高中地理 3.3全球定位系统及其应用教案 新人教版必修3

1 高二地理必修三教案高二地理必修三教案 3 33 3全球定位系统及其应用全球定位系统及其应用 状元笔记状元笔记卫星信号传播和接收不受天气等因素影响 与其他定位 导航系统相比 GPS 具有 海 陆 空全方位 全天候 高精度 自动化 高效益等优点 空间星座是由 24 颗卫星组成 是全球定位系统全部卫星 定位星座至少有 4 颗卫星 有时某地上空可能多于 4 颗卫星 它们也共同起到定位导航的作用 准确度会更高 基础整理基础整理 本节内容包括两部分 一是介绍全球定位系统的概念 组成 二是全球定位系统 与定位导航 综合探究综合探究 1 我国国家 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 请你说说科学家们是如何利用 GPS 来研究喜马拉雅山块体和西藏板块的运动方向和运动 速度的 探究 GPS 定位原理类似于三球定位原理 由已知空间位置的 GPS 卫星发射信号 在地 面 或空中 的 GPS 接收机跟踪接收 GPS 卫星发射的信号 测量信号从卫星到接收机天线的传 播时间 计算出卫星到接收机的距离 如果接收到 3 颗卫星的信号 GPS 接收机可以利用三 球定位原理 计算出接收机所在位置的经度 纬度和高程 如果接收到 4 颗卫星的信号 GPS 接收机还可以获得定位时间 如果 GPS 接收机捕捉到 4 颗以上卫星的信号 就可以提高 定位精度 假如 GPS 接收机不断地更新位置 就可以通过跟踪接收 GPS 卫星发射的信号 得 到自己在不同位置的经度 纬度 高程与定位时间 进而算出移动方向和速度 2 科学家们要把测地型 GPS 接收机固定在三个适当地点的岩石上 构成三角形监测网 CPS 卫星以每秒 1 000 次的速率不问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 R 时间地检测 便可以精确计算出青藏高原岩体的运动速度和运动方向 2 某学校地理科研小组 为了更好地观测天体 找到天体的准确位置 要利用 GPS 手 持机测量学校天文台的地理坐标 但他们在天文台内测出的天文台地理坐标还不如从地图上 查出的准确 你能给他们说明这是什么原因吗 探究 GPS 空间卫星由 24 颗卫星组成 其中 工作卫星 21 颗 备用卫星 3 颗 平均分 布在 6 个轨道上 每个轨道 4 颗卫星 在半径 26 560 千米的近圆形轨道上运行 运行周期 为 11 小时 58 分钟 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 要实现地面接收机的 定位 地面观测者最少要见到 4 颗卫星 因为要解算观测站点的三维坐标 必须观测到 4 颗 以上的 GPS 卫星 如果不能同时接收到 4 颗卫星的信号 则不能正确定位 在天文台内 由于天窗太小 GPS 手持机不能同时接收到 4 颗卫星的信息 故它不能正 确地测量出天文台的地理坐标 思考发现思考发现 1 全球定位系统的全称是 授时与测距离导航系统 全球卫星定位系统 在美国 全球卫星定位技术与 阿波罗 飞船登月 航天飞机升空 共同被列为 20 世纪 三大航天 工程 也是当代世界航天航空技术 无线电驼通信技术和计算机技术的综合结晶 2 GPS 的用户系统 接收设备 就是用户手中的各种各样的 GPS 接收机 GPS 接收机的 种类很多 接接据点机的用途可分为导航型接收机 测地型接收机和授时型接收机 按接收 机的载波频率可分为单频接收机和双频接收机 按接收机通道数可分为多通道接收机 序贯 通道接收机 多路多用通道接收机 按工作原理还可以分成码相关型接收机 平方型接收机 混合型接收机 干涉型接收机等 3 全球定位系统的主要作用是定位导航 在学习这部分知识时要注意理论联系实际 有条件的学校可配合野外考察 学习使用 GPS 手持机 在野外 利用 GPS 手持机 第一 可 以随时确定自己所处的位置 定位 第二 可以帮助我们找到到达目的地的最佳路线和方 向 顺利到达目的地 第三 大多数 GPS 能够显示当地的日出日落时间 便于合理安排出发 宿营时间 第四 GPS 每秒更新一次当前地点的坐标信息 每一点的坐标与上一点坐标进行 比较 就可以知道自己的前进方向 3 卫星导航定位系统的新时代卫星导航定位系统的新时代 目前 美国的 GPS 是世界上最成熟的卫星导航定位系统 但其他国家也开始研发或 已建立了类似的卫星导航定位系统 俄罗斯的卫星导航定位系统 GLONASS 于 1995 