Navigointi

Navigointi on minkä tahansa aluksen tai ajoneuvon paikan ja kulkusuunnan määrittämistä eri menetelmillä. Sana navigointi tulee latinan sanasta navigare ’merenkulku’. Tunnetuinta navigointi lieneekin merenkulussa, johon se varsin yleisesti yhdistetään. 
Navigointiin sisältyvät kaikki merenkululliset toimenpiteet, kuten aluksen sijainnin määritys, sopivan kulkusuunnan asettaminen ja aluksen turvallisen kulun takaaminen. Tästä toiminnasta vastaa aina aluksen päällikkö.
Käytännössä päällikkö delegoi navigointitehtävät aluksen vahtipäällikköinä toimiville perämiehille, jotka vuorollaan toteuttavat päällikön valitsemaa reittiä. Päällikön vastuuta ei kuitenkaan voida siirtää, joten esimerkiksi karilleajotilanteessa syytteisiin vastaa aina ensisijaisesti aluksen päällikkö, riippumatta siitä kuka navigoi ja ohjasi alusta.
Myös ilmailussa harjoitetaan navigointia, johon pätevät aivan samat määritelmät ja vastuut kuin merenkulussakin. Menetelmät tosin ovat erilaisia ja painottuvat nykyään erityisesti ammattiliikenteessä elektronisiin menetelmiin. Vain urheilulentäjät, erityisesti purjelentäjät ja riippuliitäjät, turvautuvat vielä näkövaraiseen navigointiin.
Elektronisen navigoinnin alalla lentonavigointi on edelläkävijä; jo varhain tulivat käyttöön niin radiomajakat kuin lennonvalvontakin. Erilaiset ohjausmenetelmät, eräinä tunnetuimpina GCA ja ILS, sekä tietenkin tutka, testattiin nimenomaan lentoliikenteen käytössä, joskin monia näistä menetelmistä kehitettiin alun perin sotilaskäyttöön.   
Myös maaliikenteessä harjoitetaan navigointia. Satelliittiperusteinen GPS-järjestelmä otettiin jossakin vaiheessa käyttöön myös maaliikenteessä ja se onkin osoittautunut monella tavoin hyväksi apuvälineeksi. Ammattiliikenne on ottanut siitä suurimman hyödyn, joskin käyttö kasvaa myös yksityisliikenteessä sitä mukaa kuin laitteiden hinta laskee. Jalankulkijoista tätä laitetta käyttävät pääasiassa vain eräretkeilijät, joille se on hyödyllisin.  Kokonaan laite ei tule syrjäyttämään karttaa ja kompassia, vaan molemmat täydentävät toisiaan.

Navigoinnin varhaiset vaiheet

Esihistoriallisista navigoijista on ennen kaikkea mainittava polynesialaiset noin tuhat vuotta sitten ja viikingit, jotka saavuttivat Amerikan samoihin aikoihin. Sulawesilaiset asuttivat Madagaskarin nykyisestä Indonesiasta käsin noin vuoden 500 paikkeilla. Polynesialaisten navigointitaidot olivat nykyaikaisen merimiehen näkökulmasta vähintäänkin outoja. Heidän taitonsa paikanmäärityksessä perustui pitkälti alueensa merivirtojen tuntemiseen, ja jos virtaus oli liian heikko silmin nähtäväksi tai kädellä tunnettavaksi, polynesialaisnavigoija laskeutui alastomana mereen ja tunnusteli virtauksia vartalonsa avulla. Vanhoja navigointivälineitä ovat myös aurinkokello ja aurinkokivi.
Viikinkien navigointi perustui auringon ja yöllä Pohjantähden aseman määrittämiseen. Viikingit määrittelivät leveysasteen aurinkolevyn kautta päivällä, ja toisaalta sirkumpolaaristen tähtien kautta yöllä. Maan läheisyys kyettiin toteamaan aaltojen muodosta ja murtumisesta, ja toisaalta linnuista sekä pilvimuodostelmista, jotka ovat erilaisia kuin merellä.
Yksi varhaisimpia navigointimenetelmiä on ristisuuntima. Käytettäessä ristisuuntimaa otetaan suuntima kahteen eri kohteeseen, ja lasketaan niiden leikkauspiste. Navigaattori sijaitsee tässä leikkauspisteessä. Ristisuuntiman käyttö on yhä tänäkin päivänä ensimmäinen navigointimenetelmä, mikä merenkulkijoille opetetaan, ja sen osaamista edellytetään kaikissa merenkulkututkinnoissa.

