【地理】3.1《全球定位系统的应用》课件(中图版必修3)

1、第一节 全球定位系统的应用 在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行员：员：“你知道去轰炸哪个城市吗？你知道去轰炸哪个城市吗？” “那你怎么去轰炸呢？那你怎么去轰炸呢？” 这个例子是现代战争中引用这个例子是现代战争中引用GPS系统的典系统的典型案例。我们反对战争，但要想能更好的型案例。我们反对战争，但要想能更好的维护世界和平，我们也需要了解维护世界和平，我们也需要了解GPS全球定位系统这种现代地理信息技术。全球定位系统这种现代地理信息技术。一、全球定位系统全球定位系统的组成全球定位系统的组成用户接收系统用户接收系统空间卫星系统空间卫星系统地面监控系统地面监控系统

2、(三大子系统三大子系统)空间卫星系统由均匀分布在空间卫星系统由均匀分布在6个轨个轨道平面上的道平面上的24颗高轨道工作卫星构成，颗高轨道工作卫星构成，各轨道平面相对于赤道平面的倾角为各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55，轨道平面间距，轨道平面间距60。在每一轨。在每一轨道平面内，各卫星夹角距差为道平面内，各卫星夹角距差为90，任，任一轨道上的卫星比西边相邻轨道上的相一轨道上的卫星比西边相邻轨道上的相应卫星超前应卫星超前30。空间系统的每颗卫星。空间系统的每颗卫星每每12小时沿近圆形轨道绕地球一周，由小时沿近圆形轨道绕地球一周，由星载高精度原子钟控制无线电发射机在星载高精度原子钟控制无线电发射机

3、在低躁音窗口低躁音窗口;附近发射附近发射L1、L2两种载波，两种载波，向全球的用户接收系统连续的播发向全球的用户接收系统连续的播发GPS导航信号。导航信号。GPS工作卫星组网保障全球工作卫星组网保障全球任一时刻、任一地点都可对任一时刻、任一地点都可对4颗以上的颗以上的卫星进行观测，实现连续、实时地导航卫星进行观测，实现连续、实时地导航和定位。和定位。地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的军基地上的5个监测站、一个主控站和三个注入站构成。个监测站、一个主控站和三个注入站构成。该系统的功能是：对空间卫星系统进行监控、控制，并该系统的功能是

4、：对空间卫星系统进行监控、控制，并向每颗卫星注入更新的导航电文。地面监测站的主要任向每颗卫星注入更新的导航电文。地面监测站的主要任务是用务是用GPS接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差，采接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差，采集气象数据，并将观测数据传送给主控点。集气象数据，并将观测数据传送给主控点。5个监控站均个监控站均为无人职守的数据采集中心。主控站接受各监测站的为无人职守的数据采集中心。主控站接受各监测站的GPS卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入站自身的工作状态数据。根据上述各类数据，及时编入站自身的工作状态数据。根据上述各类数据，及

5、时编算每颗卫星的导航电文传送给注入站。控制和协调监测算每颗卫星的导航电文传送给注入站。控制和协调监测站间、注入站间的工作，检验注入卫星的导航电文是否站间、注入站间的工作，检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将电文发给了正确以及卫星是否将电文发给了GPS用户系统。诊断卫用户系统。诊断卫星工作状态，改变偏离轨道的卫星位置和姿态，调整备星工作状态，改变偏离轨道的卫星位置和姿态，调整备用卫星取代失效卫星。注入站接受主控站送达的各卫星用卫星取代失效卫星。注入站接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星。导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星。用户接收系统主要由以无线电传感和计算机

6、技用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的术支撑的GPS卫星接收机和卫星接收机和GPS数据处理软件构成。数据处理软件构成。GPS接收机能捕获、跟踪卫星，接收放大接收机能捕获、跟踪卫星，接收放大GPS信号信号并对信号进行解调和滤波处理，还原出并对信号进行解调和滤波处理，还原出GPS卫星发卫星发送的导航电文，解求信号在站星间的传播时间和载送的导航电文，解求信号在站星间的传播时间和载波相位差，实时地获得导航定位数据或采用后处理波相位差，实时地获得导航定位数据或采用后处理的方式，获得定位、测速、定时等数据。的方式，获得定位、测速、定时等数据。问题探讨问题探讨: 按照理论按照理论,我们知道要保证

7、地面各点能我们知道要保证地面各点能接收到信息只要接收到信息只要3颗卫星就可以了颗卫星就可以了,为什么为什么我们要用我们要用4颗卫星呢颗卫星呢?6060度度4颗，颗，90度度DC二、全球定位系统的应用二、全球定位系统的应用1、军事方面、军事方面 随着卫星技术在军事领域的广泛运用，战争的陆、海、随着卫星技术在军事领域的广泛运用，战争的陆、海、空三维空间已发展到陆、海、空、天、电（磁）五维空间。空三维空间已发展到陆、海、空、天、电（磁）五维空间。在海湾战争中，美国航天司令部统一指挥了约在海湾战争中，美国航天司令部统一指挥了约70颗卫星，颗卫星，支援陆海空作战，海湾战争也因此被称为支援陆海空作战，海湾

