湘教版地理必修三第三章_第三节全球定位系统及其应用.

1、 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？” 飞行员回答：飞行员回答：“不知道。不知道。” “那你怎么去轰炸呢？那你怎么去轰炸呢？” “容易，上级给我一个坐标，我按计算容易，上级给我一个坐标，我按计算机的指引，投下采用机的指引，投下采用GPS导航的炸弹掉头导航的炸弹掉头就走，跟我玩游戏机没啥两样。就走，跟我玩游戏机没啥两样。” 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系统系统的典型案例。我们反对战争，但要想能更好的典型案例。我们反对战争，但要想能更好的维护世界和平，我们也需要了解的维护世界和

2、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。基本概念全球定位系统：全球定位系统：（Global Positioning System 简称简称GPS ）是具有在海、陆、空是具有在海、陆、空进行全方位、实时三进行全方位、实时三维维导航导航与与定位定位功能的功能的新一代卫星导航与定新一代卫星导航与定位系统位系统 。知识点导航知识点导航通俗地说：利用卫星，在全通俗地说：利用卫星，在全球范围内适时进行导航、定球范围内适时进行导航、定位的系统位的系统 全球定位系统是美国从本世纪全球定位系统是美国从本世纪70年代开始研制，历时年代开始研制，历时20年，年，耗

3、资耗资200亿美元，于亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。目前的全球覆盖率为98%。 在美国在美国,GPS全球卫星定位技术全球卫星定位技术与与“阿波罗阿波罗”飞船登月飞船登月,航天飞机升空航天飞机升空,共同给列为共同给列为20世纪世纪“三大三大航天工程航天工程” 它能够实时测量“四度”：经度、纬度、高度、速度。 在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知自己所处的具体位置信息（自己所处的具体位置信息（ ）A. A.

4、指南针指南针 B. GPSB. GPS设备设备C. C. 遥感图像遥感图像 D. D. 地形图地形图 在海湾战争中，美英联军的制导导弹在海湾战争中，美英联军的制导导弹不受浓烟、沙尘的影响，是因为采取了不受浓烟、沙尘的影响，是因为采取了（ ）A A、RSRS技术技术 B B、GPSGPS技术技术C C、GISGIS技术技术 D D、空间分析技术、空间分析技术BB知识点导航知识点导航三边测量术原理 假如你在野外迷了路，为假如你在野外迷了路，为了确定你所处的位置，你向一了确定你所处的位置，你向一个路人询问，他告诉你这里离个路人询问，他告诉你这里离王家村王家村1010千米。你于是打开地千米。你于是打开

5、地图，找到王家村，以它为圆心，图，找到王家村，以它为圆心，按比例尺在地图上画一个半径按比例尺在地图上画一个半径相当于相当于1010千米的圆（图）。千米的圆（图）。 然后你又遇到了另外一个然后你又遇到了另外一个路人，他告诉你距离李家村路人，他告诉你距离李家村1515千米。你按同样的方法，绘制千米。你按同样的方法，绘制第二个圆（图）。现在，你第二个圆（图）。现在，你得到了两个交点，你必定处在得到了两个交点，你必定处在其中一个点的位置。其中一个点的位置。 这时，你向第三个人打听到，这里距离张家村这时，你向第三个人打听到，这里距离张家村1010千米。当你把这个千米。当你把这个圆在地图上画好后，你的位置

6、也就一目了然了（图）。这就是三边测圆在地图上画好后，你的位置也就一目了然了（图）。这就是三边测量术的原理。量术的原理。目目录录面面板板开开关关知识点导航知识点导航 GPS GPS的定位原理与的定位原理与“三边测量术三边测量术”原理相似。不同的是原理相似。不同的是3 3颗卫星代替了颗卫星代替了3 3个个村子，地图上平面的圆变成了三维的球面。村子，地图上平面的圆变成了三维的球面。 如图如图GPSGPS接收机接收接收机接收GPSGPS卫星卫星A A、B B、C C传来的信号，计算出接收机与它们之传来的信号，计算出接收机与它们之间的距离，然后分别以间的距离，然后分别以3 3颗卫星为球心，以该卫星到接收

