第3章 第3节　全球定位系统及其应用

1、.第三节全球定位系统及其应用学习目的：1.理解全球定位系统的概念、组成、开展历程、根本原理。2.理解全球定位系统在定位导航中的广泛应用。重点、难点3.培养学生的科学素养，激发学生探究科学的欲望。自 主 预 习·探 新 知1全球定位系统1概念具有在海、陆、空进展全方位、实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。2组成系统构造组成和分布功能空间星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成为全天候定位提供可能地面控制系统1个主控站搜集各监控站对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3个注入站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卫星5个

2、监控站监测与调控卫星上的各种设备的工作、运行情况用户系统包括接收机硬件、GPS数据处理软件等用户设备，硬件由天线单元和接收单元组成捕获GPS卫星信号，实时地计算出三维坐标、速度以及时间3GPS接收机的常见类型2全球定位系统与定位导航1定位精度静态导航定位：厘米级甚至毫米级精度。动态定位：到达1米以内精度。速度测量：到达厘米级精度。时间测量：毫微秒级精度。2应用交通、邮电、地矿、建筑、农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业。监测地壳的微小挪动，帮助预报地震。与GIS、RS结合，为资源调查、工程管理、精细农业效劳。自主诊断正误判断1空间星座、用户系统、地面监控系统、传感器是全球定位系统的组成

3、部分。2在对我国西部一些地区进展科考时，使用全球定位系统，其优点主要是通过全球定位系统可以随时读取各种信息资料。3物流公司建立物流GPS网络平台，当货主交付货物后，物流公司将GPS设备与货物捆绑运输，并提供给货主提货单和GPS网络查询密码。货主和物流公司可以随时随地通过GPS网络查询货物当前的运输位置。4对地壳运动进展准确观测采用的主要技术是遥感技术。5驾驶员利用车载GPS设备制定运输道路。【提示】1×全球定位系统由3个相对独立的部分组成，即空间星座、地面监控系统和用户系统。2×全球定位系统的优点是可以连续不断地为用户提供准确的三维坐标、时间等信息。3货主和物流公司可以随时

4、随地通过GPS网络按货单号和密码查询货物当前的运输位置。4×对地壳运动进展准确观测的基准站、根本站与区域站在我国分布的范围较广，但又相对集中在我国地质不稳定的地区，显然是通过对地壳运动的准确观测，判断各站点之间的间隔 位移，进展地震监测和预报，而各站点之间间隔 位移的监测那么需要用GPS技术。5驾驶员利用车载GPS设备，利用其定位和导航功能，制定运输道路。合 作 探 究·攻 重 难全球定位系统材料GPS是美国从20世纪70年代开场研制，历时20年，于1994年全面建成的利用导航卫星进展测时和测距，具有在海、陆、空进展全方位实时三维导航与定位才能的新一代卫星导航与定位系统，G

5、PS卫星信号传播和接收不受天气等因素的影响。从GPS卫星星座图甲可以看出有6个卫星轨道，每个轨道上有4颗卫星。对于地平面上的观测者来说，最少可见到4颗卫星。图乙为“全球定位系统的组成及其关系图。图甲图乙【考虑交流】1GPS的主要功能是什么？其原理是什么？【提示】定位和导航。工作卫星不连续地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算，求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。2运用数学原理，要计算出地面静止物体的位置，至少根据几颗卫星提供的资料？要进一步进步定位精度，并迅速计算出运动物体的空间位置、运行速度和运行方向，至少有几颗卫星提供资料？【提示】3颗；4颗。空间

6、位置的定位需要空间三轴直角坐标系，即三维空间。这样必须由3颗卫星从三轴的方向来测定空间某点的地理坐标，故所使用的卫星不能少于3颗。根据4颗卫星提供资料，可迅速计算出运动物体的空间位置。归纳总结 1全球定位系统的特点2全球定位系统主要工作过程3全球定位系统的构成及各自的功能方法技巧“点与“面判断GPSGPS的主要功能是定位和导航。它的最大特点是工作对象是一个“点或“多个点，明显区别于RS和GIS技术的工作对象“面。在“3S技术中选取适当手段时，要看其工作对象是“点还是“面，假如是“点那么选用“GPS，假如是“面那么选用RS或GIS。题组对练1结合所学知识，完成12题。 【导学号：50682098

