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第三节 全球定位系统及其应用,一、全球定位系统 1.概念 全球定位系统(简称GPS),是具有在海、陆、空进行全方位、实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。 2.组成,思考讨论GPS导航定位获取的三维信息是什么?它和通常所说的地理位置有什么区别? 提示:三维信息是指所在地的经度、纬度和高程。我们通常所说的地理位置除经纬度位置、海拔外,还包括某地的海陆位置、相对位置等内容。,3.GPS接收机的常见类型 GPS接收机种类很多,按照不同的标准,有不同的分类方法。,二、全球定位系统与定位导航 1.最初设计目的:军事目的。 2.定位导航精度。 (1)静态导航定位:能达到厘米级甚至毫米级的精度。 (2)动态定位:能达到1米以内的精度。 (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)目前GPS已在交通、邮电、地矿、建筑,以及农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业得到广泛应用。 (2)科学家用它来监测地壳的微小移动,从而帮助预报地震。 (3)GPS与GIS、RS结合,可以为资源调查、工程管理、精细农业服务等。,链接生活假如你是某物流公司(经营货物流通与运输的企业)的总经理,你会如何利用GPS系统来提高物流企业的工作效率与质量? 提示:首先建立物流GPS网络平台,当货主交付货物后,将GPS设备与货物捆绑在一起运输,然后提供给货主提货单和GPS网络查询密码。这样当货物装进运输车辆后,货主和物流公司都可以随时随地通过网络按货单号和密码查询货物当前的运输位置,从而提高了物流企业的工作效率和质量。,探究一,探究二,全球定位系统的组成 主题活动 材料一 GPS空间星座。,探究一,探究二,材料二 GPS接收机的信号解读。,探究一,探究二,结合材料探究: (1)材料一中的GPS空间星座由多少颗卫星组成?主要功能是什么? 提示:24颗。主要功能是不间断发送各自与定位相关的参数和时间信息。 (2)材料二中的GPS接收机的主要功能是什么? 提示:GPS接收机可以接收卫星信息,计算接收机所在点的位置、速度以及时间。 (3)材料二中的GPS接收机所在位置的地理坐标是什么? 提示:经度为1161850.2E,纬度为395827.9N,海拔约为109米。,探究一,探究二,名师精讲 全球定位系统的组成 GPS由空间星座、地面控制系统和用户系统三部分组成。,探究一,探究二,探究一,探究二,方法技巧图示法记忆GPS三部分组成的关系,探究一,探究二,典例剖析 【例题1】读图,完成下列各题。 (1)如图所示,全球定位系统由三个相对独立的部分组成,即 、 、 。 (2)图中的空间星座由 个轨道面上的 颗卫星(其中 颗备用)组成,这些卫星不间断地发送 和 。 (3)图中的地面监控系统主要用于 ,以及 。 (4)用户系统为GPS接收机,要想获得准确的定位信息,接收机必须接收到 颗卫星的信号。,探究一,探究二,解析:全球定位系统由空间星座、用户系统、地面监控系统三部分组成。空间星座由24颗卫星组成,分布于6个轨道面,可以不间断地发送各自与定位相关的参数和时间信息。地面监控系统主要用于监测与调控卫星及卫星上的各种设备的运行、工作状况。用户系统即GPS接收机,可以接收卫星信号,进行定位、导航。 答案:(1)空间星座 用户系统 地面监控系统 (2)6 24 3 与定位相关的参数 时间信息 (3)监测与调控卫星上各种设备是否正常工作 卫星是否沿预定轨道运行 (4)4,探究一,探究二,全球定位系统的应用 主题活动 某出租车司机被抢劫后报警。犯罪嫌疑人把车开走后,110出动两辆警车开始紧急寻找。不久,民警按照出租车显示的GPS轨迹,发现了出租车行驶方向。大约一小时后,民警将犯罪嫌疑人擒住。,探究一,探究二,结合材料探究: (1)在GPS汽车导航过程中,数据信息在汽车、卫星和车辆监控中心之间是如何传递的? 提示:汽车中的GPS用户接收了GPS卫星信息,计算出本车的位置、速度等信息,并通过无线电信号传送至车辆监控中心。车辆监控中心再根据汽车所在的位置及时为汽车提供导航。 (2)警察是如何追上犯罪嫌疑人的? 提示:车主报警后,警方启动GPS监控系统和该市的电子地图,确定所抢车辆的位置、速度以及系统,确定最佳抓捕路径并提供给地面警车,实施抓捕。,探究一,探究二,名师精讲 GPS的应用领域,探究一,探究二,探究一,探究二,方法技巧图示法记忆全球定位系统的应用领域,探究一,探究二,“3S”技术手段的选取 遥感(RS)是人的视力的延伸,它是侧重于收集信息的感知手段,实质上是“看”的过程。地理信息系统(GIS)是在一定的数据源的基础上进行分析、对比、计算,它侧重于“分析、计算”,相当于人的“想、算”活动。全球定位系统(GPS)具有定位和导航的功能。它的最大特点是工作对象是一个“点”或“多个点”,明显区别于RS与GIS技术的工作对象“面”。 