7、机之间的距离为半径，颗卫星为球心，以该卫星到接收机之间的距离为半径，“绘制绘制”3 3个巨大的球体。个巨大的球体。3 3个球体会交于两点，其中那个与地球表面相交的点个球体会交于两点，其中那个与地球表面相交的点就是这台就是这台GPSGPS接收机所处的位置，然后通过计算得到该接收机所处的经纬度。卫接收机所处的位置，然后通过计算得到该接收机所处的经纬度。卫星星D D测量测量GPSGPS接收机所在的高程。接收机所在的高程。GPS测量原理目目录录面面板板开开关关知识点导航知识点导航问题探讨问题探讨: 按照理论按照理论,我们知道要保证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

8、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? 当当GPS收到收到3颗卫星的信号，它只能颗卫星的信号，它只能计算出计算出2维坐标：经度和纬度，这时它可维坐标：经度和纬度，这时它可能还会显示高度数据，但这数据是无效的。能还会显示高度数据，但这数据是无效的。当当GPS能够收到能够收到4颗及以上卫星的信号时，颗及以上卫星的信号时，它能计算出本地的它能计算出本地的3维坐标：维坐标：经度、纬度、经度、纬度、高度。高度。课堂巩固 导航、授时和测距全球定位系统由导航、授时和测距全球定位系统由2424颗卫星组成，分布在颗卫星组成，分布在6 6个轨道平面上绕地个轨道平面上绕地球运转，接收

9、并传递信息。如果要确定一球运转，接收并传递信息。如果要确定一个人（或船只、车辆、飞机等）所处的位个人（或船只、车辆、飞机等）所处的位置，使用的卫星不能少于（置，使用的卫星不能少于（ ）A. A. 一颗一颗B. B. 两颗两颗C. C. 三颗三颗D. D. 六颗六颗C目目录录面面板板开开关关知识点导航知识点导航1.1.组成：包括三大部分组成：包括三大部分 空间部分、地面控制部分、用户设备部分空间部分、地面控制部分、用户设备部分空空间间部部分分 24颗卫星星座颗卫星星座用用户户设设备备地地面面控控制制1个主控站个主控站3个注入站个注入站5个监控站个监控站目目录录面面板板开开关关知识点导航知识点导航

10、监测站监测站获取获取GPSGPS数据数据, ,并将并将数据送至主控站。数据送至主控站。主控站主控站-控制、调度卫星。控制、调度卫星。注入站注入站 将主控站的改正参将主控站的改正参数等注入每颗卫星。数等注入每颗卫星。车载GPS接收器目目录录面面板板开开关关知识点导航知识点导航天线单元天线单元接收单元接收单元目目录录面面板板开开关关知识点导航知识点导航GPS组成组成系统结构系统结构空间位置空间位置组成和分布组成和分布全全球球定定位位系系统统空间空间由由21颗工作卫星和颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，颗在轨备用卫星组成，24颗卫星均匀分布在颗卫星均匀分布在6个轨道平面内个轨道平面内地面地面由分布在

11、全球的由分布在全球的5个地面站组成（个地面站组成（5个监控站、个监控站、1个主控站和个主控站和3个注入站个注入站）用户用户导航接收机、测地型接收机、授时接收机导航接收机、测地型接收机、授时接收机实时计算出三维实时计算出三维坐标坐标速度速度以及以及时间时间GPS卫卫星星座星星座地面监地面监控系统控系统GPS信信号接收机号接收机返回返回空间部分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。在每一轨道平面内，各卫星升交角距差在每一轨道平面内，各卫星升交角距差90 为了减少误差，一般要求为了减少误差，一般要求4颗卫星，颗卫星，用于定位的用于定位的

12、4颗卫星称为定位星座。颗卫星称为定位星座。返回返回 GPS卫星发送的导航定位信号，是一种卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户可供无数用户共享共享的信息资源。对于陆的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备即信号的接收设备即GPS信号接收机。可信号接收机。可以在以在任何时候任何时候用用GPS信号进行导航定位信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同，用户要求测量。根据使用目的的不同，用户要求的的GPS信号接收机也各有差异。目前世信号接收机也各有差异。目前世界上已有几十家

