論太陽測(cè)量師APP在磁羅經(jīng)校正中的運(yùn)用

摘 要：闡明傳統(tǒng)太陽方位表計(jì)算真方位在效率和易用性的不足，聯(lián)系自身實(shí)際校正工作，提出了磁羅經(jīng)校正時(shí)運(yùn)用太陽測(cè)量師（Sun Surveyor）APP手機(jī)軟件和對(duì)太陽測(cè)量師這款軟件準(zhǔn)確進(jìn)行校核的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：太陽測(cè)量師；太陽真方位；磁差；太陽磁方位

隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種先進(jìn)的航海儀器不斷涌現(xiàn)，其中許多航海儀器都可以獲取船舶的指向信息。但由于磁羅經(jīng)這種傳統(tǒng)的導(dǎo)航儀器不僅結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，具有不依賴外界條件，僅借助于地磁場就可以獨(dú)立的工作的特性，目前仍被國際公約明確規(guī)定為船舶必備的船舶導(dǎo)航儀器之一。[3-5]目前，隨著信息技術(shù)等高新技術(shù)在航海領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，船舶正朝著信息化、智能化和自動(dòng)化方向發(fā)展，同時(shí)對(duì)船舶用電環(huán)境、設(shè)備穩(wěn)定性以及故障排查和備件供應(yīng)也提出了更高要求。船舶失電、導(dǎo)航設(shè)備故障等意外情況，具有很大的安全隱患，甚至可能造成重大責(zé)任事故。在此情況下，包括磁羅經(jīng)在內(nèi)的傳統(tǒng)物理性助航設(shè)備，以其系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立性和穩(wěn)定性，為航海提供最基本的安全保障。[6]磁羅經(jīng)技術(shù)作為航海技術(shù)必不可少的一個(gè)組成部分，它的進(jìn)一步完善，必將促進(jìn)航海技術(shù)更加迅速的發(fā)展。而利用太陽方位測(cè)定磁羅經(jīng)自差只要海面有足夠船舶旋回的區(qū)域即可，不受磁羅經(jīng)校正場等其他條件的限制，是目前世界各國測(cè)定磁羅經(jīng)自差普遍使用的一種方法。傳統(tǒng)的做法是，我們首先在海圖上查得校正自差海域的經(jīng)緯度和磁差，再由校正自差當(dāng)天的年、月、日在太陽方位表上查出太陽當(dāng)天的赤緯和時(shí)差，由赤緯、緯度和視時(shí)3個(gè)引數(shù)在太陽方位表中查得每隔4 min的太陽真方位，將太陽真方位減去當(dāng)?shù)卮挪詈螅玫教柎欧轿唬瑢⑵渑c由磁羅經(jīng)測(cè)得的太陽羅方位相比較，即可求得磁羅經(jīng)自差。目前也有個(gè)別編制設(shè)計(jì)好EXCEL表輸入經(jīng)緯度和磁差、赤緯、時(shí)差等信息后計(jì)算的太陽磁方位的。而實(shí)際在磁羅經(jīng)校正中時(shí)間地點(diǎn)都在變，同時(shí)要提前計(jì)算太陽方位，個(gè)別校正磁羅經(jīng)時(shí)可能當(dāng)天通知當(dāng)天就去校正，留給計(jì)算時(shí)間太少，在校正效率和易用性中存在明顯不足。如果有一款軟件直接在手機(jī)中能查即時(shí)太陽方位都好。技術(shù)的發(fā)展同樣應(yīng)用于手機(jī)的運(yùn)用，而隨著手機(jī)智能化，相應(yīng)的APP軟件普及，太陽測(cè)量師（Sun Surveyor）這款A(yù)PP陪伴我在實(shí)際磁羅經(jīng)校正中得到了很好的運(yùn)用。太陽測(cè)量師APP是一款測(cè)量應(yīng)用軟件，在設(shè)定好地點(diǎn)和日期/時(shí)間后，會(huì)預(yù)測(cè)每一分鐘的太陽和月亮的位置和路徑，設(shè)定地點(diǎn)后會(huì)自動(dòng)計(jì)算磁偏角（磁差），少去了手動(dòng)計(jì)算太陽方位環(huán)節(jié)，極大方便了磁羅經(jīng)校正工作。

