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《郑和航海图》中所标示的各港牵星“指”数，换算成现在的纬度度数，其误差已在人的视线范围之内，并不影响船舶安全抵达目的港。
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明人李诩在《戒庵老人漫笔》中记载了苏州人马怀德的一副牵星板，“乌木为之，自小渐大，大者长七寸余。标为一指、二指，以至十二指，俱有细刻，若分寸然。又有象牙一块，长二寸，四角皆缺，上有半指、半角、一角、三角等字，颠倒相向，盖周髀算尺也”。明代牵星板多用优质乌木制成，由12块正方形木板组成，最大的一块每边长约24厘米，称为十二指板；次一块，边长约22厘米，叫十一指板，以下每块边长递减两厘米，分别叫十指板、九指板……到最小的一块，每边长两厘米，如一个拇指宽，叫一指板。另外有正方形象牙板一块，边长二寸，四角皆缺，缺边长度分别是最小一块牵星板边长的二分之一、八分之一、四分之一、四分之三。一“指”等于四“角”，象牙板上刻有半指、半角、一角、三角等字样，颠倒相向。
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使用时，左手拿牵星板一端的中心，手臂伸直，眼望天空，使牵星板板面与海平面垂直，板上引一根长约60厘米的绳子，用右手抓住拉直，以固定牵星板与观测者眼睛之间的距离，使板的上边缘与所测星辰相接，下边缘与海天交线相合，这样，便可得出星体离海平面的高度。观测时，可随星体高度不同，将十二块牵星板替换使用，直到选用的那块板上下边缘达到上述要求为止。这时使用的牵星板是几指，这个星体的高度就是这个指数。“角”可以根据牵星板上的刻度或用小象牙块量出。
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明代茅元仪所著的《武备志》中收录了《郑和航海图》留传至今的四幅郑和船队《过洋牵星图》，为我们提供了郑和船队运用牵星术导航定位的实例。虽说只有四幅图，记载牵星高度的地名却有三十余处，它们均分布在苏门答剌以西的各条远洋航线上，从中可看出郑和船队在远洋航行中如何正确判断船舶位置与航线等重大技术问题，成为中国最早、最具体、最完备的关于牵星术的史料记载。其中一幅“古里往忽鲁谟斯过洋牵星图”的文字说明中写道：
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“指过洋，看北辰星十一指，灯笼骨星四指半，看东边织女星七指为母，看西南布司星九指，看西北布司星十一指。丁得把昔（今印度西海岸马尔范港口南侧的丹迪锚地）开到忽鲁谟斯，看北辰星十四指。”查核其他三图，皆有“某处回（或往）某处过洋牵星图”字样。
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郑和船队还利用前人的航海观天经验，运用各种测天口诀进行导航定位。如白天有《定太阳出没歌》：“正九出乙没庚方，二八出兔没鸡场。三七出甲从辛没，四六出寅没犬藏。五月出艮归乾上，仲冬示巽没坤方。惟有十月十二月，出辰入申仔细详。”这首歌诀改换成今天的方位，就是：正月九月出于一百零五度，没于二百二十五度；二月八月出于九十度，没于二百二十度；三月七月出于七十五度，没于二百八十五度；四月六月出于六十度，没于三百度；
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五月出于四十五度，归于三百一十五度；仲冬出于一百三十五度，没于二百二十五度；惟有十月十二月，出于一百一十二度，入于二百四十度。这首歌诀反映了不同月份太阳出没的方位，与实际太阳出没的方位误差较小。测定太阳出没的方位，依据计时的“更”，便可计算出船队的方位。夜间则有《牵星歌》：“北斗出在丑癸，人在壬亥。华盖出在癸入在壬。灯笼骨星出在巳丙入在丁未。水平星出在巳丙入在丁未。”这和观测太阳出没的方法是一样的。此外，还有《观电法》、《定针风云法》等民间观天口诀。