8、战争也因此被称为“第一次空间战第一次空间战争争”。显然，谁拥有。显然，谁拥有“制信息权制信息权”，谁就能掌握高技术战，谁就能掌握高技术战场的主动权，而场的主动权，而“制信息权制信息权”又离不开又离不开“制天权制天权”。“制天权制天权”与美国国家导弹防御系统也有着密不可分的联与美国国家导弹防御系统也有着密不可分的联系，如果卫星被毁或系，如果卫星被毁或“致盲致盲”它就会瘫痪，因此，美国在它就会瘫痪，因此，美国在打打“卫星战卫星战”方面比谁都起劲。方面比谁都起劲。作用：给航行中的军舰、飞机及导弹等设施提供定位作用：给航行中的军舰、飞机及导弹等设施提供定位和导航信息；同时也应用于野外行进中的单兵和移动

9、和导航信息；同时也应用于野外行进中的单兵和移动装置的定位及跟踪装置的定位及跟踪轰炸前后的巴格达卫星图轰炸前后的巴格达卫星图 案例阅读：2、测量方面、测量方面 本次测量除采用本次测量除采用1975年时的传统测量方法外，还采年时的传统测量方法外，还采取取GPS测量系统。测量系统。 珠穆朗玛峰高度最新测量结果为珠穆朗玛峰高度最新测量结果为8844.43米米参数：珠穆朗玛峰峰顶岩石面高参数：珠穆朗玛峰峰顶岩石面高程测量精度程测量精度0.21米；峰顶冰雪米；峰顶冰雪深度深度3.50米。米。 原原1975年公布的珠峰高程数据停年公布的珠峰高程数据停止使用。止使用。2005年年10月月9日上午日上午10时，

10、国家时，国家测绘局局长陈邦柱宣布珠穆朗测绘局局长陈邦柱宣布珠穆朗玛峰高度最新测量结果：玛峰高度最新测量结果： 地处北回归线以北地处北回归线以北5，在崇山峻岭之间，幽深而绵，在崇山峻岭之间，幽深而绵长地躺卧着一条长地躺卧着一条“巨龙巨龙”世界上最深和最长的峡谷，世界上最深和最长的峡谷，1998年年10月，中国国务院正式批准将这一世界最大峡谷科月，中国国务院正式批准将这一世界最大峡谷科学地定名为学地定名为雅鲁藏布大峡谷。雅鲁藏布大峡谷。 其峡谷核心河段平均深度为其峡谷核心河段平均深度为5000米，最深处达米，最深处达5382米，米，峡谷长峡谷长496.3千米，远远超过了此前认为是世界第一的秘千米，

11、远远超过了此前认为是世界第一的秘鲁科尔卡大峡谷（深鲁科尔卡大峡谷（深3200米）。雅鲁藏布大峡谷最窄处为米）。雅鲁藏布大峡谷最窄处为74米米 ，一般宽在，一般宽在80至至200米之间。米之间。 世界上最大的峡谷美国科罗拉多大峡谷世界上最大的峡谷美国科罗拉多大峡谷,也是地球也是地球上自然界上自然界7大奇景之一。大奇景之一。 该大峡谷全长该大峡谷全长347千米千米,宽宽6至至29千千米米,深深1600米米,位于美国西部亚利桑那州北部的凯巴布高原。位于美国西部亚利桑那州北部的凯巴布高原。 雅鲁藏布江大峡谷的基本特点可以用十个字来概括：雅鲁藏布江大峡谷的基本特点可以用十个字来概括：高、壮、深、润、幽、

12、长、险、低、奇、秀。高、壮、深、润、幽、长、险、低、奇、秀。 车载型车载型GPS机机3、交通方面、交通方面 通过通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图可显示求助事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图可显示求助信息和报警目标，规划出最优援助方案，并以报警声、光信息和报警目标，规划出最优援助方案，并以报警声、光提醒值班人员进行应急处理。提醒值班人员进行应急处理。 4、紧急援助、紧急援助案例：案例：2005年年8月月10日傍晚六点左右，飞达日傍晚六点左右，飞达GPS监控中心接到要求查监控中心接到要求查询粤询粤S

13、4HXXX车辆位置的电话，原来驾驶该车辆的赵先生当天下午车辆位置的电话，原来驾驶该车辆的赵先生当天下午被一伙歹徒劫持了，这伙歹徒打电话给赵先生的亲人勒索金钱，飞被一伙歹徒劫持了，这伙歹徒打电话给赵先生的亲人勒索金钱，飞达监控中心迅速查出该车辆停放在惠州市惠环镇离莞惠公路约达监控中心迅速查出该车辆停放在惠州市惠环镇离莞惠公路约100米的地方，并将情况通知了公司的负责人。傍晚七点半，飞达公司米的地方，并将情况通知了公司的负责人。傍晚七点半，飞达公司人员到达现场，利用先进的专用设备，很快发现该车辆，为了不打人员到达现场，利用先进的专用设备，很快发现该车辆，为了不打草惊蛇，指示监控中心将车辆断油断电。