13、工厂生产界上已有几十家工厂生产GPS接收机，接收机，产品也有几百种。这些产品可以按照原产品也有几百种。这些产品可以按照原理、用途、功能等来分类。理、用途、功能等来分类。用户设备类型类型应用应用用于用于运动载体运动载体的导航，分为车的导航，分为车载型、航海型、航空型和星载载型、航海型、航空型和星载型型能够实时给出载体的能够实时给出载体的位置位置和和速度速度，价格便宜，应用，价格便宜，应用广泛广泛测地接收机测地接收机定位精度高，仪器结构复定位精度高，仪器结构复杂，价格较贵杂，价格较贵授时接收机授时接收机用于天文台及无线电通讯用于天文台及无线电通讯利用利用GPS卫星提供的高精卫星提供的高精度时间进行

14、授时度时间进行授时用于精密大地测量和精密工程测量用于精密大地测量和精密工程测量导航接收机导航接收机返回返回 GPS GPS最初是为军事应用而建立的，至今仍然由美国国最初是为军事应用而建立的，至今仍然由美国国防部控制。结合所学知识完成下题。防部控制。结合所学知识完成下题。1. GPS1. GPS系统是哪些技术的结晶（系统是哪些技术的结晶（ ）航空航天技术航空航天技术 无线电通信技术无线电通信技术计算机技术计算机技术 基因工程基因工程A. A. B. B. C. C. D. D. 2. 2. 配备配备GPSGPS接收机的美国士兵随时都可获得工作卫星接收机的美国士兵随时都可获得工作卫星提供的（提供的

15、（ ）三维位置三维位置 三维方向三维方向 运动速度和时间运动速度和时间 伊军士兵位置伊军士兵位置A. A. B. B. C. C. D. D. DB课堂巩固目目录录面面板板开开关关知识点导航知识点导航它能够实时测量它能够实时测量“四度四度”：经度、纬度、高度、速：经度、纬度、高度、速度度GPS功能1、定位:2、导航:我现在在哪里？我要去哪里？如何去？我要去哪里？如何去？3.跟踪。跟踪跟踪。跟踪-监视人或物体的运动。监视人或物体的运动。4.绘图。用于绘制世界地图。绘图。用于绘制世界地图。5.定时。提供精确的时间。定时。提供精确的时间。 C:C:定位定位 键，显示标定位置画面如图键，显示标定位置画

16、面如图1-41-4所示，所示，经纬度为经纬度为N32N3203.23203.232，E118E11845.92345.923海拔海拔高度高度1717米等信息米等信息图1-4【 阅读指导阅读指导 】 GPS 在航海、航空导航中的应在航海、航空导航中的应用用应用类型应用类型应用领域应用领域应用作用应用作用航海航海应用应用航空航空应用应用向用户提供船舶位置、向用户提供船舶位置、航速、航向信息、海航速、航向信息、海图、海迹显示图、海迹显示避免船只冲撞，避免船只冲撞，确保航行安全确保航行安全把自己的位置把自己的位置和航向发送到和航向发送到航海管理航海管理 中中 心心便于中心的跟便于中心的跟踪、搜寻和救援

17、踪、搜寻和救援空域航路、着空域航路、着陆、机场监视陆、机场监视和管理和管理实现空域划分、空实现空域划分、空中交通流量管理、中交通流量管理、飞行路径管理飞行路径管理许多水库库区的滑坡体是要定期监测的。现在许多科技人员在这种监测工作中使用了GPS（全球定位系统）技术，只要滑坡体产生1毫米的移动，GPS就像火眼金睛一样能发现它，这是以前常规的外观测量方法难以想象的。在12日于北京召开的中国全球定位系统技术应用协会成立十周年大会上，来自全国各地的院士、专家们回顾了我国卫星导航产业十年的发展历程，展望并研讨了未来GPS技术在我国的进一步应用和发展。 据中国全球定位系统技术应用协会秘书长黄云康介绍，十年来

18、，我国卫星导航定位技术在地质调查和找矿，土地资源调查，水坝、桥梁、高层建筑的变形监测，城市信息化建设和城市应急系统建设，自然灾害的监测、预报和防治等方面都有广泛的应用。例如，1999年三峡库区12个滑坡体的监测、1998年长江防汛抗洪期间武汉堤防险情的观察、今年5月珠穆朗玛峰北侧的测高等都使用了GPS技术。可以说，在应用广度上，GPS技术已从个别部门、个别场合的应用过渡到国民经济众多部门基础性产业平台的应用；从少数行业的专业应用逐渐过渡到公众的广泛应用。 与会专家预计，随着2008年欧盟“伽利略”导航卫星系统的建成，我国新一代卫星导航系统的到位，将会为我国卫星导航定位技术的产业带来巨大发展，届