因此,在做关于“3S”技术中选取适当手段之类的题目时,先看其工作对象是“点”还是“面”,是“点”则选用GPS,如导航、珠穆朗玛峰高度测量等。如果是“面”则需看是突出监测方面,还是需处理、计算才能得出结果,如果监测森林火灾应选用RS技术,要在某城市选取大型商业中心则应选用GIS技术。,探究一,探究二,典例剖析 【例题2】 最近许多大城市开始出现摩拜单车,其没有固定停放位置,用户需通过手机APP查看单车位置,继而预约并找到该车。读摩拜单车手机APP界面图,完成下列各题。,探究一,探究二,(1)提供每辆摩拜单车在城市准确的地理位置,运用的地理信息技术是( ) A.RS B.GPS C.GIS D.数字地球 (2)用户需通过手机APP查看单车位置,选择最近的单车出行,主要运用的地理信息技术是( ) A.RS B.GPS C.GIS D.数字地球 解析:第(1)题,提供每辆摩拜单车在城市准确的地理位置需要运用GPS。第(2)题,用户需要通过手机APP查看单车位置,选择最近的单车出行,这就要对城市里单车和自己所在位置信息进行分析,所以主要运用的是GIS。 答案:(1)B (2)C,2017年春运期间,各地交警部门都会定期查看客车GPS监控数据。未安装卫星定位装置禁止上路。据此完成第13题。 1.下列不属于全球定位系统的组成部分的是( ) A.空间星座 B.用户系统 C.地面监控系统 D.传感器 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( ) A.能为科学家提供准确精密的三维坐标 B.对陆地、天空和地下可以直接拍摄图片 C.服务过程有定时、间断性特点 D.通过全球定位系统可以随时读取各种信息资料,3.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 解析:第1题,传感器是遥感技术系统的主要设备。第2题,全球定位系统可以提供准确精密的三维坐标。第3题,全球定位系统即GPS,它是利用卫星网络来获得地面某点的经纬度和高程的系统。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。全球定位系统具有全天候、高精度和自动测量的特点。目前GPS的主要功能是定位和导航,这在各个应用领域如军事、测量、交通、救援、农业、娱乐等方面都有所体现。 答案:1.D 2.A 3.B,阅读对话,完成第46题。 在一次模拟战争中,有记者问一位飞行员:“你知道去轰炸哪个城市吗?” 飞行员回答:“不知道。” “那你怎么去轰炸呢?” “容易。上级给我一个坐标,我按计算机的指引,投下采用GPS导航的炸弹掉头就走,跟我玩游戏机没啥两样。” 4.导航炸弹上的GPS接收机接收到的信息至少需要 颗空间卫星提供?( ) A.3 B.4 C.5 D.6 5.导航炸弹上的数据由 提供。( ) A.空间卫星 B.主控站 C.监控站 D.信息注入站 6.导航炸弹上的GPS接收机可获得工作卫星提供的 ( ) 三维坐标 速度 时间 轰炸城市的相对位置 A. B. C. D.,解析:第4题,为获取炸弹的位置、速度和运动方向,至少需要4颗卫星提供信息。第5题,GPS接收机捕获的信号由GPS卫星提供。第6题,GPS接收机可实时计算出炸弹的三维坐标、速度以及时间,但不能提供轰炸城市的相对位置。 答案:4.B 5.A 6.B,7.阅读材料,完成下列各题。 中国国家GPS技术研究中心首次借助GPS高科技手段,为目前正处于地壳活跃期的青藏高原进行“体检”。科学家们经过10年观察,精确地测定出了目前青藏高原的垂直运动和水平运动的年平均速率。 测定结果表明,青藏高原地壳整体上在向北、向东运动。喜马拉雅山脉岩体以每年大约3.4厘米的速率相对于亚欧板块北偏东30度左右的方向运动,平均速率为每年812毫米;西藏板块以每年2.8厘米左右的速率相对于亚欧板块东北方向移动,速率为每年47毫米。这种运动速率的差异,导致青藏高原现今地质构造应以南北方向的挤压为主,东西方向的拉伸为辅。 (1)请你运用板块构造学说解释一下青藏高原是如何形成的。 (2)请你大体说说科学家是如何利用GPS来研究喜马拉雅山脉岩体和西藏板块运动方向和运动速度的。,解析:依据板块构造理论,青藏高原是由印度洋板块和欧亚板块相互挤压碰撞形成的。以前研究青藏高原地壳的运动只能通过实地勘察,现在有了全球定位系统(GPS),科学家就可以利用全球定位系统(GPS)精确地计算出岩体的运动方向和速度。 答案:(1)青藏高原是由印度洋板块和欧亚板块相互挤压碰撞形成的。 (2)方法大体是把测地型GPS接收机固定在喜马拉雅山脉岩体和西藏板块各自三个适当地点的岩石上(一般要在位于断层的两侧选择三点,构成三角形监测网),GPS卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息,地面接收机收到这些信息,并测得接收到的卫星每个信号的时间,便可自动计算出接收机所在地点的纬度、经度和高程。通过长时间的监测,便可以精确计算出喜马拉雅山脉岩体和西藏板块各自的运动方向和运动速度。,
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