中图版全球定位系统及其应用

1、2004年11月24日上午10时许，私企老板王某刚打开停在荣成路上的宝马车车门，突然从旁边窜出两名“劫匪”，一把长砍刀架在王某的脖子上，“别喊，快开车！”两名“劫匪”将王某推到驾驶室后，逼迫王某启动宝马车（图一），沿海边逃窜。王某悄悄按下了车里的GPS紧急按钮，报警声立即在110指挥中心响起，两辆警车迅速出击，而两名“劫匪”还一直蒙在鼓里。 在东海路银都花园附近，8号、9号警车对被劫宝马形成合围，不熟悉地形的“劫匪”见情况不妙，立即逼迫王某将车转到台南路。台南路道路狭窄、车辆较多，宝马车的车速被迫慢下来。 指挥中心的民警在电脑前将鼠标指向了GPS系统里的“断油断电”指令，正在行驶的宝马车在海口

2、路金都新村门前突然“趴窝”。还没等“劫匪”回过神来，4名持枪民警已经将宝马车团团包围,迅速将两名“劫匪”摁住。当你旅游或野外考察时，当你旅游或野外考察时，通常用哪些方法来辨别方向通常用哪些方法来辨别方向或确定你所在的位置？这些或确定你所在的位置？这些方法有什么不足？现在有没方法有什么不足？现在有没有更简单的方法？有更简单的方法？中国地图出版社SINOMAPS PRESS普通高中课程标准实验教科书 地理 必修第3册一、全球定位系统一、全球定位系统 全球定位系统，即GPS（Global Positioning System），是利用卫星网络卫星网络来获得地面某点的地面某点的经纬度和高程经纬度和高程

3、的系统。它是美国20世纪70年代初开始研制，并于1994年全面建成的。具具有在有在海、陆、空海、陆、空进行全方位、实时三维导航与定位进行全方位、实时三维导航与定位功能的新一代功能的新一代卫星导航卫星导航与与定位系统定位系统 。 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7070年代开始研制，历时年代开始研制，历时2020年，耗年，耗资资200200亿美元，于亿美元，于19941994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方年全面建成，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。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。目前目前的全球覆盖率为的全球

4、覆盖率为98%98%。能实时测量能实时测量“四度四度”：经度、纬度、高度、速度。：经度、纬度、高度、速度。 在美国,GPS全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月,航天飞机升空, 同列为20世纪“三大航天工程” 然然后你又遇到了另外一个路人，后你又遇到了另外一个路人，他告诉你距离李家村他告诉你距离李家村1515千米。你按千米。你按同样的方法，绘制第二个圆（图同样的方法，绘制第二个圆（图）。现在，你得到了两个交点，）。现在，你得到了两个交点，你必定处在其中一个点的位置。你必定处在其中一个点的位置。 假假如你在野外迷了路，为了确定你所处的如你在野外迷了路，为了确定你所处的位置，你向一个路人询问，他告诉

5、你这里离王位置，你向一个路人询问，他告诉你这里离王家村家村1010千米。你于是打开地图，找到王家村，千米。你于是打开地图，找到王家村，以它为圆心，按比例尺在地图上画一个半径相以它为圆心，按比例尺在地图上画一个半径相当于当于1010千米的圆千米的圆这时，你向第三个人打听这时，你向第三个人打听到，这里距离张家村到，这里距离张家村1010千千米。当你把这个圆在地图米。当你把这个圆在地图上画好后，你的位置也就上画好后，你的位置也就一目了然了（图）。一目了然了（图）。这就是三边测量术的原理。这就是三边测量术的原理。 GPSGPS的定位原理的定位原理与“三边测量术”原理相似。不同的是3颗卫星代替了3个村子

6、,地图上平面圆变成了三维球面。 如如图图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间的距传来的信号，计算出接收机与它们之间的距离，然后分别以离，然后分别以3 3颗卫星为球心，以该卫星到接收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就是这台个球体会交于两点，其中那个与地球表面相交的点就是这台GPSGPS接接收机所处的位置，然后通过计算得到该接收机所处的经纬度。卫星收机所处的位置，然后通过计算得到该接收机所处的经纬

7、度。卫星D D测量测量GPSGPS接收机接收机所在的高程。所在的高程。二、全二、全球定位系统的系统组成球定位系统的系统组成空间空间部分部分地面地面监控监控系统系统用户用户设备设备部分部分全球定位系统全球定位系统由由24颗卫星组成（其颗卫星组成（其中中3颗备用），分布颗备用），分布在在6个轨道平面上个轨道平面上主要是主要是GPS接收机接收机提供与定位提供与定位相关的参数相关的参数和时间信息和时间信息主要用于监测和主要用于监测和控制卫星及其各控制卫星及其各种设备的运行种设备的运行可以确定接可以确定接收机所在点收机所在点的位置、速的位置、速度、到航路度、到航路终点的距离终点的距离和航向等信和航向等信

8、息息地面监控部分主控站主控站位于美国科罗拉多的斯平士（位于美国科罗拉多的斯平士（Colorado Springs）的联合空间执行中）的联合空间执行中心（心（CSOC），三个），三个注入注入站分别设在大西洋、印度洋和太平洋的三个美国站分别设在大西洋、印度洋和太平洋的三个美国军事基地上，即大西洋的阿松森（军事基地上，即大西洋的阿松森（Ascension）岛、印度洋的狄哥）岛、印度洋的狄哥伽西亚伽西亚(Diego Garcia)和太平洋的卡瓦加兰和太平洋的卡瓦加兰(Kwajalein),五个监测站设在五个监测站设在主控站和主控站和三三个注入站个注入站以及以及夏威夷岛夏威夷岛。返回返回卫星上各种设备是

