107 高普考高考三級 航海技術 航海學 考古題詳解

107 年・高普考・高考三級・航海技術
試題代碼 航海學

第 一 題20 分

請說明國際燈塔協會(IALA)浮標系統中浮標的種類、特徵與用途。

下列是某海港景觀的簡圖:一艘船正行駛於進出港的航道上,且由一個浮標旁經過。該浮標全座均漆上紅色,請由簡圖中的線索判斷:

  1. 該港口為 IALA 浮標系統中的哪一個系統?
  2. 該船舶正要進港或出港?
  3. 請說明其理由。
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核心觀念

本題測驗航行安全與助航設施之核心規範——國際燈塔協會海上浮標系統(IALA Maritime Buoyage System, MBS)(以命題當年民國 107 年規範為準,包含 2010 年修訂納入之新危險物標)。核心知識點涵蓋:

  1. 浮標種類與功能:側標、方位標、孤立危險物標、安全水域標、特殊標、新危險物應急標等六大類浮標之塗色、形狀、頂標及燈光特徵。
  2. 側標兩大分區(Region A 與 Region B)之差異:
  • 常規浮標方向(Conventional Direction of Buoyage):定義為「由外海駛向港灣、河流、河口或其他水路」的進港方向。
  • A 系統:進港時左舷為紅色罐形、右舷為綠色錐形。
  • B 系統:進港時左舷為綠色罐形、右舷為紅色錐形。
  1. 海圖與助航標誌辨識法則:利用浮標體色(紅色)結合幾何形狀(錐形 Conical vs. 罐形 Can),先鎖定浮標性質與所屬系統,再比對船舶之航向及相對舷位判定進出港狀態。

解題方法

第一部分:IALA 浮標系統中浮標之種類、特徵與用途

IALA 系統將海上助航浮標分為六大類:

  1. 側標(Lateral Marks)
  • 用途:標示航道左右兩側邊界或指示分流推薦航道,航行時須遵照「常規浮標方向」(由海進港方向)。
  • 特徵:全球劃分為 A、B 兩大系統:
  • A 系統(歐洲、非洲、澳洲及亞洲多數地區):
  • 左舷標:體色紅色,形狀為罐形(Can/Cylindrical)或柱/桿形,頂標為單一紅色罐形,光色為紅光。
  • 右舷標:體色綠色,形狀為錐形(Conical)或柱/桿形,頂標為單一綠色錐形(頂點朝上),光色為綠光。
  • B 系統(美洲、台灣、日本、韓國、菲律賓):
  • 左舷標:體色綠色,形狀為罐形,頂標為單一綠色罐形,光色為綠光。
  • 右舷標:體色紅色,形狀為錐形,頂標為單一紅色錐形(頂點朝上),光色為紅光。
  • 推薦航道標(Preferred Channel Marks):為紅綠相間橫條紋,燈光節奏為複合群閃光 Fl(2+1)\text{Fl}(2+1)。
  1. 方位標(Cardinal Marks)
  • 用途:以危險物為中心,依據四個真方位(北、東、南、西)標示可通航的安全水域(「標在危險物之何方,船舶行於該標之該側即安全」)。
  • 特徵:
  • 體色:黑黃相間橫條紋;形狀:柱形或桿形;燈光:一律為白光。
  • 北方位標:雙黑錐尖端朝上(▲▲),黑上黃下,連續快閃(Q)或連續極速快閃(VQ)。
  • 東方位標:雙黑錐底對底呈菱形(▲▼),黑-黃-黑,3 閃光(Q(3)\text{Q}(3) 每 10 秒或 VQ(3)\text{VQ}(3) 每 5 秒)。
  • 南方位標:雙黑錐尖端朝下(▼▼),黃上黑下,6 快閃加 1 長閃(Q(6)+LFl\text{Q}(6)+\text{LFl} 每 15 秒或 VQ(6)+LFl\text{VQ}(6)+\text{LFl} 每 10 秒)。
  • 西方位標:雙黑錐尖對尖呈沙漏形(▼▲),黃-黑-黃,9 閃光(Q(9)\text{Q}(9) 每 15 秒或 VQ(9)\text{VQ}(9) 每 10 秒)。
  1. 孤立危險物標(Isolated Danger Marks)
  • 用途:設置於範圍較小、四周均有通航深水之單一孤立危險物(如暗礁、沉船)上方或其近旁。
  • 特徵:體色為黑紅黑橫條紋;頂標為垂直排列之雙黑球;燈光為白光群閃兩次 Fl(2)\text{Fl}(2)。
  1. 安全水域標(Safe Water Marks)
  • 用途:標示該標四周皆為可航行深水區,常用於航道中線、航道起點、引水站水域或港外落錨區中心。
  • 特徵:體色為紅白垂直條紋;形狀為球形、柱形或桿形;頂標為單一紅球;燈光為白光,閃爍週期為等明暗(Iso)、明暗(Occ)、長閃光(LFl\text{LFl} 每 10 秒)或莫氏碼「A」(Mo(A)⋅−\text{Mo(A)} \cdot -)。
  1. 特殊標(Special Marks)
  • 用途:不以指引航向為主要目的,專門標示特殊區域或水下設施(如軍事演習區、管線區、廢棄物傾倒區、水產養殖區、休閒水域、氣象水文觀測浮標 ODAS)。
  • 特徵:體色為全黃色;頂標為單一黃色斜十字「X」形;燈光為黃光,閃光節奏與上述白光標誌顯著有別。
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第 二 題20 分

