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2019-2020年高中地理 3.3全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用教案 新人教版必修3 狀元筆記衛(wèi)星信號(hào)傳播和接收不受天氣等因素影響，與其他定位、導(dǎo)航系統(tǒng)相比，GPS具有海、陸、空全方位，全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等優(yōu)點(diǎn)。 空間星座是由24顆衛(wèi)星組成，是全球定位系統(tǒng)全部衛(wèi)星。定位星座至少有4顆衛(wèi)星，有時(shí)某地上空可能多于4顆衛(wèi)星，它們也共同起到定位導(dǎo)航的作用，準(zhǔn)確度會(huì)更高。 基礎(chǔ)整理 本節(jié)內(nèi)容包括兩部分：一是介紹全球定位系統(tǒng)的概念、組成，二是全球定位系統(tǒng)與定位導(dǎo)航。 綜合探究 1．我國(guó)國(guó)家GPS技術(shù)研究中心首次借助GPS高科技手段，為目前正處于地殼活躍期的青藏高原進(jìn)行“體檢”?？茖W(xué)家們經(jīng)過(guò)10年觀察，精確地測(cè)定出了目前青藏高原的垂直運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)的年平均速率。 請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)科學(xué)家們是如何利用GPS來(lái)研究喜馬拉雅山塊體和西藏板塊的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的。 探究：GPS定位原理類似于三球定位原理。由已知空間位置的GPS衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，在地面(或空中)的GPS接收機(jī)跟蹤接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，測(cè)量信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時(shí)間，計(jì)算出衛(wèi)星到接收機(jī)的距離。如果接收到3顆衛(wèi)星的信號(hào)，GPS接收機(jī)可以利用三球定位原理，計(jì)算出接收機(jī)所在位置的經(jīng)度、緯度和高程。如果接收到4顆衛(wèi)星的信號(hào)，GPS接收機(jī)還可以獲得定位時(shí)間。如果GPS接收機(jī)捕捉到4顆以上衛(wèi)星的信號(hào)，就可以提高定位精度。假如GPS接收機(jī)不斷地更新位置，就可以通過(guò)跟蹤接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，得到自己在不同位置的經(jīng)度、緯度、高程與定位時(shí)間，進(jìn)而算出移動(dòng)方向和速度。 科學(xué)家們要把測(cè)地型GPS接收機(jī)固定在三個(gè)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)的巖石上，構(gòu)成三角形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，CPS衛(wèi)星以每秒1 000次的速率不問(wèn)斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，地面接收機(jī)收到這些信息，并測(cè)得接收到的衛(wèi)星每個(gè)信號(hào)的時(shí)間，便可自動(dòng)計(jì)算出接收機(jī)所在地點(diǎn)的緯度、經(jīng)度和高程。通過(guò)R時(shí)間地檢測(cè)，便可以精確計(jì)算出青藏高原巖體的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向。 2．某學(xué)校地理科研小組，為了更好地觀測(cè)天體，找到天體的準(zhǔn)確位置，要利用GPS手持機(jī)測(cè)量學(xué)校天文臺(tái)的地理坐標(biāo)。但他們?cè)谔煳呐_(tái)內(nèi)測(cè)出的天文臺(tái)地理坐標(biāo)還不如從地圖上查出的準(zhǔn)確。你能給他們說(shuō)明這是什么原因嗎? 探究：GPS空間衛(wèi)星由24顆衛(wèi)星組成。其中，工作衛(wèi)星21顆，備用衛(wèi)星3顆，平均分布在6個(gè)軌道上，每個(gè)軌道4顆衛(wèi)星，在半徑26 560千米的近圓形軌道上運(yùn)行，運(yùn)行周期為11小時(shí)58分鐘。衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過(guò)計(jì)算求出接收機(jī)的三維位置、三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。要實(shí)現(xiàn)地面接收機(jī)的定位，地面觀測(cè)者最少要見到4顆衛(wèi)星，因?yàn)橐馑阌^測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，必須觀測(cè)到4顆以上的GPS衛(wèi)星。如果不能同時(shí)接收到4顆衛(wèi)星的信號(hào)，則不能正確定位。 在天文臺(tái)內(nèi)，由于天窗太小，GPS手持機(jī)不能同時(shí)接收到4顆衛(wèi)星的信息，故它不能正確地測(cè)量出天文臺(tái)的地理坐標(biāo)。 