全球定位系统及其应用课件

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？思考？手持型GPS机车载型GPS机1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第三节全球定位系统及其应用2第三节全球定位系统及其应用2一、全球定位系统全球定位系统：（GlobalPositioningSystem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。1.概念3一、全球定位系统全球定位系统：1.概念3卫星定位技术发展的回顾1957年世界上第一颗人造地球卫星发射成功，40多年来，人造地球卫星技术在通信、气象、资源勘察、导航、遥感、大地测量、地球动力学、天文学和军事科学等众多领域，得到了极广泛应用。人造地球卫星的出现，首先引起了各国军事部门的高度重视。1958年底，美国海军武器实验室，开始着手建立为美国海军舰艇导航的卫星系统，即“海军导航卫星系统”（NavyNavigationSatelliteSystem——NNSS）。由于该系统卫星都通过地极，也称“子午(Transit)卫星系统”。1964年该系统建成，并在美国军方启用。1967年美国政府批准该系统解密，提供民用。该系统不受气象条件的限制，自动化程度高，具有良好的定位精度。4卫星定位技术发展的回顾1957年世界上第一颗人造地球卫星定位技术发展的回顾

尽管NNSS在导航技术的发展中具有划时代的意义，但由于该系统卫星数目少（5-6颗），运行轨道低（1000km）,观测时间长（1.5小时），无法提供连续实时三维导航，同时获得一次导航解读的时间长，难以满足军事要求，尤其是高动态目标（飞机、导弹等）导航要求。

为满足军事和民用对连续实时和三维导航的迫切要求，1973年美国国防部开始组织陆海空三军，共同研究建立新一代卫星导航系统的计划，这就是目前所称的“导航卫星授时测距/全球定位系统”（NavigationSatelliteTimingandranging/GlobalPositioningSystem）简称全球定位系统（GPS）。5卫星定位技术发展的回顾尽管NNSS在导航技术的发展中探究：1.在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？2.在一个空间三维坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？3.要精确知道一个人在地球上的位置，必须知道几个值？至少需要几颗卫星？YXAXYZ6探究：1.在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需要知道几个

GPS的定位原理与“三边测量术”原理相似。不同的是3颗卫星代替了3个村子，地图上平面的圆变成了三维的球面。如图GPS接收机接收GPS卫星A、B、C传来的信号，计算出接收机与它们之间的距离，然后分别以3颗卫星为球心，以该卫星到接收机之间的距离为半径，“绘制”3个巨大的球体。3个球体会交于两点，其中那个与地球表面相交的点就是这台GPS接收机所处的位置，然后通过计算得到该接收机所处的经纬度。卫星D测量GPS接收机所在的高程。GPS测量原理7GPS的定位原理与“三边测量术”原理相似。不同的是3颗卫三边测量术原理

假如你在野外迷了路，为了确定你所处的位置，你向一个路人询问，他告诉你这里离王家村10千米。你于是打开地图，找到王家村，以它为圆心，按比例尺在地图上画一个半径相当于10千米的圆（图Ａ）。然后你又遇到了另外一个路人，他告诉你距离李家村15千米。你按同样的方法，绘制第二个圆（图Ｂ）。现在，你得到了两个交点，你必定处在其中一个点的位置。这时，你向第三个人打听到，这里距离张家村10千米。当你把这个圆在地图上画好后，你的位置也就一目了然了（图Ｃ）。这就是三边测量术的原理。8三边测量术原理假如你在野外迷了路，为了确定你所处的位置，你2.定位原理：颗卫星定位一点R1R2R3R4ACDB４3