假設某船 1 月 28 日正午時位於 A 地,已知該處經度為 λ=12∘18′ ⁣.0W\lambda=12^\circ18'\!.0\mathrm{W},但不知該處緯度。於正午時測得太陽中天資料如下:

  • 六分儀高度(hsh_s):70∘56′ ⁣.970^\circ56'\!.9
  • 指標差(IE):3′ ⁣.23'\!.2,在弧外(off the arc)
  • 眼高修正量:−7′ ⁣.6-7'\!.6
  • 太陽下緣修正量:+15′ ⁣.9+15'\!.9
  • 太陽赤緯(Dec):18∘11′ ⁣.4S18^\circ11'\!.4\mathrm{S}
  • 太陽方位:正北(000∘000^\circ)
  • 時差(equation of time):−12m57s-12\mathrm{m}57\mathrm{s}

請根據以上資料:

(一)求 1 月 28 日 A 地中午的太陽中天時間(ZT)。

(二)假設該船於 1 月 28 日中午太陽中天時,自 A 地出發駛往 B 地(L=44∘00′ ⁣.0SL=44^\circ00'\!.0\mathrm{S},λ=145∘00′ ⁣.0E\lambda=145^\circ00'\!.0\mathrm{E}),最大限制緯度 52∘S52^\circ\mathrm{S},依混合航法航行,航速 18 節,求抵達 B 地之日期與時間(ZT)。

