江西省樂安一中高二地理 第三章第一節(jié)全球定位系統(tǒng)的應用課件

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1、第一節(jié)全球定位系統(tǒng)第一節(jié)全球定位系統(tǒng) 的應用的應用 樂安一中樂安一中課程標準課程標準舉例說明全球定位系統(tǒng)在定位導航中的應用。舉例說明全球定位系統(tǒng)在定位導航中的應用。學習目標學習目標了解：了解：GPS的主要組成部分及其主要工作原理。的主要組成部分及其主要工作原理。理解：理解：GPS的功能。的功能。應用：收集有關應用：收集有關GPS的相關信息，明確的相關信息，明確GPS在定在定位導航中的應用，并提出新應用設想。位導航中的應用，并提出新應用設想。知能層級突破知能層級突破教材深化透析教材深化透析學業(yè)水平達標學業(yè)水平達標基礎自主梳理基礎自主梳理第第一一節(jié)節(jié)全全球球定定位位系系統(tǒng)統(tǒng)的的應應用用一、全球定位

2、系統(tǒng)一、全球定位系統(tǒng)(GPS)1概念：利用衛(wèi)星網(wǎng)絡來獲得地面某點概念：利用衛(wèi)星網(wǎng)絡來獲得地面某點_和和_的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。2組成：由組成：由3個相對獨立的部分組成。個相對獨立的部分組成。(1)空間部分：即空間部分：即GPS衛(wèi)星星座，由衛(wèi)星星座，由_顆工作衛(wèi)星，顆工作衛(wèi)星，3顆顆_，共同運行在，共同運行在_個軌道面上。個軌道面上。GPS衛(wèi)星不間斷地發(fā)送各自與定位相關的衛(wèi)星不間斷地發(fā)送各自與定位相關的_和和_信息。信息。基礎自主梳理基礎自主梳理經(jīng)緯度經(jīng)緯度高程高程21備用衛(wèi)星備用衛(wèi)星6參數(shù)參數(shù)時間時間(2)地面監(jiān)控系統(tǒng)：主要用于地面監(jiān)控系統(tǒng)：主要用于_和和_衛(wèi)星衛(wèi)星上的各種設備的工作及衛(wèi)星的運行。上

3、的各種設備的工作及衛(wèi)星的運行。(3)用戶設備部分：即用戶設備部分：即GPS接收機，能顯示接收接收機，能顯示接收機的機的_、高度、運動方向和、高度、運動方向和_等信息。等信息。監(jiān)測監(jiān)測控制控制經(jīng)緯度經(jīng)緯度速度速度思考思考1能否應用能否應用GPS對臺風中心進行定位？對臺風中心進行定位？提示：提示：全球定位系統(tǒng)由三部分組成，這三部分缺全球定位系統(tǒng)由三部分組成，這三部分缺一不可。臺風中心沒有用戶設備部分，故不能用一不可。臺風中心沒有用戶設備部分，故不能用GPS定位。定位。二、全球定位系統(tǒng)的應用二、全球定位系統(tǒng)的應用1GPS的特點：的特點：_、_、自動測量。、自動測量。2GPS的主要功能：的主要功能：_

4、和和_。3GPS的應用領域的應用領域(1)軍事：軍事：GPS最初建立的目的是為了軍事應用。最初建立的目的是為了軍事應用。(2)測量：具有測量測量：具有測量_、操作簡便、儀器便于、操作簡便、儀器便于攜帶、攜帶、_操作、信息自動操作、信息自動_等優(yōu)勢。等優(yōu)勢。全天候全天候高精度高精度定位定位導航導航精度高精度高全天候全天候接收、存儲接收、存儲(3)交通：交通：GPS可對車輛進行可對車輛進行_、_，合理分配車輛。合理分配車輛。 (4)救援：救援：GPS可對消防人員、救護人員、交通可對消防人員、救護人員、交通警察進行警察進行_。 (5)農(nóng)業(yè)：農(nóng)業(yè)：GPS引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)后產(chǎn)生了引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)后產(chǎn)生了“_”。