思考發(fā)現(xiàn) 1．全球定位系統(tǒng)的全稱是“授時(shí)與測(cè)距離導(dǎo)航系統(tǒng)——全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”。在美國(guó)，全球衛(wèi)星定位技術(shù)與“阿波羅”飛船登月、航天飛機(jī)升空，共同被列為20世紀(jì)“三大航天工程”，也是當(dāng)代世界航天航空技術(shù)、無(wú)線電駝通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合結(jié)晶。 2．GPS的用戶系統(tǒng)（接收設(shè)備）就是用戶手中的各種各樣的GPS接收機(jī)，GPS接收機(jī)的種類很多，接接據(jù)點(diǎn)機(jī)的用途可分為導(dǎo)航型接收機(jī)、測(cè)地型接收機(jī)和授時(shí)型接收機(jī)；按接收機(jī)的載波頻率可分為單頻接收機(jī)和雙頻接收機(jī)；按接收機(jī)通道數(shù)可分為多通道接收機(jī)、序貫通道接收機(jī)、多路多用通道接收機(jī)；按工作原理還可以分成碼相關(guān)型接收機(jī)、平方型接收機(jī)、混合型接收機(jī)、干涉型接收機(jī)等。 3．全球定位系統(tǒng)的主要作用是定位導(dǎo)航，在學(xué)習(xí)這部分知識(shí)時(shí)要注意理論聯(lián)系實(shí)際，有條件的學(xué)?？膳浜弦巴饪疾?，學(xué)習(xí)使用GPS手持機(jī)。在野外，利用GPS手持機(jī)，第一，可以隨時(shí)確定自己所處的位置（定位）；第二，可以幫助我們找到到達(dá)目的地的最佳路線和方向，順利到達(dá)目的地；第三，大多數(shù)GPS能夠顯示當(dāng)?shù)氐娜粘鋈章鋾r(shí)間，便于合理安排出發(fā)、宿營(yíng)時(shí)間；第四，GPS每秒更新一次當(dāng)前地點(diǎn)的坐標(biāo)信息，每一點(diǎn)的坐標(biāo)與上一點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比較，就可以知道自己的前進(jìn)方向。 衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的新時(shí)代 目前，美國(guó)的GPS是世界上最成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)．但其他國(guó)家也開始研發(fā)或已建立了類似的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 俄羅斯的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)——GLONASS于1995年12月開始運(yùn)行。與GPS相比，GLONASS系統(tǒng)的精度比較低。且由于經(jīng)費(fèi)短缺。GLONASS的在軌衛(wèi)星數(shù)目不斷減少，工作能力未能達(dá)到設(shè)計(jì)水平。 中國(guó)于xx年5月發(fā)射了“北斗一號(hào)”衛(wèi)星的備份星．與前兩顆“北斗一號(hào)”工作星組成了完整的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。至此，中國(guó)成為世界上第三個(gè)擁有衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的國(guó)家?！氨倍芬惶?hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是一個(gè)區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，只用于中國(guó)及其周邊地區(qū)。 歐洲正在實(shí)施“伽利略”計(jì)劃，建設(shè)歐洲自己的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。“伽利略”計(jì)劃預(yù)計(jì)投資32億歐元，發(fā)射衛(wèi)星30顆，于xx年建成并投入使用。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能十分強(qiáng)大。甚至具有美國(guó)GPS所沒有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和服務(wù)范圍。2004年1月11日，該系統(tǒng)在我國(guó)長(zhǎng)江航道上進(jìn)行了部分功能的測(cè)試。 開展GPS主題活動(dòng) 小組成員 可選擇的活動(dòng)任務(wù) 可選擇的活動(dòng)形式 A組 上網(wǎng)收集各種GPS接收機(jī)的圖片 上網(wǎng)收集有關(guān)GPS接收機(jī)的特點(diǎn)、用途等信息 整理、排版、打印收集到的圖片、文本信息 走訪調(diào)查當(dāng)?shù)谿PS銷售、應(yīng)用的單位與個(gè)人 到書店尋找有關(guān)GPS圖書雜志 到圖書館查找GPS的相關(guān)資料 …… 辦主題板報(bào)、墻報(bào) 出宣傳小冊(cè)子、畫報(bào) 制作計(jì)算機(jī)演示文稿（如PowerPoint文稿） 聯(lián)系使用GPS的單位或個(gè)人觀看GPS操作抄演示 聘請(qǐng)相關(guān)人員作專題報(bào)告 B組 C組 D組 …… 物流公司使用GPS的啟示 物流公司是經(jīng)營(yíng)貨物流通與運(yùn)輸?shù)钠髽I(yè)。