鄭和七下西洋開創了世界遠洋大集團航海活動之先河。鄭和航海圖的問世是帆船航海時代的一大貢獻，也是可信的珍貴史料。現以現代航海技術來研究這張圖的科學性和實踐性。
鄭和航海圖（局部）
1．鄭和航海圖的歷史背景與成圖時間
鄭和航海圖被收集於明代茅元儀編輯的《武備志》卷二百四十。
茅元儀的鄭和航海圖序言，十分簡要，只有142個字。值得注意的是，其中寫有“當是時臣為內豎鄭和，亦不辱命焉”句，由此可知此圖與鄭和下西洋有關。再看圖首，知該圖原名為“自寶船廠開船從龍江關出水直抵外國諸番圖”。圖中又有“太倉港開船用丹乙針一更船平吳淞江”和“用丁午針船取五虎山”等記述，還看到有進出占城國的航跡。今知太倉南有劉河，在劉河口設有劉家港巡司。五虎山是進閩江到長樂必經之地。這些記錄與明史“自蘇州劉家河泛海至福建，復自福建五虎門揚帆，首達占城，以此偏歷諸番國”的記載相符。再從圖記諸番國名亦與明史所列相當。由此可知，此圖為鄭和航海圖無疑。
《武備志》成書於公元1628年，與鄭和第七次下西洋相差僅二百年，這在歷史長河中是瞬間之差，因此其資料也是可信的。
鄭和第七次下西洋的時間是在明宣德六年(1431年)至宣德八年(1433年)。期間，其分船隊到過天方即今之吉達港。而在鄭和航海圖中卻沒有標明；圖首標有建於洪熙元年(1425年)的“淨(靜)海寺”。由此推知該圖成於1425～1430年間，即在第六次下西洋回國後的9年休息期間，是有條件坐下來將六次下西洋的航行經驗作一歸納性的總結。至於出於誰之手，無考。但可以這樣說，由鄭和船隊的火長、陰陽官們集體創作，是合乎邏輯的。
2．鄭和航海圖中涉及的詞語
鄭和航海圖中配有文字記事，猶如今天航海日志中的航行記錄，記錄了當時使用的航向、航程、水深以及測得的天體水平高度的數據。但使用的詞語是古代的，有解釋的必要。
2．1針，即是航向。古代羅盤上共刻有24個字，每字一格。24個字以天干、地支為主，配以八卦名而成。為避免天干中的戊、已與地支中的戌、巳相混淆，不列戊已，以八卦名相補。
每格合圓周角15°。每格正中為整度，如指在子字正中，即為0°或360°。左右兩根邊線各為7．5°，如子字左邊線為352．5°，右邊線為7．5°。
2．2丹(單)針。即指字之正中，如“丹醜”即為30°。兩字相連即指邊線，如“卯乙”即指卯與乙之間的邊線，為97．5°。
2．3更。是計算裡程的單位。可以是裡，也可以是時間。在“東西洋考”、“西洋朝貢典錄”、“海田聞見錄?和“台海使差錄”等書中，都談到定更數的方法。二晝夜分成十更，以裡程計算，二更為四十至六十裡；以時間計算，一更為2．4小時。以此計算，每小時約4．5～6．75海裡，近似帆船的速度。
2．4托。是計算水深的單位。一托平均合5．5尺或1．68公尺。
2．5打水。以系有重錘的繩子測量水深稱打水。
2．6齲船首指向或欲走的航路。如取黃，山即將船首指向黃山；船取孝順洋即走孝順洋航路。
2．7平。船身與物標橫平，即現代說的正橫。
2．8指。用牽星板測定天體水平高度的單位。
2．9牽星板。測量星體高度的工具。牽星板共有12塊正方板。最小一塊邊長為2釐米，稱為一指板。最大一塊邊長為24釐米，稱為12指板。其中每塊邊長相差2釐米，指數相差一指。板中有孔，可穿線繩。測天體高度時，取一合式之板，一手持板，一手牽繩，手臂伸直，使板下邊緣與水平線重合，上邊緣與所測天體重合。這塊板的指數即為天體的水平高度。因為是牽著繩測的，所以古代稱牽星，其工具即謂牽星板。
如該天體高度在兩塊指板之間，則另有一塊像牙板，削去四角。其中一角削去邊長的1／4稱一角，第二角削去邊長的1／2稱二角，第三角削去邊長的3／4稱三角，第四角削去邊長的1／8稱半角。如測定天體的高度不是整指數，則就用像牙板與牽星木板配用，測出角的附加值即可。