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核心觀念

  1. 太陽中天(Local Apparent Noon, LAN)與時間系統轉換:
  • 太陽中天時,觀測者所在處之地方視時(Local Apparent Time, LAT)為 12h00m00s12^\mathrm{h}00^\mathrm{m}00^\mathrm{s}。
  • 地方平時(LMT)與視時關係:由時差定義 EoT=LAT−LMT\text{EoT} = \text{LAT} - \text{LMT},得 LMT=LAT−EoT\text{LMT} = \text{LAT} - \text{EoT}。
  • 經度時差與格林威治平時(GMT):GMT=LMT±λ\text{GMT} = \text{LMT} \pm \lambda(西經加、東經減)。
  • 時區時間(Zone Time, ZT):ZT=GMT−ZD\text{ZT} = \text{GMT} - \mathrm{ZD}(ZD\mathrm{ZD} 為時區描述,西時區為正,東時區為負)。
  1. 太陽中天高度求緯度(Latitude by Meridian Altitude):
  • 六分儀高度修正公式:Ho=hs+IC−Dip+Alt. Corr.H_o = h_s + \text{IC} - \text{Dip} + \text{Alt. Corr.}。
  • 天頂距:z=90∘−Hoz = 90^\circ - H_o。
  • 觀測方位為正北(000∘000^\circ),代表天體在觀測者北方,天頂位於天體南方(zz 命名為 S\mathrm{S})。天體赤緯亦為南(S\mathrm{S}),故緯度 L=Dec+zL = \text{Dec} + z。
  1. 混合大圈航法(Composite Great Circle Sailing):
  • 當大圈航線穿越高緯度危險區域時,需設定一限制緯度圈 LvL_v(Parallel of limiting latitude)。
  • 航線由三段組成:
  1. 第一段大圈弧(A→V1A \to V_1):自起點 AA 切於限制緯度圈之頂點 V1V_1。
  2. 第二段緯度航法(V1→V2V_1 \to V_2):沿限制緯度圈 LvL_v 平行航行(Parallel sailing)。
  3. 第三段大圈弧(V2→BV_2 \to B):自限制緯度圈切點 V2V_2 大圈航行至終點 BB。
  • 頂點直角球面三角公式(Napier's Rules): cos⁡d1=sin⁡L1sin⁡Lv,cos⁡DLo1=tan⁡L1tan⁡Lv\cos d_1 = \frac{\sin L_1}{\sin L_v}, \quad \cos DLo_1 = \frac{\tan L_1}{\tan L_v} cos⁡d2=sin⁡L2sin⁡Lv,cos⁡DLo2=tan⁡L2tan⁡Lv\cos d_2 = \frac{\sin L_2}{\sin L_v}, \quad \cos DLo_2 = \frac{\tan L_2}{\tan L_v}
  • 限制緯度圈之平行航程:dv=DLov×cos⁡Lvd_v = DLo_v \times \cos L_v(其中 DLov=DLoAB−DLo1−DLo2DLo_v = DLo_{AB} - DLo_1 - DLo_2)。
  • 航行時間 Steaming Time=D/V\text{Steaming Time} = D / V,將出發之 GMT 加上航行時間後,再轉換為抵達地的時區時間(ZT)。

解題方法

(一)求 1 月 28 日 A 地中午的太陽中天時間(ZT)

  1. 求地方平時(LMT): 正午太陽中天時,地方視時 LAT=12h00m00s\text{LAT} = 12^\mathrm{h}00^\mathrm{m}00^\mathrm{s}。 題目給定時差 EoT=−12m57s\text{EoT} = -12^\mathrm{m}57^\mathrm{s}: LMT=LAT−EoT=12h00m00s−(−12m57s)=12h12m57s\text{LMT} = \text{LAT} - \text{EoT} = 12^\mathrm{h}00^\mathrm{m}00^\mathrm{s} - (-12^\mathrm{m}57^\mathrm{s}) = 12^\mathrm{h}12^\mathrm{m}57^\mathrm{s}

  2. 求經度時差與格林威治平時(GMT): A 地經度 λA=12∘18′.0W\lambda_A = 12^\circ 18'.0\mathrm{W},換算為時間: λA=12∘×4m/∘+18′.0×4s/′=48m+72s=00h49m12sW\lambda_A = 12^\circ \times 4\mathrm{m/^\circ} + 18'.0 \times 4\mathrm{s/'} = 48\mathrm{m} + 72\mathrm{s} = 00^\mathrm{h}49^\mathrm{m}12^\mathrm{s}\mathrm{W} 西經加回 GMT: GMTdep=LMT+λA=12h12m57s+00h49m12s=13h02m09s(1 月 28 日)\text{GMT}_\text{dep} = \text{LMT} + \lambda_A = 12^\mathrm{h}12^\mathrm{m}57^\mathrm{s} + 00^\mathrm{h}49^\mathrm{m}12^\mathrm{s} = 13^\mathrm{h}02^\mathrm{m}09^\mathrm{s} \quad (\text{1 月 28 日})