5、 (6)娛樂：娛樂：GPS走進了人們的日常生活，成為人走進了人們的日常生活，成為人們出行、旅游、探險的好幫手。們出行、旅游、探險的好幫手。跟蹤跟蹤調度管理調度管理應急調遣應急調遣精準農(nóng)業(yè)耕作精準農(nóng)業(yè)耕作思考思考2衛(wèi)星定位系統(tǒng)和無線電遠程導航與定位系統(tǒng)相衛(wèi)星定位系統(tǒng)和無線電遠程導航與定位系統(tǒng)相比有什么優(yōu)點？比有什么優(yōu)點？提示：提示：無線電遠程導航覆蓋的工作區(qū)域小，電波無線電遠程導航覆蓋的工作區(qū)域小，電波傳播易受大氣影響，因此定位精度不高。而衛(wèi)星傳播易受大氣影響，因此定位精度不高。而衛(wèi)星定位系統(tǒng)具有工作范圍大、定位精度高的優(yōu)點。定位系統(tǒng)具有工作范圍大、定位精度高的優(yōu)點。知能層級突破知能層級突破全球

6、定位系統(tǒng)的組成、工作原理全球定位系統(tǒng)的組成、工作原理知識精析知識精析1工作原理工作原理全球定位系統(tǒng)定位原理是：工作衛(wèi)星不間斷地發(fā)全球定位系統(tǒng)定位原理是：工作衛(wèi)星不間斷地發(fā)送各自與定位相關的參數(shù)和時間信息，送各自與定位相關的參數(shù)和時間信息，GPS接收接收機接收到信息后，經(jīng)計算便可求出其三維位置、機接收到信息后，經(jīng)計算便可求出其三維位置、三維方向及運動速度和時間信息等。三維方向及運動速度和時間信息等。2構成與功能構成與功能組成組成功能功能空間空間衛(wèi)星衛(wèi)星系統(tǒng)系統(tǒng)24顆衛(wèi)星顆衛(wèi)星(21顆工作衛(wèi)星，顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星顆備用衛(wèi)星)保證地面上任何地點、任保證地面上任何地點、任何時間都可觀測到何時間都

7、可觀測到4顆以上顆以上衛(wèi)星，并接收到無線電發(fā)衛(wèi)星，并接收到無線電發(fā)射機連續(xù)播發(fā)的射機連續(xù)播發(fā)的GPS導航導航信號信號組成組成功能功能地地面面監(jiān)監(jiān)控控系系統(tǒng)統(tǒng)主控主控站站根據(jù)各監(jiān)控站提供的根據(jù)各監(jiān)控站提供的GPS衛(wèi)星觀測衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，計算星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)；數(shù)據(jù)，計算星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)；控制衛(wèi)星并在發(fā)生故障時及時調度控制衛(wèi)星并在發(fā)生故障時及時調度備用衛(wèi)星，以保證整個系統(tǒng)正常運行；備用衛(wèi)星，以保證整個系統(tǒng)正常運行；兼有監(jiān)控站的功能兼有監(jiān)控站的功能監(jiān)控監(jiān)控站站數(shù)據(jù)采集中心，獲取數(shù)據(jù)采集中心，獲取GPS衛(wèi)星觀測數(shù)衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至主控站據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至主控站信息信息注入注入站站每天

8、將主控站計算出的改正參數(shù)等注每天將主控站計算出的改正參數(shù)等注入每顆入每顆GPS衛(wèi)星衛(wèi)星組成組成功能功能用戶用戶設備設備部分部分GPS衛(wèi)星衛(wèi)星接收機接收機接收接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信衛(wèi)星發(fā)射的信號號GPS數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理軟件處理軟件對對GPS衛(wèi)星接收機接收衛(wèi)星接收機接收的信號進行數(shù)據(jù)處理，的信號進行數(shù)據(jù)處理，完成定位和導航功能完成定位和導航功能 北京時間北京時間2005年年12月月28日日13時時19分，歐洲分，歐洲航天局的航天局的“伽利略伽利略”計劃首顆測試衛(wèi)星計劃首顆測試衛(wèi)星“GIOVEA”發(fā)射升空。發(fā)射升空。17時，衛(wèi)星被送入時，衛(wèi)星被送入24126千米高的軌道，千米高的軌道，該系統(tǒng)為新一代民用

9、全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。系該系統(tǒng)為新一代民用全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。系統(tǒng)由統(tǒng)由30顆軌道衛(wèi)星組成，還有顆軌道衛(wèi)星組成，還有2個地面控制中心，個地面控制中心，這個包括中國、印度等加入的項目的起飛，正式這個包括中國、印度等加入的項目的起飛，正式向美國的向美國的GPS系統(tǒng)發(fā)起挑戰(zhàn)。據(jù)此回答系統(tǒng)發(fā)起挑戰(zhàn)。據(jù)此回答(1)(3)題。題。(1)導航衛(wèi)星導航衛(wèi)星“GIOVEA”在被送入軌道時，美國在被送入軌道時，美國東部時間是東部時間是()A28日日4時時 B27日日4時時C28日日0時時19分分 D27日日0時時19分分(2)衛(wèi)星進入軌道后，位于衛(wèi)星進入軌道后，位于()A對流層對流層 B平流層平流層C高層大氣高

