心，投影到斜置切平面的方位投影。

大圈是球面上通過球心的平面與地球表面相交所成的圓；兩地間較短的大圈弧是最短航程。恆向線則是與各子午線保持固定交角的航線，航行時真航向不變。

正形表示局部角度保持不變，因此小範圍的形狀與方位角能正確呈現；它不表示面積或距離都沒有變形。

解題方法

比較時，依序看投影後的平行圈與子午線形狀，再判斷是否正形，最後對照大圈與恆向線在圖上的線形，並說明各自適合的航海用途。

三種投影的說明

一、麥氏投影

核心觀念

本題考查航標燈「能被看見的距離」如何受燈光強度、大氣透明度，以及地球曲率與觀察者眼高影響。三個名詞要分清：

• 公稱光程是以標準大氣條件表示的燈光視程。
• 光強度視程是依燈光強度與當時大氣透明度決定的實際光學視程。
• 地理視程是由燈標高度、觀察者眼高與地球曲率決定的幾何視程。

解題方法

依序從「標準條件、光學條件、幾何條件」說明定義，並指出各視程是否考慮大氣及地球曲率。題目是名詞解釋，無須代入數值計算。

（一）公稱光程（Nominal Range）

公稱光程是指航標燈在均勻大氣中、氣象能見度為 10 海里的標準條件下，其燈光的光強度視程。航標資料所列的光程通常採用公稱光程，單位為海里。

它是供查表與比較使用的標準值；實際能見距離仍會受當時氣象能見度及地理視程限制。

（二）光強度視程（Luminous Range）

光強度視程是依航標燈的發光強度及當時大氣透明程度，計算或判定燈光可被觀察者看見的距離。其概念著重於光在大氣中傳播後，是否仍足以被辨認。

核心觀念

本題考查太陽時、格林威治時角（GHA）、經度與區時（ZT）的換算。

採用下列關係：

• 太陽 GHA 與格林威治視時（GAT）的關係： $\mathrm{GAT}=12^{\mathrm h}-\frac{\mathrm{GHA}}{15^\circ/\mathrm h}$
• 時差定義為「視時減平時」： $\mathrm{EOT}=\mathrm{GAT}-\mathrm{GMT}$
• 地方平時（LMT）與 GMT 的關係：東經地方平時較 GMT 快，經度每 $15^\circ$ 相差 $1$ 小時。
• 區時採用所在時區中央經線的地方平時；每 $15^\circ$ 經度劃分一個時區。

解題方法

先由 GHA 求出觀測時的 GAT，再利用時差求 GMT。將 GMT 與題給的 LMT 比較，即可求經度；最後依經度判定時區中央經線，換算 ZT。

（一）求當地經度

先將 GHA 換成時間：

因此：

題給時差為 $-4^{\mathrm m}37^{\mathrm s}$，依 $\mathrm{EOT}=\mathrm{GAT}-\mathrm{GMT}$：

核心觀念

本題考查的是 ECDIS 的限制與航行人員對系統的過度依賴所造成的風險。ECDIS 是電子海圖顯示與資訊系統，可整合電子海圖及定位等航行資訊，協助航線計畫與監控；但它是輔助航行的工具，不能取代航海人員的判斷、瞭望及交叉核對。

本題不涉及計算或特定法條，重點在於說明：海圖資料、定位感測器、系統設定及操作方式都可能影響顯示結果；若航海人員把螢幕資訊視為完整且必然正確，便可能忽略風險。

解題方法

可從「資料、定位、設定、操作、人因、設備備援」六個面向作答。逐項說明 ECDIS 資訊為何會失真、不完整或遭誤用，以及這些問題可能如何影響航行安全。

潛在風險

1. 海圖資料不完整或未更新 電子海圖的資料精度、比例尺與涵蓋範圍各有差異；若未使用適當比例尺，或未及時更新海圖與航海通告，螢幕上可能缺少新生礁石、施工區、航道變更等資訊。航海人員若只看畫面，便可能誤判可航水域。

2. 過度縮放造成海圖細節不足 將小比例尺海圖放大顯示，並不會增加原始資料的細節。若未切換至適當比例尺，重要地形或危險物標可能未顯示，容易使航海人員高估海圖的精確度。

3. 定位或感測器資料錯誤 ECDIS 常接收 GNSS 等外部設備的定位資料。若定位訊號受干擾、失效或偏移，船位符號也會跟著錯誤；若航海人員沒有以雷達、目視、測深或其他獨立方式核對，可能在不知情下偏離航線或接近危險物。

核心觀念

「假隨機信號」通常指假隨機雜訊碼（Pseudo-Random Noise Code, PRN code），也稱偽隨機碼。它不是自然產生、真正不可預測的隨機雜訊，而是由確定的規則或移位暫存器產生的二進位碼序列；只要知道產生規則與初始狀態，就能重複產生相同序列。

這種碼序列具有兩項適合導航的特性：

1. 自相關特性：接收碼與同一碼在正確同步時相關值很高；錯開時相關值很低。
2. 互相關特性：不同衛星使用不同 PRN 碼，彼此相關值通常很低，接收機較容易分辨各衛星訊號。

GPS 將各衛星的 PRN 碼調變到載波訊號上。以傳統民用 GPS L1 C/A 碼為例，碼速率為 $1.023\ \text{Mchip/s}$，每 $1\ \text{ms}$ 重複一次；碼片（chip）是 PRN 序列的單一碼元，並非導航資料位元。

解題方法：通訊與定位原理

一、在通訊上的原理

GPS 利用 PRN 碼進行展頻與碼分多址（CDMA）。衛星將自己的 PRN 碼與導航資料結合後調變載波，使訊號能量分布於較寬的頻帶。每顆衛星採用不同的 PRN 碼，因此多顆衛星可以在相同頻帶同時傳送訊號。

接收機預先產生各衛星的本地 PRN 碼，逐一與收到的訊號做相關運算。當本地碼和某顆衛星傳來的碼一致且同步時，相關峰值明顯；接收機據此辨認衛星、取得同步並解調導航資料。對其他衛星的碼或未同步的碼，相關值較低，有助於把目標訊號從其他訊號與雜訊中分離。

二、在定位上的原理