  3. 求 A 地時區時間(ZT): A 地經度 12∘18′.0W12^\circ 18'.0\mathrm{W} 位於西經 7∘30′7^\circ 30' 至 22∘30′22^\circ 30' 之間,中央子午線為 15∘W15^\circ\mathrm{W},時區描述 ZD=+1\mathrm{ZD} = +1。 ZTA=GMT−ZD=13h02m09s−1h=12h02m09s\text{ZT}_A = \text{GMT} - \mathrm{ZD} = 13^\mathrm{h}02^\mathrm{m}09^\mathrm{s} - 1^\mathrm{h} = 12^\mathrm{h}02^\mathrm{m}09^\mathrm{s}


(二)求抵達 B 地之日期與時間(ZT)

  1. 計算 A 地緯度 LAL_A:
  • 六分儀高度 hs=70∘56′.9h_s = 70^\circ 56'.9
  • 指標差修正量(IC):在弧外為加,+3′.2+3'.2
  • 器差高度 hi=70∘56′.9+3′.2=71∘00′.1h_i = 70^\circ 56'.9 + 3'.2 = 71^\circ 00'.1
  • 眼高修正量(Dip):−7′.6-7'.6
  • 視高度 ha=71∘00′.1−7′.6=70∘52′.5h_a = 71^\circ 00'.1 - 7'.6 = 70^\circ 52'.5
  • 太陽下緣修正量:+15′.9+15'.9
  • 真高度 Ho=70∘52′.5+15′.9=71∘08′.4H_o = 70^\circ 52'.5 + 15'.9 = 71^\circ 08'.4
  • 天頂距 z=90∘−Ho=90∘−71∘08′.4=18∘51′.6z = 90^\circ - H_o = 90^\circ - 71^\circ 08'.4 = 18^\circ 51'.6
  • 因太陽方位為正北(000∘000^\circ),天頂位於天體以南,故 z=18∘51′.6Sz = 18^\circ 51'.6\mathrm{S}。
  • 太陽赤緯 Dec=18∘11′.4S\text{Dec} = 18^\circ 11'.4\mathrm{S}。
  • A 地緯度: LA=Dec+z=18∘11′.4S+18∘51′.6S=37∘03′.0SL_A = \text{Dec} + z = 18^\circ 11'.4\mathrm{S} + 18^\circ 51'.6\mathrm{S} = 37^\circ 03'.0\mathrm{S}
  1. 混合航法要素計算:
  • 起點 AA:L1=37∘03′.0S,λ1=12∘18′.0WL_1 = 37^\circ 03'.0\mathrm{S}, \quad \lambda_1 = 12^\circ 18'.0\mathrm{W}
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第 三 題20 分

某船吃水 9.3 m9.3\ \mathrm{m},船桅頂至水面 29 m29\ \mathrm{m},要通過垂直間隙 30 m30\ \mathrm{m} 的大橋。

已知:

  • 橋下海圖最小水深為 7.7 m7.7\ \mathrm{m}
  • 高度基準面為平均高潮面(MHW)
  • 深度基準面為平均低潮面(MLW)
  • 平均潮差(Mean Range)為 4 m4\ \mathrm{m}
  • 當日潮汐資料:06:15,0.4 m0.4\ \mathrm{m};12:58,4.3 m4.3\ \mathrm{m}

為保證安全通過,要求 0.7 m0.7\ \mathrm{m} 以上之水深餘裕(UKC),並與橋下保持 2 m2\ \mathrm{m} 以上之高度。求可安全通過的時段。

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核心觀念

本題為航海學中極具代表性的「潮汐、水深與橋下淨空綜合計算題」,主要考核航行安全計畫(Passage Planning)中受限水域通過大橋的潮窗(Tidal Window)估算。核心法理與公式包含:

  1. 深度基準面(Chart Datum, CD)與實際水深: 海圖水深基準面多採用平均低潮面(Mean Low Water, MLW)。 實際水深=海圖水深(Charted Depth)+潮高(Height of Tide, T)\text{實際水深} = \text{海圖水深(Charted Depth)} + \text{潮高(Height of Tide, } T\text{)} 水深餘裕(Under Keel Clearance, UKC)=實際水深−船隻吃水(Draft, d)\text{水深餘裕(Under Keel Clearance, UKC)} = \text{實際水深} - \text{船隻吃水(Draft, } d\text{)}

