上课课件高中地理高二：31全球定位系统的应用

1、当你旅游或野外考察时，通常用哪些当你旅游或野外考察时，通常用哪些方法来辨别方向或确定你所在的位置？这方法来辨别方向或确定你所在的位置？这些方法有什么不足？些方法有什么不足？现在有没有更简单、更准确的方法？现在有没有更简单、更准确的方法？手持型手持型GPS机机车载型车载型GPS机机第三节第三节 全球定位系统及其应用全球定位系统及其应用教学目的：教学目的：.了解全球定位系统的概念和工作原理了解全球定位系统的概念和工作原理.能举例说明全球定位系统在定位导航和能举例说明全球定位系统在定位导航和日常生活中的应用日常生活中的应用重点重点:定位导航与应用定位导航与应用难点难点:工作原理工作原理一、全球定位系

2、统一、全球定位系统2、全球定位系统的组成、全球定位系统的组成3、全球定位系统的基本原理、全球定位系统的基本原理4 4、全球定位系统作用和特点、全球定位系统作用和特点二、全球定位系统的应用二、全球定位系统的应用1、全球定位系统概念、全球定位系统概念一、全球定位系统一、全球定位系统(GPS) Global positioning system 1.1.概念：具有海陆空进行全方位、实时三维概念：具有海陆空进行全方位、实时三维导航导航与与定位定位功能的新一带功能的新一带卫星导航卫星导航与与定位系统定位系统。 通俗地说：通俗地说：利用卫星，利用卫星，在全球范围在全球范围内适时进行内适时进行导航导航、定位

3、定位的系统的系统 美国认为这是对它的威胁，这是和美国美国认为这是对它的威胁，这是和美国GPS系统的脆弱性相联系统的脆弱性相联系的。与欧洲的系的。与欧洲的“伽利略伽利略”、俄罗斯的、俄罗斯的“格洛纳斯格洛纳斯”（GLONASS）系统相比，美国系统相比，美国GPS系统的抗干扰能力较弱，因为在一般情况下，系统的抗干扰能力较弱，因为在一般情况下，从卫星反馈到地面的信号很小，如果对方采取瞄准式干扰、阻塞式从卫星反馈到地面的信号很小，如果对方采取瞄准式干扰、阻塞式干扰或欺骗式干扰，都会使干扰或欺骗式干扰，都会使GPS接收机无法正常工作，从而使其导接收机无法正常工作，从而使其导航定位精度降低或产生误导。例如

4、对方用装有模仿航定位精度降低或产生误导。例如对方用装有模仿GPS信号发生装信号发生装置的飞机不断在特定空域飞行，因飞机离地面近信号比卫星强得多，置的飞机不断在特定空域飞行，因飞机离地面近信号比卫星强得多，就可以干扰就可以干扰GPS终端的信号接收。特别是美国终端的信号接收。特别是美国GPS系统各星之间信系统各星之间信号频率和调制方式相同。号频率和调制方式相同。其他国家的卫星定位系统其他国家的卫星定位系统欧洲的欧洲的“伽利略伽利略”、俄罗斯的、俄罗斯的“格洛纳斯格洛纳斯”、中国的中国的“北北斗斗”等全球卫星导航定位系统也在发展，等全球卫星导航定位系统也在发展， “格洛纳斯格洛纳斯”系统在上世纪系统

5、在上世纪70年代就开始研制、年代就开始研制、1984年首颗年首颗卫星就已入轨、从卫星就已入轨、从1993年到年到2000年先后有年先后有24颗卫星并网，它在其颗卫星并网，它在其他性能方面也不是吃素的，而他性能方面也不是吃素的，而“伽利略伽利略”系统也大有后来居上的系统也大有后来居上的味道。味道。1. 1.在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？要知道几个值？2.2.在一个空间三维坐标系上，确定点的位置，需在一个空间三维坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？要知道几个值？3.3.要精确知道一个人在地球上的位置，必须知道要精确知道一个人在地球

