高二地理学案全球定位系统及其应用.doc

3.3 全球定位系统及其应用 学案（湘教版必修3） 学习目标1.了解全球定位系统的主要组成部分及主要工作原理。2.能举例说明全球定位系统在定位导航中的作用。一、全球定位系统1概念全球定位系统，简称GPS，是具有在海、陆、空进行全方位、实时_与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。2组成GPS由空间星座、地面控制系统和用户系统三部分组成，它们具有不同的空间位置、组成和分布特点。系统结构位置组成和分布功能空间星座空间由_颗工作卫星和_颗在轨备用卫星组成为全天候的全球定位提供可能地面监控系统地面_个主控站收集各_站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算GPS卫星的轨道和卫星_数据3个注入站在每颗卫星运行至上空时，将导航数据及_站的指令注入到卫星_个监控站_卫星上的各种设备的工作、运行情况用户系统(接收设备)用户包括接收机硬件、_软件等用户设备，硬件由天线单元和_单元组成捕获GPS卫星信号，实时地计算出_、速度以及_3GPS接收机的常见种类GPS接收机种类很多，按照不同的标准，有不同的分类方法。根据用途可将GPS接收机分成下列类型：类型应用特点_用于运动载体的导航，按具体用途分为车载型、航海型、航空型和星载型能够实时地给出载体的位置和_；价格便宜，应用广泛测地型用于精密_和精密工程测量定位精度_，仪器结构复杂；价格较贵_用于天文台及无线电通讯利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时二、全球定位系统与定位导航1最初设计目的：_目的。2精度(1)静态导航定位：能达到_级甚至_级的精度。(2)动态定位：能达到_米以内的精度。(3)速度测量：能达到_精度。(4)时间测量：能达到_级精度。3应用领域目前GPS已在_，以及_等部门和行业得到广泛应用。科学家用它来监测_的微小移动，从而帮助预报_。GPS与_、_结合，可以为资源调查、工程管理、精细农业服务等。【巧学速记】在解答有关GPS应用类的题目时，一定要牢牢把握其两大功能：定位：地球上的任何一个地点，都有特定的经度、纬度和高程。GPS定位可迅速显示出你所在地点的精确位置，帮助你解决自己“在哪里”的难题。导航：GPS手持机导航可以帮助你解决“去哪里”和“如何去”的问题，这样无论你身在何处，都不会迷路。【反思小结】重要知识点关键点总结我的反思全球定位系统全球定位系统的概念、组成、工作原理是应该掌握的基础知识。分清与遥感、地理信息系统的差异是理解掌握的关键全球定位系统与定位导航全球定位系统的定位导航作用是常考点，常与RS结合考查其应用探究点一全球定位系统的组成、特点、应用原理【探究材料】1GPS系统共有24颗在轨卫星，相邻两个GPS星座卫星轨道之间的夹角为_度。2每个卫星轨道上各有_颗卫星，两两相隔约为_度。3全球定位系统有哪几部分构成？4全球定位系统的特点是什么？【规律总结】GPS的组成和工作原理【考例探究1】读“GPS组成图”，回答下列问题。(1)GPS是_的简称，是具有在海、陆、空进行_、_与_功能的新一代卫星导航与定位系统。(2)GPS的空间星座由_颗工作卫星、_颗备用卫星组成，高度约_。在全球的任何地方、任何时间都可监测到_颗以上的卫星。在GPS导航定位时，要想获得准确的三维信息，必须接收到_颗GPS卫星的信号，它们被称为_。(3)地面监控系统包括_个主控站，_个注入站和_个监控站。主控站的作用是_，注入站的作用是_。(4)用户系统用于接收GPS卫星发射的信号，GPS接收机包括_和_等用户设备。(5)目前中国正在积极参与_合作开发研制的“伽利略”计划，该系统空间星座由_颗卫星组成。探究点二全球定位系统与定位导航【探究材料】材料一浓雾协助英法联军创造了“九日奇迹”。1940年5月24日，德军以“闪电战”攻破马其诺防线，把40万英法联军包围在法国的敦刻尔克海滩上。这时德军离港口仅10英里。但在5月24日中午，希特勒却下令部队停止前进，直到5月26日下午才取消命令又继续前进。利用这两天时间，联军在沙滩上布置好环形防线，掩护撤退。从26日到31日都是大雾天气，浓厚的云雾笼罩在海峡上空，加上油库燃烧形成的黑烟，使德军战斗机找不到轰炸目标。到4日上午，联军共撤出34.6万人，他们就是后来诺曼底登陆时作战的主力。有人说是浓雾创造了奇迹，因为这不是一次普通的撤退，撤出的是整个英国的未来！材料二据有关报道，第二次海湾战争中，伊拉克军方点燃巴格达周围浇灌石油的战壕来阻碍美军事行动，但美专家指出烟雾对美军使用的卫星制导导弹没有任何影响。材料三在第二次海湾战争中，许多美国飞行员在被击落后能得以生还，人们常常惊羡于美国人的神奇。1材料一和材料二中同样是烟雾，为什么能阻滞德军的袭击，而不能对美国的轰炸产生影响？2在材料三中美军是如何确定飞行员的位置并进行组织救援的？