宋代遠洋海船透視模型
鄭和船隊是十五世紀世界上規模最大、船隻最多、技術最先進的船隊。每次出海均有大小船隻二百多艘，其中巨型寶船是船隊中最大的海船，另外還有大小不等的各種護航作戰船、後勤補給船等。每次出海隨行者總在二萬七八千人之間，這些人員組織嚴密，分工明確，各司其職。船隊使用指南針和天文定位等當時最先進的導航技術，以及運用旗幟、燈籠、音響等有效的通訊聯絡方法。每次出海，船隊都認真地做航行記錄。
北宋“水浮法指南針”的復原模型
中國的造船業在宋、元時期十分發達，明初繼承並發展，其中建造巨型寶船，又將明初的造船技術推向更高水平。為使寶船具備足夠強度，明代工匠採用更堅實的木材來造船，同時又採用了牢固的隔艙壁設計，使船身能抵禦驚濤駭浪；為加強船體的穩定性，寶船加入各種減搖裝置，又採用擴大船寬的設計；為提高航行速度，寶船採用多桅多帆、高桅長帆的設計，以便於使風。同時為了保證遠洋海船的良好的適航性和操縱性，還不計工本地反覆試航，以便不斷改進。
鄭和船隊在航行時的整體隊形像一隻飛燕，移動靈活，有利作戰。隊形的核心是四艘帥船（指揮船），既安全又便於指揮和調度整個船隊。船隊的前後左右都由戰船組成，有利於海上作戰和保衛整個船隊免受侵犯。非軍事性船隻都安排在周邊戰船之內，以便保護。為了保證船隊隊形的協調和一致，鄭和船隊白天以旗幟為指揮訊號，晚上則以燈籠代替，如果遇到有霧、雨、雪等天氣，便以鑼、鼓、喇叭等樂器指揮聯絡。運用這些聯絡信號皆有嚴格規定。
過洋牽星圖（部分）
指南針是中國四大發明之一。早在宋朝，中國人已把指南針應用到航海方面。鄭和下西洋時，也用了指南針來辨別方向和確定行船路線。鄭和船隊所使用的指南針，其實是一種改良了的“水羅盤”。這種裝置把磁針貫穿燈芯草，令磁針能夠浮在水面，即使巨大的震動亦不會脫針。下面再配上一個刻有二十四個方位的羅盤，藉此準確地分辨方向。由於指南針只能指示方向，不能確定船舶的地理位置，於是鄭和船隊又發展了天文定位技術。鄭和船隊在橫渡大洋時，主要是利用觀測星辰的高度來確定船隻位置，並由此發展了一套行之有效的“過洋牽星”航海技術。“過洋牽星術”是指利用一種名為“牽星板”的工具，來觀測星體的高度，藉此判定現時船隻所處的緯度。“牽星板”測量星體高度的量度標準稱為“指”，鄭和船隊測定地理位置時，便是以星體高度的“指”數來表示。在航行的船舶上測得本身船位的星體高度“指”數，再對照目的港的星體高度“指”數，就可以確定船的位置及與目的港的距離。把指南針和“過洋牽星術”結合起來使用，大大提高了導航的精確程度。
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