2024高中地理第3章地理信息技术应用第3节全球定位系统及其应用学案湘教版必修3

PAGE10-第三节全球定位系统及其应用[生活链接]春种季节，新疆的棉花地里一台台拖拉机驾驶室里没人，但它却自己跑了起来，这就是安装了北斗导航农机自动驾驶系统的“超级播种机”，一台播种机一天差不多能播种150亩棉花。这套系统大致可以分为三个部分：一部分安装在拖拉机上，另一部分安置在卫星数据服务站，还有一部分则是太空中游走的卫星。系统利用卫星定位、机械限制、惯性导航技术，在作业时，使农机依据规划好的路途，自动调整行进方向。课程标准学习目标核心素养举例说明全球定位系统(GPS)在定位导航中的应用。了解：全球定位系统种类，如中国的北斗导航系统，“伽利略系统”等。知道：GPS的概念、主要组成及工作过程。理解：GPS的工作原理及主要功能。应用：学会利用GPS的工作原理分析其主要的应用领域，学会运用GPS接收机。综合思维：归纳、总结全球定位系统的工作原理和用途。地理实践力：利用智能手机进行实时导航。自主预习固根基主干引导夯基固本一、全球定位系统1．概念：具有在海、陆、空进行全方位、实时三维导航与eq\x(\s\up1(01))定位功能的新一代卫星导航与定位系统。2．组成

系统结构组成和分布功能空间星座由eq\x(\s\up1(02))21颗工作卫星和eq\x(\s\up1(03))3颗在轨备用卫星组成为全天候的全球定位供应可能地面限制系统eq\x(\s\up1(04))1个主控站收集各eq\x(\s\up1(05))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eq\x(\s\up1(06))时钟数据3个注入站在每颗卫星运行至上空时，将eq\x(\s\up1(07))导航数据及主控站的指令注入到卫星5个监控站监测与调控卫星上的各种设备的工作、运行状况用户系统包括接收机硬件、eq\x(\s\up1(08))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eq\x(\s\up1(09))三维坐标、速度以刚好间3．GPS接收机的常见类型依据用途可将GPS接收机分为：eq\x(\s\up1(10))导航型接收机、测地型接收机和授时接收机等。[自我探究]遥感技术与全球定位系统的区分是什么？[答案]遥感技术获得的常为呈面状的地理信息，其范围一般较大；全球定位系统获得的为点状的地理信息，特别精确。同时，遥感技术注意于“看”，是“人视力的延长”；全球定位系统则主要是定位与导航。二、全球定位系统与定位导航1．最初设计目的：eq\x(\s\up1(01))军事目的。2．精度(1)静态导航定位：能达到厘米级甚至毫米级精度。(2)动态定位：能达到1米内的精度。(3)速度测量：能达到厘米级精度。(4)时间测量：能达到毫微秒级精度。3．应用领域(1)在eq\x(\s\up1(02))交通、邮电、地矿、建筑、eq\x(\s\up1(03))农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业得到广泛应用。(2)监测地壳的微小移动，帮助预报eq\x(\s\up1(04))地震。(3)GPS与GIS、RS结合，为eq\x(\s\up1(05))资源调查、工程管理、精细农业服务等。1．下列属于全球定位系统组成部分的是()A．存储设备 B．信息传输装置C．地面限制系统 D．传感器答案C解析传感器、信息传输装置是遥感技术系统的主要设备；存储设备是GIS硬件组成；GPS由空间星座、用户系统和地面限制系统三部分组成。2．在南极地区，推断地理方位最好利用()A．指南针 B．北极星C．太阳 D．GPS答案D解析GPS可以供应精确的三维坐标。[教材P97～98活动]我国导航定位技术发展的探讨提纲小组探讨主题A组我国导航定位技术的发展历程B组GPS技术在大地测量方面的应用C组GPS技术在工程测量方面的应用D组GPS技术在航空摄影测量方面的应用E组GPS技术在地球动力学方面的应用…………A组我国导航定位技术的发展历程我国的航天科技事业在逐步建立和发展中。从1970年4月把第一颗人造卫星送入轨道以来，我国已胜利地放射了100多颗不同类型的人造卫星。B组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，建立全球性大地限制网，供应高精度的地心坐标，测定和精确大地水准面。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，布设精密工程限制网，用于城市和矿区地面沉降监测，大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯穿测量等精密工程。