GPS的定位原理与“三边测量术”原理相似。不同的是3颗卫星代替了3个村子，地图上平面的圆变成了三维的球面。如图GPS接收机接收GPS卫星A、B、C传来的信号，计算出接收机与它们之间的距离，然后分别以3颗卫星为球心，以该卫星到接收机之间的距离为半径，“绘制”3个巨大的球体。3个球体会交于两点，其中那个与地球表面相交的点就是这台GPS接收机所处的位置，然后通过计算得到该接收机所处的经纬度。卫星D测量GPS接收机所在的高程。92.定位原理：颗卫星定位一点R1R2R3R4ACDB４3.GPS的组成103.GPS的组成10空间部分地面监控系统用户设备部分全球定位系统由24颗卫星组成（其中3颗备用），分布在6个轨道平面上。主要是GPS接收机提供与定位相关的参数和时间信息主要用于监测和控制卫星及其各种设备的运行3.GPS的组成11空间部分地面监控系统用户设备部分全球定位系统由24颗卫星组成“21+3”24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内空间部分（1）空间部分12“21+3”空间部分（1）空间部分12请思考：读右图，①相邻两个GPS星座卫星轨道平面之间的夹角是多少度?(

)②每个卫星轨道上各有几颗卫星?它们两两相隔多少度?(

)60°4颗；90°13请思考：读右图，①相邻两个GPS星座卫星轨道平面之间的夹角是（2）地面监控部分地面控制设备14（2）地面监控部分地面控制设备14GPS信号接收机（3）用户设备15GPS信号接收机（3）用户设备151616测地型接收机天线单元接收单元17测地型接收机天线单元接收单元17授时接收机18授时接收机18二、接收机信号的解读与操作19二、接收机信号的解读与操作19二、GPS的作用、功能和特点特点：（1）全天候，不受天气影响；（2）全球覆盖；（3）三维定速定时高精度；（4）快速省时高效率；（5）应用广、功能多。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、距离和航向等。主要功能：定位和导航20二、GPS的作用、功能和特点特点：（1）全天候，不受天气影响4、GPS的功能（1）定位（2）导航我现在在哪里？我要去哪里？如何去？214、GPS的功能我现在在哪里？211、军事方面

随着卫星技术在军事领域的广泛运用，战争的陆、海、空三维空间已发展到陆、海、空、天、电（磁）五维空间。在海湾战争中，美国航天司令部统一指挥了约70颗卫星，支援陆海空作战，海湾战争也因此被称为“第一次空间战争”。显然，谁拥有“制信息权”，谁就能掌握高技术战场的主动权，而“制信息权”又离不开“制天权”。“制天权”与美国国家导弹防御系统也有着密不可分的联系，如果卫星被毁或“致盲”它就会瘫痪，因此，美国在打“卫星战”方面比谁都起劲。作用：给航行中的军舰、飞机及导弹等设施提供定位和导航信息；同时也应用于野外行进中的单兵和移动装置的定位及跟踪三、GPS的应用221、军事方面随着卫星技术在军事领域的广泛运用23232424252526262、交通方面三、GPS的应用GPS在交通运输中的作用272、交通方面三、GPS的应用GPS在交通运输中的作用27GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘探、地壳运动观测、地籍测量等领域。3、测量方面三、GPS的应用28GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘探、地壳运动观测、地籍3、测量方面

本次测量除采用1975年时的传统测量方法外，还采取GPS测量系统。

珠穆朗玛峰高度最新测量结果为8844.43米

参数：珠穆朗玛峰峰顶岩石面高程测量精度±0.21米；峰顶冰雪深度3.50米。

2005年10月9日上午10时，国家测绘局局长陈邦柱宣布珠穆朗玛峰高度最新测量结果：三、GPS的应用293、测量方面本次测量除采用1975年时的传统测大坝变形监测30大坝变形监测30GPS地面形变分析技术在我国98年抗洪救灾工作中发挥了极其重要的作用。31GPS地面形变分析技术在我国98年抗洪31GPS地面形变分析技术在我国98年抗洪救灾工作中发挥了极其重要的作用。32GPS地面形变分析技术在我国98年抗洪32

通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图可显示求助信息和报警目标，规划出最优援助方案，并以报警声、光提醒值班人员进行应急处理。4、紧急援助三、GPS的应用33

通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事

在2006年的“五一”黄金周，12位北京户外运动爱好者在内蒙古库布其沙漠进行徒步穿越时被困，其中一位队员不幸遇难。由于遇险地点位于沙漠深处，给搜救工作带来很大困难。所幸的是探险队员们随身带了GPS全球卫星定位手持机，通过GPS定位准确地向救援人员报告了遇险地点的经纬度坐标，救援人员也通过GPS定位，在茫茫沙漠中找到了被困队员。这次意外，让更多人知道了GPS这个名词。如果没有GPS，在没有向导的情况下，这样的沙漠穿越与救援几乎是不可想象的。在旅游及野外考察中的应用34在2006年的“五一”黄金周，12位北京户5、农业方面（1）精准农业耕作

