从数学角度来看,矢量是一条具有方向和长短的射线。
(1) 真矢量是以地球为坐标系,矢量线方向为船舶相对于地球的运动方向。如下图所示:

(2) 相对矢量是以本船为坐标原点,矢量线方向为他船相对于本船的运动方向。此时本船没有矢量线。如下图所示:

矢量显示时间一定时,航速越大,则矢量线越长;反之,航速越小,则矢量线越短。调整矢量线的长短也可以通过改变矢量时间的方式:航速一定时,矢量时间越大,则矢量线越长;反之,矢量时间越小,则矢量线越短。
二、应用
理解了真矢量与相对矢量的定义后,下面我们就如何运用真矢量与相对矢量进行讨论。原则是确保船舶安全航行,选择时要考虑是主动避让还是定位,不同的情况对应着不同的运动模式。一般在大洋航行时,主要是观察本船与他船有无碰撞危险,因此选择相对运动矢量线。当在狭窄的水道或进出港航行时,为了精确定位,一般选择真运动矢量线。
根据中国海事《国内航行船舶船载电子海图系统和自动识别系统设备管理规定》,中国籍沿海航行船舶将全面配备电子海图系统。此规定的实施将大大加快电子海图在船舶上的应用进程。电子海图完整地将水深、航道、航标、危险障碍物等保证进出港航行安全的基本要素完美地组合显示出来,不仅能大大降低了复杂水域的航行难度,而且能极大地保证了航行安全。由于ARPA雷达中的矢量线与电子海图上的矢量线是同一原理,适用ARPA雷达中的矢量线更加适合与电子海图共同使用。
电子海图的一个重要的用途就是导航。要在进出港航行中发挥电子海图的导航功能,就要预先将已制订好的进/出港航线输入到电子海图中,供航行参考。电子海图常以“真北向上”显示模式在电子海图显示为本船的船首线。只有在无风流影响的情况下,稳定航向航行时,真矢量方向与所见的船艏线才是一致的。而当船舶受风、水流的影响,有风流压差时,在真矢量和船首线之间存在一个风流压差角。尤其在狭窄航道、港口内水域航行时,受到地形、潮汐、风等因素影响,经常会产生较大的风流压差,使船舶在航行中偏离预定的航线。
在ARPA、电子海图上,矢量线的偏移是非常直观、灵敏的,向驾驶人员发出明确的本船运动状态改变的信号。这种变化在数秒内就能观察到,有足够的时间进行航向调整。沿着预定的航线移动,就能安全地在狭水道、航道中航行。电子海图上进行的矢量航行状态是真实的船舶航行状态的一一映射。在时时刻刻都能在电子海图上看清本船的船位、航向、航速、偏航状态、航经位置的海图水深、与危险障碍物的距离等等的状态下,矢量线航法是对常规的目视航标导航、雷达测向测距导航、GPS定位导航的综合应用的导航方法,是量变到质变的提高。
在狭窄航道里会船时,及早打开本船矢量线,防止两船矢量线在近距离上交叉,是安全会船的关键。特别是在转向航段内会船,两船交叉角度大,而航道宽度又限制着双方不能过早大幅度让开,此时,应考虑及早减车控速,尽快降低航速以留有更多时间处置局面。在电子海图上用矢量线航法,既可以监控船舶运动态势,又可以监控本船在航道中的船位,能较好地解决这一问题。如下图所示:

三、结语
随着ARPA、北斗、AIS、电子海图的日益普及,在船舶的安全航行和导航作业自动化中发挥着重要的作用。矢量线是充分利用ARPA、电子海图的矢量自动实时计算后显示船舶真实运动态势这一功能,是避碰、导航等航海实践上应用的结晶。
雷海将同更多的航海同仁携手共进,将这一先进的航行方法不断拓展加深,为船舶导航安全做出自己的贡献。
参考文献
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2 黄言平. 船舶矢量线航法应用研究. 航海技术,2009.第5期.
3 余文杰. 电子海图结合ARPA矢量线航法在进出港航行中的应用. 中国水运,2012.第12期.
4 李义兵. ARPA雷达矢量线航法. 世界海运,2005.第6期.