D组GPS技术在航空摄影测量方面的应用在航空摄影测量方面，除应用GPS技术进行航测外，还限制测量、航摄飞行导航、机载GPS航测等航测成图的各个阶段。E组GPS技术在地球动力学方面的应用我国已起先用GPS技术监测南极洲板块运动、青藏高原地壳运动、四川鲜水河地壳断裂运动，建立了中国地壳形变观测网、三峡库区形变观测网、首都圈GPS形变监测网等。GPS技术已经用于海洋测量、水下地形测绘。我国的《全球定位系统(GPS)测量规范》已于1992年10月1日起实施。此外，在军事、交通、邮电、地矿、建筑以及农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业，在航空航天、测时授时、物理探矿、资源测定等领域，也都开展了GPS技术的探讨和应用。[教材P101～102活动]1．GPS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，并提高工作效率。资源调查：土地探测，如森林区、山坡地违规开发、查报工作。运用GPS可顺当导航至可疑之变异点，并干脆查询、调阅地籍图等相关资料以利探讨推断。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，以及测定地球重力场和地球形态、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，地块位置和形态，便于在地形图上标注详细的位置；二是利用GPS求算面积。森林防火：利用GPS进行火场定位、火场布兵、火场面积测量，火灾损失估算，精确度高，平安性强，能够实时、快速、精确地测定火险位置和范围，为防火指挥部门供应决策依据，已被国内外防火机构广泛采纳。监测作物产量：在联合收割机上配置计算机、产量监视器和GPS接收机，就构成了作物产量监视系统。对不同的农作物需配备不同的监视器。例如监视玉米产量的监视器，当收割玉米时，监视器记录下玉米所接穗数和产量，同时GPS接收机记录下收割该株玉米所处位置，通过计算机最终绘制出一幅关于每块土地产量的分布图，再通过和土壤养分含量分布图的综合分析，可以找出影响作物产量的相关因素，从而进行详细的田间施肥等管理工作。2．畅想GPS新生活GPS业界流行这样一句话“GPS的应用只受到人们想象力的限制”。随着GPS的发展，GPS已经不再只局限于行业应用，GPS更大的一部分市场是民用级的个人消费。车载机或者手持机，将是离我们最近的一种消费。现在你已大体了解了手持GPS在实际生活中的主要用途，比照自己对志向生活的憧憬，以上功能中是否有可以满意的需求。你基本可以确定是否须要买一个GPS了。有人会问：没有自备车，也不会开车，单纯为了旅游(自助游)去弄一个GPS是不是太奢侈了？事实上，像数码相机一样，新科技带给我们的是一个完全不同的生活方式。3．GPS应用领域及主要功能GPS应用领域主要功能在海洋测绘中的应用海洋测绘主要包括海上定位、海洋测量和水下地形测量。对海洋划界、航道测量以及海洋资源勘探与开采、近海工程、海面改变、板块运动以及海啸等探讨具有重要作用在旅游及野外考察中的应用在旅游及野外考察中，如到风景秀丽的地区去旅游，到原始大森林、雪山、峡谷或者沙漠地区考察，GPS接收机是你最忠实的向导。利用它，你可以随时知道所在的位置及行走速度和方向，使你不会迷失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，计算可采伐木材面积，确定原始森林、道路位置，对森林火灾周边测量，找寻水源和测定地区边界等方面可以发挥其独特的重要作用在精确农业管理方面的应用依据农田土壤养分含量分布图，设置有GPS接收机的“受控应用”的喷施器，在GPS的限制下，能够精确地给田地的各点施肥在精确定时方面的应用每颗GPS卫星上都有精密的原子钟，所以GPS接收机可以接收到精确的时间信息主题探究提素能创设情境激活思维探究点全球定位系统下图为GPS接收机的显示信息。读图，探究下列问题。(1)GPS为用户供应三维坐标，三维坐标是指___________________________。该目标的三维坐标为_______________、_______________、_______________。(2)GPS除了能供应三维坐标外，还可以供应________和________信息。(3)图中卫星中，信号最强的三颗为________、________、________。信号最弱的两颗为______和______。(写代号)(4)全球定位系统假如定位至少须要________颗卫星。