7、】1以下关于全球定位系统组成的表达，正确的是A全球定位系统由24颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成B全球定位系统由空间部分、地面监控系统和用户设备部分组成C全球定位系统由平台、传感器、信息传输接收装置、数字或图像处理设备以及相关技术等组成DGPS卫星星座由24颗工作卫星组成2通常确定地球上任何一点的地理位置应该具备的三个数据是A经度、间隔 、海拔B经度、纬度、海拔C纬度、相对高度、间隔 D到两极、赤道的间隔 和等高线1B2B第1题，全球定位系统由3个相对独立的部分组成，即空间部分、地面监控系统和用户设备部分，其中，空间部分由分布在距地面20 200 km的6个轨道面上的24颗卫星其中3颗备用组成

8、；地面监控系统主要用于监测和控制卫星上各种设备是否正常工作，以及卫星是否沿预定轨道运行；用户设备部分为GPS接收机。第2题，每一个地点都是一个三维空间，包括经度、纬度和海拔。2读以下图，完成12题。1上图是一款智能手机的GPS功能显示图，该手机的出现说明了AGPS技术已经成为人们日常生活的必备工具B随着GPS技术的普及，民用GPS技术开展很快C只有名牌的手机厂商才有才能开发GPS手机技术，中国目前还没有掌握此技术D手机GPS导航不需要通过GPS卫星，有手机信号就行2手机GPS功能的出现，说明GPS逐渐走进了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的好帮手，其原因主要是AGPS手机成为时尚BGP

9、S技术可以帮助人们选择最适宜的旅游线路，降低旅游本钱CGPS技术可以扩大人们的出行范围DGPS技术可使旅游者更具平安感1B2B第1题，GPS有定位、导航功能，接收信号时，首先需要卫星进展定位；GPS手机的出现，说明GPS已融入人们的生活，但并不是人们日常生活的必备工具；中国已经掌握了研发GPS手机的技术。第2题，人们出行、旅游、探险时用到GPS技术，说明GPS技术具有定位、导航的实用价值，有利于旅游者选择旅游线路。全球定位系统与定位导航材料某盗窃犯罪嫌疑人在青岛市市南区盗窃了一辆汽车，30分钟后，在他行驶到青岛市城阳区时被警察拦住，自认为没有泄露蛛丝马迹的犯罪嫌疑人在被逮捕的时候还有些莫名其妙

10、。他怎么也想不到，被盗的那辆汽车安装了GPS，从他盗窃该汽车的那一刻起，就成为警察的监控目的。以下图为GPS车辆监控管理与调度示意图。【考虑交流】1警察是怎样根据全球定位系统GPS提供的信息将盗车犯罪嫌疑人逮捕的？请你大体说说警察破案的经过。【提示】车载GPS全球定位系统随时监控、报告每一辆安装了GPS的汽车准确的经纬度位置，当车主发现汽车被盗报案后，警察就可以根据全球定位系统GPS提供的信息，准确定位被盗汽车所在的位置，发现、追踪并逮捕盗车犯罪嫌疑人。2在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和效劳中心之间是怎样传递的？GPS在交通方面有哪些作用？【提示】汽车中GPS用户设备接收了GPS卫星信息

11、，算出车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送到效劳中心，效劳中心再根据汽车所在的位置，及时通过语音提示为汽车导航。GPS在交通方面可以实时播发路况信息，自动匹配最优行车道路；降低能源消耗，节省运行本钱，并使行车、乘车平安系数大大进步。归纳总结 全球定位系统的应用领域 拓展延伸“3S技术的互相关系“3S技术既独立开展又互相促进。遥感技术主要用于地理信息数据的获取，全球定位系统主要用于地理事物的空间定位，地理信息系统主要用于地理信息数据的管理、更新、分析等。三者的关系可用以下图表示：图中表示遥感技术提供影像信息功能，表示地理信息系统反响影像信息处理结果，表示全球定位系统提供空间定位信息功能。题