19、时参与全球竞争是整个行业与每一个企业面临的严峻挑战。（李大庆） GPS应用应用领域领域主要功能主要功能在林业管在林业管理方面的理方面的应用应用GPS技术在确定林区面积，估算木材量，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、道计算可采伐木材面积，确定原始森林、道路位置，对森林火灾周边测量，寻找水源路位置，对森林火灾周边测量，寻找水源和测定地区边界方面可以发挥独特的重要和测定地区边界方面可以发挥独特的重要作用作用在合理施在合理施肥，精确肥，精确农业管理农业管理方面的应方面的应用用依据农田土壤养分含量分布图，设置有依据农田土壤养分含量分布图，设置有GPS接收机的接收机的“受受

20、控应用控应用”的喷施器，在的喷施器，在GPS的控制下，依据土壤养分含量的控制下，依据土壤养分含量分布图，能够精确地给田地各点施肥。分布图，能够精确地给田地各点施肥。(1)可以监测作物产量可以监测作物产量(计算机计算机产量监视器产量监视器GPS接收机接收机)(2)帮助合理施肥帮助合理施肥(3)应用于土壤养分的分布调查应用于土壤养分的分布调查(GPS接收机把接收机把样品的位置样品的位置)在精确定在精确定时方面的时方面的应用应用每颗每颗GPS卫星上都有精密的原子钟，所卫星上都有精密的原子钟，所以以GPS接受器可以接收到精确的时间信接受器可以接收到精确的时间信息息在农业方面在农业方面GPS也有用武之地

21、以往飞机向农田也有用武之地以往飞机向农田喷洒农药，用人在地面摇动红旗做方位指示，经喷洒农药，用人在地面摇动红旗做方位指示，经常由于不够准确造成喷洒效率低，而有常由于不够准确造成喷洒效率低，而有GPS定位定位仪后，合理分布航线仪后，合理分布航线,飞机可以按事先设计好的飞机可以按事先设计好的经纬度，利用定位仪确认坐标后喷洒，大大提高经纬度，利用定位仪确认坐标后喷洒，大大提高了喷洒效率了喷洒效率 ,大大节省飞机作业的费用大大节省飞机作业的费用,喷杀化肥喷杀化肥农药时农药时,减少重叠减少重叠,避免浪费避免浪费,避免过多的用量影响避免过多的用量影响农作物生长农作物生长.它能用于绘制森林地图，帮助农民收获

22、庄稼，地面和它能用于绘制森林地图，帮助农民收获庄稼，地面和空中导航，军事应用，紧急救援。空中导航，军事应用，紧急救援。 GPS在很多我们没在很多我们没有意识到的地方工作。有意识到的地方工作。GPS的应用主要有的应用主要有5个方面：个方面：1.定位。定位。确定一点的位置。确定一点的位置。2.导航。导航。从一个地方到另一个地方。从一个地方到另一个地方。3.跟踪。跟踪。跟踪跟踪-监视人或物体的运动。监视人或物体的运动。4.绘图。绘图。用于绘制世界地图。用于绘制世界地图。5.定时。定时。提供精确的时间。提供精确的时间。GPS的应用包含采矿，航空，的应用包含采矿，航空，测量，农业，海事和军事行动。如今医生，科学家，测量，农业，海事和军事行动。如今医生，科学家，农民，战士，飞行员，测量员，长途步行者，紧急救农民，战士，飞行员，测量员，长途步行者，紧急救援小组，投递司机，水手，垂钓者，送货员，电脑程援小组，投递司机，水手，垂钓者，送货员，电脑程序员，伐木工，消防人员和其它行动的人们，使用序员，伐木工，消防人员和其它行动的人们，使用GPS使他们的工作变得更有效，更安全和更容易。使他们的工作变得更有效，更安全和更容易。 (1)热爱旅游的人们已经将更多的目兴投向人迹罕至的地区热爱旅游的人们已经将更多的目兴投向人迹罕至的地区高山、峡谷、沙漠、戈壁等高山、峡谷