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海上的气象变化万千，有时阳光灿烂，万里无云，有时阴云密布，船员无法完全依靠观察日月星辰来导航，有时就必须依靠地文航海技术。这项技术是船队以航海图为依据，利用航海罗盘、计程仪、测深仪等航海仪器，按航海图、针路簿所记沿途各地的针路、里程、海水深度、海底地质等导航，从而确保船队沿着正确航线前进。
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自宋代发明航海罗盘后，一定程度上弥补了天文导航的不足。郑和下西洋时，指南针在航海上的应用已不仅是标示南北方向，更主要的是用于测定针路，“以针位取海道”。所谓“针路”，是指航海时用罗盘等方法确定航线。郑和船队所使用的罗盘是北宋以后开始广泛使用于海船的指南浮针，是一种水罗盘。罗盘是可以提供任何方向基准的盘，“斫木为盘，书刻干支之字，浮针于水，指向行舟”。此种指南针“以针横贯灯芯，浮水中”，指示南北。其结构是一磁针靠灯芯草的浮力漂浮水面上，下附方位罗盘。郑和船队所用罗盘刻有24个方位，在一个木制圆盘底面，用色漆划分24等分。
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用十二地支（即子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥）和八天干（即甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸）加上四维（即干、坤、巽、艮），共24个字配合来表示方位。圆形罗盘为360度，以“子”对正北为零度，，以“卯”对正东90度，以“午”对正南为180度，以“酉”对正西270度，每个方位相差15度。罗盘上注入浅水，指针是人工制成的一根磁铁薄片，依靠灯草浮力漂浮水面，使其自由地指南示北，灯草由细丝牵住固定在水中央。航行时，观指针以确定方位，故又称水浮针。指针正好指向某方位，称为“单针”或“丹针”，也称正针。
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若指向两个方位之间，称为“缝针”（又称指两间），缝针取左右二字度数和的二分之一。在实际应用时，可产生48个方位，大大提高了海上导向的精确度。郑和船队在使用罗盘导航时，熟练地运用“缝针”等方法，因地制宜测定比较精确的针路，单针与缝针配合使用，使导航方位尽可能准确，从而保障了船队通航顺利。郑和船队中负责使用罗盘的人称为“火长”，这些火长大多是从东南沿海地区具有丰富航海经验的艄工中选拔出来的。
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郑和船队的“海行之法，以六十里为更，以托避礁浅，以针位取海道”。船队远航要随时掌握约行几更，可到某地；又必须沉绳海底，打量某处深浅几托，从而探知船舶所在位置，所过为何岛屿，以及哪儿礁险宜防等；与此同时，对所测地点记下由罗盘所定的方位和所取的针路。郑和下西洋所用“针经图式”，就是船队在往返亚非诸国的程途中不断探测海道逐步总结而制定的。一旦有了可靠引以为凭的“针经图式”，船队就据此，并运用“更”、“托”（指两臂张开伸直的长度，一托约2米左右）、“针位”等方法确保船队航行不偏离既定航道。如此，船队航行“循习既久，如走平原”。
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“更”既是计时单位，又是计程单位，船行一昼夜为10更，一更即2.4小时。明代人们主要用燃香法计时，一炷香燃尽便是一“更”。后来人们又用“沙漏”（又称“更瓶”）计时，即两只形状相同、容积相等的细口大腹玻璃瓶，一个装满细砂倒悬在上面，空的放在下面承接。上下瓶口对准，上瓶细砂徐徐漏入下瓶，上瓶漏完，下瓶装满，立即更换上下瓶位置，继续漏接，如此循环往复。上瓶漏完，下瓶装满，即为一“更”，一昼夜正好更换10次。