利用GPS技术，配合遥感技术（RS）和地理信息系统（GIS），能够做到监测农作物产量分布、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、降低成本、达到增加产量提高效益的目的。利用差分GPS技术可以做到：土壤养分分布调查、监测作物产量、合理施肥，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GPS可绘出作物色彩变化图。利用GPS定位采集一定数量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的土壤含量的系列分布图。这样可以做到精确地对作物生长进行管理。三、GPS的应用355、农业方面（1）精准农业耕作利用GPS技术（2）在林业管理方面的应用GPS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，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作用。在森林中进行常规测量相当困难，而GPS定位技术可以发挥它的优越性，精确测定森林位置和面积，绘制精确的森林分布图。（3）GPS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GPS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。（4）鱼群定位5、农业方面三、GPS的应用36（2）在林业管理方面的应用（4）鱼群定位5、农业方面三、GP1.在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知自己所处的具体位置信息（

）A.指南针 B.GPS设备C.遥感图像 D.地形图课堂巩固2.在海湾战争中，美英联军的制导导弹不受浓烟、沙尘的影响，是因为采取了（）A.RS技术 B.GPS技术 C.GIS技术 D.空间分析技术BB371.在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知自己所处的具体位置信息（3.利用GPS卫星定位时，地面上任何一点，在任一时刻，地面上空至少有（）A.一颗GPS卫星 B.二颗GPS卫星C.三颗GPS卫星 D.四颗GPS卫星4.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GPS信号接收机，你就能随时知道（）A.自己所在地的季节B.自己所在地的天气C.自己所在地的地理坐标D.自己所在地的气候DC383.利用GPS卫星定位时，地面上任何一点，在任一时刻，地面上5.下列关于全球定位系统的叙述。不正确()A.GPS是利用卫星进行导航、定位的系统B.GPS包括两大部分，即空间部分和地面控制部分C.GPS卫星星座由24颗卫星组成D.野外旅行，只要拥有GPS信号接收机，可随时知道自己所处的经纬度B395.下列关于全球定位系统的叙述。不正确()A.GPS是D6．下列不属于北斗导航计划应用范畴的是(

)A．野外考察时用以空间定位B．为行驶的汽车提供精确的速度、时间信息C．为飞行中的民航客机提供三维坐标D．为无线移动手机用户提供实时的通信服务40D6．下列不属于北斗导航计划应用范畴的407.1993年4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（1）～（2）题：（1）美国使用的这种卫星救援系统是（）A.数字地球系统 B.RS遥感系统C.GIS地理信息系统 D.GPS全球定位系统（2）撒哈拉大沙漠，位于（）A.西亚阿拉伯半岛 B.非洲大陆南回归线附近C.非洲大陆北回归线附近D.澳大利亚南回归线附近DC417.1993年4月，巴勒斯坦解放组织领导人阿拉法特的座机在飞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？思考？手持型GPS机车载型GPS机42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第三节全球定位系统及其应用43第三节全球定位系统及其应用2一、全球定位系统全球定位系统：（GlobalPositioningSystem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。1.概念44一、全球定位系统全球定位系统：1.概念3卫星定位技术发展的回顾1957年世界上第一颗人造地球卫星发射成功，40多年来，人造地球卫星技术在通信、气象、资源勘察、导航、遥感、大地测量、地球动力学、天文学和军事科学等众多领域，得到了极广泛应用。人造地球卫星的出现，首先引起了各国军事部门的高度重视。1958年底，美国海军武器实验室，开始着手建立为美国海军舰艇导航的卫星系统，即“海军导航卫星系统”（NavyNavigationSatelliteSystem——NNSS）。由于该系统卫星都通过地极，也称“子午(Transit)卫星系统”。1964年该系统建成，并在美国军方启用。1967年美国政府批准该系统解密，提供民用。该系统不受气象条件的限制，自动化程度高，具有良好的定位精度。45卫星定位技术发展的回顾1957年世界上第一颗人造地球卫星定位技术发展的回顾