牽星板的原理，即是現代三角學中的正切關系。因牽星板的高度是固定的，而人的手臂長度是不一樣的，測出結果也會不一樣。有人認為1指等於1．6°，也有認為1指等於2．5°，道理即在於此。因此，牽繩的長度必須統一，這是十分重要的。
2．10 過洋牽星圖。過大洋時測量天體高度的記錄圖。
3．鄭和航海圖的繪制和讀圖
鄭和航海圖是我國僅存的一張古代航海圖，是十分珍貴的。該圖的繪制似乎是以山水畫酌長卷方式繪制成的。六百年前能將東南亞、印度洋、盂家拉灣、阿拉伯海、部分紅海，非洲東岸的廣大水域，數千海裡的航程，濃縮在卷幅之間，十分壯觀。該圖投有現代制圖的經緯坐標和度量比例，也無固定方位，完全是以我為准，憑直觀感覺繪制成的對景圖。繪制雖然粗簡，但能將沿途山峰、島嶼、城市、寶塔，甚至礁石，標志詳盡，再加上說明，可以據此航行。這在帆船時代，很具先進性和實用性。
繪圖基本上是以南下、東、西行時，在右舷側，面向陸地為准，分上下、左右，記下目視到的景物。為了濃縮篇幅，不致浪費，有因紙制宜、補缺填空的做法。因此，讀圖者必須要有水域的地理概念和熟悉古今地名的知識，才能得心應手。
現取鄭和航海圖的局部一頁為例，如圖(一)初看該圖十分茫然，現將幾個主要古今地名列表對照，如下：
由此可知，這是一張跨緯距32．5°、經距52．4°的包括整個北印度洋、孟加拉灣在內的廣大水域的航海對景圖。如再把該圖順時針方向旋轉90度來看：左側一排山地是今非洲東岸的北部；中間一串島嶼即是被譽為印度洋上明珠的馬爾代夫等珊瑚環礁；右側二排山地是印度半島，左側是東海岸，右側是西海岸；下面的大島即是錫蘭島。唯吉大港與實際位置不符，這即是前述的補白了。再看一段文字記述，“官嶼溜用庚酉針一百五十更船收木骨都”。意思是說，自今馬爾代夫的馬累，駛航向262．5°，航行15天或約1600海裡航程，即到達今索馬利的摩加迪沙。這樣一來，北印度洋的廣大水域就躍然在眼前的尺幅之紙上了，見圖(二)。
4．鄭和船隊的航海技術
航海技術是指航海人員在航海實踐中采取安全到達目的地的手段。這些手段隨著時代發展而不斷更新。鄭和船隊的隨行人員鞏珍編著的“西洋番國記”的自序中說“往還三年，經濟大海，綿邈彌茫，水天連接，四望迥然，絕無纖翳之隱蔽。惟日月升墜，以辨西東，星頭高低，度量遠近。斫木為盤，書刻干支之字，浮針於水，指向行舟。經月累旬，晝夜不止，海中的山嶼，形狀不一，但見於前，或在左右，視為准則，轉向而往，要在更數起止，計算無差，必達其所。”這是對鄭和船隊航海技術的綜合記述。含有羅經指向、物標導航、天文定位、計程等的航海手段。從鄭和航海圖可窺其全豹。
4．1 打水避險
鄭和航海圖有“船取孝順洋一路打水九托平九山”之句。孝順洋在今浙江像山港外的牛鼻山水道一帶；九山即像山港外的韮山列島。出雙嶼門沿牛鼻山水道南下，要防止誤人西側的大野豬、大紅岩、鯧魚等礁區。從今圖上看要保持在8米以上的海圖基深才能安全。六百年前，該航區水深要深得多，才說要一路打水九托安全到達九山。當時沒有海圖，卻能知道打水避險，有其時代的先進性。
4．2 確算潮時的技能
圖中又有“取霍山用丹午針入西後門”句。霍山即今杭州灣之東霍山，西後門即西侯門。眾所周知西候門寬不到一海裡，最大流速7節，是有名的急流漩渦區，至今仍被視為低速船的畏途。鄭和船隊南下通過西候門必須選擇在漲潮末緩流的最佳時間通過。這個最佳時間是要通過正確的潮時計算獲得的。雖然，記述中沒有直說計算潮流，但可推知，當時鄭和船隊的舟師們如沒有豐富的地方知識，進行正確的對景定位和熟練的潮時計算技能，是不敢貿然闖西侯門的。