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“更”作为计程单位，是从计时单位转化而来，是指船舶在标准航速下一更（2.4小时）在海上所航行的里程。这个标准航速，也是中国古代航海者世代摸索出来的。它确定的方法是：船舶在海上航行时将木片从船头投到水中，一位经过训练的“船师”用标准步速走向船尾。当船师走到船尾，木片也正好到船尾，这样的航速就是标准航速，人们称为“上更”。在这样的航速下，船行一更的时间，就是一更的里程，也就是六十华里。但海上风有大小、顺逆之分，船速就有快慢之别，有时人到船尾木片还未到，这叫“不及更”，有时人未到而木片已到就叫“过更”。“不及更”或“过更”航行一更的时间都不能作一更。这时对航程的计算就比较复杂了。如人走到船中间，木片到了船尾，或人走到船尾，木片恰到船的中间，这都好算，但这种恰巧的机会不是经常有的，所以必须记下人和木片的差距与船的长度之比，再根据标准更数加减折合才行。可见要确定海上的里程“更”，一个是测定时间的“更”，一个是要确定标准航速，二者缺一不可。
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在水天一色的茫茫大海上，仅靠罗盘指示方向是不能到达目的地的。因为远洋航线不是笔直的，船只要不断变更航向才行。
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船舶要改变航向，就要知道航程，如锡兰山至甘巴里的航线为壬亥五更、壬子十五更、单子十五更、壬子十五更。按照这条航线，首先航向是壬亥（即337.5度），走完五更的里程后，就要改变航向为壬子（即342.5度），再走十五更后，又要改变航向为单子（即360度）只有这样，才能抵达目的地甘巴里。可见，远洋航行既离不开罗盘，也离不开“更”的计算，有时海上船只“误收他处者，皆由罗针不准，错记更数”。“更”在远洋航海上的应用，是中国古代航海者的一大创造。“更”和罗盘的结合使用，不仅为郑和船队开辟了一条条通往亚非各国的准确航线，而且成为此后数个世纪内的主要航海方法，对亚洲航海技术有着深远影响。
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郑和在航海中很注意海洋上的危险海区，对各地危及航海的潮汐、波浪、漩涡等都有认真的观察记录，船队可通过观察海水颜色和研究海洋生物分布的规律，找到顺利通过或避开危险海区的途径。郑和船队对航行经过沿线海洋的深浅、海底情况、潮汐涨退等都有精确的测量和认真的观察记录，并留下了比较系统的记录资料。
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保障船队顺利远航，除了航海技术，保障船员身体健康也是不可缺少的。郑和下西洋船队配有一定数量的医官、医士，大约150名乘员配备1名医官或医士。这些医官、医士一方面是来源于明朝廷太医院，另一方面从民间良医中应征招募。他们的首要任务就是为船队全体成员防病治病。远洋航行最担心的是传染病和维生素缺乏症。下西洋船队曾遇到“疟疾”之类疾病的危害，但未出现因某种疾病造成船队大幅减员的情形。15世纪世界各国远洋航行和探险活动与郑和船队航行范围相似，多在赤道南北、热带和亚热带地区，各国船员都受到传染病和维生素缺乏症的严重威胁，造成大量减员，有些探险队的活动还因而失败。1497年，达·伽马率领四艘舰船160多名船员进行探险活动，当他两年后返回里斯本时，因坏血病流行，船员生还者不到三分之一。然而，郑和船队并未出现坏血病，原因之一就是官兵船员普遍喜欢饮茶，客观上起到预防坏血病的作用。根据现代研究，茶叶富含维生素C，新鲜绿茶预防坏血病的效果与柠檬相似。每人每天饮茶3—5杯就可防止坏血病的发生。我国是茶叶产地，百姓在公元4世纪即有饮茶习惯。而茶叶直到公元16—17世纪才传入欧洲，因而15世纪时西方航海国家尚无饮茶习惯，这也许是当时西方航海船队中坏血病流行的原因之一。宋元时期，阿拉伯商船常来福建泉州“互市”。这些阿拉伯人在海上往往航行数月，途中因坏血病死亡者不计其数，而中国船员到阿拉伯去却很少因坏血病死亡，这让阿拉伯人异常诧异。他们仔细研究中国船员的生活习惯，才知道中国船员都以茶叶为饮料，以干菜佐餐，这两样东西都富含维他命C，因此中国船员很少会患坏血病。后来，阿拉伯人也开始喜欢饮茶。