尽管NNSS在导航技术的发展中具有划时代的意义，但由于该系统卫星数目少（5-6颗），运行轨道低（1000km）,观测时间长（1.5小时），无法提供连续实时三维导航，同时获得一次导航解读的时间长，难以满足军事要求，尤其是高动态目标（飞机、导弹等）导航要求。

为满足军事和民用对连续实时和三维导航的迫切要求，1973年美国国防部开始组织陆海空三军，共同研究建立新一代卫星导航系统的计划，这就是目前所称的“导航卫星授时测距/全球定位系统”（NavigationSatelliteTimingandranging/GlobalPositioningSystem）简称全球定位系统（GPS）。46卫星定位技术发展的回顾尽管NNSS在导航技术的发展中探究：1.在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？2.在一个空间三维坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？3.要精确知道一个人在地球上的位置，必须知道几个值？至少需要几颗卫星？YXAXYZ47探究：1.在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需要知道几个

GPS的定位原理与“三边测量术”原理相似。不同的是3颗卫星代替了3个村子，地图上平面的圆变成了三维的球面。如图GPS接收机接收GPS卫星A、B、C传来的信号，计算出接收机与它们之间的距离，然后分别以3颗卫星为球心，以该卫星到接收机之间的距离为半径，“绘制”3个巨大的球体。3个球体会交于两点，其中那个与地球表面相交的点就是这台GPS接收机所处的位置，然后通过计算得到该接收机所处的经纬度。卫星D测量GPS接收机所在的高程。GPS测量原理48GPS的定位原理与“三边测量术”原理相似。不同的是3颗卫三边测量术原理

假如你在野外迷了路，为了确定你所处的位置，你向一个路人询问，他告诉你这里离王家村10千米。你于是打开地图，找到王家村，以它为圆心，按比例尺在地图上画一个半径相当于10千米的圆（图Ａ）。然后你又遇到了另外一个路人，他告诉你距离李家村15千米。你按同样的方法，绘制第二个圆（图Ｂ）。现在，你得到了两个交点，你必定处在其中一个点的位置。这时，你向第三个人打听到，这里距离张家村10千米。当你把这个圆在地图上画好后，你的位置也就一目了然了（图Ｃ）。这就是三边测量术的原理。49三边测量术原理假如你在野外迷了路，为了确定你所处的位置，你2.定位原理：颗卫星定位一点R1R2R3R4ACDB４3

GPS的定位原理与“三边测量术”原理相似。不同的是3颗卫星代替了3个村子，地图上平面的圆变成了三维的球面。如图GPS接收机接收GPS卫星A、B、C传来的信号，计算出接收机与它们之间的距离，然后分别以3颗卫星为球心，以该卫星到接收机之间的距离为半径，“绘制”3个巨大的球体。3个球体会交于两点，其中那个与地球表面相交的点就是这台GPS接收机所处的位置，然后通过计算得到该接收机所处的经纬度。卫星D测量GPS接收机所在的高程。502.定位原理：颗卫星定位一点R1R2R3R4ACDB４3.GPS的组成513.GPS的组成10空间部分地面监控系统用户设备部分全球定位系统由24颗卫星组成（其中3颗备用），分布在6个轨道平面上。主要是GPS接收机提供与定位相关的参数和时间信息主要用于监测和控制卫星及其各种设备的运行3.GPS的组成52空间部分地面监控系统用户设备部分全球定位系统由24颗卫星组成“21+3”24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内空间部分（1）空间部分53“21+3”空间部分（1）空间部分12请思考：读右图，①相邻两个GPS星座卫星轨道平面之间的夹角是多少度?(

