核心觀念

本題要求辨識五個常見的航海導航與海上遇險通信名詞，並說明它們在船舶作業中的用途。作答時可先區分功能：

• MMSI：通信設備使用的海上識別碼。
• ECDIS：以電子海圖支援船舶航行的系統。
• GMDSS：整合衛星與陸基無線電的全球遇險及安全通信系統。
• AIS：船舶間及船舶與岸台間自動交換識別與航行資訊的系統。
• EPIRB：船舶遇險時向衛星發送警報及定位資訊的無線電示位標。

法規相關背景以命題當年（民國 114 年）法規為準。這些名詞主要涉及《海上人命安全國際公約》（SOLAS）、國際電信聯盟（ITU）相關規範及國際海道測量組織（IHO）電子海圖標準。

解題方法

每一小題依序寫出「英文全名、中文意義、主要功能、應用情境」，再補上容易混淆的特點。例如，MMSI 是識別碼而不是通訊系統；GMDSS 是通信體系而非單一設備；EPIRB 發出遇險警報，AIS 則主要用於船舶識別與航行資訊交換。

名詞解釋與應用

（一）MMSI

MMSI 是 Maritime Mobile Service Identity，中文為「海上移動業務識別碼」。它是由 ITU 規範、通常由船旗國主管機關核配的九位數字識別碼，用於識別船舶電臺、岸臺及特定海上通信設備。船舶 MMSI 的前三位為海事識別數字（MID），表示核配該識別碼的主管機關所屬國家或地區，其餘數字用以識別個別電臺。

MMSI 常用於數位選擇呼叫（DSC）與 AIS 傳輸，使船舶或岸臺能以數位方式辨識通信對象。船舶發出 DSC 遇險警報時，MMSI 可協助岸臺及救難單位識別船舶並查詢登錄資料；AIS 則利用 MMSI 將船舶識別資訊與位置等資料一併傳送。MMSI 應正確登錄並輸入相關設備，以免遇險時增加辨識與救援困難。

（二）ECDIS

ECDIS 是 Electronic Chart Display and Information System，中文為「電子海圖顯示與資訊系統」。它是符合 IMO 性能標準的船載航行資訊系統，使用官方電子航海圖（ENC）顯示船位、航線及航行相關資訊，並可結合定位、羅經、測深儀、雷達或 AIS 等資料，供航線規劃、航行監控與偏航警示使用。

符合規範並配合適當電子海圖及更新資料時，ECDIS 可作為符合 SOLAS 海圖配備要求的航行系統。航行人員仍須確認海圖比例尺、更新狀態、警示設定及定位資料，並保持適當瞭望；ECDIS 是航行輔助工具，不能取代船長與航行人員的專業判斷。

（三）GMDSS

核心觀念

GPS（Global Positioning System，全球定位系統）是美國國防部建立並維持的全球衛星導航系統，提供定位、導航與精密授時（PNT）服務。說明其「系統與組織架構」時，應分成兩個層次：

1. 系統架構：太空段、控制段、使用者段。
2. 組織架構：負責政策協調、衛星與地面系統採購建置、日常操作維護的單位。

GPS 的基本定位原理，是接收機接收多顆衛星所發出的訊號，利用訊號傳播時間求出至各衛星的距離，再以多球面交會解算接收機位置與時鐘誤差。一般三維定位至少需要四顆衛星的觀測資料。

解題方法

題目要求「詳細說明系統與組織架構」，作答可先交代 GPS 的三大系統部分，再依訊號與資料的流向說明控制段如何維持衛星運作，最後補上美國政府內負責管理、操作與協調的組織層級。這樣能同時說清楚「GPS 由哪些部分組成」及「由哪些單位負責」。

系統架構

一、太空段（Space Segment）

太空段是繞地球運行的 GPS 衛星星系。其設計基準為至少 24 顆運作衛星，分布於 6 個軌道面，每個軌道面至少配置 4 顆；實際運作時可能有額外衛星，以提升可用性及星系備援能力。