6、上的位置，必须知道几个值？至少需要几颗卫星？几个值？至少需要几颗卫星？（分组讨论、主动（分组讨论、主动探究）探究）YXAXYZ卫星定位的基本原理卫星定位的基本原理简单地说就是用简单地说就是用户同时向已知其位置户同时向已知其位置的的3个导航卫星分别个导航卫星分别进行距离测量，然后进行距离测量，然后再以该卫星为球心，再以该卫星为球心，以所测得的距离为半以所测得的距离为半径，在空间画出径，在空间画出3个个球面，则该球面，则该3个球面个球面的相交点，就是用户的相交点，就是用户的所在位置了。的所在位置了。2.2.组成：包括三大部分组成：包括三大部分: :空间部分、地面监控系统、用户设备部分空间部分、地面

7、监控系统、用户设备部分空间部分各轨道平面相对于赤道平面的倾角为各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55，轨道平面间距，轨道平面间距60。在每一轨道平面内，各卫星升交角距差在每一轨道平面内，各卫星升交角距差90 为了减少误差，一般要求为了减少误差，一般要求4颗卫星，颗卫星，用于定位的用于定位的4颗卫星称为定位星座。颗卫星称为定位星座。用户设备类型类型应用应用用于用于运动载体运动载体的导航，分为车的导航，分为车载型、航海型、航空型和星载载型、航海型、航空型和星载型型能够实时给出载体的能够实时给出载体的位置位置和和速度速度，价格便宜，应用，价格便宜，应用广泛广泛测地接收机测地接收机定位精度高，仪器结构复

8、定位精度高，仪器结构复杂，价格较贵杂，价格较贵授时接收机授时接收机用于天文台及无线电通讯用于天文台及无线电通讯利用利用GPS卫星提供的高精卫星提供的高精度时间进行授时度时间进行授时用于精密大地测量用于精密大地测量导航接收机导航接收机返回返回二、接收机信号的解读与操作二、接收机信号的解读与操作表示接收表示接收机所在的经机所在的经纬度位置纬度位置数字表示被接收信号的卫星编号，数字表示被接收信号的卫星编号，黑色柱长短表示信号的强弱。黑色柱长短表示信号的强弱。特点：（特点：（1）全天候，不受天气影响；）全天候，不受天气影响；（2）全球覆盖）全球覆盖；（3）三维定速定时高精度；）三维定速定时高精度；（4

9、）（自动测量）快速省时高效率；）（自动测量）快速省时高效率；（5）连续性、实时性。）连续性、实时性。作用：可以快速精确地确定地面某点的位置作用：可以快速精确地确定地面某点的位置 （经度、纬度）和高程，甚至速度、方向等。（经度、纬度）和高程，甚至速度、方向等。主要功能：定位和导航主要功能：定位和导航四、全球定位系统的应用四、全球定位系统的应用1、军事方面、军事方面 GPS最初是为军事应用而建立最初是为军事应用而建立的，至今仍然由美国国防部控的，至今仍然由美国国防部控制。它主要用来给航行中的军制。它主要用来给航行中的军舰，飞机，导弹等设施提供舰，飞机，导弹等设施提供定定位和导航位和导航信息，同时也

10、广泛应信息，同时也广泛应用于野外行进中单兵和移动装用于野外行进中单兵和移动装备的备的定位和跟踪定位和跟踪。观看视频1999 1999 年攻击中国驻南斯拉夫大使馆所使用的弹药就是年攻击中国驻南斯拉夫大使馆所使用的弹药就是新一代的新一代的JDAM 2000 JDAM 2000 磅全球卫星定位攻击炸弹。美军磅全球卫星定位攻击炸弹。美军计划计划2002 2002 年以后在更多的战斗机上整和全球卫星定位年以后在更多的战斗机上整和全球卫星定位炸弹系统。包括炸弹系统。包括500 500 磅的磅的MK 82MK 82、1000 1000 磅的磅的MK83MK83、2000 2000 磅的磅的MK 84 MK