)②每个卫星轨道上各有几颗卫星?它们两两相隔多少度?(

)60°4颗；90°54请思考：读右图，①相邻两个GPS星座卫星轨道平面之间的夹角是（2）地面监控部分地面控制设备55（2）地面监控部分地面控制设备14GPS信号接收机（3）用户设备56GPS信号接收机（3）用户设备155716测地型接收机天线单元接收单元58测地型接收机天线单元接收单元17授时接收机59授时接收机18二、接收机信号的解读与操作60二、接收机信号的解读与操作19二、GPS的作用、功能和特点特点：（1）全天候，不受天气影响；（2）全球覆盖；（3）三维定速定时高精度；（4）快速省时高效率；（5）应用广、功能多。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、距离和航向等。主要功能：定位和导航61二、GPS的作用、功能和特点特点：（1）全天候，不受天气影响4、GPS的功能（1）定位（2）导航我现在在哪里？我要去哪里？如何去？624、GPS的功能我现在在哪里？211、军事方面

随着卫星技术在军事领域的广泛运用，战争的陆、海、空三维空间已发展到陆、海、空、天、电（磁）五维空间。在海湾战争中，美国航天司令部统一指挥了约70颗卫星，支援陆海空作战，海湾战争也因此被称为“第一次空间战争”。显然，谁拥有“制信息权”，谁就能掌握高技术战场的主动权，而“制信息权”又离不开“制天权”。“制天权”与美国国家导弹防御系统也有着密不可分的联系，如果卫星被毁或“致盲”它就会瘫痪，因此，美国在打“卫星战”方面比谁都起劲。作用：给航行中的军舰、飞机及导弹等设施提供定位和导航信息；同时也应用于野外行进中的单兵和移动装置的定位及跟踪三、GPS的应用631、军事方面随着卫星技术在军事领域的广泛运用64236524662567262、交通方面三、GPS的应用GPS在交通运输中的作用682、交通方面三、GPS的应用GPS在交通运输中的作用27GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘探、地壳运动观测、地籍测量等领域。3、测量方面三、GPS的应用69GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘探、地壳运动观测、地籍3、测量方面

本次测量除采用1975年时的传统测量方法外，还采取GPS测量系统。

珠穆朗玛峰高度最新测量结果为8844.43米

参数：珠穆朗玛峰峰顶岩石面高程测量精度±0.21米；峰顶冰雪深度3.50米。

2005年10月9日上午10时，国家测绘局局长陈邦柱宣布珠穆朗玛峰高度最新测量结果：三、GPS的应用703、测量方面本次测量除采用1975年时的传统测大坝变形监测71大坝变形监测30GPS地面形变分析技术在我国98年抗洪救灾工作中发挥了极其重要的作用。72GPS地面形变分析技术在我国98年抗洪31GPS地面形变分析技术在我国98年抗洪救灾工作中发挥了极其重要的作用。73GPS地面形变分析技术在我国98年抗洪32

通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图可显示求助信息和报警目标，规划出最优援助方案，并以报警声、光提醒值班人员进行应急处理。4、紧急援助三、GPS的应用74

通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事

在2006年的“五一”黄金周，12位北京户外运动爱好者在内蒙古库布其沙漠进行徒步穿越时被困，其中一位队员不幸遇难。由于遇险地点位于沙漠深处，给搜救工作带来很大困难。所幸的是探险队员们随身带了GPS全球卫星定位手持机，通过GPS定位准确地向救援人员报告了遇险地点的经纬度坐标，救援人员也通过GPS定位，在茫茫沙漠中找到了被困队员。这次意外，让更多人知道了GPS这个名词。如果没有GPS，在没有向导的情况下，这样的沙漠穿越与救援几乎是不可想象的。在旅游及野外考察中的应用75在2006年的“五一”黄金周，12位北京户5、农业方面（1）精准农业耕作

利用GPS技术，配合遥感技术（RS）和地理信息系统（GIS），能够做到监测农作物产量分布、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、降低成本、达到增加产量提高效益的目的。利用差分GPS技术可以做到：土壤养分分布调查、监测作物产量、合理施肥，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GPS可绘出作物色彩变化图。利用GPS定位采集一定数量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的土壤含量的系列分布图。这样可以做到精确地对作物生长进行管理。三、GPS的应用765、农业方面（1）精准农业耕作利用GPS技术（2）在林业管理方面的应用GPS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，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作用。在森林中进行常规测量相当困难，而GPS定位技术可以发挥它的优越性，精确测定森林位置和面积，绘制精确的森林分布图。（3）GPS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GPS接收机，使用这些机载