1 太陽測(cè)量師軟件

太陽測(cè)量師（Sun Surveyor）使用可以幫你在任何時(shí)間任何地點(diǎn)準(zhǔn)確的測(cè)量太陽和月亮的方位， 安排黃金時(shí)段、藍(lán)色時(shí)段、日出、日落、月出、月落的活動(dòng)，推測(cè)某場景可在哪個(gè)時(shí)刻、從哪個(gè)角度照到日出或日落。查看太陽及月亮的位置：地球上任何地點(diǎn)、任一時(shí)刻，觀測(cè)夏至、冬至、春分、秋分太陽的路徑。太陽和月亮的方位及高度、日出日落、陰影比、月出月落、月相及照明%、曙/暮光時(shí)間、夏/冬至太陽路徑、春/秋分太陽路徑、黃金時(shí)段、藍(lán)色時(shí)段、過中天等。時(shí)光機(jī)滑塊可以調(diào)整日期及時(shí)間，查看任一時(shí)刻的天文現(xiàn)象。離線使用（不包括地圖模式）沒有數(shù)據(jù)連接或GPS功能時(shí)也可輸入坐標(biāo)，儲(chǔ)存和載入位置。利用本地時(shí)區(qū)，或是手動(dòng)選擇時(shí)區(qū)。海拔位置的數(shù)據(jù)，磁偏角校正。

2 校核太陽測(cè)量師軟件的準(zhǔn)確性

首先，我們?cè)O(shè)定一個(gè)地點(diǎn)，我選擇2023年11月18日，船時(shí)（地方時(shí)）0800-1600，在浙江省臺(tái)州市三門灣九洲船廠海域（φ29。06.8 ' N/ λ121。38.0 ' E），該地磁差5。48 ' W（2021） 年差5.9 ' W可以確定2023年該地磁差5。59.8 ' W（-5.996。）。依據(jù)是B116太陽方位表第一冊(cè)。

2.1 根據(jù)測(cè)定日期（2023年11月18日）在附表1（P249）和附表2（P253）中查得太陽赤緯δ=19°10′S，時(shí)差=+ 14ｍ 55ｓ。[1]

2.2 求視時(shí)：

2.3 查表計(jì)算08 h 08.45 m 18/11太陽真方位（赤緯和緯度異名P241、P245）

2.4 取2023年11月18日多個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行校核。

2.5 經(jīng)過實(shí)際計(jì)算，太陽真方位基本誤差在0.2°以內(nèi)，由于磁差取值不同，我們海圖上取值是區(qū)域磁差，而太陽測(cè)量師軟件取值是具體一點(diǎn)的磁差，而國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)規(guī)則規(guī)定己安裝的磁羅經(jīng)經(jīng)校正后的剩余自差：標(biāo)準(zhǔn)磁羅經(jīng)應(yīng)不超過±3°；操舵磁羅經(jīng)應(yīng)不超過±5°。[2]0.2°相比±3°誤差很小，太陽測(cè)量師軟件還是比較可信，在實(shí)際使用中如果確切知道具體地點(diǎn)的磁差，可以不考慮太陽測(cè)量師中的磁差值，那相應(yīng)的誤差也會(huì)減少。

3 太陽測(cè)量師軟件的基礎(chǔ)操作

3.1 打開太陽測(cè)量師（版本2.4.9），點(diǎn)擊左上角菜單欄，可以看到以下界面。分別為3D指南針、地圖、擴(kuò)增實(shí)境（AR）攝影、詳細(xì)信息、街景（公測(cè)版）、校正、分享、設(shè)定、說明，如圖1所示。

3D指南針：通過裝置的內(nèi)建指南針，以3D位置圖的形式顯示太陽和月亮在指定的位置或運(yùn)動(dòng)軌跡等。

地圖：在可互動(dòng)的地圖上顯示太陽和月亮的位置或運(yùn)動(dòng)軌跡。

擴(kuò)境實(shí)境（AR）攝影：通過手機(jī)的攝像頭，把太陽和月亮的位置或運(yùn)動(dòng)軌跡等與用戶當(dāng)時(shí)真實(shí)的環(huán)境背景相結(jié)合，實(shí)時(shí)顯示和追蹤太陽和月亮的位置或運(yùn)動(dòng)軌跡。

詳細(xì)信息：提供太陽、月亮和銀河的方位、時(shí)間和高度等詳細(xì)信息的列表。

校正：即指南針校正，用于校正裝置的內(nèi)建指南針，確保其精度。

分享：發(fā)送詳細(xì)信息太陽和月亮的摘要、太陽詳情、月亮詳情至郵箱或網(wǎng)盤。

設(shè)定：地址查詢、查找海撥、快速定位、正北磁北轉(zhuǎn)換、時(shí)區(qū)設(shè)置、單位制等設(shè)定。

說明：為太陽測(cè)量師的簡介，包括主要功能介紹、用法、地圖說明、新功能和授權(quán)等內(nèi)容。

3.2 設(shè)定觀察地點(diǎn)和時(shí)間。點(diǎn)擊位置菜單，即圖2右上角的地點(diǎn)圖標(biāo)，出現(xiàn)不同的設(shè)定觀測(cè)地點(diǎn)方式。用戶可以通過“全球定位”“儲(chǔ)存”“搜尋”“開啟”“進(jìn)入”5種方式設(shè)置地點(diǎn)。點(diǎn)擊右下方時(shí)間按鈕圖標(biāo)，可以設(shè)定為“現(xiàn)在”和其他時(shí)間，左右滑動(dòng)時(shí)間滑塊可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間的倒退或前進(jìn)，可以精確到1 min。