11、84 和和BLU109/B BLU109/B 钻地炸弹都将加装卫星钻地炸弹都将加装卫星定位接收器。今后定位接收器。今后F117 F117 隐性攻击机、隐性攻击机、F35F35、F15EF15E、F16C/DF16C/D、F18F/EF18F/E、F22A F22A 等几乎全部美海空军作战飞机等几乎全部美海空军作战飞机都能够携带都能够携带GPS GPS 诱导诱导JDAM JDAM 炸弹。成为名副其实的海空炸弹。成为名副其实的海空军联合直接打击弹药军联合直接打击弹药(JDAM)(JDAM)。 JDAM JDAM 主要是在美军现役的大批主要是在美军现役的大批Mk84Mk84、BLU 109B BLU

12、 109B 常规炸弹的基础上，加上惯性诱导常规炸弹的基础上，加上惯性诱导/ GPS / GPS 接收器，使接收器，使其诱导化。可以对全球的任何一个目标发动攻击。可其诱导化。可以对全球的任何一个目标发动攻击。可见有效使用见有效使用JDAM JDAM 的前提是必须拥有完善的全球卫星定的前提是必须拥有完善的全球卫星定位网。位网。 军事实例军事实例又如：伊拉克战争再次反映了信息化战争的特点。又如：伊拉克战争再次反映了信息化战争的特点。在这次战争中，美军的信息优势得到了进一步的发在这次战争中，美军的信息优势得到了进一步的发挥，整个战场对美军来说几乎是挥，整个战场对美军来说几乎是“单向透明单向透明”的。的

13、。所以美军攻击行动目标的信息获取所以美军攻击行动目标的信息获取传输传输处处理理反馈作战平台反馈作战平台完成火力攻击的整个过程完成火力攻击的整个过程只需要只需要10秒钟左右的时间，几乎做到实时，而在海秒钟左右的时间，几乎做到实时，而在海湾战争中这个过程就用了湾战争中这个过程就用了48小时。小时。四、全球定位系统的应用四、全球定位系统的应用车载型车载型GPS机机2、交通方面、交通方面利用利用GPS技术技术车辆跟踪车辆跟踪利用利用GPS和电子地图可以实时显示出和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终原、换图；

14、可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪，利用该功能可对重要车多屏幕同时跟踪，利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。辆和货物进行跟踪运输。利用利用GPS技术可以为车辆导航、跟踪和调度车辆。技术可以为车辆导航、跟踪和调度车辆。四、全球定位系统的应用四、全球定位系统的应用3、测量方面、测量方面 本次测量除采用本次测量除采用1975年时的传统测量方法外，还采年时的传统测量方法外，还采取取GPS测量系统。测量系统。珠穆朗玛峰高度最新测量结果为珠穆朗玛峰高度最新测量结果为8844.43米米参数：珠穆朗玛峰峰顶岩石面高参数：珠

15、穆朗玛峰峰顶岩石面高程测量精度程测量精度0.21米；峰顶冰雪米；峰顶冰雪深度深度3.50米。米。 原原1975年公布的珠峰高程数据停年公布的珠峰高程数据停止使用。止使用。2005年年10月月9日上午日上午10时，国家时，国家测绘局局长陈邦柱宣布珠穆朗测绘局局长陈邦柱宣布珠穆朗玛峰高度最新测量结果：玛峰高度最新测量结果：海拔海拔4500米的定日米的定日GPS跟跟踪站也在与登顶测量同步踪站也在与登顶测量同步进行观测。进行观测。队员王新光在大本营队员王新光在大本营交会点与峰顶队员进交会点与峰顶队员进行行GPS同步测量。同步测量。测量测量优优势势应用应用领域：领域：精度高、操作简单、便于携带和精度高、

16、操作简单、便于携带和全天候、信息自动接收和存储全天候、信息自动接收和存储土地测量、资源勘探、地壳运动土地测量、资源勘探、地壳运动观测、地籍测量等。观测、地籍测量等。1.GPS系统在营救系统在营救F-117A隐形战斗机飞行员之前，隐形战斗机飞行员之前，曾成功地营救过美国曾成功地营救过美国F-16战斗机的飞行员，战斗机的飞行员，1993年年4月还曾营救过阿拉法特月还曾营救过阿拉法特1993年年4月，巴勒斯坦解放组织领导人阿拉法特月，巴勒斯坦解放组织领导人阿拉法特的座机在飞行途中不幸遇上沙暴，飞机被迫降落的座机在飞行途中不幸遇上沙暴，飞机被迫降落在撒哈拉大沙漠里与阿拉法特失去联系的巴勒在撒哈拉大沙漠

