在航海上用大地球体来描述地球形状，大地球体是由大地水准面围成的不规则几何体，因此，实际采用大地球体的第一近似体地球圆球体和第二近似体地球椭圆体来解决航海实际问题。地球圆球体主要应用于近似计算或精度要求不高的情况（如航迹计算中中分纬度计算法、简易墨卡托海图绘制和大圆航向航程的计算等），地球椭圆体主要用于相对较精确计算的情况（如地理坐标的定义、航迹计算中墨卡托航法计算和墨卡托海图绘制等） 。

地理坐标建立在地球椭圆体基础上，由地理经度和地理纬度构成。地理纬度的基准圈是赤道，地理经度的基准圈是格林子午线。作为航海人员应熟知地理经度和地理纬度的定义、计量方法及其应用。两地经度的代数差为经差，经差有东经差和西经差之分，经差不得超过180°；两地纬度的代数差为纬差，纬差有北纬差和南纬差之分。GPS定位系统采用的是WGS-84大地坐标系，在海图上确定GPS船位时，应注意海图绘制是否采用了不同的坐标系，英版海图采用WGS-84或欧洲1950大地坐标系，中版海图的绘制自2009年起采用CGCS2000坐标系，如由于采用不同坐标系而影响船位精度时，须对GPS船位进行适当的修正。

地面上的方向是在测者地面真地平平面上确定的，航海上用圆周法、半圆法以及罗经点法来划分方向，其中圆周法始终用三位数表示，是航海上最常用的方向表示法。航海人员应掌握三种方法的正确表示、应用及其相互换算。

船舶的航向是指船舶航行时，在测者真地平平面上航向线与測者基准北线之间的夹角，航海上用到的基准北有真北、陀罗北、磁北和罗北。物标的方位是指在测者真地平平面上物标的方位线与測者基准北线之间的夹角。物标的舷角是指在测者真地平平面上物标的方位线与航向线之间的夹角，舷角可以用圆周法或半圆法度量。应掌握航向、方位和舷角之间的关系及其相互换算。

海船上配备陀螺罗经和磁罗经测定航向和方位。航海人员应熟知陀螺罗经的陀罗差、陀罗航向和陀罗方位等基本概念；应熟知磁罗经的磁差、自差和罗经差等概念、成因和特点，掌握磁差资料的获取方法，熟知磁差的影响因素，自差的影响因素及其求取方法以及磁向位和罗向位的概念，并能熟练进行相应的向位换算。

航海上度量距离的单位是海里，1海里等于地球椭圆体子午线上纬度1分所对应的弧长。在航海实践中，有时采用1标准海里（1852m）进行实际航行距离的计量，应注意采用标准海里时在航海实践中所引起的误差。航海人员应掌握测者能见地平距离、物标能见地平距离和物标地理能见距离的概念和计算。英版图书资料中提供的灯标射程用额定光力射程或光力射程表示，仅仅与灯光强度和气象能见度有关；中版图书资料灯标射程定义为：晴天黑夜，测者眼高5m时能够看到灯标灯光的距离。航海人员应掌握最大可见距离的概念、影响因素以及实际应用，了解英版《灯标和雾号表》中光达距离表的使用。

船速是船舶在静水中即无风流情况下的航行速度；计程仪航速是计程仪指示的船舶航行速度，通常指相对计程仪所计之对水速度；航速是风流影响下船舶实际相对海底的航行速度。航速应为对水航速和流速的矢量之和，同理对地航程应为对水航程和水流流程的矢量之和。船用计程仪是测定船舶速度和航程的主要仪器，可分相对计程仪和绝对计程仪两类；相对计程仪显示对水速度与航程，即只考虑风影响后的速度与航程；绝对计程仪理论上在航区水深小于200m时可测量对地航速与航程，在水深大于200m时，只能显示对水速度与航程。航海人员应掌握计程仪改正率的概念，并利用它计算对应的计程仪航程。