10、層大氣 D大氣層以外大氣層以外(3)關于伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)與美國的關于伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)與美國的GPS系統(tǒng)的系統(tǒng)的說法，正確的是說法，正確的是()A兩者均僅包括兩大部分，即空間部分和地面兩者均僅包括兩大部分，即空間部分和地面監(jiān)控部分監(jiān)控部分B兩者均有兩者均有30顆衛(wèi)星組成，其中包括顆衛(wèi)星組成，其中包括3顆備用衛(wèi)顆備用衛(wèi)星星C兩者覆蓋面和精確度差別不大兩者覆蓋面和精確度差別不大D兩者均是利用衛(wèi)星導航和定位的系統(tǒng)兩者均是利用衛(wèi)星導航和定位的系統(tǒng)【解析解析】(1)送入軌道的時間是北京時間送入軌道的時間是北京時間28日日17時，美國東部采用西五區(qū)的時間，比北京時間晚時，美國東部采用西五區(qū)的時間，比北京

11、時間晚13個小時。個小時。(2)大氣層的上界是大氣層的上界是20003000千米，千米，故衛(wèi)星軌道在大氣層以外。故衛(wèi)星軌道在大氣層以外。(3)全球定位系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)包括三大部分：空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶設備三大部分：空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶設備部分；部分；GPS衛(wèi)星星座由衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)顆備用衛(wèi)星組成；歐洲航天局的星組成；歐洲航天局的“伽利略伽利略”衛(wèi)星導航系統(tǒng)定衛(wèi)星導航系統(tǒng)定位精度要優(yōu)于美國的位精度要優(yōu)于美國的GPS系統(tǒng)。系統(tǒng)?！敬鸢复鸢浮?1)A(2)D(3)D學以致用學以致用1.讀下列材料，回答問題。讀下列材料，回答問題。2008年年5月月8

12、日，奧運圣火成功登上世界最高峰珠日，奧運圣火成功登上世界最高峰珠穆朗瑪峰穆朗瑪峰(8844.43m)，這是奧運史上的偉大壯舉。，這是奧運史上的偉大壯舉。嚴酷的自然條件給圣火登頂珠峰帶來很多的技術嚴酷的自然條件給圣火登頂珠峰帶來很多的技術挑戰(zhàn)。珠峰常規(guī)條件下的風速達挑戰(zhàn)。珠峰常規(guī)條件下的風速達1617米米/秒，相秒，相當于八九級大風，氣溫均在零下當于八九級大風，氣溫均在零下30左右。為做左右。為做好氣象保障工作，氣象部門在珠峰地區(qū)建成了立好氣象保障工作，氣象部門在珠峰地區(qū)建成了立體氣象自動觀測站，運用體氣象自動觀測站，運用GPS、RS等技術及時、等技術及時、高效地獲取預報所需要的氣象資料。高效地

13、獲取預報所需要的氣象資料。(1)讀讀“GPS數(shù)據(jù)顯示屏數(shù)據(jù)顯示屏”圖，說出圖，說出GPS的主要功能。的主要功能。(2)根據(jù)材料和所學知識，簡述地形、氣候條件對根據(jù)材料和所學知識，簡述地形、氣候條件對火炬手手持圣火登頂、火炬燃燒、電視轉播所帶火炬手手持圣火登頂、火炬燃燒、電視轉播所帶來的不利影響。來的不利影響。解析：解析： 本題難度不大，主要結合實例考查本題難度不大，主要結合實例考查GPS的功能。的功能。GPS的主要功能是為用戶提供全球性、全天候、的主要功能是為用戶提供全球性、全天候、連續(xù)性的定位和導航服務。連續(xù)性的定位和導航服務。答案：答案：(1)GPS的主要功能是為用戶提供精密的三的主要功能