在貨物承運(yùn)中，物流公司建立物流GPS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，當(dāng)貨主交付貨物后，物流公司將GPS設(shè)備與貨物捆綁運(yùn)輸，并提供給貨主提貨單和GPS網(wǎng)絡(luò)查詢密碼。當(dāng)貨物裝到運(yùn)輸車輛后，貨主和物流公司都可以隨時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按貨號(hào)和密碼查詢貨物當(dāng)前的運(yùn)輸位置，大大提高了物流企業(yè)的工作效率與質(zhì)量。 GPS就是這樣，可以巧妙靈活地運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括生產(chǎn)、生活的各個(gè)環(huán)節(jié)。 根據(jù)GPS的工作原理與GPS在物流企業(yè)中應(yīng)用的啟發(fā)，開展下面活動(dòng)： 1．請(qǐng)你設(shè)想一下，我們周圍還有哪些工作可以應(yīng)用GPS，并簡(jiǎn)單描述在這些工作應(yīng)該如何應(yīng)用GPS。 2．如果你有興趣，自擬題目，寫一篇短文，暢想GPS在未來(lái)生活中的應(yīng)用，向報(bào)刊投稿。 3．收集資料，填寫表格： GPS應(yīng)用領(lǐng)域 主要功能 在海洋測(cè)繪中的應(yīng)用 海洋測(cè)繪主要包括海上定位、海洋測(cè)量和水下地形測(cè)量。對(duì)海洋劃界、航道測(cè)量以及海洋資源勘深與開采、近海工程、海面變化、板塊運(yùn)動(dòng)以及海嘯等研究具有重要作用 在旅游及野外考察中的應(yīng)用 在旅游及野外考察中，如到風(fēng)景秀麗的地區(qū)去旅游，到原始大森林、雪山、峽谷或者沙漠地區(qū)考察，GPS接收機(jī)是你最忠實(shí)的向?qū)В鼓悴粫?huì)迷失 …… 問(wèn)題探究 挪威首都奧斯陸曾發(fā)生過(guò)一起救護(hù)車失竊事件。當(dāng)時(shí)竊賊在奧斯陸市中心發(fā)現(xiàn)一輛救護(hù)車上空無(wú)一人，而且車門敞開，于是躥上汽車揚(yáng)長(zhǎng)而去。沒想到，他還沒開多遠(yuǎn)就聽見身后的警笛聲越來(lái)越響，再抬頭一看，空中竟然還有一架警察直升機(jī)在他頭頂盤旋。原來(lái)，這輛救護(hù)車上安裝了GPS設(shè)備。 【問(wèn)題】警察是如何追上竊賊的? 導(dǎo)思：GPS不僅為用戶提供定位、導(dǎo)航功能，而且也可將其位置、速度、航向等信息傳遞給控制中心。 探究：被盜車輛的定位：當(dāng)救護(hù)車司機(jī)發(fā)現(xiàn)車輛被盜時(shí)，立即報(bào)警；警方啟動(dòng)GPS監(jiān)控系統(tǒng)和該市的電子地圖，確定被盜車輛的位置、速度以及行駛方向等信息并傳遞給警方地面警車和空中直升機(jī)駕駛員，提供最佳抓捕路徑。 警方交通工具的定位與導(dǎo)航：駕駛員們根據(jù)總部提供的最佳抓捕路徑和駕駛室內(nèi)的電子地圖快速到達(dá)被盜車輛附近地區(qū)，并結(jié)合總部提供的被盜車輛的信息實(shí)施抓捕。 教材鏈接 1.民用車：駕駛安全，防盜，防劫。 交通部門：實(shí)現(xiàn)對(duì)公交車、出租車、長(zhǎng)途客車定位監(jiān)控和調(diào)度。 金融、保險(xiǎn)部門：對(duì)特種車輛，如運(yùn)鈔車，要求實(shí)施嚴(yán)密監(jiān)控，裝上GPS能最大限度地實(shí)施監(jiān)管、調(diào)度和指揮，防止事故的發(fā)生，打擊盜竊、搶劫車輛等犯罪團(tuán)伙，使車輛得到充分的保護(hù)。 公安、消防部門：對(duì)警車實(shí)施合理調(diào)度，科學(xué)合理地部署警力，與110報(bào)警臺(tái)直接連接，提高社會(huì)治安水平。 物流車管理：GPS物流系統(tǒng)將長(zhǎng)途運(yùn)輸與門對(duì)門的配送進(jìn)行合理控制調(diào)度，如果監(jiān)控車輛行駛在非正常路線或進(jìn)行其他計(jì)劃外的任務(wù)等將全部顯示在電腦顯示屏上。 監(jiān)測(cè)作物產(chǎn)量：在聯(lián)合收割機(jī)上配置計(jì)算機(jī)、產(chǎn)量監(jiān)視器和GPS接收機(jī)，就構(gòu)成了作物產(chǎn)量監(jiān)視系統(tǒng)。對(duì)不同的農(nóng)作物需配備不同的監(jiān)視器。例如監(jiān)視玉米產(chǎn)量的監(jiān)視器，當(dāng)收割玉米時(shí)，監(jiān)視器記錄下玉米所接穗數(shù)和產(chǎn)量，同時(shí)GPS接收機(jī)記錄下收割該株玉米所處位置，通過(guò)計(jì)算機(jī)最終繪制出一幅關(guān)于每塊土地產(chǎn)量的產(chǎn)量分布圖。通過(guò)和土壤養(yǎng)分含量分布圖的綜合分析，可以找出影響作物產(chǎn)量的相關(guān)因素，從而進(jìn)行具體的田間施肥等管理工作。 合理施肥，精確農(nóng)業(yè)管理：依據(jù)農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量分布圖，設(shè)置有GPS接收機(jī)的“受控應(yīng)用”的噴施器，在GPS的控制下，依據(jù)土壤養(yǎng)分含量分布圖，能夠精確地給田地的各點(diǎn)施肥，施用的化肥種類和數(shù)量由計(jì)算機(jī)根據(jù)養(yǎng)分含量分布圖控制。 2.略。3.略。