[答案](1)经度、纬度、高程116°18′50.2″E39°58′27.9″N海拔109m(2)速度时间(3)0811280220(4)4全球定位系统的理解(1)概念(2)特点(3)工作过程为保证客运平安，交警部门定期查看客车全球定位系统监控数据。未安装卫星定位装置的客车禁止上路。据此回答(1)～(2)题。(1)下列不属于全球定位系统的组成部分的是()A．空间部分 B．用户设备部分C．地面监控系统 D．传感器(2)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规划的导航路途[解题思路]第(1)题，传感器是遥感技术的主要设备。第(2)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。[答案](1)D(2)B[方法指导]GPS接收机界面解读一般在GPS接收机上能读出以下几项信息：(1)经纬度位置；(2)海拔；(3)搜寻到的卫星方位以及卫星信号的强弱。部分接收机还能够接受时间信息，测量运动速度等。探究点全球定位系统与定位导航材料一GPS车辆监控管理与调度。材料二通过车载GPS，驾驶员可以在显示屏上刚好查看车辆的有关信息，如位置、运行轨迹、速度、行进方向等。同时，车载电台把定位信息发送给车辆监控中心，监控中心将这些信息在电子地图上显示出来，并用文本、图形或语音等形式对车辆进行调度指挥。如出现紧急状况，司机启动报警装置，监控中心即可显示车辆状况、出事地点、车辆人员等信息。车载GPS定位多用于城市公共汽车调度管理，旅游区车辆报警与调度，海关、公安、海防等部门对车辆的调度与监控等。据此探究下列问题。(1)通过车载GPS，驾驶员可以获得哪些信息？(2)车载GPS与信息中心是如何进行信息传输的？(3)出租车安装GPS有哪些作用？[答案](1)刚好查看车辆所在的位置、运行轨迹、速度、行进方向等。(2)车载电台把定位信息发送给车辆监控中心，监控中心将这些信息在电子地图上显示出来，并用文本、图形或语音等形式可对车辆进行调度指挥。(3)可以使出租车自动匹配最优行车路途，能最大限度地满意乘客的要求，从而削减空载率，降低能源消耗，节约运行成本，并使行车、乘车平安系数大大提高。全球定位系统的应用领域北京时间2017年8月8日21时19分46秒，四川阿坝州九寨沟县(33.20°N,103.82°E)发生7级地震，震源深度20千米。据此回答(1)～(2)题。(1)精确定位地震的震中(33.20°N,103.82°E)主要用到的技术是()A．飞机航拍 B．GISC．RS D．GPS(2)“北斗”卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统，将来可在全球范围内全天候、全天时为各类用户供应高精度、高牢靠的定位、导航、授时服务，并具有短文通信实力。“北斗”卫星导航系统在抗震救灾中发挥的主要作用有()①供应灾区的影像②统计灾区的经济损失③确定救灾人员的位置④进行短文通信A．③④ B．①②C．①③ D．②③[解题思路]第(1)题，精确确定震中的位置须要对当地的地理坐标进行定位，须要用到GPS技术。GPS技术是定位、导航系统，飞机航拍属于遥感技术(RS)，只能获得影像；GIS主要是用于查询、分析、存储。第(2)题，在抗震救灾中能够供应灾区影像的是遥感技术，统计灾区的经济损失须要用到GIS，卫星导航系统可以确定救灾人员的位置和进行短文通信。[答案](1)D(2)A[方法指导]技术手段的选取驾驭各自工作对象是关键，详细如下：GPS的最大特点是工作对象是一个“点”或多个“点”，明显区分于RS和GIS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”则选用GPS，如导航、珠穆朗玛峰高度测量等；假如是“面”则需看是突出监测方面还是需处理、计算才能得出结果，如要监测森林火灾则应选用RS，要在某城市选取大型商业中心区位则应选用GIS。同样一项工作往往可能在这次运用的是一种技术，而另一次则运用了另一种技术，甚至是同时运用了多种技术，因此，要仔细审清题目，提炼题目中的信息，如“某山区森林火灾发生后，扑救工作动用了卫星监测定位，并运用计算机软件对火势状况进行了分析和预料”这一事务中，运用卫星监测是RS的应用，卫星定位则是GPS的应用，计算机处理信息并得出预料结果则是GIS的应用。小题速测试身手对点迁移刚好反馈探究点1全球定位系统1．关于全球定位系统的说法正确的是()A．全球定位系统只能获得地面某点的经纬度，不能确定其高程B．全球定位系统由3个相对独立的部分组成C．全球定位系统具有高精度和自动测量的特点，但是受地形、天气等自然因素影响较大D．目前GPS主要应用于军事领域答案B解析全球定位系统即