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第三節(jié) 全球定位系統(tǒng)及其應用,一、全球定位系統(tǒng) 1.概念 全球定位系統(tǒng)(簡稱GPS),是具有在海、陸、空進行全方位、實時三維導航與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。 2.組成,思考討論GPS導航定位獲取的三維信息是什么?它和通常所說的地理位置有什么區(qū)別? 提示:三維信息是指所在地的經(jīng)度、緯度和高程。我們通常所說的地理位置除經(jīng)緯度位置、海拔外,還包括某地的海陸位置、相對位置等內(nèi)容。,,3.GPS接收機的常見類型 GPS接收機種類很多,按照不同的標準,有不同的分類方法。,,,,,,二、全球定位系統(tǒng)與定位導航 1.最初設計目的:軍事目的。 2.定位導航精度。 (1)靜態(tài)導航定位:能達到厘米級甚至毫米級的精度。 (2)動態(tài)定位:能達到1米以內(nèi)的精度。 (3)速度測量:能達到厘米級精度。 (4)時間測量:能達到毫微秒級精度。 3.應用領域。 (1)目前GPS已在交通、郵電、地礦、建筑,以及農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、公安等部門和行業(yè)得到廣泛應用。 (2)科學家用它來監(jiān)測地殼的微小移動,從而幫助預報地震。 (3)GPS與GIS、RS結合,可以為資源調(diào)查、工程管理、精細農(nóng)業(yè)服務等。,,,,,,,,,,,,鏈接生活假如你是某物流公司(經(jīng)營貨物流通與運輸?shù)钠髽I(yè))的總經(jīng)理,你會如何利用GPS系統(tǒng)來提高物流企業(yè)的工作效率與質(zhì)量? 提示:首先建立物流GPS網(wǎng)絡平臺,當貨主交付貨物后,將GPS設備與貨物捆綁在一起運輸,然后提供給貨主提貨單和GPS網(wǎng)絡查詢密碼。這樣當貨物裝進運輸車輛后,貨主和物流公司都可以隨時隨地通過網(wǎng)絡按貨單號和密碼查詢貨物當前的運輸位置,從而提高了物流企業(yè)的工作效率和質(zhì)量。,探究一,探究二,全球定位系統(tǒng)的組成 主題活動 材料一 GPS空間星座。,探究一,探究二,材料二 GPS接收機的信號解讀。,探究一,探究二,結合材料探究: (1)材料一中的GPS空間星座由多少顆衛(wèi)星組成?主要功能是什么? 提示:24顆。主要功能是不間斷發(fā)送各自與定位相關的參數(shù)和時間信息。 (2)材料二中的GPS接收機的主要功能是什么? 提示:GPS接收機可以接收衛(wèi)星信息,計算接收機所在點的位置、速度以及時間。 (3)材料二中的GPS接收機所在位置的地理坐標是什么? 提示:經(jīng)度為116°18'50.2″E,緯度為39°58'27.9″N,海拔約為109米。,探究一,探究二,名師精講 全球定位系統(tǒng)的組成 GPS由空間星座、地面控制系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)三部分組成。,探究一,探究二,探究一,探究二,方法技巧圖示法記憶GPS三部分組成的關系,探究一,探究二,典例剖析 【例題1】讀圖,完成下列各題。 (1)如圖所示,全球定位系統(tǒng)由三個相對獨立的部分組成,即 、 、 。 (2)圖中的空間星座由 個軌道面上的 顆衛(wèi)星(其中 顆備用)組成,這些衛(wèi)星不間斷地發(fā)送 和 。 (3)圖中的地面監(jiān)控系統(tǒng)主要用于 ,以及 。 (4)用戶系統(tǒng)為GPS接收機,要想獲得準確的定位信息,接收機必須接收到 顆衛(wèi)星的信號。,探究一,探究二,解析:全球定位系統(tǒng)由空間星座、用戶系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)三部分組成。空間星座由24顆衛(wèi)星組成,分布于6個軌道面,可以不間斷地發(fā)送各自與定位相關的參數(shù)和時間信息。