2012高中地理 3.3 全球定位系统及其应用学案1 湘教版必修3

用心 爱心 专心 1 3 33 3 全球定位系统及其应用全球定位系统及其应用 学案 湘教版必修学案 湘教版必修 3 3 学习目标 1 了解全球定位系统的主要组成部分及主要工作原理 2 能举例说明全球定 位系统在定位导航中的作用 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 与定位功 能的新一代卫星导航与定位系统 2 组成 GPS 由空间星座 地面控制系统和用户系统三部分组成 它们具有不同的空间位置 组成和 分布特点 系统 结构 位置组成和分布功能 空间 星座 空间 由 颗工作卫星 和 颗 在轨备用 卫星组成 为全天候的全球定位提供 可能 个主控站 收集各 站对 GPS 卫星的全部观测数据 利 用这些数据计算 GPS 卫星 的轨道和卫星 数据 3 个注入站 在每颗卫星运行至上空时 将导航数据及 站 的指令注入到卫星 地面 监控 系统 地面 个监控站 卫星上的 各种设备的工作 运行情 况 用户 系统 接 收设 备 用户 包括接收机硬件 软件 等用户设备 硬件由天 线单元和 单元组成 捕获 GPS 卫星信号 实时 地计算出 速度以 及 3 GPS 接收机的常见种类 GPS 接收机种类很多 按照不同的标准 有不同的分类方法 根据用途可将 GPS 接收机分成 下列类型 类型应用特点 用于运动载体的导航 按具体用途 分为车载型 航海型 航空型和星 载型 能够实时地给出载体的位置和 价格便宜 应用广泛 测地型用于精密 和精密工程测量 定位精度 仪器结构复杂 价格较贵 用于天文台及无线电通讯 利用 GPS 卫星提供的高精度时间标 准进行授时 二 全球定位系统与定位导航 1 最初设计目的 目的 2 精度 1 静态导航定位 能达到 级甚至 级的精度 21 用心 爱心 专心 2 2 动态定位 能达到 米以内的精度 22 3 速度测量 能达到 精度 23 4 时间测量 能达到 级精度 24 3 应用领域 目前 GPS 已在 以及 等部 25 26 门和行业得到广泛应用 科学家用它来监测 的微小移动 从而帮助预报 27 GPS 与 结合 可以为资源调查 工程管理 精细农业服 28 29 30 务等 巧学速记 在解答有关 GPS 应用类的题目时 一定要牢牢把握其两大功能 定位 地球上的任何一个 地点 都有特定的经度 纬度和高程 GPS 定位可迅速显示出你所在地点的精确位置 帮助 你解决自己 在哪里 的难题 导航 GPS 手持机导航可以帮助你解决 去哪里 和 如 何去 的问题 这样无论你身在何处 都不会迷路 反思小结 重要知识点关键点总结我的反思 全球定位系统 全球定位系统的概念 组成 工作原理是应 该掌握的基础知识 分清与遥感 地理信息 系统的差异是理解掌握的关键 全球定位系统 与定位导航 全球定位系统的定位导航作用是常考点 常 与 RS 结合考查其应用 探究点一 全球定位系统的组成 特点 应用原理 探究材料 1 GPS 系统共有 24 颗在轨卫星 相邻两个 GPS 星座卫星轨道之间的夹角为 度 2 每个卫星轨道上各有 颗卫星 两两相隔约为 度 3 全球定位系统有哪几部分构成 4 全球定位系统的特点是什么 用心 爱心 专心 3 规律总结 GPS 的组成和工作原理 考例探究 1 读 GPS 组成图 回答下列问题 1 GPS 是 的简称 是具有在海 陆 空进行 与 功能的新一代卫星导航与定位系统 2 GPS 的空间星座由 颗工作卫星 颗备用卫星组成 高度约 在全球的任何地方 任何时间都可监测到 颗以上的卫星 在 GPS 导航定 位时 要想获得准确的三维信息 必须接收到 颗 GPS 卫星的信号 它们被称为 3 地面监控系统包括 个主控站 个注入站和 个监控站 主控 站的作用是 注入站的作用是 4 用户系统用于接收 GPS 卫星发射的信号 GPS 接收机包括 和 等用户设备 5 目前中国正在积极参与 合作开发研制的 伽利略 计划 该系统空间星座由 颗卫星组成 探究点二 全球定位系统与定位导航 探究材料 材料一 浓雾协助英法联军创造了 九日奇迹 1940 年 5 月 24 日 德军以 闪电战 攻破 马其诺防线 把 40 万英法联军包围在法国的敦刻尔克海滩上 这时德军离港口仅 10 英里 但在 5 月 24 日中午 希特勒却下令部队停止前进 直到 5 月 26 日下午才取消命令又继续前 进 利用这两天时间 联军在沙滩上布置好环形防线 掩护撤退 从 26 日到 31 日都是 大雾天气 浓厚的云雾笼罩在海峡上空 加上油库燃烧形成的黑烟 使德军战斗机找不到轰 炸目标 到 4 日上午 联军共撤出 34 6 万人 他们就是后来诺曼底登陆时作战的主力 有 人说是浓雾创造了奇迹 因为这不是一次普通的撤退 撤出的是整个英国的未来 材料二 据有关报道 第二次海湾战争中 伊拉克军方点燃巴格达周围浇灌石油的战壕来阻 碍美军事行动 但美专家指出烟雾对美军使用的卫星制导导弹没有任何影响 材料三 在第二次海湾战争中 许多美国飞行员在被击落后能得以生还 人们常常惊羡于美 国人的神奇 用心 爱心 专心 4 1 材料一和材料二中同样是烟雾 为什么能阻滞德军的袭击 而不能对美国的轰炸产生影 响 2 