【规律总结】GPS在不同应用领域的作用应用领域作用救援广泛应用于消防、救护、交通疏导、搜寻自然灾害及突发事故中失踪人员、渔船救助等突发事件方面，对消防人员、救护人员、交通警察等救援人员进行应急调遣，提高对紧急事件的响应效率，克服恶劣条件的影响，及时地进行处理或救援，装有GPS设备的特种车辆在遇到突发事件时可及时进行报警、定位，从而减少损失交通航海一是GPS航海自主导航系统：向用户提供位置、航速、航向和时间信息以及海图航迹显示等。二是港口管理和进港引导系统：主要用于港口、码头的船舶高度整理、进港引导，以确保航行安全和秩序。三是航路交通管理系统：主要用于近海和内河船舶导航和管理航空实现最佳空域划分与管理。空中交通流量管理以及飞行路线管理，保证了空中交通管制的安全性和灵活性。通过GPS接收设备，民航飞行员能驾机准确着陆并安全、及时出入停机坪，使各飞行航班能够紧凑排列，提高机场利用率公共交通实时播放路况信息，自动匹配最优行车路线。能最大限度地满足乘客的要求，从而减少空载率，降低能源消耗。节省运营成本，并使行车、乘车安全系数大大提高旅游探险旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在位置，确定前往目的地的最优行进方式和路线；野外探险者可以快捷地找到合适的道路和宿营地点，并在发生险情时，迅速定位、报警，以便及时、有效地得到救援军事为各种军事活动定位、导航，如许多高科技武器配备了GPS系统，精确制导，大大提高了命中率生产和工程建设可以利用GPS系统发展“精准农业”，精确地喷洒化肥和农药；同时也广泛运用在工程定位、测量领域，提高工程建设的效率和精确性科学研究可以监测地壳运动等【考例探究2】联系遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)有关知识，回答下列问题。(1)上海某出租车公司在中心调度系统中快速查询本公司出租车的位置信息，所采用的技术是()ARSBGISCRS和GPSDGIS和GPS(2)在分析20世纪90年代以来上海市远红外遥感图像时，发现外环线周边地区的红色块状区域面积越来越小，而蓝灰色区域面积越来越大。据此可以判断，该地区_用地面积在缩小，而_用地面积在扩大。(3)根据3颗卫星提供的资料，运用数学原理就可以计算出地面静止物体的位置。如下图所示，有4颗卫星提供资料，除可进一步提高定位的精准度外，还可迅速计算出_物体的空间位置。(4)下列选项中，可以应用“3S”技术的有(多选)()A导弹发射的精确制导B珠穆朗玛峰高程的精确测量C人口出生率、死亡率的统计D人口密度与商业网点布局的相关分析参考答案课前准备区三维导航2131监控时钟主控5监测与调控GPS数据处理接收三维坐标时间导航型速度大地测量高授时军事厘米毫米1厘米级毫微秒交通、邮电、地矿、建筑农业、气象、土地管理、金融、公安地壳地震GISRS课堂活动区探究点一1602.4903空间星座、地面控制系统和用户系统三部分。4全球定位系统能够提供三维坐标、速度和时间信息，并且具有全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全天候、连续性、实时性等特点。考例探究1(1)全球定位系统全方位实时三维导航定位(2)2132万千米44定位星座(3)135收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算GPS卫星的轨道和卫星时钟数据在每颗卫星运行至上空时，将导航数据及主控站的指令注入到卫星(4)接收机硬件GPS数据处理软件(5)欧盟30解析本题考查GPS基础知识，包括GPS的功能、系统组成等。探究点二1“二战”时的德军飞行员依靠的是人眼的视力发现目标，一旦低层有云雾出现，人会看不清地面的物体。而第二次海湾战争中，因为美军采用了全球定位系统，能提供精确的三维坐标、速度和时间，并且具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点，不受烟雾的影响。2美国飞行员用的是GPS技术。手持型GPS接收机在军事领域的应用历史可以追溯到第一次海湾战争，当时的美国士兵中已有相当一部分配带有手持型GPS接收机，因为当时多国部队是跨国界、跨地区作战，对地理环境相当陌生，地图作用是有限的，正是因为有了手持型GPS接收机的帮助，才使许多美国士兵及时发出求救信号，最终得以生还。考例探究2(1)D(2)农业建筑(非农业) (3)运动(4)ABD解析(1)查询出租车的位置信息，首先要利用GPS进行定位，在此基础上才可能利用地理信息系统快速查询该公司出租车的位置信息。(2)20世纪80年代以来，上海市经济发展很快，外环线周围交通便利，地价较低，第二、三产业发展快，而且根据上海市远红外遥感图像中红色块状区域面积越来越小，而蓝灰色区域面积越来越大，可知农业用地在缩小，非农业用地在扩大。(3)应明确地面上任何地点至少可以看到4颗GPS卫星，