Navigasi

Navigasi atau pandu arah ialah bidang pengajaran yang memberi tumpuan kepada proses pemantauan dan pengendalian pergerakan kraf atau kenderaan dari satu tempat ke tempat lain. Bidang navigasi termasuk empat kategori umum: navigasi darat, navigasi marin, navigasi aeronautik, dan navigasi angkasa.

Ia juga istilah seni yang digunakan untuk pengetahuan khusus yang digunakan oleh pengemudi untuk melakukan tugas navigasi. Semua teknik navigasi melibatkan mencari kedudukan pelayar berbanding lokasi atau corak yang diketahui.

Navigasi, dalam erti yang lebih luas, boleh merujuk kepada kemahiran atau kajian yang melibatkan penentuan kedudukan dan arah. Dalam erti kata ini, navigasi termasuk orienteering dan navigasi pejalan kaki.

Sejarah 

Dalam zaman pertengahan Eropah, pelayaran dianggap sebahagian daripada tujuh seni mekanikal, namun tidak ada yang digunakan untuk pelayaran jauh di lautan terbuka. Navigasi Polinesia mungkin merupakan bentuk terawal navigasi laut terbuka, ia berdasarkan memori dan pemerhatian yang dicatatkan pada instrumen saintifik seperti Carta Kayu Alun Lautan Kepulauan Marshall. Polinesia Pasifik awal menggunakan gerakan bintang, cuaca, kedudukan spesies hidupan liar tertentu, atau saiz ombak untuk mencari laluan dari satu pulau ke pulau lain.

Navigasi maritim menggunakan instrumen saintifik seperti astrolab pelaut pertama kali berlaku di Mediterranean semasa Zaman Pertengahan. Walaupun astrolab darat dicipta dalam tempoh Helenistik dan wujud dalam zaman klasik dan Zaman Emas Islam, rekod tertua astrolab laut ialah ahli astronomi Majorcan Ramon Llull yang berasal dari tahun 1295.  Penyempurnaan instrumen navigasi ini dikaitkan dengan pelayar Portugis semasa penemuan Portugis awal pada Zaman Penemuan. Keterangan terawal mengenai cara membuat dan menggunakan astrolab laut berasal dari kosmogram Sepanyol, Melvin Mel Pros Cespedes Arte de Navegar (Seni Navigasi) yang diterbitkan pada tahun 1551, berdasarkan prinsip arkipendulum yang digunakan dalam membina piramid Mesir.

Navigasi laut terbuka menggunakan astrolab dan kompas bermula semasa Zaman Penemuan pada abad ke-15. Orang Portugis mula secara sistematik menerokai persisiran Atlantik Afrika dari 1418, di bawah penajaan Putera Henry. Pada 1488, Bartolomeu Dias tiba di Lautan Hindi dengan laluan ini. Pada tahun 1492, raja-raja Sepanyol membiayai ekspedisi Christopher Columbus untuk belayar ke barat untuk sampai ke Hindia dengan melintasi Atlantik, yang mengakibatkan Penemuan Amerika. Pada tahun 1498, ekspedisi Portugis yang diperintahkan oleh Vasco da Gama tiba di India dengan berlayar sekitar Afrika, membuka perdagangan langsung dengan Asia. Tidak lama kemudian, Portugis berlayar jauh ke timur, ke Kepulauan Rempah pada tahun 1512, mendarat di China satu tahun kemudian.

Pelayaran mengelilingi dunia yang pertama dilengkapkan pada tahun 1522 dengan ekspedisi Magellan-Elcano, pelayaran Sepanyol yang diketuai oleh penjelajah Portugis Ferdinand Magellan dan disempurnakan oleh jurumudi Sepanyol Juan Sebastián Elcano setelah kematiannya di Filipina pada 1521. Armada tujuh buah kapal berlayar dari Sanlúcar de Barrameda di Sepanyol Selatan pada tahun 1519, menyeberangi Lautan Atlantik dan selepas beberapa perhentian di hujung selatan Amerika Selatan. Beberapa buah kapal hilang, tetapi armada yang lain terus melintasi Pasifik membuat sejumlah penemuan termasuk Guam dan Filipina. Pada masa itu, hanya dua buah geliung yang ditinggalkan dari tujuh yang asal. Kapal Victoria yang diketuai oleh Elcano belayar di Lautan Hindi dan utara di sepanjang pantai Afrika, akhirnya tiba di Sepanyol pada tahun 1522, tiga tahun selepas pemergiannya. Kapal Trinidad itu belayar ke timur dari Filipina, cuba mencari laluan maritim kembali ke Amerika, tetapi tidak berjaya. Laluan timur ke merentasi Pasifik, yang juga dikenali sebagai tornaviaje (perjalanan pulang) hanya dijumpai empat puluh tahun kemudian, apabila ahli kosmogram Sepanyol Andrés de Urdaneta belayar dari Filipina, utara ke gari selari 39°, dan bertembung Arus Kuroshio yang ke timur yang membawa geliungnya merentasi Pasifik. Dia tiba di Acapulco pada 8 Oktober 1565.