地面監(jiān)控系統(tǒng)主要用于監(jiān)測與調(diào)控衛(wèi)星及衛(wèi)星上的各種設備的運行、工作狀況。用戶系統(tǒng)即GPS接收機,可以接收衛(wèi)星信號,進行定位、導航。 答案:(1)空間星座 用戶系統(tǒng) 地面監(jiān)控系統(tǒng) (2)6 24 3 與定位相關的參數(shù) 時間信息 (3)監(jiān)測與調(diào)控衛(wèi)星上各種設備是否正常工作 衛(wèi)星是否沿預定軌道運行 (4)4,探究一,探究二,全球定位系統(tǒng)的應用 主題活動 某出租車司機被搶劫后報警。犯罪嫌疑人把車開走后,110出動兩輛警車開始緊急尋找。不久,民警按照出租車顯示的GPS軌跡,發(fā)現(xiàn)了出租車行駛方向。大約一小時后,民警將犯罪嫌疑人擒住。,探究一,探究二,結合材料探究: (1)在GPS汽車導航過程中,數(shù)據(jù)信息在汽車、衛(wèi)星和車輛監(jiān)控中心之間是如何傳遞的? 提示:汽車中的GPS用戶接收了GPS衛(wèi)星信息,計算出本車的位置、速度等信息,并通過無線電信號傳送至車輛監(jiān)控中心。車輛監(jiān)控中心再根據(jù)汽車所在的位置及時為汽車提供導航。 (2)警察是如何追上犯罪嫌疑人的? 提示:車主報警后,警方啟動GPS監(jiān)控系統(tǒng)和該市的電子地圖,確定所搶車輛的位置、速度以及系統(tǒng),確定最佳抓捕路徑并提供給地面警車,實施抓捕。,探究一,探究二,名師精講 GPS的應用領域,探究一,探究二,探究一,探究二,方法技巧圖示法記憶全球定位系統(tǒng)的應用領域,探究一,探究二,“3S”技術手段的選取 遙感(RS)是人的視力的延伸,它是側(cè)重于收集信息的感知手段,實質(zhì)上是“看”的過程。地理信息系統(tǒng)(GIS)是在一定的數(shù)據(jù)源的基礎上進行分析、對比、計算,它側(cè)重于“分析、計算”,相當于人的“想、算”活動。全球定位系統(tǒng)(GPS)具有定位和導航的功能。它的最大特點是工作對象是一個“點”或“多個點”,明顯區(qū)別于RS與GIS技術的工作對象——“面”。 因此,在做關于“3S”技術中選取適當手段之類的題目時,先看其工作對象是“點”還是“面”,是“點”則選用GPS,如導航、珠穆朗瑪峰高度測量等。如果是“面”則需看是突出監(jiān)測方面,還是需處理、計算才能得出結果,如果監(jiān)測森林火災應選用RS技術,要在某城市選取大型商業(yè)中心則應選用GIS技術。,探究一,探究二,典例剖析 【例題2】 最近許多大城市開始出現(xiàn)摩拜單車,其沒有固定停放位置,用戶需通過手機APP查看單車位置,繼而預約并找到該車。讀摩拜單車手機APP界面圖,完成下列各題。,探究一,探究二,(1)提供每輛摩拜單車在城市準確的地理位置,運用的地理信息技術是( ) A.RS B.GPS C.GIS D.數(shù)字地球 (2)用戶需通過手機APP查看單車位置,選擇最近的單車出行,主要運用的地理信息技術是( ) A.RS B.GPS C.GIS D.數(shù)字地球 解析:第(1)題,提供每輛摩拜單車在城市準確的地理位置需要運用GPS。第(2)題,用戶需要通過手機APP查看單車位置,選擇最近的單車出行,這就要對城市里單車和自己所在位置信息進行分析,所以主要運用的是GIS。 答案:(1)B (2)C,2017年春運期間,各地交警部門都會定期查看客車GPS監(jiān)控數(shù)據(jù)。未安裝衛(wèi)星定位裝置禁止上路。據(jù)此完成第1~3題。 1.下列不屬于全球定位系統(tǒng)的組成部分的是( ) A.空間星座 B.用戶系統(tǒng) C.地面監(jiān)控系統(tǒng) D.傳感器 2.在對我國西部一些地區(qū)進行科考時,使用全球定位系統(tǒng),其優(yōu)點主要是( ) A.能為科學家提供準確精密的三維坐標 B.對陸地、天空和地下可以直接拍攝圖片 C.服務過程有定時、間斷性特點 D.通過全球定位系統(tǒng)可以隨時讀取各種信息資料,3.