年 12 月开始运行 与 GPS 相比 GLONASS 系统的精度比较低 且由于经费短缺 GLONASS 的在轨卫星数目不断减少 工 作能力未能达到设计水平 中国于 2003 年 5 月发射了 北斗一号 卫星的备份星 与前两颗 北斗一号 工 作星组成了完整的卫星导航定位系统 至此 中国成为世界上第三个拥有卫星导航定位 系统的国家 北斗一号 卫星导航定位系统是一个区域性卫星导航系统 只用于中国 及其周边地区 欧洲正在实施 伽利略 计划 建设 欧洲自己的卫星导航定位系统 伽利略 计划预计投资 32 亿欧元 发射卫星 30 颗 于 2008 年建成并投入使用 该系统的设计能十分强大 甚至具有美国 GPS 所没有的技 术优势和服务范围 2004 年 1 月 11 日 该系统在我国长江航道上进行了部分功能的测 试 开展开展 GPSGPS 主题活动主题活动 小组成员可选择的活动任务可选择的活动形式 A 组 B 组 C 组 D 组 上网收集各种 GPS 接收机的图片 上网收集有关 GPS 接收机的特点 用途等信息 整理 排版 打印收集到的图片 文本信息 走访调查当地 GPS 销售 应用的单位与个人 到书店寻找有关 GPS 图书杂志 到图书馆查找 GPS 的相关资料 办主题板报 墙报 出宣传小册子 画报 制作计算机演示文稿 如 PowerPoint 文稿 联系使用 GPS 的单位或个人观看 GPS 操作抄演示 4 聘请相关人员作专题报告 物流公司使用物流公司使用 GPSGPS 的启示的启示 物流公司是经营货物流通与运输的企业 在货物承运中 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 当货物装到运输车辆后 货主和物流公司都可以随时通过网络 按货号和密码查询货物当前的运输位置 大大提高了物流企业的工作效率与质量 GPS 就是这样 可以巧妙灵活地运用于各个领域 包括生产 生活的各个环节 根据 GPS 的工作原理与 GPS 在物流企业中应用的启发 开展下面活动 1 请你设想一下 我们周围还有哪些工作可以应用 GPS 并简单描述在这些工作应 该如何应用 GPS 2 如果你有兴趣 自拟题目 写一篇短文 畅想 GPS 在未来生活中的应用 向报 刊投稿 3 收集资料 填写表格 GPS 应用领域主要功能 在海洋测绘中的应用 海洋测绘主要包括海上定位 海洋测量和水下地形 测量 对海洋划界 航道测量以及海洋资源勘深与开 采 近海工程 海面变化 板块运动以及海啸等研究 具有重要作用 在旅游及野外考察中的应用 在旅游及野外考察中 如到风景秀丽的地区去旅游 到原始大森林 雪山 峡谷或者沙漠地区考察 GPS 接 收机是你最忠实的向导 使你不会迷失 问题探究问题探究 挪威首都奥斯陆曾发生过一起救护车失窃事件 当时窃贼在奥斯陆市中心发现 一辆救护车上空无一人 而且车门敞开 于是蹿上汽车扬长而去 没想到 他还没开多远就 听见身后的警笛声越来越响 再抬头一看 空中竟然还有一架警察直升机在他头顶盘旋 原 来 这辆救护车上安装了 GPS 设备 问题 警察是如何追上窃贼的 导思 GPS 不仅为用户提供定位 导航功能 而且也 5 可将其位置 速度 航向等信息传递给控制中心 探究 被盗车辆的定位 当救护车司机发现车辆被盗时 立即报警 警方启动 GPS 监控 系统和该市的电子地图 确定被盗车辆的位置 速度以及行驶方向等信息并传递给警方地面 警车和空中直升机驾驶员 提供最佳抓捕路径 警方交通工具的定位与导航 驾驶员们根据总部提供的最佳抓捕路径和驾驶室内的电子 地图快速到达被盗车辆附近地区 并结合总部提供的被盗车辆的信息实施抓捕 教材链接教材链接 1 民用车 驾驶安全 防盗 防劫 交通部门 实现对公交车 出租车 长途客车定位监控和调度 金融 保险部门 对特种车辆 如运钞车 要求实施严密监控 装上 GPS 能最大限度地 实施监管 调度和指挥 防止事故的发生 打击盗窃 抢劫车辆等犯罪团伙 使车辆得到充 分的保护 公安 消防部门 对警车实施合理调度 科学合理地部署警力 与 110 报警台直接连接 提高社会治安水平 物流车管理 GPS 物流系统将长途运输与门对门的配送进行合理控制调度 如果监控车 辆行驶在非正常路线或进行其他计划外的任务等将全部显示在电脑显示屏上 监测作物产量 在联合收割机上配置计算机 产量监视器和 GPS 接收机 就构成了作物 产量监视系统 对不同的农作物需配备不同的监视器 例如监视玉米产量的监视器 当收割 玉米时 监视器记录下玉米所接穗数和产量 同时 GPS 接收机记录下收割该株玉米