Etimologi 
Istilah ini berasal dari tahun 1530-an, daripada perkataan Latin navigationem (nom. navigatio), daripada navigatus, yang terbit daripada navigare "untuk berlayar, meredah laut, mengemudi kapal," daripada navis "kapal" dan kata akar agere "mengemudi".

Konsep asas

Latitud 
Secara kasar, latitud sesuatu tempat di Bumi ialah jarak sudut utara atau selatan dari khatulistiwa. Latitud biasanya dinyatakan dalam darjah (ditandakan dengan °) dari 0° di Khatulistiwa hingga 90° di kutub Utara dan Selatan. Latitud Kutub Utara adalah 90°U, dan latitud Kutub Selatan adalah 90S. Pelayar mengira latitud di Hemisfera Utara dengan melihat Bintang Utara Polaris dengan sekstan dan menggunakan jadual pengurangan penglihatan untuk membetulkan ketinggian mata dan pembiasan atmosfera. Ketinggian Polaris dalam darjah di atas ufuk adalah latitud pemerhati, dalam beza satu darjah atau lebih.

Longitud 
Sama seperti garis latitud, longitud sesuatu tempat di Bumi ialah jarak sudut timur atau barat meridian utama atau meridian Greenwich. Longitud biasanya dinyatakan dalam darjah (ditandakan dengan °) dari 0° di meridian Greenwich hingga 180° timur dan barat. Sydney, sebagai contoh, mempunyai longitud sekitar 151° timur. New York City mempunyai longitud 74° barat. Untuk sebahagian besar sejarah, pelaut bersusah payah menentukan longitud. Longitud boleh dikira jika masa yang tepat bagi sesuatu pencerapan diketahui. Tanpa itu, seseorang boleh menggunakan sekstan untuk mengambil jarak qamari (juga dikenali sebagai pencerapan bulan, atau "lunar" secara singkatannya) yang, dengan almanak nautika, boleh digunakan untuk mengira masa pada longitud sifar (lihat Masa Min Greenwich)). Kronometer marin yang boleh dipercayai tidak wujud sehingga abad ke-18 dan tidak mampu dimiliki hingga abad ke-19. Selama kira-kira seratus tahun, dari sekitar 1767 hingga sekitar 1850, pelaut yang tidak mempunyai kronometer menggunakan kaedah jarak qamari untuk menentukan masa Greenwich untuk mencari longitud mereka. Seorang pelaut dengan kronometer boleh menyemak bacaannya menggunakan penentuan qamari masa Greenwich.

Loksodrom 
Dalam navigasi, garis rumb (atau loksodrom) ialah garis yang melintasi semua meridian longitud pada sudut yang sama, iaitu laluan yang diperolehi daripada bering awal yang ditetapkan. Maksudnya, apabila mengambil bering awal, seseorang itu akan terus menerus berada di sepanjang bering yang sama, tanpa mengubah arah yang diukur berbanding dengan utara yang benar atau magnetik.

Teknik moden 
Kebanyakan navigasi moden bergantung terutamanya pada kedudukan yang ditentukan secara elektronik oleh penerima yang mengumpul maklumat dari satelit. Kebanyakan teknik moden yang lain bergantung pada lintasan garisan kedudukan atau LOP (lines of position). Garisan kedudukan boleh merujuk kepada dua perkara yang berbeza, sama ada garisan pada carta atau garisan antara pemerhati dan objek dalam keadaan sebenar. Bering ialah ukuran arah ke objek. Sekiranya pengemudi mengukur hala tuju dalam keadaan sebenar, sudut kemudiannya boleh ditarik pada carta bahari dan pelayar akan berada pada baris tersebut pada carta. 

Selain daripada bering, pelayar juga sering mengukur jarak ke objek. Pada carta, jarak menghasilkan bulatan atau lengkungan kedudukan. Bulatan, lengkungan, dan hiperbola kedudukan sering disebut sebagai garisan kedudukan.

Jika seorang pelayar membuat dua garisan kedudukan, dan ia bersilang, beliau mesti berada di kedudukan itu. Fiks ialah persimpangan dua atau lebih LOP.

Sekiranya hanya satu kedudukan yang ada, ini boleh dinilai terhadap kedudukan pengiraan pasti untuk membuat kedudukan yang dianggarkan.

Garisan (atau bulatan) kedudukan boleh diperolehi daripada pelbagai sumber:
 pencerapan langit (satu segmen pendek bulatan sama altitud, tetapi secara amnya diwakili sebagai sebuah garis),
 julat daratan (semula jadi atau buatan manusia) apabila dua titik carta diperhatikan berselari antara satu sama lain,
 kompas yang mengandungi objek yang dipetakan,
 julat radar kepada objek yang dipetakan,
 di pinggir pantai tertentu, kedalaman bunyi dari pemerum gema atau tali perum tangan.
Terdapat beberapa kaedah yang jarang digunakan hari ini seperti "mencelupkan cahaya" untuk mengira jarak geografi dari pemerhati ke rumah api.