  2. 高度基準面(Vertical Datum)與實際橋下淨空: 大橋之垂直間隙(Vertical Clearance, C0C_0)係以平均高潮面(Mean High Water, MHW)為基準面向上量取。 本題已知平均低潮面(MLW)至平均高潮面(MHW)之差距為平均潮差(Mean Range, MR=4 mMR = 4\ \mathrm{m})。因此:

  • MHW 高度(相對於 CD)=4 m\text{MHW 高度(相對於 CD)} = 4\ \mathrm{m}
  • 橋樑底端相對於海圖深度基準面(CD)的絕對高度為: Hbridge=C0+MR=30+4=34 mH_{\text{bridge}} = C_0 + MR = 30 + 4 = 34\ \mathrm{m}
  • 當潮高為 TT 時,實際橋下淨空(Actual Clearance)為: 實際橋下淨空=Hbridge−T=34−T\text{實際橋下淨空} = H_{\text{bridge}} - T = 34 - T
  • 船桅頂端與橋底之間的「高度餘裕(Clearance Margin)」為: 高度餘裕=實際橋下淨空−水面以上桅頂高度(Air Draft, Hair)\text{高度餘裕} = \text{實際橋下淨空} - \text{水面以上桅頂高度(Air Draft, } H_{\text{air}}\text{)}
  1. 正弦潮高內插公式(Harmonic Method / Sine Rule): 航海學計算兩潮之間的任意時刻潮高,依標準簡化簡諧潮波理論: ΔT=R×sin⁡2(tD×90∘)=R2[1−cos⁡(tD×180∘)]\Delta T = R \times \sin^2\left(\frac{t}{D} \times 90^\circ\right) = \frac{R}{2} \left[ 1 - \cos\left( \frac{t}{D} \times 180^\circ \right) \right]
  • RR:當次潮差(Tide Range),R=THW−TLWR = T_{\text{HW}} - T_{\text{LW}}
  • DD:漲潮或落潮之歷時(Duration)
  • tt:自低潮(或高潮)起算經過之時間
  • ΔT\Delta T:自低潮起算之潮升值(Rise of tide)

解題方法

本題解題步驟分為兩階段:第一階段求出滿足安全條件的「容許潮高區間」,第二階段由「潮汐資料」推算對應的「安全通過時段」。

第一階段:求解容許潮高範圍

  1. 依水深餘裕(UKC)求「最低容許潮高」 Tmin⁡T_{\min}: 要求 UKC≥0.7 m\text{UKC} \ge 0.7\ \mathrm{m}: 實際水深−吃水≥0.7\text{實際水深} - \text{吃水} \ge 0.7 (7.7+T)−9.3≥0.7(7.7 + T) - 9.3 \ge 0.7 T−1.6≥0.7  ⟹  T≥2.3 mT - 1.6 \ge 0.7 \implies T \ge 2.3\ \mathrm{m} 故滿足吃水安全之最低潮高為 Tmin⁡=2.3 mT_{\min} = 2.3\ \mathrm{m}。

  2. 依橋下高度餘裕求「最高容許潮高」 Tmax⁡T_{\max}: 大橋基準面為 MHW(潮高 4.0 m4.0\ \mathrm{m}),垂直間隙為 30 m30\ \mathrm{m}。 當潮高為 TT 時,水面高出 MHW 的量為 (T−4.0) m(T - 4.0)\ \mathrm{m},故實際間隙為 30−(T−4.0)=34−T m30 - (T - 4.0) = 34 - T\ \mathrm{m}。 要求桅頂與橋下保持 2 m2\ \mathrm{m} 以上之高度: 實際橋下淨空−桅頂高≥2.0\text{實際橋下淨空} - \text{桅頂高} \ge 2.0 (34−T)−29≥2.0(34 - T) - 29 \ge 2.0 5−T≥2.0  ⟹  T≤3.0 m5 - T \ge 2.0 \implies T \le 3.0\ \mathrm{m} 故避免撞橋之最高容許潮高為 Tmax⁡=3.0 mT_{\max} = 3.0\ \mathrm{m}。