14、是為用戶提供精密的三維坐標、速度和時間等。維坐標、速度和時間等。(2)高海拔、低氣溫、突發(fā)暴風雪等加大了火炬手高海拔、低氣溫、突發(fā)暴風雪等加大了火炬手的體力消耗，增加了技術難度；低氣壓、缺氧、的體力消耗，增加了技術難度；低氣壓、缺氧、大風影響火炬的燃燒和傳遞；山地影響信號傳輸大風影響火炬的燃燒和傳遞；山地影響信號傳輸?shù)馁|量；低溫影響各種儀器設備的正常運轉。的質量；低溫影響各種儀器設備的正常運轉。全球定位系統(tǒng)的應用領域全球定位系統(tǒng)的應用領域知識精析知識精析GPS技術因其具有全天候、高精度、自動測量等技術因其具有全天候、高精度、自動測量等特點，被廣泛應用于多種領域，并且在應用時主特點，被廣泛應用于

15、多種領域，并且在應用時主要利用了其定位和導航功能。具體如下所示：要利用了其定位和導航功能。具體如下所示： 目前，發(fā)達國家已開始把目前，發(fā)達國家已開始把GPS技術引入農(nóng)技術引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，即所謂的業(yè)生產(chǎn)，即所謂的“精準農(nóng)業(yè)耕作精準農(nóng)業(yè)耕作”。結合所學知。結合所學知識，完成識，完成(1)(2)題。題。(1)GPS在在“精準農(nóng)業(yè)耕作精準農(nóng)業(yè)耕作”中可中可()獲取農(nóng)田信息獲取農(nóng)田信息分析處理獲取的信息分析處理獲取的信息決決策管理措施策管理措施將產(chǎn)量和土壤狀態(tài)信息裝入帶將產(chǎn)量和土壤狀態(tài)信息裝入帶GPS設備的噴藥、施肥設備設備的噴藥、施肥設備A BC D(2)“精準農(nóng)業(yè)精準農(nóng)業(yè)”與與“石油農(nóng)業(yè)石油農(nóng)業(yè)”相比

16、，可相比，可 ()A忽視農(nóng)田內(nèi)農(nóng)作物的差異忽視農(nóng)田內(nèi)農(nóng)作物的差異B對同一農(nóng)田內(nèi)的作物統(tǒng)一施藥對同一農(nóng)田內(nèi)的作物統(tǒng)一施藥C在不減產(chǎn)的情況下，增加生產(chǎn)成本在不減產(chǎn)的情況下，增加生產(chǎn)成本D降低因施肥、除蟲對環(huán)境造成的污染降低因施肥、除蟲對環(huán)境造成的污染【解析解析】GPS主要是獲取空間數(shù)據(jù)以進行空間主要是獲取空間數(shù)據(jù)以進行空間定位，而決策管理措施是人的工作。定位，而決策管理措施是人的工作?！熬珳兽r(nóng)業(yè)精準農(nóng)業(yè)耕作耕作”就是將就是將GPS技術引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實施精準耕作，技術引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實施精準耕作，可以在盡量不減產(chǎn)的情況下，降低生產(chǎn)成本，有可以在盡量不減產(chǎn)的情況下，降低生產(chǎn)成本，有效避免資源浪費，降低因施肥

17、、除蟲對環(huán)境造成效避免資源浪費，降低因施肥、除蟲對環(huán)境造成的污染。的污染?！敬鸢复鸢浮?1)B(2)D解析：解析：選選D。我國。我國“北斗導航系統(tǒng)北斗導航系統(tǒng)”主要功能是區(qū)主要功能是區(qū)域性定位、導航。域性定位、導航。學以致用學以致用1圖圖313全球定位系統(tǒng)的衛(wèi)星星座全球定位系統(tǒng)的衛(wèi)星星座全球定位系統(tǒng)的空間部分由分布在距地面全球定位系統(tǒng)的空間部分由分布在距地面20200千米的千米的6個軌道面上的個軌道面上的24顆衛(wèi)星顆衛(wèi)星(其中其中3顆備用顆備用)組組成，相鄰兩個成，相鄰兩個GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是是60，每個衛(wèi)星軌道上各有，每個衛(wèi)星軌道上各有4顆衛(wèi)星，它們兩

18、顆衛(wèi)星，它們兩兩相隔兩相隔90，衛(wèi)星軌道均為近圓形，運行周期約，衛(wèi)星軌道均為近圓形，運行周期約為為11小時小時58分。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地分。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方、任何時間都可觀測到方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星，這就顆以上的衛(wèi)星，這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。教材深化透析教材深化透析2圖圖316GPS接收機的信號解讀接收機的信號解讀(1)在接收機的頂部，左端表示信號的強弱，右端在接收機的頂部，左端表示信號的強弱，右端表示電池電量。表示電池電量。(2)上方黃框內(nèi)三維衛(wèi)星位置，表示接收機所在的上方黃框內(nèi)三維衛(wèi)星位置，表示接收機所在

