郑和的远洋航行，前后七次，都战胜了狂风巨浪，胜利返回，说明明代初期，我国的航海技术还居于世界前列。当时使用的仪器和掌握的先进技术，包括航海罗盘针、计程法、测探器、 牵星板、针路记载、航海图绘制等。罗盘针是航海中最重要的工具，由领航员（火长)亲自掌握，并决定航 向。
火长还掌握针路和航海图的绘制与使用。郑和下西洋时，选择最有经验 的人任火长，船。上设有专门放置罗盘的针房。计程法是计算航速与航程的方法。已知宝船的长度，把木片从船头投下， 测出木片从船头到达船尾的时间，以船长除以时间，就得出了航速。当时航 海一昼夜分为十更，用燃香计算时间。
用航速乘以时间，就可求知航程了。 当时，船的航速约为一更30公里。明代仍以长绳系铁器为测深工具，对浅海和有礁石的航程多做测深记录， 以便航行，并记于航海图上。牵星板是观测星辰地平高度的仪器。测知星辰高度是为了计算船舶夜间 所在的地理纬度。郑和的牵星板是一套由12块正方形木板和一块四角缺刻的 象牙制成的小方块组成。
12块正方形木板，最大的每边长24厘米，以下每 块递减2厘米，最小的块边长约2厘米。四角缺刻的象牙方块。缺刻四边的 长度分别是最小的正方形木块边长的1/4、1/2、3/4、1/8。如用牵星板观测北极星，方法是左手拿木板一端的中心，手臂伸直，眼 看天空，木板的上边缘是北极星，下边缘是水平线，这样就可以测出所在地 的北极星距水平的高度。
测量时可以用12块木板和象牙块四角缺刻调整使 用，求得北极星高度也就求得了所在地的地理纬度。这种用牵星板的观测方法，叫牵星术。郑和下西洋时，曾派专人负责观 测，并做记录。航行的往返皆有“牵星为记”。牵星一般是观测北极星，在低 纬度看不到北极星时，观测华盖星（即小熊星座氏星）其他方位，还可以观 测织女星和灯笼骨星等。
郑和的航海图，保存至今的有明代茅元仪的《武备志》卷二百四十中的20幅图。标题是《自宝船厂开船从龙江关出水直抵外国 诸番图》。20幅图40面，可接连为一幅横条图。图上绘有沿岸地形、岛屿、 礁石、浅滩、重要针路。针路记载开船地点、航向、航程、停泊处所等。
航向是罗盘针位，郑和 的罗盘针位曾编成《针位编》一书，可惜失传了。茅元仪《武备志》中的航海图上，记载了观测的牵星记录和测量所得水 深。航行时，依据所记针位，参考航程的测算，就可顺利地到达目的地。这 幅图在东西交通史上和航海史上占有很重要的地位。
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