Perinteiset menetelmät

Ennen GPS-laitteita ja tietokoneita navigoinnin perusvälineitä olivat suunnan antava kompassi, nopeuden ja/tai matkan antava loki, kronometri (kello) ja kulmanmittausvälineet, kuten astrolabi, jaakobinsauva ja sekstantti. 
Rannikolla pystytään navigoimaan maamerkkien avulla, mikä edellyttää hyvien, geometrisesti oikeiden karttojen tai sijaintitietojen käyttöä. Niiden tuottaminen on kartografian ja geodesian tehtävänä. Havainnoimalla maamerkkejä voidaan määrittää aluksen senhetkinen sijainti ja kartan avulla määrittää oikea kurssi, joka pidetään kompassin avulla.
Havaintojen välillä aluksen sijaintia voidaan seurata merkintälaskulla, joka perustuu tunnetun nopeuden ja suunnan ekstrapolointiin. Merkintälaskun tulos perustuu arvioihin suunnasta ja nopeudesta eikä siten ole tarkka, vaan huononee nopeasti ajan kuluessa. Inertianavigointi on tavallaan merkintälaskun hi-tech versio, jossa herkät anturit mittaavat aluksen liikkeitä jatkuvasti.
Navigointi avomerellä edellytti tarkkaa ajanpitoa kronometrin avulla: latitudi eli leveysaste saadaan napakorkeuden avulla, mutta longitudin eli pituusasteen määritys edellytti, että tunnettiin paikallisen ajan ja lähtösataman virallisen ajan välinen ero. Vasta vuonna 1762 kyettiin valmistamaan tähän kelpaava riittävän tarkka kronometri (John Harrison). Tähtitieteellinen navigointi sekstantin, kronometrin ja The Nautical Almanacin avulla on yhä tänäkin päivänä kaiken navigoinnin perusta, ja meripäällystötutkinnossa edellytetään tähtitieteellisen navigoinnin hallintaa. Jokaiselta merialukselta tulee löytyä tähtitieteelliseen navigointiin tarvittavat välineet.
Tähtitieteellisessä navigoinnissa määritetään taivaankappaleen korkeus sekstantilla ja sen atsimuutti suuntimakompassilla, ja määritellään taivaankappaleen sijainti ja tuntikulma Nautical Almanacista. Tämän jälkeen lasketaan trigonometrian keinoin taivaankappaleen sijoittaja - se käyrä, jolla taivaankappaleen näkyvyys vastaa kyseistä havaintoa kronometrin määrittelemään kellonaikaan. Kun havainto tehdään kahdesta taivaankappaleesta, voidaan kahden sijoittajan risteyskohdasta määrittää paikka. Sekstantin maksimitarkkuus on 0,1 kulmaminuuttia, joka vastaa yhtä kaapelinmittaa (183 m). Avomerellä 20 mpk katsotaan riittäväksi mittaustarkkuudeksi.
Hyperbeliset navigointijärjestelmät (Decca, Loran) olivat 1900-luvun loppupuolella merkittäviä, vaikka satelliittinavigointi on osin syrjännyt ne. Samoin Transit-satelliittipaikannusjärjestelmä 
ei ole enää käytössä. Hyperbelinavigaatio perustuu siihen, että kahden eri pisteen välisen erotuksen vakioetäisyyden ura muodostaa hyperbelin. Useampien erotusten väliset hyperbelit muodostavat hyperbelikentän, jossa hyperbelien väliä kutsutaan kujaksi. Hyperbelinavigaatiossa mitataan kahden eri lähettimen lähettämän signaalin joko matkaeroa (Loran) tai aikaeroa (Decca), ja näin saadaan paikannettua sijoittaja joko hyperbelille tai näiden väliselle kujalle (lane). Kun tämä paikannus tehdään kahdesti - vaihtaen toinen lähettimistä kolmanteen - voidaan paikka määrittää nyt hyvin tarkasti kahden sijoittajan ristisuuntimana.