14、后来，在当地警察的大力草惊蛇，指示监控中心将车辆断油断电。后来，在当地警察的大力追捕下，将一名探听虚实的贼抓获。警察根据他提供的指示很快找追捕下，将一名探听虚实的贼抓获。警察根据他提供的指示很快找回了被劫持了的赵先生，人和车都完好无损。经审讯，该团伙共有回了被劫持了的赵先生，人和车都完好无损。经审讯，该团伙共有八人，专门伺机对东莞的车主进行绑架勒索，已多次作案，想不到八人，专门伺机对东莞的车主进行绑架勒索，已多次作案，想不到这次栽在卫星定位手里。这次栽在卫星定位手里。5、农业方面、农业方面（1）精准农业耕作）精准农业耕作 利用利用GPS技术，配合遥感技术（技术，配合遥感技术（RS）和地理信息系

15、统）和地理信息系统（GIS），能够做到监测农作物产量分布、），能够做到监测农作物产量分布、 土壤成分和性土壤成分和性质分布、做到合理施肥、播种和喷洒农药，节约费用、降质分布、做到合理施肥、播种和喷洒农药，节约费用、降低成本、达到增加产量提高效益低成本、达到增加产量提高效益 的目的。利用差分的目的。利用差分GPS技术可以做到：土壤养分分布调查技术可以做到：土壤养分分布调查 、 监测作物产量监测作物产量 、合、合理施肥，精确农业管理。理施肥，精确农业管理。 在作物生长期的管理中，利用遥感图象并结合在作物生长期的管理中，利用遥感图象并结合GPS可可绘出作物色彩变化图。利用绘出作物色彩变化图。利用GP

16、S定位采集一定数量定位采集一定数量 的土的土壤及作物样品进行分析，可以绘制出作物生长的不同时期壤及作物样品进行分析，可以绘制出作物生长的不同时期的土壤含量的系列分布图。的土壤含量的系列分布图。 这样可以做到精确地对作物这样可以做到精确地对作物生长进行管理。生长进行管理。（2）在林业管理方面的应用）在林业管理方面的应用GPS技术在确定林区面积，估算木材量，计算可采伐木材技术在确定林区面积，估算木材量，计算可采伐木材面积，确定原始森林、道路位置，面积，确定原始森林、道路位置， 对森林火灾周边测量，对森林火灾周边测量，寻找水源和测定地区界线等方面可以发挥其独特的重要的寻找水源和测定地区界线等方面可以

17、发挥其独特的重要的作用。作用。 在森林中进行常规测量相当困难，而在森林中进行常规测量相当困难，而GPS定位技定位技术可以发挥它的优越性，精确测定森林位置术可以发挥它的优越性，精确测定森林位置 和面积，绘和面积，绘制精确的森林分布图。制精确的森林分布图。（3）GPS技术用于森林防火技术用于森林防火它是在飞机的环动仪上安装热红外系统和它是在飞机的环动仪上安装热红外系统和GPS接收机，接收机， 使用这些机载设备来确定火灾位置，并迅速向地面站报告。使用这些机载设备来确定火灾位置，并迅速向地面站报告。（4）鱼群定位）鱼群定位 在在2006年的年的“五一五一”黄金周，黄金周，12位北京户外运动爱好位北京户

18、外运动爱好者在内蒙古库布其沙漠进行徒步穿越时被困，其中一位队者在内蒙古库布其沙漠进行徒步穿越时被困，其中一位队员不幸遇难。由于遇险地点位于沙漠深处，给搜救工作带员不幸遇难。由于遇险地点位于沙漠深处，给搜救工作带来很大困难。所幸的是探险队员们随身带了来很大困难。所幸的是探险队员们随身带了GPS全球卫星全球卫星定位手持机，通过定位手持机，通过GPS定位准确地向救援人员报告了遇险定位准确地向救援人员报告了遇险地点的经纬度坐标，救援人员也通过地点的经纬度坐标，救援人员也通过GPS定位，在茫茫沙定位，在茫茫沙漠中找到了被困队员。这次意外，让更多人知道了漠中找到了被困队员。这次意外，让更多人知道了GPS这这个名词。如果没有个名词。如果没有GPS，在没有向导的情况下，这样的沙，在没有向导的情况下，这样的沙漠穿越与救援几乎是不可想象的。漠穿越与救援几乎是不可想象的。在旅游及野外考察中的应用在旅游及野外考察中的应用在旅游及野外考察中，比如到风景秀丽的地区去旅游，到在旅游及野外考察中，比如到风景秀丽的地区去旅