12、组对练3读我国地壳运动观测网图以下图，答复12题。 【导学号：50682099】1对地壳运动进展准确观测采用的主要技术是A遥感技术B全球定位系统C地理信息系统 D数字地球2根据观测站的分布特点判断，建立地壳运动观测网最主要的目的是A泥石流、滑坡的监测和预报B大地高程测量C地震监测和预报D电离层研究1B2C第1题，对地壳运动进展准确观测，首先要对地壳进展定位，确定某点的三维位置，然后观察挪动，所以主要用的是GPS技术。第2题，图中对地壳运动进展准确观测的基准站、根本站与区域站在我国分布的范围较广，但又相对集中在我国地质不稳定的地区，显然是通过对地壳运动的准确观测，判断各站点之间的间隔 位移，进展

13、地震监测和预报。4全球定位系统是现代战争中至关重要的装备。然而，过分依赖高科技，也可能导致军人的根本功丧失。许多美军官兵不会在传统地图上标注自己所在的位置，所以一旦GPS失灵，他们就会陷入非常危险的境地。据此完成12题。1假设一辆装备了GPS的汽车被恐惧分子劫持，美军不可采取的措施是A启动GPS跟踪系统，锁定车辆详细位置B发出遥控锁车指令，使车辆强行熄火C通过GPS向劫持者发出警告D使用准确制导炸弹袭击2在现代战争中，美军可以利用导航型GPS进展A准确打击B搜寻目的C观测敌方工事 D预报地震1D2A第1题，发动袭击将会造成车内的人员伤亡。第2题，搜寻目的和观测工事均需利用遥感技术；预报地震属于

14、测地型接收机的应用领域。课堂·小结图 表 解 读·悟 技 巧图表讨论读“GPS空间星座图，讨论以下问题。讨论1：图中所示部分是GPS的哪部分？【提示】空间星座部分。讨论2：每个卫星轨道上各有几颗卫星？它们两两相隔多少度？【提示】4颗。90°。讨论3：卫星轨道的形状如何？【提示】近圆形。读图方法阅读时需明确以下问题：1GPS空间卫星分布在几个轨道上？每相邻两个轨道间的夹角是多少？每个轨道有几颗GPS卫星？2在GPS系统中，共有多少颗GPS卫星？它们都是工作卫星吗？3要确定某点的三维信息至少需要几颗GPS卫星提供信号？读图训练以下图是“GPS卫星星座图。读图，答复以下

15、问题。1GPS由三大子系统组成，除空间部分外，还有_系统和_部分。2空间部分共有_颗卫星，其中，工作卫星_颗，备用卫星_颗，平均分布在_个轨道平面上，每个卫星轨道上有_颗卫星。卫星的分布保证地面上任何地点、任何时间都可以测到_颗以上的卫星。3GPS的控制部分是_，其主要作用是什么？解析第1题，GPS由空间星座、地面监控系统和用户设备三大子系统组成。第2题，GPS的空间星座由21颗工作卫星、3颗备用卫星组成，在全球的任何地方、任何时间都可监测到4颗以上的卫星。第3题，GPS的控制部分是地面监控系统，主要用于监测和控制卫星上各种设备是否正常工作，以及卫星是否沿预定轨道运行。答案1地面监控用户设备2

16、242136443地面监控系统用于监测和控制卫星上各种设备是否正常工作，以及卫星是否沿预定轨道运行。 当 堂 达 标·固 双 基题组1全球定位系统2017年11月5日19时45分，在西昌卫星发射中心，长征三号乙运载火箭以“一箭双星方式成功发射第二十四、二十五颗北斗导航卫星。这两颗卫星属于中圆地球轨道卫星，是北斗三号第一、二颗组网卫星。成功进入轨道，标志着北斗卫星导航系统全球组网的开场。据此完成12题。1北斗卫星导航系统除可以提供准确的定位、测速外，还可以提供的效劳包括授时通信效劳农作物长势监测气温异常监测ABC D2在应用地理信息系统进展城市道路规划时，最合适作为基准图件的是A行政区