Nykyaika

Navigoinnista puhutaan nykyisin myös ilma- ja avaruuslentojen yhteydessä. Mikäli on kyse miehittämättömästä aluksesta, puhutaan ohjauksesta. 
GPS-järjestelmä on nykyisin käytetyin navigointimenetelmä. Se on maailmanlaajuisesti käytettävissä, tosiaikainen ja passiivinen. Vastaavat järjestelmät ovat GLONASS (Venäjä) ja Galileo (EU, vasta suunnitteilla). Satelliittipaikannus vaatii mm. merenkulussa korjaustietoja maa-asemilta, Suomessa Merenkulkulaitos ylläpitää differentiaali-GPS-verkostoa suurten satamakaupunkien luona.
Ilma- ja avaruusnavigoinnin apuvälineenä käytetään inertianavigointia.

Suomen navigaatiolitto ry.

Navigointi on harrastuksena lisännyt suosiotaan tasaisesti veneilyn suosion kasvaessa. Merkittävin ja pisimpään toiminut harrastajien yhteisö on Suomen Navigaatioliitto. Sen perustivat meriupseeri evp., toimittaja Stig Westerlund ja merikapteeni, myöhempi merenkulkuneuvos Arvo Heikki Sainio vuonna 1957. Porkkalan vuokra-alueen palautuksen yhteydessä avautui suomalaisille uusia veneilyreittejä ja mahdollisuuksia. 
Moninaisten vaiheiden kautta liitto ja sen perusseura Navigationssällskap i Finland saavuttivat vakiintuneen aseman; muitakin seuroja ryhdyttiin perustamaan, ja nykyään niiden ja työväenopistojen harjoittama navigaatiokurssien järjestäminen on saavuttanut suorastaan institutionaalisen aseman.Liiton perusperiaate on pitää yllä vanhoja matemaattisia ja maantieteellisiä merenkulkutaitoja. Navigaatioliitossa ei ole henkilöjäseniä, vain yhteisöjäseniä. 
Liitolla on tutkintojärjestelmä, joka koostuu kolmesta tutkinnosta: 1) saaristolaivuri-, 2) rannikkolaivuri- ja 3) avomerilaivuri. Kaksi alinta astetta käsittävät matemaattista ja maantieteellistä merenkulkuoppia sekä meriteiden sääntöjä. Kunkin asteen voi suorittaa noin neljässä kuukaudessa. Tutkintoja järjestetään kaksi kertaa vuodessa, samaan aikaan kaikkialla Suomessa. Ylin tutkinto eli avomerilaivuri kestää koko talven ja sen tutkintoja on kerran vuodessa eli keväällä. Tutkinnot on nykyään suoritettava porrastetusti, vielä 1980-luvulla saattoi rannikkolaivurin suorittaa suoraan. Kaikilla kolmella asteella on oma pätevyysviirinsä ja tunnuksensa. Tutkintoja on pidetty säännöllisesti ajan tasalla.  Esimerkiksi radiosuuntiminen poistui rannikkolaivurien opetuksesta kun meriradiomajakat poistuivat käytöstä.  Tilalle tuli vuorovesinavigoinnin perusteet. Liiton järjestämä rannikkonavigoinnin tutkinto hyväksytään näyttönä teoriaosaamisesta kansainvälistä huviveneenkuljettajankirjaa varten.
1990-luvulla Navigaatioliitto teki yhteistyösopimuksen muiden silloisten veneilyliittojen eli Suomen Veneilyliiton ja Suomen Purjehtijaliiton kanssa. Siitä lähtien vain Navigaatioliittoon kuuluvat seurat ovat voineet hankkia itselleen katsastusmiehiä sekä oman pursilipun, kun aiemmin edellytyksenä oli joko Veneily- tai Purjehtijaliiton jäsenyys.