9、否正常工作卫星上各种设备是否正常工作,是否是否一直沿预定轨道运行一直沿预定轨道运行,要由地面设备监控要由地面设备监控接接收机信号的解读与操作收机信号的解读与操作 表示接收表示接收机所在的经纬机所在的经纬度位置。度位置。 数字表示被接收信号的卫星编号，数字表示被接收信号的卫星编号，黑色柱长短表示信号的强弱。黑色柱长短表示信号的强弱。北斗导航北斗导航35颗卫星（27+8），三个轨道，每个轨道9颗http:/ 全能性、全球性、全天候、连续性、实时性全能性、全球性、全天候、连续性、实时性 提供精密的三维坐标，三项速度和时间信息提供精密的三维坐标，三项速度和时间信息它能够实时测量它能够实时测量“四度四度

10、”：经度、纬度、高度、速度：经度、纬度、高度、速度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。 在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行员：在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行员：“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，

11、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，跟我玩游戏机没哈两样。就走，跟我玩游戏机没哈两样。” 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系统的系统的典型案例。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，我们也需要了解维护世界和平，我们也需要了解GPS全全球定位系统这种现代地理信息技术。球定位系统这种现代地理信息技术。军事是军事是GPSGPS技术最早的应用领域技术最早的应用领域, ,主要是为各种主要是为各种军事活动提供定位导航军事活动提供定位导航. .在现代战争中，不仅在现代战争中，不仅陆、海、空三军，而且许多高科技武器弹

12、药等，陆、海、空三军，而且许多高科技武器弹药等，也都开始采用也都开始采用GPSGPS技术进行定位导航。技术进行定位导航。目前精确制导武器复合制导的重要技术手段。目前精确制导武器复合制导的重要技术手段。装备装备GPSGPS制导系统之前制导系统之前, ,美军美军BGM-10CBGM-10C“战斧战斧”巡巡航导弹误差约为航导弹误差约为9 9米；在其米；在其“惯性和地形匹配惯性和地形匹配”制导系统中加入制导系统中加入GPSGPS后，误差降至后，误差降至3 3米，制导精米，制导精度大大提高。度大大提高。 2 . GPS 的用途的用途（2 2）民用）民用GPSGPS主要用于交通车辆导航管理、航主要用于交通

13、车辆导航管理、航空器定位及导航，以及大地测量空器定位及导航，以及大地测量野外勘测、紧急求援、旅游探险、野外勘测、紧急求援、旅游探险、农业监测、生态研究等方面。农业监测、生态研究等方面。（3 3）GPSGPS在交通上的应用在交通上的应用（4 4）户外旅游探险：）户外旅游探险： 在在地广人稀没有任何参照物可用以辨别方地广人稀没有任何参照物可用以辨别方向的向的情况下，危险无时无刻不在情况下，危险无时无刻不在, ,手持手持GPSGPS接接收机收机沿着沿着机中记录的安全轨迹小心行进，可机中记录的安全轨迹小心行进，可安全返航。安全返航。 目目前，许多休闲俱乐部围绕前，许多休闲俱乐部围绕GPSGPS功能相继

14、推功能相继推出出“穿越穿越”、“寻宝寻宝”、“野外拓展野外拓展”等都等都市游戏，丰市游戏，丰富了富了人们周末生活，提高了人们人们周末生活，提高了人们生活品位，深得生活品位，深得户外户外运动爱好者的欢迎。运动爱好者的欢迎。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、搜寻和救援踪、搜寻和救援空域航路、着空域航路

15、、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GPS应用应用领域领域主要功能主要功能在在林业管林业管理理方面的方面的应用应用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，肥，精确精确农业农业管理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

16、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)在在精确定精确定时时方面的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

17、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

18、用量影响农作物生长农作物生长.迁移应用迁移应用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，完成下列问题。防部控制。结合所学知识，完成下列问题。(1)关于全球定位系统的说法，正确的是关于全球定位系统的说法，正确的是 ()A全球定位系统简称全球定位系统简称GISB全球定位系统包括卫星星座、传输系统和信号接全球定位系统包括卫星星座、传输系统和信号接收机三部分收机三部分C全球定位系统只能为用户提供精确的地理位置全球定位系统只能为用户提供精确的地理位置D全球定位系统可以在全球范围内进行导航和定位全球定位系统可以在全球范围内进行导航和定

19、位 D(2)行军中的美国士兵装备的行军中的美国士兵装备的GPS接收机接收到的信接收机接收到的信号至少由几颗空间卫星提供，才能实现导航号至少由几颗空间卫星提供，才能实现导航 () A3B4C5D6(3)配备配备GPS接收机的美国士兵随时可获得工作卫星接收机的美国士兵随时可获得工作卫星提供的提供的()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美军士兵位置美军士兵位置ABC D BD “精准农业精准农业”是当今世界农业发展的新潮流，是由是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统。地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统。据此完成下列问题。据此完成下列问题。(1)精准农业生产中，主要是应用了精准农业生产中，主要是应用了 ()A人工测量技术人工测量技术B对地测绘技术对地测绘技术CGPS技术技术D数字地球数字地球(2)上题所述该技术的主要特点是上题所述该技术的主要特点是 ()A成本高、费用高成本高、费用高B全天候、实时性全天候、实时性C受天气影响大受天气影响大D操作要求高、实