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第 四 題20 分

試說明海霧的種類、形成原因,以及在霧中航行時的注意事項,包含航行與避碰規則之應用。

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核心觀念

本題為典型的「航海氣象」與「航行避碰法規及實務」跨單元綜合申論題,命題核心涵蓋以下三大領域:

  1. 氣象學成霧機制:空氣達水氣飽和狀態之物理途徑——降溫冷卻使氣溫 TT 下降至露點溫度 TdT_d(即相對濕度 RH→100%RH \to 100\%),或藉由蒸發增濕提高水氣壓,配合大氣凝結核(如海鹽顆粒)凝結成水滴懸浮於近地面/海面空氣中。
  2. 駕駛台資源管理與航行實務(Bridge Resource Management & Seamanship):船長指示、備俥狀態、瞭望加強、雷達觀測與標繪、水密關閉及船位監控。
  3. 法規依據(以命題當年民國 107 年法規為準):中華民國《國際海上避碰規則》(依據 1972 年國際海上避碰規則 COLREGs 及其修正案制定;現行法規內容於本題所涉規範實質一致):
  • 第 5 條(瞭望)
  • 第 6 條(安全速度)
  • 第 19 條(能見度受限制時船舶之操航)
  • 第 35 條(能見度受限制時之音響信號)

解題方法

本題宜採取「三段式架構」循序作答,由學理機轉出發,再落實至操作規範:

  1. 第一部分:海霧分類與成因 以成霧之「物理熱力學過程」(冷卻作用 vs. 蒸發增濕作用)為切入點,將海面常見之霧分類為平流霧(海霧主體)、蒸發霧(海煙)、輻射霧、鋒面霧與升坡霧,並具體說明氣塊與水溫之交互作用條件。
  2. 第二部分:霧中航行注意事項(航海實務面) 依實務操作流程,自內部組織管理(備俥、通報、水密)、觀測設備操作(雷達/ARPA 設置、電子海圖、測深儀)至航行警示(燈光、關閉門窗加強聽覺)條列闡明。
  3. 第三部分:避碰法規之應用(法理與行動規範) 精準扣合避碰規則關鍵條文(特別是第 19 條與第 35 條),強調「非互見(Not in sight of one another)」狀態下無直航船概念,逐款解析正橫前聞音號之處置、雷達偵測後之轉向禁忌,以及霧中音響信號之發放規定。

選項分析

本題為非選擇題(申論題),無選項可資分析。評分焦點在於答題之完整性、條理層次及專業航海法規條文之引用精確度。閱卷計分主要扣緊以下三大評分構面:

  • 子題一(霧之成因):能否準確區分「暖平流(冷水面)」與「冷平流(暖水面蒸發)」的成霧溫差機制。
  • 子題二(實務作為):能否完整涵蓋瞭望、機艙備俥、雷達標繪、航行燈號與通訊監聽等關鍵作業。
  • 子題三(避碰規則):能否精準引用第 19 條避碰轉向之禁忌(正橫前忌左轉、忌轉向正橫或正橫後之船舶)以及第 35 條對應之動靜態音號。

解題技巧

  1. 霧中避碰最大陷阱——「沒有直航船」:在受限制能見度且兩船未互見時,避碰規則第 19 條全面適用,絕不可適用互見中之「交叉相遇(第 15 條)」或「對遇(第 14 條)」規定。在霧中沒有任何一艘船享有「直航權(Right of Stand-on)」,兩船皆有積極採取避碰作為之義務。
  2. 第 19 條轉向禁忌口訣:
  • 僅憑雷達偵測時之轉向限制:「正橫前不向左、正橫後不朝它」(除被追越外,對正橫以前來船不可向左轉向;對正橫或正橫以後之來船不可朝其方向轉向)。
  1. 正橫前聞音號之標準程序:
  • 「減速至微速(維持航向之最低速度)→\to 必要時完全停船(把船煞停)→\to 極度謹慎航行至危險過去」。
  1. VHF 通訊陷阱:考題中若問及避碰作為,切忌寫出「用 VHF 呼叫對方協議避讓」,實務與判例均將過度依賴 VHF 避碰視為重大疏失(易發生辨識錯誤與語言誤解)。