19、的經(jīng)緯度位置為緯度經(jīng)緯度位置為緯度395827.9N，經(jīng)度，經(jīng)度1161850.2E。(3)中間左側為接收機所在的高度為中間左側為接收機所在的高度為109m，誤差為，誤差為5.7m。(4)中間右側綠框內(nèi)是衛(wèi)星分布圖，描繪了在接收中間右側綠框內(nèi)是衛(wèi)星分布圖，描繪了在接收機所處位置機所處位置(圓心圓心)仰望天空能搜索到的仰望天空能搜索到的8顆衛(wèi)星，顆衛(wèi)星，大圓表示地平線，小圓為抬頭以大圓表示地平線，小圓為抬頭以45角仰望天空角仰望天空的范圍，越靠近中心，衛(wèi)星信號越強，圖片表示的范圍，越靠近中心，衛(wèi)星信號越強，圖片表示當前能搜索到第當前能搜索到第2、7、8、11、20、27、28、31號號八顆衛(wèi)星。

20、衛(wèi)星號是衛(wèi)星發(fā)射時的序號。八顆衛(wèi)星。衛(wèi)星號是衛(wèi)星發(fā)射時的序號。(5)圖中下方紅框內(nèi)，數(shù)字表示被接收到信號的衛(wèi)圖中下方紅框內(nèi)，數(shù)字表示被接收到信號的衛(wèi)星編號，黑色柱的長短表示信號強弱，圖片表示星編號，黑色柱的長短表示信號強弱，圖片表示接收到第接收到第2、7、8、11、20、27、28、31號八顆衛(wèi)號八顆衛(wèi)星的信號，其中第星的信號，其中第2號和第號和第20號衛(wèi)星的信號比較號衛(wèi)星的信號比較弱。弱。3圖圖317GPS定位示意定位示意(1)每個衛(wèi)星都有自己的精確測量范圍每個衛(wèi)星都有自己的精確測量范圍(如圖中實線如圖中實線圓所示圓所示)和延伸測量范圍和延伸測量范圍(如圖中虛線圓所示如圖中虛線圓所示)，全，

21、全球定位系統(tǒng)保證在地球上任一點都可以接收到四球定位系統(tǒng)保證在地球上任一點都可以接收到四顆或四顆以上衛(wèi)星的信號，如果接收機處在顆或四顆以上衛(wèi)星的信號，如果接收機處在3顆或顆或3顆以上的衛(wèi)星交叉測量范圍內(nèi)，就能顯示所處位顆以上的衛(wèi)星交叉測量范圍內(nèi)，就能顯示所處位置。當接收機處于某顆衛(wèi)星的精確測量范圍中時，置。當接收機處于某顆衛(wèi)星的精確測量范圍中時，它接收這顆衛(wèi)星的信號就較強。它接收這顆衛(wèi)星的信號就較強。(2)由于衛(wèi)星的位置精確可知，在由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，我觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標中們可得到衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標中的三顆衛(wèi)星，就可以組成的三顆衛(wèi)

22、星，就可以組成3個方程式，解出觀測個方程式，解出觀測點的位置：經(jīng)度、緯度、高程?？紤]到衛(wèi)星的時點的位置：經(jīng)度、緯度、高程。考慮到衛(wèi)星的時鐘與接收機之間的誤差鐘差，實際上有鐘與接收機之間的誤差鐘差，實際上有4個未知個未知數(shù)，經(jīng)度、緯度、高程和鐘差，因此需要引入第數(shù)，經(jīng)度、緯度、高程和鐘差，因此需要引入第4顆衛(wèi)星，形成顆衛(wèi)星，形成4個方程式進行求解，從而得到觀個方程式進行求解，從而得到觀測點的經(jīng)緯度、高程和運動速度。由此可見，通測點的經(jīng)緯度、高程和運動速度。由此可見，通常應用三顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可以進行定位，但要保常應用三顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可以進行定位，但要保證對目標實時觀測，諸如提供目標運動數(shù)據(jù)等，證對目標實時觀測，諸如提供目標運動數(shù)據(jù)等，則需要至少四顆衛(wèi)星的信號。則需要至少四顆衛(wèi)星的信號。