關于全球定位系統(tǒng)的說法正確的是( ) A.全球定位系統(tǒng)只能獲得地面某點的經(jīng)緯度,不能確定其高程 B.全球定位系統(tǒng)由3個相對獨立的部分組成 C.全球定位系統(tǒng)具有高精度和自動測量的特點,但是受地形、天氣等自然因素影響較大 D.目前GPS主要應用于軍事領域 解析:第1題,傳感器是遙感技術系統(tǒng)的主要設備。第2題,全球定位系統(tǒng)可以提供準確精密的三維坐標。第3題,全球定位系統(tǒng)即GPS,它是利用衛(wèi)星網(wǎng)絡來獲得地面某點的經(jīng)緯度和高程的系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)由3個相對獨立的部分組成,即空間星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)具有全天候、高精度和自動測量的特點。目前GPS的主要功能是定位和導航,這在各個應用領域如軍事、測量、交通、救援、農(nóng)業(yè)、娛樂等方面都有所體現(xiàn)。 答案:1.D 2.A 3.B,閱讀對話,完成第4~6題。 在一次模擬戰(zhàn)爭中,有記者問一位飛行員:“你知道去轟炸哪個城市嗎?” 飛行員回答:“不知道?！?“那你怎么去轟炸呢?” “容易。上級給我一個坐標,我按計算機的指引,投下采用GPS導航的炸彈掉頭就走,跟我玩游戲機沒啥兩樣?！?4.導航炸彈上的GPS接收機接收到的信息至少需要 顆空間衛(wèi)星提供?( ) A.3 B.4 C.5 D.6 5.導航炸彈上的數(shù)據(jù)由 提供。( ) A.空間衛(wèi)星 B.主控站 C.監(jiān)控站 D.信息注入站 6.導航炸彈上的GPS接收機可獲得工作衛(wèi)星提供的 ( ) ①三維坐標 ②速度 ③時間 ④轟炸城市的相對位置 A.①②④ B.①②③ C.②③④ D.①③④,解析:第4題,為獲取炸彈的位置、速度和運動方向,至少需要4顆衛(wèi)星提供信息。第5題,GPS接收機捕獲的信號由GPS衛(wèi)星提供。第6題,GPS接收機可實時計算出炸彈的三維坐標、速度以及時間,但不能提供轟炸城市的相對位置。 答案:4.B 5.A 6.B,7.閱讀材料,完成下列各題。 中國國家GPS技術研究中心首次借助GPS高科技手段,為目前正處于地殼活躍期的青藏高原進行“體檢”?？茖W家們經(jīng)過10年觀察,精確地測定出了目前青藏高原的垂直運動和水平運動的年平均速率。 測定結果表明,青藏高原地殼整體上在向北、向東運動。喜馬拉雅山脈巖體以每年大約3.4厘米的速率相對于亞歐板塊北偏東30度左右的方向運動,平均速率為每年8~12毫米;西藏板塊以每年2.8厘米左右的速率相對于亞歐板塊東北方向移動,速率為每年4~7毫米。這種運動速率的差異,導致青藏高原現(xiàn)今地質(zhì)構造應以南北方向的擠壓為主,東西方向的拉伸為輔。 (1)請你運用板塊構造學說解釋一下青藏高原是如何形成的。 (2)請你大體說說科學家是如何利用GPS來研究喜馬拉雅山脈巖體和西藏板塊運動方向和運動速度的。,解析:依據(jù)板塊構造理論,青藏高原是由印度洋板塊和歐亞板塊相互擠壓碰撞形成的。以前研究青藏高原地殼的運動只能通過實地勘察,現(xiàn)在有了全球定位系統(tǒng)(GPS),科學家就可以利用全球定位系統(tǒng)(GPS)精確地計算出巖體的運動方向和速度。 答案:(1)青藏高原是由印度洋板塊和歐亞板塊相互擠壓碰撞形成的。 (2)方法大體是把測地型GPS接收機固定在喜馬拉雅山脈巖體和西藏板塊各自三個適當?shù)攸c的巖石上(一般要在位于斷層的兩側(cè)選擇三點,構成三角形監(jiān)測網(wǎng)),GPS衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息,地面接收機收到這些信息,并測得接收到的衛(wèi)星每個信號的時間,便可自動計算出接收機所在地點的緯度、經(jīng)度和高程。通過長時間的監(jiān)測,便可以精確計算出喜馬拉雅山脈巖體和西藏板塊各自的運動方向和運動速度。,