114 專技高考高等考試 甲種引水人(臺北港) 引港學(包括海圖應用法、潮流、氣象) 考古題詳解

114 年・專技高考・高等考試・甲種引水人(臺北港)
試題代碼 引港學(包括海圖應用法、潮流、氣象)

第 一 題20 分

請畫出表示下列導航標誌、設施或目標在電子海圖顯示與資訊系統(ECDIS)上的國際通用符號,無須著色。每小題 4 分,共 20 分。

(1) 離岸風場(Wind farm (offshore))

(2) 遵循航向的指向燈(Directional light without sector (Direction light with course to be followed))

(3) 深度未知或低於安全等深線的沈船(Submerged wreck with depth less than the safety contour or depth unknown)

(4) 環境敏感水域(Environmentally Sensitive Sea Area)

(5) 交通警戒區(Traffic precautionary area)

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核心觀念

本題考查 IHO《INT 1》海圖符號及 ECDIS 的標準顯示方式。作答重點是認出每個圖式的特徵;題目說明無須著色,因此以輪廓、線型和文字標記呈現即可。下列文字圖示供照畫,實際符號比例依圖面調整。

解題方法與符號

(1) 離岸風場(Wind farm (offshore))

離岸風場可用風力機符號表示風機位置;若以風場範圍表示,則在範圍內配置風機符號。簡化畫法如下:

 \ | / \ | / \ | /
 \|/ \|/ \|/
 | | |
 / \ / \ / \

每座風機以輪轂為中心畫三片葉片,並接塔柱及底座;代表風場時,畫出多座風機。

(2) 遵循航向的指向燈(Directional light without sector)

此符號以燈位為基點,標示指向燈所指示的航向;不畫扇形界線。示意如下:

 ↑
 │
 ◉

箭頭方向代表應遵循的航向,◉ 表示燈位。實際作圖時,航向線應依題目或海圖所示的方向延伸。

(3) 深度未知或低於安全等深線的沈船

當沈船深度未知,或深度低於 ECDIS 設定的安全等深線而被判定為危險時,ECDIS 以孤立危險符號醒目標示。無色示意如下:

 ______
 / × \
 | × |
 \______/
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第 二 題20 分

請敘述溫帶氣旋與熱帶氣旋的相似與差異處。

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核心觀念

本題考查兩類低壓系統的生成環境、能量來源、熱力結構與天氣分布。溫帶氣旋又稱溫帶低氣壓,主要在中緯度鋒面帶發展;熱帶氣旋則是在熱帶或副熱帶暖海面上發展的非鋒面低壓系統。

兩者都具有低壓中心與環流,會帶來強風、降雨及海象惡化;但驅動它們發展的主要能量來源不同:溫帶氣旋主要利用冷暖氣團的水平溫度差,熱帶氣旋主要利用暖海面供應的水氣,以及水氣凝結釋放的潛熱。

解題方法

可依「形成區域、能量來源、鋒面與結構、風雨分布、移動及消散」逐項比較。作答時先列出共同點,再按這些面向說明差異,能完整呈現兩類氣旋的物理特性。

比較項目溫帶氣旋熱帶氣旋
形成區域多發生於中緯度,常在極鋒或冷暖氣團交界處發展多形成於熱帶或副熱帶暖洋面上
主要能量來源冷暖氣團的水平溫度差,透過斜壓不穩定發展暖海面供應水氣,水氣凝結釋放潛熱,維持對流與低壓環流
鋒面特徵通常伴隨暖鋒、冷鋒,成熟後可形成囚錮鋒成熟階段通常沒有暖鋒、冷鋒等鋒面,屬非鋒面系統
熱力結構對流層低層多呈冷心,水平結構不對稱對流層內呈暖心,組織較對稱,中心附近有強烈對流
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第 三 題20 分

甲、乙兩船由同點出發,航向均為 000∘000^\circ,朝向正前方 35 浬處之燈塔 LL 前進。甲船速率 15 節,乙船速率 12 節。

2 小時後,甲船測得燈塔 LL 之方位為 040∘040^\circ,乙船測得燈塔 LL 之方位為 025∘025^\circ。求水流的流向與流速。

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核心觀念

本題考查船舶的航向、對水航速、對地航速與流速向量合成。船舶航向為 000∘000^\circ,表示船首朝正北;題目給的 15 節與 12 節是船速,視為對水航速。船舶實際對地航跡則由船速向量與水流向量合成:

對地速度=對水速度+水流速度\text{對地速度}=\text{對水速度}+\text{水流速度}

兩船從同點出發,經過相同時間後測得燈塔方位不同,表示兩船受相同水流影響,但對水速度不同,因此其位置相對燈塔的方向不同。

解題方法

取出發點為原點,令正北為 yy 軸正向、正東為 xx 軸正向。燈塔位於正前方 35 浬處,因此座標為 (0,35)(0,35)。

設水流向東、向北分量分別為 uu、vv 節。航行 2 小時後,甲船座標為 (2u, 30+2v)(2u,\ 30+2v),乙船座標為 (2u, 24+2v)(2u,\ 24+2v)。

方位角自正北順時針量取。由船位指向燈塔的方位可得:

tan⁡40∘=2u35−(30+2v)=2u5−2v\tan 40^\circ=\frac{2u}{35-(30+2v)} =\frac{2u}{5-2v} tan⁡25∘=2u35−(24+2v)=2u11−2v\tan 25^\circ=\frac{2u}{35-(24+2v)} =\frac{2u}{11-2v}

