114 一般警察特考四等 水上警察人員類別航海組 航海學概要 考古題詳解

114 年・一般警察特考・四等・水上警察人員類別航海組
試題代碼 航海學概要

第 一 題25 分

請分別寫出下列航海學領域相關機構、船用航儀或系統之中、英文全名。

(一) IMO

(二) AIS

(三) DGPS

(四) ARPA

(五) ECDIS

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核心觀念

本題考查常見國際航海機構,以及船用導航、定位與避碰設備縮寫的英文全名和中文名稱。作答時要分清楚「機構」與「船舶設備或系統」,並熟記各縮寫所代表的英文全名。

解題方法

依縮寫逐一還原全名,再寫出慣用中文譯名。注意專有名詞的關鍵字:IMO 是國際組織;AIS 與 ARPA 用於船舶識別或雷達避碰;DGPS 是差分衛星定位系統;ECDIS 是電子海圖顯示與資訊系統。

各項解析

(一)IMO

  • 英文全名:International Maritime Organization
  • 中文名稱:國際海事組織

IMO 是聯合國專門機構,負責國際航運安全、防止船舶污染及相關海事規範。

(二)AIS

  • 英文全名:Automatic Identification System
  • 中文名稱:船舶自動識別系統

AIS 以船載設備交換船舶識別、位置、航向、航速等資訊,供船舶及岸台掌握交通狀況。

(三)DGPS

  • 英文全名:Differential Global Positioning System
  • 中文名稱:差分全球定位系統,亦稱差分 GPS

DGPS 利用已知位置的基準站提供修正資訊,以改善 GPS 定位精度。

(四)ARPA

  • 英文全名:Automatic Radar Plotting Aid
  • 中文名稱:自動雷達標繪儀,亦稱自動雷達標繪設備
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第 二 題25 分

某船自 A 點(L 25∘14.6′NL\ 25^\circ14.6^\prime\mathrm{N},λ 178∘50.3′W\lambda\ 178^\circ50.3^\prime\mathrm{W})依下列航向及距離航進:

157∘157^\circ,85.3 浬;224∘224^\circ,63.4 浬;270∘270^\circ,55.0 浬;322∘322^\circ,78.3 浬。

若航行過程共費時 12 小時,且已知航行期間該水域有一海流,其平均流向 125∘125^\circ,流速 2 節。請以聯向航法及中緯航法,推估該船所到達位置之經緯度。

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核心觀念

本題考查聯向航法(航向分解)與中緯航法,並將航行期間的海流造成的位移納入船位推算。

航向以真北為 000∘000^\circ 起算,順時針增加。每一段航程可分解為北向分量(緯差)與東向分量(航程差):

ΔLat=dcos⁡C,Dep=dsin⁡C\Delta Lat=d\cos C,\qquad Dep=d\sin C

其中北向、東向取正;南向、西向取負。緯差以浬表示時,數值等於緯度分(1′1' 緯度等於 11 浬)。

中緯航法用平均緯度換算航程差與經差:

Dep=ΔLongcos⁡Latm⟹ΔLong=Depcos⁡LatmDep=\Delta Long\cos Lat_m \quad\Longrightarrow\quad \Delta Long=\frac{Dep}{\cos Lat_m}

ΔLong\Delta Long 以分表示,LatmLat_m 為該段起點與終點的平均緯度。海流流速 22 節、時間 1212 小時,造成的流壓距離為 2424 浬,方向為 125∘125^\circ,同樣依航向分解後計入船位。

解題方法

先逐段將船舶航程分解為緯差與航程差,再以每段平均緯度求經差。最後計算海流位移,依其造成的緯差與航程差推算流壓後船位。

一、分解各段航程

按 ΔLat=dcos⁡C\Delta Lat=d\cos C、Dep=dsin⁡CDep=d\sin C 計算:

航向、距離緯差 ΔLat\Delta Lat(浬)航程差 DepDep(浬)
157∘157^\circ,85.385.3 浬−78.52-78.52+33.33+33.33
224∘224^\circ,63.463.4 浬−45.61-45.61−44.04-44.04
270∘270^\circ,55.055.0 浬0.000.00−55.00-55.00
322∘322^\circ,78.378.3 浬+61.70+61.70−48.21-48.21

例如第一段航向 157∘157^\circ,方向為南偏東,因此緯差為負、航程差為正。

四段緯差合計為:

∑ΔLat=−62.42′\sum\Delta Lat=-62.42'

故不計海流時的緯度為:

25∘14.6′N−62.42′=24∘12.2′N25^\circ14.6'N-62.42' =24^\circ12.2'N

二、用中緯航法計算各段經差

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第 三 題25 分

現行國際間所採用之浮標系統乃分為 A、B 兩制度,均含有基點標誌(Cardinal Mark)。

請分別依該標誌之各項浮標外形和顏色分布、頂標形狀與顏色配置、燈光顏色和韻律,及其主要用途等規定,敘述或描繪說明何謂基點標誌。

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核心觀念

本題考查 IALA 國際浮標系統中的基點標誌(Cardinal Mark)。IALA 分為 A、B 兩區,但基點標誌在兩區的規定相同;A、B 區的差異主要在側面標誌的顏色配置,不能套用到基點標誌。

基點標誌設於危險物或淺水區附近,以北、東、南、西四個方位表示安全可航水域相對於標誌所在的位置。例如,北方位標誌表示應從標誌北側航行。四個方位區以真方位的西北、東北、東南、西南方向線劃分。實際航行仍須配合海圖及航行環境判斷。

解題方法

依序整理四項辨認特徵:浮標色帶、頂標、燈光韻律、用途。基點標誌的浮標通常為柱形或桿形;辨認方位時,頂標與色帶最直觀,夜間則以白燈閃光數辨認。

基點標誌浮標顏色分布(自上而下)頂標(黑色雙圓錐)白色燈光韻律
北方位黑-黃-黑兩錐尖端均向上連續快閃或甚快閃:Q 或 VQ
東方位黑-黃-黑,黑色部分上下各約占一半上錐尖端向上、下錐尖端向下;底對底每組 3 閃:Q(3) 或 VQ(3)
南方位黃-黑-黃兩錐尖端均向下每組 6 閃後接 1 長閃:Q(6)+LFl 或 VQ(6)+LFl
西方位黃-黑-黃,黑色部分上下各約占一半上錐尖端向下、下錐尖端向上;
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第 四 題25 分

試述天水平座標系統及天赤道座標系統,其各自之基準平面與定義為何?

並請分別就兩座標系統之重要組成元素,各列舉出四項不同類別的元素名稱及其主要意涵,逐一加以說明之。

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核心觀念

本題考查天球上標示天體位置的兩種球面座標系統:天水平座標系統與天赤道座標系統。兩者的差別在於基準平面不同,因此使用的座標元素與觀測者、時間的關係也不同。

解題方法

先指出各系統的基準平面,再說明如何由該平面量測天體位置。各系統列出四項常用元素,並交代其量測起點、方向及幾何意義;同一幾何量若可由另一元素互補表示,也一併說明其關係。

一、天水平座標系統

基準平面與定義

天水平座標系統以觀測者所在地的真地平面為基準平面。將真地平面延伸至天球,形成天球地平;天體的位置以相對於地平與觀測者垂直方向的角度表示。

此系統依觀測地點而定,天體座標會隨觀測者位置及時間改變。

重要組成元素

  1. 高度(Altitude,hh) 天體沿通過天體與天頂的垂直圈,從地平向上量至天體的角距。地平為 0∘0^\circ,天頂為 90∘90^\circ;天體在地平以下時,高度可記為負值。

  2. 天頂距(Zenith Distance,zz) 由天頂沿垂直圈量至天體的角距。它與高度互為餘角: z=90∘−hz=90^\circ-h 因此天體高度越高,天頂距越小。

  3. 方位(Azimuth,AA) 表示天體在地平上的方向位置。航海上通常自真北起,沿地平順時針量至天體的垂直圈,以 0∘0^\circ 至 360∘360^\circ 表示;真北為 000∘000^\circ、正東為 090∘090^\circ、正南為 180∘180^\circ、正西為 270∘270^\circ。

  4. 方位幅(Amplitude,AmA_m) 表示天體出沒於地平時,其出沒點與正東或正西之間的角距,沿地平量取,並標示偏北或偏南。方位幅常用於描述日出、日落或天體出沒方向;它與任一時刻的全周方位不同。

二、天赤道座標系統

基準平面與定義

天赤道座標系統以天赤道面為基準平面。天赤道是地球赤道面向外延伸與天球相交所成的大圓;其極點為天北極與天南極。

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