4．3 地文航海術的綜合運用
圖內有段記事“東洛門內過，用庚申及坤申針，一更船平鳳凰山，過南己山打水十三托，用坤未針，三更船取台山內過”。東洛山即浙江沿海的北幾山，南己山即南幾山，東洛門指南幾山和北幾山間的航道。鳳凰山同今名，台山即台山列島。庚申、坤申和坤未針相應為247．5°、232．5°和227.5°。一更為16．2海裡，三更為48．59海裡。一托為1．68公尺，十三托為21．84公尺，扣除2．6公尺潮位，合海圖基深為19．2公尺。據此潮流推算，作矢量圖，在今圖上復原，如圖(三)。如將右下角的鄭和航海圖向逆時針方向轉45°，其地形位置布局即與今圖相似。
可得相應航跡向為252°和214°，相應航跡速為7．1節和5．2節，即圖中的AB、BC兩線。轉向點B，海圖水深為18．0公尺和十三托基本相符。僅此一段記事，即反映了鄭和船隊已能運用羅盤定向、對景測位、測深推位、流壓預測、行程推算等多種航海手段的綜合運用，且其精確度甚商。其運作在十五世紀已有相當高的水平。
4．4季風的利用
鄭和七下西洋的往返時間如下表：
由上表可知，鄭和七下西洋的時間基本是秋冬出航，夏季回國，十分符合航區的季風規律。
南海。九月至次年五月受東北季風影響，平均風力4～5，以十二月份最強可達8級。五～十月受西南季風影響，風力約2～3級。受季風影響，又發生了相應的海流。
北印度洋。冬季十月至次年三月盛行東北季風，其中十一月至明年一月最強。平均3～4級，最大6～7級。夏季五～九月，盛行西南季風，其中七～八月最強，平均5～6級，最大可達7～8級。受季風影響也發生了相應的海流。
由此可知，鄭和下西洋的出航和歸航時間，完全按航區的季風規律制訂的，使往返全程都處在順風、順流的有利時間，這是充分利用季風規律的實例證明，是我們祖先航海活動實踐經驗的積累和發展，是十分科學的。
4．5天文航海的雛形
鄭和航海圖中有20多處標有牽星高度的注說，其後還附有四幅過詳牽星圖。第一幅是自龍涎嶼(今韋島西北的龍多島)經錫蘭到忽魯謨斯(今霍爾木茲島)，第二幅是從古裡(今卡利卡得)到忽魯謨斯，包括丁得巴昔(今丹迪錨地)開洋到沙姑馬山(今海米斯山)，第三幅是從忽魯謨斯回古裡，也包括有沙姑馬山開洋到丁得巴昔，第四幅是錫蘭回蘇門答刺。四幅牽星圖正是這四條航線上的牽星高度記錄。
被測量的星體只有十顆，如下表：
從上表可以看到這十顆星的方位基本上分布在南、北、西和東北四個大方位。用現代天文航海的觀點看，有以下幾個特點。
4．5．1在正北方位附近的星體高度，可用北極星求緯度的方法求出其緯度或緯度線，就可知道船的南北位置。
4．5．2在南天及其附近的星體高度，可用太陽中天、近中天的方法也可求得其緯度或緯度線。這些星的方位與北天的相反，可起到相互校核作用。
4．5．3 在西天的一些星，可用星體通過卯酉圈時的方法求得其與子午線相平行的船位線，即經度線。可知船的東西位置。
4．5．4 在其他方位上的星，如織女星可用截距法畫出其船位線。
由上可知，可以畫出三根交角十分理想的三根船位線交會，定出正確的船位。
過洋牽星圖的作用不是從上述程序來計算船位，而是經驗積累。即在某地已經知道這些星的高度——指，然後來對號入座。只要觀測到這些已知星的指數，就可知道已到了這個地方，可以收港了。如果緯線到了而經線未到或反之，則用羅針調整到位。當然這裡還有季節時間的差異，好在鄭和船隊的航行是跟季風走的，基本是這個季節的情況，所以出入雖有但不會太大。在帆船時代已是足夠的了。
這裡看到了天文航海的雛形，在六百年前能有如此的成就，這是走在時代前列的像征。
通過上述這些描述，可說明六百年前鄭和船隊已掌握了高超的航海技術，為古代的航海事業作出了卓越的貢獻。