令 X=2uX=2u、Y=2vY=2v,則

X=(5−Y)tan⁡40∘=(11−Y)tan⁡25∘X=(5-Y)\tan40^\circ=(11-Y)\tan25^\circ

解得

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第 四 題20 分

近年來臺灣沿岸及離岸設立諸多風力發電機(Wind Turbine),請敘述此等風機對船用雷達,包括 X-Band 及 S-Band,的影響以及應注意事項。

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核心觀念

風機是大型金屬結構,塔柱、機艙與旋轉葉片都會反射雷達波。風場因此同時形成強烈固定回波與隨葉片旋轉而變化的回波,可能使船用雷達的目標顯示失真,影響瞭望、避碰及航行判斷。這題的重點是說明風場如何造成雷達干擾、X 波段與 S 波段的差異,以及航行人員如何交叉確認目標。

X 波段船用雷達約為 9 GHz9\ \text{GHz},波長約 3 cm3\ \text{cm};S 波段約為 3 GHz3\ \text{GHz},波長約 10 cm10\ \text{cm}。通常 X 波段影像解析度較高,較有利於辨識小目標及近距離細節;S 波段較能抵抗雨雪與海浪雜波,且適合較遠距離觀測。兩種雷達都會受風機影響,不能只依賴其中一種判斷。

風機對船用雷達的影響

  1. 強回波與雷達雜波 塔柱及機艙的雷達截面積(RCS)大,葉片的反射強度則會隨方位角與轉動狀態變化。雷達畫面上可能出現一列或多列固定回波,風機葉片也會形成閃爍、變動的回波。強回波會增加風場附近的雜波,使船舶、浮標等較弱目標不易辨識。

  2. 假回波與多重路徑 雷達波可能在風機與船舶、海面或其他風機間多次反射,產生多重路徑回波。畫面上可能出現與實際目標方位或距離不相符的假回波,也可能將真實目標顯示在不正確的位置。

  3. 旁瓣回波與目標壓制 強烈風機回波可經雷達天線旁瓣進入接收器,形成位置錯置的回波。接收器或處理器也可能因強回波而降低靈敏度,導致附近小型船舶、浮標或其他弱回波被壓制。

  4. 遮蔽與陰影區 風機塔柱及風場密集排列會遮擋雷達波,使風機後方或風機間部分區域的目標回波減弱,形成雷達陰影。這些區域內的船舶或航標可能較難偵測。

  5. 旋轉葉片造成的動態回波 葉片轉動會造成回波強度及都卜勒特徵隨時間變化。具都卜勒處理功能的相干式雷達雖可區分部分固定與移動回波,但旋轉葉片本身具有動態特徵,仍可能干擾移動目標的辨識及追蹤。

X 波段與 S 波段的差異

X 波段頻率較高、波長較短,解析度較佳,適合觀察風機間的小型船舶或航標;但風機葉片及結構可能形成明顯回波與雜波,風機附近的小目標容易受影響。

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第 五 題20 分

請從引航定位的角度,說明在港區狹窄水道航行應注意事項。

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核心觀念

港區狹窄水道的引航定位,重點是持續確認船舶相對於航道邊界、計畫航線及淺水區的位置,並及早發現偏航。航道狹窄、船舶操縱反應有延遲,定位不能只靠單一儀器或短時間內的一次船位;應以海圖航線為基準,交互比對目視、雷達、衛星定位及測深資料。

本題主要涉及《國際海上避碰規則》第 9 條狹水道航行、第 6 條安全航速、第 5 條瞭望及第 7 條碰撞危險判定。依第 9 條,船舶沿狹水道航行時,應在安全且可行範圍內,盡量靠近本船右舷一側的航道外緣。這不表示可忽略水深、操縱性能或船舶會遇情況。

本題未提供船舶尺度、吃水、航道圖資及潮流資料,以下依狹窄港區水道的一般引航定位原則說明。涉及法規者,以命題當年(民國 114 年)法規為準。

解題方法

作答可依「航前建立基準、航行中連續定位、偏差時及早修正」三階段說明,並把定位結果連結到航道安全與船舶操縱。

一、航前建立定位基準

  1. 核對海圖與航道資料 確認海圖基準、航道邊界、計畫航線、轉向點、航道水深、淺灘、障礙物、助航標誌及可用定位物標。留意海圖、電子海圖及航道公告的資料更新狀況。

  2. 預先標定轉向點與安全界限 在海圖上標示各航段的航向、轉向點、預定轉向位置及可接受的橫向偏差。航道愈窄、船舶愈大,愈須預先設定明確的定位檢查點與偏航警戒界限。

  3. 考量潮位、水深與船舶操縱 依潮位及海圖水深評估龍骨下淨空,並考量船速造成的下沉量(squat)、橫風及橫流、船舶慣性、旋迴及停船性能。不能只看海圖上的水深數字,便判定船舶可安全通過。

二、航行中交叉確認船位

  1. 目視方位與導標 選用固定、辨識清楚的岸上物標,持續觀測方位及導標相對位置。若有前後導標,維持其適當對準可協助保持航道方向;但導標只反映特定方向上的對準,仍須配合其他定位資料確認橫向位置。

  2. 雷達平行方位線(Parallel Indexing) 以雷達量測岸線、固定物標或明顯地物,預先在雷達上設定與計畫航線平行的限制線,觀察物標相對於該線的移動。若物標偏離預設關係,即可及早察覺船舶偏航。平行方位線適合監控沿岸航行的橫向偏差,但不能單獨取代船位定位或航道水深確認。

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