17、里与阿拉法特失去联系的巴勒斯坦解放组织总部使尽浑身解数寻找未果，最后斯坦解放组织总部使尽浑身解数寻找未果，最后只好借助美国的侦察卫星十几小时之后，才在只好借助美国的侦察卫星十几小时之后，才在茫茫沙漠中找到了迫降飞机的准确位置，使阿拉茫茫沙漠中找到了迫降飞机的准确位置，使阿拉法特获救美国使用的这种卫星救援系统正是屡法特获救美国使用的这种卫星救援系统正是屡见奇功的见奇功的“导航星导航星”全球定位系统，即全球定位系统，即GPS由于由于它全球定位及时准确，被称为它全球定位及时准确，被称为“当代观音当代观音”4、紧急援助、紧急援助四、全球定位系统的应用四、全球定位系统的应用 2. 2. 最早为美国军方使

18、用的全球定位系统，如今也担负起最早为美国军方使用的全球定位系统，如今也担负起了保障了保障日本日本儿童安全的责任。孩子们背上装有全球定位系儿童安全的责任。孩子们背上装有全球定位系统的书包，就可以随时随地处于被追踪的状态，即使不幸统的书包，就可以随时随地处于被追踪的状态，即使不幸遭绑架，也便于警方营救。遭绑架，也便于警方营救。 这项技术还是儿童的乐趣。日本玩具制造商将报警器制这项技术还是儿童的乐趣。日本玩具制造商将报警器制成了成了“宠物小精灵宠物小精灵”的动漫形象。当儿童感觉到危险时，的动漫形象。当儿童感觉到危险时，只要把绑在书包上的宠物小精灵的脑袋揪下来，报警器就只要把绑在书包上的宠物小精灵的脑

19、袋揪下来，报警器就会发出报警声。会发出报警声。 在横滨，一所学校的在横滨，一所学校的150150名学生自愿参加了一套系统的测名学生自愿参加了一套系统的测试：将一个像火柴盒般大小的试：将一个像火柴盒般大小的“护身符护身符”挂在身上。这种挂在身上。这种“护身符护身符”中植有微芯片，其发出的无线电波通过天线给中植有微芯片，其发出的无线电波通过天线给学生家长发送电子邮件，以确认学生是否安全。学生家长发送电子邮件，以确认学生是否安全。“护身符护身符”上还有一个报警按钮，学生摁动后，上还有一个报警按钮，学生摁动后，“护身符护身符”会向家人会向家人发送一系列信息，包括学生的姓名和所在位置。发送一系列信息，包

20、括学生的姓名和所在位置。四、全球定位系统的应用四、全球定位系统的应用5、农业方面、农业方面（1）精准农业耕作）精准农业耕作 利用利用GPS技术，配合遥感技术（技术，配合遥感技术（RS）和地理信息系统）和地理信息系统（GIS），能够做到监测农作物产量分布、），能够做到监测农作物产量分布、 土壤成分和性土壤成分和性质分布、做到合理施肥、播种和喷洒农药，节约费用、降质分布、做到合理施肥、播种和喷洒农药，节约费用、降低成本、达到增加产量提高效益低成本、达到增加产量提高效益 的目的。利用差分的目的。利用差分GPS技术可以做到：土壤养分分布调查技术可以做到：土壤养分分布调查 、 监测作物产量监测作物产量

21、、合、合理施肥，精确农业管理。理施肥，精确农业管理。 在作物生长期的管理中，利用遥感图象并结合在作物生长期的管理中，利用遥感图象并结合GPS可可绘出作物色彩变化图。利用绘出作物色彩变化图。利用GPS定位采集一定数量定位采集一定数量 的土的土壤及作物样品进行分析，可以绘制出作物生长的不同时期壤及作物样品进行分析，可以绘制出作物生长的不同时期的土壤含量的系列分布图。的土壤含量的系列分布图。 这样可以做到精确地对作物这样可以做到精确地对作物生长进行管理。生长进行管理。四、全球定位系统的应用四、全球定位系统的应用5、农业方面、农业方面（2）在林业管理方面的应用）在林业管理方面的应用GPS技术在确定林区