17、划图 B人口密度图C遥感影像 D商业分布图1.A2.C第1题，农作物长势监测和气温异常监测通过遥感技术可实现。第2题，遥感影像能及时真实地反映城市道路现状，以此为基准图件作出的规划才能切合实际。以下图是“华北地区某地实测的海拔高度数据分布。读图答复34题。 【导学号：50682100】3测量图中各地海拔高度，所用最精准、便捷的技术是A遥感 B全球定位系统C数字地球 D地理信息系统4对图示区域地理特征的描绘，正确的选项是A海拔：甲丙 B坡度：甲乙C气温：丙丁 D降水：乙丁3.B4.D第3题，全球定位系统可以测量一个地区的准确的三维坐标，即经度、纬度、海拔高度等。第4题，将图中高度一样的点连线，即

18、可得到等高线地形图，由图可知，甲的海拔在200米300米之间，而丙的海拔在500米600米之间；甲坡等高线较乙坡稀疏，坡度较小。丙的海拔较丁高，正常情况下气温较低。乙坡位于东坡，是东南季风的迎风坡华北地区，而丁坡位于西坡，处于背风坡，所以乙坡的降水较多。题组2全球定位系统与定位导航读车载GPS导航监控原理示意图，完成56题。5图中M表示A制作GPS接收机B分析交通状况C生成电子地图 D计算三维坐标6车载GPS通过公共电信网络传给交通监控中心的信息是A车载GPS所在道路的拥堵状况B车载GPS所在地的地理坐标C车载GPS所在车辆的违章信息D车载GPS规划的导航道路5.C6.B第5题，纸质地图信息数

19、字化与录入地名、坐标信息可以生成电子地图。第6题，车载GPS传给交通监控中心的信息是车载GPS所在地的地理坐标。我国将于2020年完成由35颗卫星组网的“北斗全球卫星导航定位系统。据此完成78题。 【导学号：50682101】7有关北斗卫星导航系统的表达，正确的选项是A北斗导航系统的关键装置是传感器B该系统是一种专门处理空间数据的计算机系统C具有全能性、全球性、全天候、连续性、实时性的特点D广泛应用于资源调查、环境监测、自然灾害监测等领域8利用北斗卫星导航系统可以A了解农作物的长势B监测西北地区的荒漠化C合理规划城市商业网点D精准发射导弹7.C8.D第7题，北斗卫星导航系统属于全球定位系统，其

20、关键装置是空间卫星星座，关键装置为传感器的是遥感技术，A项错误；处理空间数据的系统是地理信息系统，B项错误；该系统属于定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性、实时性的特点，所以C正确；用于资源调查和灾害检测的是遥感系统，D项错误。第8题，北斗卫星导航系统属于全球定位系统，利用北斗卫星导航系统可以精准发射导弹，所以D正确。理解农作物长势、监测西北地区荒漠化需要遥感系统，合理规划城市商业网点需要对地理数据进展分析，因此用到的是地理信息系统，A、B、C三项错误。教材活动点拨教材P9798活动我国导航定位技术开展的讨论提纲小组讨论主题A组我国导航定位技术的开展历程B组我国GPS技术在大地测量方面

21、的应用C组我国GPS技术在工程测量方面的应用A组我国导航定位技术的开展历程我国的航天科技事业在逐步建立和开展中。从1970年4月把第一颗人造卫星送入轨道以来，我国已成功地发射了100多颗不同类型的人造卫星，为空间大地测量工作的开展创造了有利条件。B组我国GPS技术在大地测量方面的应用在大地测量方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，提供高精度的地心坐标，测定和准确大地水准面。我国已完成西沙、南沙群岛各岛屿与祖国大陆的GPS联测，使海岛与全国大地网连成一个整体。C组我国GPS技术在工程测量方面的应用在工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精细工程控制网，用于城市和矿区油田

22、地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯穿测量等精细工程。教材P101102活动1GPS还可以应用在大地测量、地震监测、地形测量、林业测量、水利监测、国土资源调查、城建规划勘测等多个方面，并进步工作效率。资源调查：土地探测，如森林区、山坡地违规开发、查报工作。使用GPS可顺利导航至可疑之变异点，并直接查询、调阅地籍图等相关资料以利研究判断。大地测量：利用GPS测定地球上任何点包括地面上和海洋上的位置并计算其间的间隔 ，以及测定地球重力场和地球形状、大小等。林业面积测绘：GPS在林业面积测绘的应用主要有两个方面，一是用于定位造林地块，地块位置和形状，便于在地形图上标注详细的位置；二是利用