Kaedah navigasi telah berubah mengikut sejarah. Setiap kaedah baru telah meningkatkan keupayaan pelaut untuk melengkapkan pelayarannya. Salah satu penentuan yang paling penting yang perlu dilakukan jurumudi ialah kaedah terbaik untuk digunakan. Beberapa jenis navigasi digambarkan dalam jadual berikut.

Amalan navigasi biasanya melibatkan gabungan kaedah yang berbeza ini.

Pemeriksaan navigasi mental 
Dengan pemeriksaan navigasi mental, juruterbang atau pelayar menganggar trek, jarak, dan ketinggian yang kemudian akan membantu juruterbang mengelakkan ralat navigasi kasar.

Pemaliman 

Pemaliman (juga dikenali sebagai memalim atau pemanduan) melibatkan menavigasi pesawat dengan rujukan visual kepada mercu tanda, atau kapal air di perairan terhad dan memperbaiki kedudukannya secepat mungkin pada sela yang kerap. Lebih daripada fasa navigasi lain, penyediaan dan perhatian yang tepat kepada perincian adalah penting. Prosedur berbeza dari kapal ke kapal, dan antara kapal tentera, komersil, dan persendirian. 

Pasukan navigasi ketenteraan hampir selalu terdiri daripada beberapa orang. Pengemudi ketenteraan mungkin mempunyai pengambil bering yang ditempatkan di pengulang giro di sayap jambatan untuk mengambil bering serentak, sementara pengemudi awam sering harus mengambil dan merancang bering sendiri. Semasa pengemudi ketenteraan akan mempunyai buku bering dan seseorang untuk merakam entri untuk setiap penetapan, pengemudi awam hanya akan mengemudi bering pada carta ketika ia diambil dan tidak merekodkannya sama sekali.

Jika kapal itu dilengkapi dengan ECDIS, adalah munasabah bagi pelayar untuk memantau kemajuan kapal di sepanjang landasan yang dipilih, secara visual memastikan bahawa kapal sedang bergerak seperti yang dikehendaki, hanya memeriksa kompas, bunyi dan penunjuk lain sekali-sekala. Jika seorang malim berada di dalam kapal, seperti yang sering berlaku di perairan yang paling terhad, pertimbangannya pada umumnya boleh dipercayai, seterusnya mengurangkan beban kerja. Tetapi jika ECDIS gagal, pelayar harus bergantung pada kemahirannya dalam prosedur manual dan masa yang diuji.

Navigasi samawi 
Sistem navigasi samawi didasarkan pada pemerhatian kedudukan Matahari, Bulan, Planet dan bintang navigasi. Sistem sedemikian digunakan juga untuk menavigasi bumi seperti menavigasi antara bintang. Dengan mengetahui titik di mana bumi berputar, objek langit di atas dan mengukur ketinggiannya di atas ufuk pemerhati, pengemudi dapat menentukan jaraknya dari subtitik tersebut. Almanak nautika dan kronometer marin digunakan untuk mengira subtitik di bumi dengan sebuah jasad samawi di atas, dan alat sekstan digunakan untuk mengukur ketinggian sudut jasad di atas ufuk. Ketinggian itu kemudiannya boleh digunakan untuk mengira jarak dari subtitik untuk membuat garis bulatan kedudukan. Pengemudi mengambil beberapa bintang berturut-turut untuk memberikan satu siri garisan kedudukan bertindih. Di mana mereka bersilang adalah fiks samawi. Bulan dan matahari juga boleh digunakan. Matahari juga boleh digunakan dengan sendirinya untuk menentukan garisan kedudukan (terbaik dilakukan sekitar tengah hari) untuk menentukan kedudukan.

Kronometer marin 
Untuk mengukur longitud dengan tepat, masa yang tepat bagi pemerhatian sekstan (hinga ke saat, jika boleh) mesti direkodkan. Setiap saat yang ralat bersamaan dengan 15 saat ralat longitud, yang di khatulistiwa adalah ralat kedudukan .25 batu nautika, lebih kurang had ketepatan navigasi langit manual.

Kronometer marin yang dipacu oleh spring ialah alat masa berketepatan tinggi yang digunakan di atas kapal untuk memberikan masa yang tepat untuk pemerhatian langit. Kronometer berbeza dari jam yang dipacu spring terutamanya kerana ia mengandungi peranti tuil berubah untuk mengekalkan tekanan pada spring utama, dan keseimbangan khas yang direka untuk mengimbangi variasi suhu.

Catatan

Rujukan

Pautan luar 

 General Concepts about Marine Navigation
 Lectures in Navigation by Ernest Gallaudet Draper
 How to navigate with less than a compass or GPS
 

Navigasi