22、面积，估算木材量，计算可采伐木材技术在确定林区面积，估算木材量，计算可采伐木材面积，确定原始森林、道路位置，面积，确定原始森林、道路位置， 对森林火灾周边测量，对森林火灾周边测量，寻找水源和测定地区界线等方面可以发挥其独特的重要的寻找水源和测定地区界线等方面可以发挥其独特的重要的作用。作用。 在森林中进行常规测量相当困难，而在森林中进行常规测量相当困难，而GPS定位技定位技术可以发挥它的优越性，精确测定森林位置术可以发挥它的优越性，精确测定森林位置 和面积，绘和面积，绘制精确的森林分布图。制精确的森林分布图。（3）GPS技术用于森林防火技术用于森林防火它是在飞机的环动仪上安装热红外系统和它是在

23、飞机的环动仪上安装热红外系统和GPS接收机，接收机， 使用这些机载设备来确定火灾位置，并迅速向地面站报告。使用这些机载设备来确定火灾位置，并迅速向地面站报告。（4）鱼群定位）鱼群定位四、全球定位系统的应用四、全球定位系统的应用6、休闲娱乐、休闲娱乐 把全球定位系统（把全球定位系统（Global Positioning System - GPS）比喻成八爪鱼，是因为它所触及的行业相当广）比喻成八爪鱼，是因为它所触及的行业相当广泛，非泛，非“八爪八爪”以蔽之，可以说人类的想像力有多宽，以蔽之，可以说人类的想像力有多宽，其应用就有多广。目前掌上型导航接收机已经问世。其应用就有多广。目前掌上型导航接收

24、机已经问世。可望不久会生产出手表式的可望不久会生产出手表式的GPS导航接收机。携带和导航接收机。携带和使用就更方便。可以说，使用就更方便。可以说，GPS的应用将进入人们的日的应用将进入人们的日常生活，其应用前景非常广阔。常生活，其应用前景非常广阔。GPS的应用，也许仅的应用，也许仅受人们的想像力制约。受人们的想像力制约。 2.利用利用GPS卫星定位时，地面上任何一点，在任一时刻，卫星定位时，地面上任何一点，在任一时刻，地面上空至少有（）地面上空至少有（）A.一颗一颗GPS卫星卫星B.二颗二颗GPS 卫星卫星C.三颗三颗 GPS卫星卫星 D.四颗四颗 GPS卫星卫星3.无论是在飞机或汽车上，还是

25、在野外考察旅行，只要无论是在飞机或汽车上，还是在野外考察旅行，只要拥有手机大小的拥有手机大小的GPS信号接收机，你就能随时知道信号接收机，你就能随时知道A.自己所在地的季节自己所在地的季节 B.自己所在地的天气自己所在地的天气C.自己所在地的地理坐标自己所在地的地理坐标 D.自己所在地的气候自己所在地的气候4.遥感的优点有遥感的优点有用途广用途广 手段多，获得的信息量大手段多，获得的信息量大 不受地面条不受地面条件限制件限制 成本低、效益大成本低、效益大 A. B. C. D. 5、1993年年4月，巴勒斯坦解放组织领导人阿拉法特的座机月，巴勒斯坦解放组织领导人阿拉法特的座机在飞行途中不幸遇上沙暴，飞机被迫降落在撒哈拉大沙漠在飞行途中不幸遇上沙暴，飞机被迫降落在撒哈拉大沙漠里。与阿拉法特失去联系的巴勒斯坦解放组织总部使尽浑里。与阿拉法特失去联系的巴勒斯坦解放组织总部使尽浑身解数寻找未果，最后只好借助美国的侦察卫星。十几小身解数寻找未果，最后只好借助美国的侦察卫星。十几小时之后，才在茫茫沙漠中找到了迫降飞机的准确位置，使时之后，才在茫茫沙漠中找到了迫降飞机的准确位置，使阿拉法特获救。据此回答（阿拉法特获救。据此回答（1）（）（2）题：）题：（1）美国使用的这种卫星救援系统是（）美国使用的这种卫星救