高中地理高二3.1全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

1、當(dāng)你旅游或野外考察時(shí)，通常用哪些方法來辨別方向或確定你所在的位置？這些方法有什么不足？,思考？,現(xiàn)在有沒有更簡(jiǎn)單、更準(zhǔn)確的方法？,手持型GPS機(jī),車載型GPS機(jī),第一節(jié) 全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用,第三章 地理信息技術(shù)的應(yīng)用,探究：,1.在一個(gè)平面直角坐標(biāo)系上，確定點(diǎn)的位置，需要知道幾個(gè)值？2.在一個(gè)空間三維坐標(biāo)系上，確定點(diǎn)的位置，需要知道幾個(gè)值？3.要精確知道一個(gè)人在地球上的位置，必須知道幾個(gè)值？至少需要幾顆衛(wèi)星？（分組討論、主動(dòng)探究）,

2、衛(wèi)星定位的基本原理,,簡(jiǎn)單地說就是用戶同時(shí)向已知其位置的3個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星分別進(jìn)行距離測(cè)量，然后再以該衛(wèi)星為球心，以所測(cè)得的距離為半徑，在空間畫出3個(gè)球面，則該3個(gè)球面的相交點(diǎn)，就是用戶的所在位置了。,通常應(yīng)用三顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行定位，但要保證對(duì)目標(biāo)實(shí)時(shí)觀測(cè)（諸如提供目標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)等）， 則需要至少四顆衛(wèi)星的信號(hào)。,衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展的回顧,1957年世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，40多年來，人造地球衛(wèi)星技術(shù)在通信、氣象、資源勘察、導(dǎo)航、

3、遙感、大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)、天文學(xué)和軍事科學(xué)等眾多領(lǐng)域，得到了極廣泛應(yīng)用。,人造地球衛(wèi)星的出現(xiàn)，首先引起了各國(guó)軍事部門的高度重視。1958年底，美國(guó)海軍武器實(shí)驗(yàn)室，開始著手建立為美國(guó)海軍艦艇導(dǎo)航的衛(wèi)星系統(tǒng)，即“海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)”（Navy Navigation Satellite System——NNSS）。由于該系統(tǒng)衛(wèi)星都通過地極，也稱“子午(Transit)衛(wèi)星系統(tǒng)”。1964年該系統(tǒng)建成，并在美國(guó)軍方啟用。1967年美國(guó)政府批準(zhǔn)該

4、系統(tǒng)解密，提供民用。該系統(tǒng)不受氣象條件的限制，自動(dòng)化程度高，具有良好的定位精度。,衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展的回顧,盡管NNSS在導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展中具有劃時(shí)代的意義，但由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目少（5-6顆），運(yùn)行軌道低（1000km ）,觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)（1.5小時(shí)），無法提供連續(xù)實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航，同時(shí)獲得一次導(dǎo)航解讀的時(shí)間長(zhǎng)，難以滿足軍事要求，尤其是高動(dòng)態(tài)目標(biāo)（飛機(jī)、導(dǎo)彈等）導(dǎo)航要求。,為滿足軍事和民用對(duì)連續(xù)實(shí)時(shí)和三維導(dǎo)航的迫切要求，1973年美國(guó)國(guó)防部開始組織

5、陸?？杖?，共同研究建立新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的計(jì)劃，這就是目前所稱的“導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距/全球定位系統(tǒng)”（Navigation Satellite Timing and ranging / Global Positioning System）簡(jiǎn)稱全球定位系統(tǒng)（GPS）。,主控站：1個(gè) 監(jiān)測(cè)站：5個(gè) 注入站：3個(gè),一、全球定位系統(tǒng)的系統(tǒng)組成,全球定位系統(tǒng),二、接收機(jī)信號(hào)的解讀與操作,,,表示接收機(jī)所在的經(jīng)緯度位置,數(shù)字表示被接收信號(hào)的

6、衛(wèi)星編號(hào)，黑色柱長(zhǎng)短表示信號(hào)的強(qiáng)弱。,衛(wèi)星分布圖描繪了在你處位置（圓心）仰望天空能搜索到的衛(wèi)星，大圓表示地平線，小圓為抬以45°角仰望天空的范圍，越靠近中心，衛(wèi)星信號(hào)越強(qiáng)。,美國(guó)認(rèn)為這是對(duì)它的威脅，這是和美國(guó)GPS系統(tǒng)的脆弱性相聯(lián)系的。與歐洲的“伽利略”、俄羅斯的“格洛納斯”（GLONASS）系統(tǒng)相比，美國(guó)GPS系統(tǒng)的抗干擾能力較弱，因?yàn)樵谝话闱闆r下，從衛(wèi)星反饋到地面的信號(hào)很小，如果對(duì)方采取瞄準(zhǔn)式干擾、阻塞式干擾或欺騙式干擾，

