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第三章地理信息技术应用第三节全球定位系统及其应用学习目标：1.了解全球定位系统的概念、组成、发展历程、基本原理。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，激发学生探索科学的欲望。自主探新知预习1．全球定位系统(1)概念具有在海、陆、空进行全方位、实时________与____功能的新一代卫星导航与定位系统。三维导航定位(2)组成系统结构组成和分布功能空间星座由____颗工作卫星和__颗在轨备用卫星组成为全天候定位提供可能213__个主控站收集各____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地面控制系统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1监控地面控制系统5个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________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____天线单元时间导航型授时(3)GPS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①静态导航定位：____级甚至毫米级精度。②动态定位：达到____以内精度。③速度测量：达到____级精度。④时间测量：毫微秒级精度。厘米1米厘米(2)应用①交通、____、地矿、____、农业、____、土地管理、____、公安等部门和行业。②监测____的微小移动，帮助预报地震。③与GIS、RS结合，为________、工程管理、________服务。邮电建筑气象金融地壳资源调查精细农业(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部分。()(2)在对我国西部一些地区进行科考时，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)对地壳运动进行精确观测采用的主要技术是遥感技术。()(5)汽车卫星导航系统的功能包括()①确定汽车的行驶路线②显示汽车运行中的位置③能够大大缩短汽车的通行里程④对汽车进行踪迹监控A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④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能够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)×对地壳运动进行精确观测的基准站、基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精确观测，判断各站点之间的距离位移，进行地震监测和预报，而各站点之间距离位移的监测则需要用GPS技术。(5)B[汽车中的导航装置可显示城市道路图和该车的位置，因而可帮助驾驶者选择合理的行车线路，缩短通行时间，但不能缩短通行里程；另外计算机控制中心能对安装有GPS接收装置的汽车进行踪迹监控。]合作攻重难探究全球定位系统材料春节前夕的最后一次航天发射，以北斗三号“一箭双星”的完美入轨告终。这是北斗三号的第五和第六颗卫星，也是整个北斗卫星导航系统的第二十八和第二十九颗卫星。2018年，北斗卫星导航系统工程迎来了高密度发射的组网年。按照计划，今年长三甲系列运载火箭将通过10次飞行，将18颗北斗导航卫星送入轨道。问题1(地理实践力)我国北斗导航系统的主要功能是什么？其原理是什么？提示：定位和导航。工作卫星不间断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。问题2(地理实践力)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？要进一步提高定位精度，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]全球定位系统的概念、工作过程、用途及特点概念利用GPS卫星，在全球范围内进行实时导航和定位的系统组成及工作过程用途为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间工作特点全能性、全球性、全天候、连续性和实时性在区域地理环境研究中的应用在区域环境中利用较多的是为导航服务，地面监控系统把信息传给GPS卫星，得出处理后的考察点的地理位置和高程，获得精确数据，从而确定位置和前进方向，进而导航1．结合所学知识，完成(1)～(2)题。(1)下列关于全球定位系统组成的叙述，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D．GPS卫星星座由24颗工作卫星组成B(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、距离、海拔B．经度、纬度、海拔C．纬度、相对高度、距离D．到两极、赤道的距离和等高线B[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20200km的6个轨道面上的24颗卫星(其中3颗备用)组成；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。]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。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标。下图为GPS车辆监控管理与调度示意图。问题1(地理实践力)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的汽车精确的经纬度位置，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。问题2(地理实践力)在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务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，算出车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送到服务中心，服务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，自动匹配最优行车路线；降低能源消耗，节省运行成本，并使行车、乘车安全系数大大提高。[归纳总结]全球定位系统的应用领域应用领域作用救援广泛应用于消防、救护、交通疏导、搜寻自然灾害及突发事故中失踪人员、渔船救助等突发事件方面交通航海①GPS航海自主导航系统：向用户提供船舶的位置、航速、航向和时间信息，也包括海图、航迹显示等。②港口管理和进港引导系统：主要用于港口、码头的船舶高度调整、进港船舶引导，以确保航行安全和秩序。③航路交通管理系统：主要用于近海和内河船舶导航和管理航空实现最佳空域划分与管理、空中交通流量管理以及飞行路线管理，保证了空中交通管制的安全性和灵活性交通公共交通实时播放路况信息、自动匹配最优行车路线，能最大限度地满足乘客的要求，从而减少空载率，降低能源消耗旅游探险旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在的位置，确定前往目的地的最优行进方式和路线；野外探险者可以快捷地找到合适的道路和宿营地点，并在发生险情时迅速定位、报警，以便及时、有效地得到救援军事为各种军事活动定位、导航，如许多高科技武器配备了GPS系统，精确制导，大大提高了命中率生产和工程建设可以利用GPS系统发展“精准农业”，精确地喷洒化肥和农药；同时也广泛运用于工程定位、测量领域，提高工程建设的效率和精确性科学研究可以监测地壳运动等“3S”技术的选取方法在做从“3S”技术中选取适当手段之类的题目时，看其工作对象是“点”还是“面”，是“点”则选用GPS，如导航、珠峰高度测量等，如果是“面”则需看突出监测方面还是需处理计算才能得出结果，如果监测森林火灾应选用RS，要在某城市规划大型商业中心应选用GIS。技术手段应用过程实质RS收集信息的感知手段“看”一面GIS分析、对比、计算数据源“想、算”一面GPS定位、导航定“点”(单个、多个)2．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，也可能导致军人的基本功丧失。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，他们就会陷入十分危险的境地。据此完成(1)～(2)题。(1)若一辆装备了GPS的汽车被恐怖分子劫持，美军不可采取的措施是()A．启动GPS跟踪系统，锁定车辆具体位置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．使用精确制导炸弹袭击D(2)在现代战争中，美军可以利用导航型GPS进行()A．精确打击B．搜寻目标C．观测敌方工事D．预报地震A[第(1)题，发动袭击将会造成车内的人员伤亡。第(2)题，搜寻目标和观测工事均需利用遥感技术；预报地震属于测地型接收机的应用领域。]素养固双基达标题组1全球定位系统下图是华北地区某地实测的海拔数据分布。读图回答1～2题。1．测量图中各地海拔，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2．对图示区域地理特征的描述，正确的是()A．海拔：甲＞丙B．坡度：甲＞乙C．气温：丙＞丁D．降水：乙＞丁BD[第1题，全球定位系统可以测量一个地区的精确的三维坐标，即经度、纬度、海拔等。第2题，将图中高度相同的点连线，即可得到等高线地形图，由图可知，甲的海拔在200～300米之间，而丙的海拔在500～600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3～4题。3．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C4．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规划的导航路线B[第3题，纸质地图信息数字化与录入地名、坐标信息可以生成电子地图。第4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5～6题。5．有关北斗卫星导航系统的叙述，正确的是()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C6．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D[第5题，北斗卫星导航系统属于全球定位系统，其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；处理空间数据的系统是地理信息系统；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。第6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。了解农作物长势、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行分析，用到的是地理信息系统。]