【答案】

一、海霧的種類與形成原因

海上所出現之霧統稱為海霧,依其熱力學與動力學之生成機制,主要可分為以下五類:

  1. 平流霧(Advection Fog):
  • 成因:又稱「平流冷卻霧」,為海面上最廣泛且持續時間最長之海霧。主要由暖濕空氣平流經過較冷之海面,底層空氣受冷水面冷卻降溫至露點溫度以下,水氣飽和凝結而成。此類霧常發生於寒暖流交會處的冷水區側(如西北太平洋親潮與黑潮交會區),且需維持 2 至 3 級之微風吹送,方能維持水氣攪動而不致散逸。
  1. 蒸發霧(Evaporation Fog / Steam Fog,俗稱海煙):
  • 成因:極寒冷且乾燥之空氣(如極地大陸氣團)平流吹經相對溫暖之海面,暖水面迅速蒸發產生大量水氣注入上方冷空氣中,使空氣飽和並凝結成霧,外觀如沸水冒煙。常出現於高緯度地區冬季海面或極地冰緣水域。
  1. 輻射霧(Radiation Fog):
  • 成因:晴朗無雲、微風之夜間,陸地表面產生強烈長波輻射冷卻,近地面空氣降溫至露點凝結成霧。輻射霧本身生成於陸地,但在夜間藉由微弱陸風被吹送至近岸、河口或港灣水域,於清晨最為濃密,日出受熱後逐漸消散。
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第 五 題20 分

試敘述與電子海圖顯示與資訊系統(ECDIS)有關的比例尺有哪些?及其在使用上的注意事項。

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這一題的完整詳解

核心觀念

本題旨在測驗考生對電子海圖顯示與資訊系統(ECDIS)​在航行安全上所涉及之各類比例尺定義、國際規範要求及操作實務之掌握。

  1. 法規與技術規範基準(以命題當年民國 107 年標準為準):
  • 國際海事組織(IMO)決議案 Resolution MSC.232(82)《ECDIS 性能標準修訂案》(Revised Performance Standards for ECDIS)。
  • 國際航道組織(IHO)S-52《電子海圖顯示與資訊系統的海圖內容與顯示特徵規範》及其附錄《呈現手冊》(Presentation Library)。
  • 國際航道組織(IHO)S-57《IHO 數位水文數據傳輸標準》(電子航海圖 ENC 之資料編碼標準)與 S-66《ENC/ECDIS 導航指南》。 (註:現行國際規範已逐步邁向 IHO S-100 系列標準體系,但 ECDIS 核心之比例尺安全架構、警示機制與航行操作原則仍維持一致。)
  1. 核心觀念解析:
  • 傳統紙圖與向量電子海圖(ENC)的根本差異:紙圖具有固定的物理比例尺;向量海圖(ENC)由資料庫構成,使用者可任意縮放(Zoom-in / Zoom-out),但其背後蘊含測量源頭與製圖編譯之精度限制。
  • 任意縮放會衍生「過度放大(Overscale)」與「過度縮小(Underscale)」等航行安全威脅,因此系統訂有特定的比例尺屬性與警報限制。

解題方法

本題為國家考試航海學典型的雙核心申論題,答題架構應緊扣兩大主軸切入:

  1. 體系化歸納相關比例尺:切勿僅籠統回答「大比例尺、小比例尺」,而應以 IHO/IMO 專業術語,自「資料庫端」、「螢幕呈現端」、「航行用途分級」及「物件屬性門檻」四個維度完整陳述。
  2. 條列化申述使用注意事項:從過度放大帶來的「虛假精準」、過度縮小帶來的「物標隱匿(SCAMIN 機制)」、不同海圖單元拼接邊界、雷達疊加匹配,以及與海圖精度(CATZOC)之連帶關係等面向深度論述。