GPS 衛星運行於中地球軌道，軌道高度約 20,200 公里，軌道週期約 11 小時 58 分，傾角約 55 度。衛星持續向地面發射導航訊號，訊號內容包括：

• 衛星識別資訊與精確時間。
• 星曆資料，即衛星當前及預測軌道位置資料。
• 衛星時鐘修正資料。
• 衛星狀態與相關導航電文。

接收機根據導航電文取得衛星位置，並以訊號傳播時間計算偽距，據以解算位置與時間。

二、控制段（Control Segment）

控制段由全球分布的地面監測、指揮及控制設施組成，負責監測衛星訊號與軌道、估算衛星位置及時鐘狀態，並將更新資料上傳至衛星。其主要功能包括：

1. 監測衛星：地面監測站持續觀測各衛星，收集訊號、軌道及時鐘資料。
2. 分析資料：主控站整合監測資料，估算衛星軌道與時鐘偏差，產製更新的導航資料。
3. 指揮衛星：透過地面天線向衛星傳送指令，執行必要的軌道維持與衛星管理。
4. 更新導航電文：將星曆、時鐘修正及狀態資料上傳至衛星，使使用者接收機能以正確資料解算位置與時間。

現行作業控制段包括主控站、備援主控站、指揮與控制天線，以及多個監測站。主控站整合地面站資料並管理星系；備援主控站則在主控能力受限時提供持續控制能力。

三、使用者段（User Segment）

核心觀念

大圓（Great Circle）是球面上通過球心的平面與球面相交所形成的圓；地球表面上任意兩點間的大圓弧，是兩點間最短的球面航程。因此，兩地距離較遠時，大圓航法通常可比恆向線航法縮短航程。

若兩地的球心夾角為 $\sigma$，地球半徑為 $R$，大圓弧長為：

其中 $\sigma$ 以弧度表示。以海里計算時，地球表面每一度約為 $60$ 海里，因此：

這裡的「最短」是指在球面上的幾何距離；實際航線仍須配合天候、海況、海冰、航道限制及船舶性能調整。

大圓航法的主要特性

1. 航程較短 大圓弧是地球球面上兩點間的最短路徑。兩地距離愈遠，大圓航線相對於恆向線航線的省程效果通常愈明顯。

2. 航向通常不固定 大圓航線除赤道及子午線等特殊情形外，航向會沿途改變。船舶若依大圓航線航行，須定期計算或觀測航向，不能全程只維持同一羅經航向。

3. 在墨卡托海圖上呈曲線 墨卡托投影將恆向線畫成直線，但大圓航線通常在圖上呈弧曲線。實務上可將航線分成若干航段，逐段以大圓航向航行；每一航段均須重新設定航向。

4. 航線通常向高緯度彎曲 兩地位於相近經度或相距甚遠時，大圓航線常會向較高緯度彎曲，經過航線頂點（Vertex）後再往目的地轉向。航線頂點是航線上緯度最高或最低的位置；由於大圓弧對應的球心平面固定，航線頂點處的航向為東向或西向。

核心觀念

麥氏航法（Mercator sailing）把地球表面航程以經差與緯度漸長差計算。航線在麥氏海圖上呈直線，航向為真航向；以緯度漸長差 $\Delta M$ 與經差 $\Delta \lambda$ 求航程三角形：

其中 $\Delta M$、$\Delta\lambda$ 均以海浬表示，航向角 $C$ 由子午線方向量起。緯度漸長比數 $M$ 使用題目所給公式計算。

解題方法

先判斷航向象限，再計算經差與緯度漸長差。A、B 兩點皆在南緯，B 點緯度較北；經度由 $175^\circ00.0'E$ 向西至 $170^\circ10.0'E$，所以航向為西北象限。

經差為：

緯度漸長數依題給公式計算。代入 $L_1=-41^\circ00.0'$、$L_2=-40^\circ12.0'$：