3.3" 讀取設(shè)置地點(diǎn)磁差值。點(diǎn)右上角位置菜單左側(cè)，即圖3臺(tái)州市地點(diǎn)圖標(biāo)，會(huì)有磁偏角信息。磁差偏東為“+”，偏西為“-”，如圖3所示。

3.4" 點(diǎn)擊左上角菜單欄，選擇設(shè)定，打開狀態(tài)為正北狀態(tài)，關(guān)閉狀態(tài)為磁北狀態(tài)，如圖4所示。

3.5 讀取每分鐘太陽方位，點(diǎn)擊左上角菜單欄，選擇詳細(xì)信息，在太陽欄，左右滑動(dòng)時(shí)光機(jī)滑塊可以讀取太陽方位角，如圖5所示。

3.6 讀取設(shè)置日太陽方位，點(diǎn)擊左上角菜單欄，選擇詳細(xì)信息，在太陽（日）欄，上下滑動(dòng)時(shí)間可以讀取太陽方位角太陽高度等信息，如圖6所示。

4 太陽測(cè)量師在實(shí)際運(yùn)用中的注意事項(xiàng)

1）太陽測(cè)量師的經(jīng)緯度位置單位是度，如果是分秒的需要轉(zhuǎn)換成度。

2）太陽測(cè)量師的磁差和海圖實(shí)際的磁差存在誤差，可優(yōu)先選擇太陽真方位。

3）使用方位針測(cè)定太陽方位時(shí)，由于羅盆不水平或方位針不垂直于方位針基座，仍會(huì)產(chǎn)生誤差。因此在測(cè)方位前需借助羅經(jīng)前后和左右的垂直目標(biāo)，仔細(xì)核對(duì)方位針是否垂直。[4]

4）使作方位圈測(cè)量太陽方位時(shí)，如果方位圈有變形或方位圈照準(zhǔn)架的基線板有偏差，都會(huì)使方位讀數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。

5）太陽高度較高時(shí)，因?yàn)樘柗轿蛔兓浛欤约傲_盆不水平等原因均會(huì)引起觀察誤差，所以盡可能在太陽高度30°以下使用太陽方位測(cè)定自差。假定測(cè)者緯度是北緯30°，在北半球夏至，太陽直射北回歸線，此時(shí)正午太陽高度最大; 約為83.4°。在冬至，太陽直射南回歸線，此時(shí)正午太陽高度最小，約為36.5°。太陽高度在45°時(shí)附近時(shí)，太陽方位差不多5 min變化1°，在實(shí)際校正磁羅經(jīng)時(shí)也可以參考使用。

6）太陽方位測(cè)定自差會(huì)受天氣情況的限制，陰天時(shí)無法觀測(cè)，可以利用和陀螺羅經(jīng)進(jìn)行航向比對(duì)等方法測(cè)定磁羅經(jīng)自差。

5 結(jié)束語

我國是古航海國家之一，不僅發(fā)明了指南針，也是最早將指南針用于航海的國家。能否保證磁羅經(jīng)處于良好工作狀態(tài)，直接關(guān)系到船舶的航行安全。在磁羅經(jīng)技術(shù)向數(shù)字化和自動(dòng)化發(fā)展，磁羅經(jīng)校正工作也需要將傳統(tǒng)技能與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合起來，更好地為航海技術(shù)的發(fā)展服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國人民解放軍海軍司令部航海保證部.太陽方位表B116.1976.

[2] 中華人民共和國海事局.國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)規(guī)則.2020.

[3] 鄢天金.磁羅經(jīng)校正技術(shù)[M].北京：人民交通出版社.1994.

[4]ｖ關(guān)政軍.磁羅經(jīng)技術(shù)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社.2003.

[5] 中國航海學(xué)會(huì).磁羅經(jīng)校正技術(shù)[M].北京：人民交通出版社股份有限公司.2019，7.

[6] 劉昊天.關(guān)于磁羅經(jīng)自差校正工作電算化發(fā)展的實(shí)踐與分析[J].科技與企業(yè)，2015（12）.

作者簡介：

盧奇輝，船長，海務(wù)部主管，磁羅經(jīng)校正員，浙江海事局船員適任評(píng)估員，浙江省航海學(xué)會(huì)理事、臺(tái)州航海學(xué)會(huì)副理事長，（E-mail）lqh@zjxiehai.com，13968690952