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当然，郑和船队医官医士担负的任务是多重的，他们还得为到达的西洋各国官民防病治病并以此作为和平交往的手段，还要参加商贸活动。郑和船队从国外输入的重要商品是香药，包括各种香料、调味品、颜料和药材等。香药的鉴别要有专门技术，中药材的鉴定、调查、采集和购买也需要专业人士，这时医官、医士的作用便可显现出来。
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1415年8月，葡萄牙船队占领非洲北部重要港口城市休达（Ceuta），这成为葡萄牙一系列海外扩张和海上探险活动的开端。
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1488年，葡萄牙船队在迪亚士（BartolomeuDias）绕过非洲好望角，进入印度洋，打通了通往印度洋的航路，实现了航海探险中的一大突破，对后来的地理发现起到了极大的推动作用，也成为世界格局、时代面貌发生重大变化的先兆。国外许多学者把“公元1500年作为中古与近代的分界线”，15世纪的大航海活动也就具有了划时代的意义。
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而揭开这个大航海时代序幕的，正是中国明朝的航海家郑和。
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在长达28年的时间内，郑和率领庞大船队航行于西太平洋和印度洋之间。与欧洲远洋船队相比，郑和船队在航海诸多方面领先。从时间上说，郑和下西洋远在同时代西方航海家之先。15世纪初，当地中海的航海家们只在周边近海航行、葡萄牙人自非洲西海岸缓缓南行探寻神秘大海的时候，郑和船队已屡次扬帆出使西洋，多次进行长时间的远洋航行。与欧洲人的洲际航海相比，郑和下西洋始于1405年，比哥伦布1492年到达美洲要早87年，比1498年达·伽马到达印度卡利库特港（今译“卡利卡特”，即古里）要早93年，比麦哲伦1519年开始环球航行要早114年。郑和七下西洋前后持续28年，这也是欧洲航海家不能相比的。就船队规模而言，郑和船队大型宝船长44丈4尺，宽18丈，为当时世界上最大的帆船。船队每次远航通常拥有60余艘大、中型宝船，加上小型海船，整个船队多达100余艘船舰。一下西洋时有大、中型宝船63艘，各类船舶共160余艘，官兵27800余人。三下西洋时有大、中型宝船48艘，各类船舶100余艘，官兵27000余人。七下西洋时则有宝船61艘，各类船舶100余艘，官兵27550人。而达·伽马去印度时率领的葡萄牙船队仅由4艘轻便快船、160余名船员组成，船只从120吨到50吨不等。哥伦布去美洲时只有3艘帆船，最大的一艘3桅帆船旗舰“圣玛利亚”号长仅20米，载重100余吨，另两只较小的仅载重60吨和50吨，全体船员共约90人。麦哲伦1519年环球航行时率领265名船员，分乘5艘帆船出发，最大的两艘130吨，最小的一艘仅60吨。通过以上对比，郑和下西洋船队规模之大、船型之巨、航海技术之先进、人数之多、时间之久、航海累积里程之长，都是欧洲航海家无法相比的。
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由于种种历史条件的局限，真正启动世界大航海时代到来、推动世界历史发生划时代转变的历史使命未能由郑和率领的下西洋船队完成。然而，郑和作为世界上第一个洲际航海家，经略海洋，以敢为天下先的精神，揭开了世界航行史从大陆转向海洋的序幕，成为比达·伽马、哥伦布和麦哲伦等世界航海家更早的先行者，对中国和世界航海事业的发展作出了不可磨灭的贡献。
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