選項分析(申論實質要點全面剖析)

(本題為高普考申論題型,無選擇肢。以下將考生作答必須涵蓋的兩大核心內容,依得分關鍵要點逐一深入分析。)

第一部分:與 ECDIS 有關的比例尺種類

  1. 編譯比例尺(Compilation Scale / CSCL):
  • 定義:水文辦公室在製作該 ENC 單元(Cell)時,依據原始測量數據或紙海圖進行數位化與綜合取捨(Generalization)所依據的基準比例尺。
  • 特徵:此數值記錄在海圖單元標頭檔中,代表該海圖資料設計呈現的最佳精確度。
  1. 顯示比例尺(Display Scale / Presentation Scale):
  • 定義:航海人員在 ECDIS 螢幕上當前所檢視海圖的實際放大/縮小比例尺。
  • 特徵:由航海人員依操作需求透過滾輪或按鍵即時變動,其公式為螢幕上物標量測距離與真實世界距離之比。
  1. 航行用途比例尺級別(Navigational Purpose / Usage Bands):
  • 依據 IHO S-57 規範,官方 ENC 依不同航行階段與比例尺範圍劃分為 6 個使用級別(Navigational Purpose Bands):
  • 第 1 級:總圖(Overview),比例尺約小於 1:1,500,0001:1,500,000(遠洋橫渡與航線規劃)。
  • 第 2 級:航海圖(General),比例尺約在 1:350,000∼1:1,500,0001:350,000 \sim 1:1,500,000(開闊水域與外海航行)。
  • 第 3 級:沿岸圖(Coastal),比例尺約在 1:90,000∼1:350,0001:90,000 \sim 1:350,000(沿岸航行與航道接近)。
  • 第 4 級:接近圖(Approach),比例尺約在 1:22,000∼1:90,0001:22,000 \sim 1:90,000(港灣引航與狹窄水道接近)。
  • 第 5 級:港口圖(Harbour),比例尺約在 1:4,000∼1:22,0001:4,000 \sim 1:22,000(港內泊地與進出港操船)。
  • 第 6 級:靠泊圖(Berthing),比例尺約大於 1:4,0001:4,000(碼頭靠泊與精細操縱)。
  1. 物件縮放限制比例尺(SCAMIN 與 SCAMAX):
  • 最小顯示比例尺(Scale Minimum, SCAMIN):定義某特定海圖物標(如淺灘水深註記、航標)可被顯示在螢幕上的最小比例尺極限。當顯示比例尺小於 SCAMIN 時,該物標會被系統自動抑制隱藏,以防止螢幕過度雜亂(De-clutter)。
  • 最大顯示比例尺(Scale Maximum, SCAMAX):定義物標在螢幕上被顯示的最大比例尺上限(較少強制限制,但屬技術規格標準)。
  1. 比例尺失衡狀態(Overscale 與 Underscale):
  • 超比例尺/過度放大(Overscale):顯示比例尺大於海圖編譯比例尺(如編譯為 1:50,0001:50,000,卻放大至 1:10,0001:10,000 檢視)。
  • 欠比例尺/過度縮小(Underscale):顯示比例尺小於海圖編譯比例尺,且系統內存在更大比例尺海圖可用。

第二部分:ECDIS 比例尺在使用上的注意事項

  1. 嚴防「超比例尺(Overscale)」產生的虛假安全感(False Sense of Security):
  • 當顯示比例尺大於編譯比例尺時,海圖線條與符號雖然變大,但原始數據的測量精度與解析度並未增加。
  • 兩等深線間的危險物標不會因為放大而突然出現。若誤信放大後的精細畫面而進行極限貼近導航,極易發生擱淺事故。
  • 安全操作要求:當畫面處於過度放大時,ECDIS 必須顯示警告指示或出現「黑色直條柵欄紋/粗斜線(Jail bars pattern)」警示航海人員注意。
  1. 警惕「過度縮小(Underscale)」導致危險物標遭 SCAMIN 機制過濾隱匿:
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