在材料三中美军是如何确定飞行员的位置并进行组织救援的 用心 爱心 专心 5 规律总结 GPS 在不同应用领域的作用 应用领域作用 救援 广泛应用于消防 救护 交通疏导 搜寻自然灾害及突发事故中 失踪人员 渔船救助等突发事件方面 对消防人员 救护人员 交通警察等救援人员进行应急调遣 提高对紧急事件的响应效率 克服恶劣条件的影响 及时地进行处理或救援 装有 GPS 设备的 特种车辆在遇到突发事件时可及时进行报警 定位 从而减少损 失 航 海 一是 GPS 航海自主导航系统 向用户提供位置 航速 航向和时 间信息以及海图航迹显示等 二是港口管理和进港引导系统 主 要用于港口 码头的船舶高度整理 进港引导 以确保航行安全 和秩序 三是航路交通管理系统 主要用于近海和内河船舶导航 和管理 航空 实现最佳空域划分与管理 空中交通流量管理以及飞行路线管理 保证了空中交通管制的安全性和灵活性 通过 GPS 接收设备 民 航飞行员能驾机准确着陆并安全 及时出入停机坪 使各飞行航 班能够紧凑排列 提高机场利用率 交 通 公共 交通 实时播放路况信息 自动匹配最优行车路线 能最大限度地满足 乘客的要求 从而减少空载率 降低能源消耗 节省运营成本 并使行车 乘车安全系数大大提高 旅游 探险 旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在位置 确定前往目 的地的最优行进方式和路线 野外探险者可以快捷地找到合适的 道路和宿营地点 并在发生险情时 迅速定位 报警 以便及时 有效地得到救援 军事 为各种军事活动定位 导航 如许多高科技武器配备了 GPS 系统 精确制导 大大提高了命中率 生产和 工程建设 可以利用 GPS 系统发展 精准农业 精确地喷洒化肥和农药 同时也广泛运用在工程定位 测量领域 提高工程建设的效率和 精确性 科学 研究 可以监测地壳运动等 考例探究 2 联系遥感 RS 全球定位系统 GPS 和地理信息系统 GIS 有关知识 回答 下列问题 1 上海某出租车公司在中心调度系统中快速查询本公司出租车的位置信息 所采用的技术 是 A RS B GIS C RS 和 GPS D GIS 和 GPS 2 在分析 20 世纪 90 年代以来上海市远红外遥感图像时 发现外环线周边地区的红色块状 区域面积越来越小 而蓝灰色区域面积越来越大 据此可以判断 该地区 用地面积 在缩小 而 用地面积在扩大 用心 爱心 专心 6 3 根据 3 颗卫星提供的资料 运用数学原理就可以计算出地面静止物体的位置 如下图所 示 有 4 颗卫星提供资料 除可进一步提高定位的精准度外 还可迅速计算出 物体 的空间位置 4 下列选项中 可以应用 3S 技术的有 多选 A 导弹发射的精确制导 B 珠穆朗玛峰高程的精确测量 C 人口出生率 死亡率的统计 D 人口密度与商业网点布局的相关分析 参考答案 课前准备区 三维导航 21 3 1 监控 时钟 主控 5 监测与调控 GPS 数据 处理 接收 三维坐标 时间 导航型 速度 大地测量 高 授时 军事 厘米 毫米 1 厘米级 毫微秒 交通 邮电 地矿 建筑 农 21 22 23 24 25 26 业 气象 土地管理 金融 公安 地壳 地震 GIS RS 27 28 29 30 课堂活动区 探究点一 1 60 2 4 90 3 空间星座 地面控制系统和用户系统三部分 4 全球定位系统能够提供三维坐标 速度和时间信息 并且具有全能性 陆地 海洋 航空 和航天 全天候 连续性 实时性等特点 考例探究 1 1 全球定位系统 全方位 实时三维导航 定位 2 21 3 2 万千米 4 4 定位星座 3 1 3 5 收集各监控站 对 GPS 卫星的全部观测数据 利用这些数据计算 GPS 卫星的轨道和卫星时钟数据 在每颗卫 星运行至上空时 将导航数据及主控站的指令注入到卫星 4 接收机硬件 GPS 数据处理软件 5 欧盟 30 解析 本题考查 GPS 基础知识 包括 GPS 的功能 系统组成等 探究点二 1 二战 时的德军飞行员依靠的是人眼的视力发现目标 一旦低层有云雾出现 人会看不 清地面的物体 而第二次海湾战争中 因为美军采用了全球定位系统 能提供精确的三维坐 标 速度和时间 并且具有全能性 全球性 全天候 连续性和实时性的特点 不受烟雾的 影响 2 美国飞行员用的是 GPS 技术 手持型 GPS 接收机在军事领域的应用历史可以追溯到第一 次海湾战争 当时的美国士兵中已有相当一部分配带有手持型 GPS 接收机 因为当时多国部 队是跨国界 跨地区作战 对地理环境相当陌生 地图作用是有限的 正是因为有了手持型 GPS 接收机的帮助 才使许多美国士兵及时发出求救信号 最终得以生还 考例探究 2 1 D 2 农业 建筑 非农业 3 运动 4 ABD 解析 1 查询出租车的位置信息 首先要利用 GPS 进行定位 在此基础上才可能利用地理 信息系统快速查询该公司出租车的位置信息 2 20 世纪 80 年代以来 上海市经济发展很快 外环线周围交通便利 地价较低 第二 三产业发展快 而且根据上海市远红外遥感图像中 红色块状区域面积越来越小 而蓝灰色区域面积越来越大 可知农业用地在缩小 非农业用 地在扩大 3 应明确地面上任何地点至少可以看到 4