7、都會(huì)使GPS接收機(jī)無法正常工作，從而使其導(dǎo)航定位精度降低或產(chǎn)生誤導(dǎo)。例如對(duì)方用裝有模仿GPS信號(hào)發(fā)生裝置的飛機(jī)不斷在特定空域飛行，因飛機(jī)離地面近信號(hào)比衛(wèi)星強(qiáng)得多，就可以干擾GPS終端的信號(hào)接收。特別是美國(guó)GPS系統(tǒng)各星之間信號(hào)頻率和調(diào)制方式相同。,其他國(guó)家的衛(wèi)星定位系統(tǒng),歐洲的“伽利略”、俄羅斯的“格洛納斯”、中國(guó)的“北斗”等全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)也在發(fā)展，,“格洛納斯”系統(tǒng)在上世紀(jì)70年代就開始研制、1984年首顆衛(wèi)星就已入軌、從199

8、3年到2000年先后有24顆衛(wèi)星并網(wǎng)，它在其他性能方面也不是吃素的，而“伽利略”系統(tǒng)也大有后來居上的味道。,三、全球定位系統(tǒng)的作用、功能和特點(diǎn)：,特點(diǎn)：（1）全天候，不受天氣影響；　　?。?）全球覆蓋；　　?。?）三維定速定時(shí)高精度；　　?。?）快速省時(shí)高效率；　　?。?）應(yīng)用廣泛、多功能。,作用：可以快速精確地確定地面某點(diǎn)的位置 （經(jīng)度、緯度）和高程，甚至速度、距離和航向等。,主要功能：定位和導(dǎo)航,1、1999年3月27日

9、，北約部隊(duì)一架F—117A隱形戰(zhàn)斗機(jī)被南聯(lián)盟防空部隊(duì)擊落。飛行員跳傘后在腳觸地的一剎那，通過手持式信號(hào)發(fā)射器發(fā)出緊急呼救信號(hào)，當(dāng)間諜衛(wèi)星把呼救信號(hào)傳送到北約空襲南聯(lián)盟指揮所后，美軍立即安排了救援行動(dòng)。6小時(shí)后，當(dāng)一架EA—6B電子干擾機(jī)發(fā)現(xiàn)飛行員的準(zhǔn)確位置時(shí)，一架MH—60G搜索與救援直升機(jī)降落在飛行員面前，將飛行員接上直升機(jī)并安全返回基地。據(jù)此回答：（1）飛行員發(fā)出的呼救信號(hào)是 系統(tǒng)信號(hào)，該系統(tǒng)包括

10、三大部分 、 、 。?。?）北約轟炸的科索沃，其氣候?qū)儆?，該氣候的形成原因是 。,鞏固練習(xí)：,GPS,空間部分 地面監(jiān)控部分 用戶設(shè)備部分,地中海氣候,冬季

11、受西風(fēng)帶的影響，夏季受副熱帶高壓的控制,四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用,1、軍事方面,隨著衛(wèi)星技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，戰(zhàn)爭(zhēng)的陸、海、空三維空間已發(fā)展到陸、海、空、天、電（磁）五維空間。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)航天司令部統(tǒng)一指揮了約70顆衛(wèi)星，支援陸海空作戰(zhàn)，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)也因此被稱為“第一次空間戰(zhàn)爭(zhēng)”。顯然，誰擁有“制信息權(quán)”，誰就能掌握高技術(shù)戰(zhàn)場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)，而“制信息權(quán)”又離不開“制天權(quán)”。,“制天權(quán)”與美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)也有著密不可分的聯(lián)系，如果衛(wèi)星

12、被毀或“致盲”它就會(huì)癱瘓，因此，美國(guó)在打“衛(wèi)星戰(zhàn)”方面比誰都起勁。,作用：給航行中的軍艦、飛機(jī)及導(dǎo)彈等設(shè)施提供定位和導(dǎo)航信息；同時(shí)也應(yīng)用于野外行進(jìn)中的單兵和移動(dòng)裝置的定位及跟蹤,轟炸前后的巴格達(dá)衛(wèi)星圖,案例閱讀：,GPS在交通運(yùn)輸中的作用,四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用,車載型GPS機(jī),2、交通方面,四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用,3、測(cè)量方面,本次測(cè)量除采用1975年時(shí)的傳統(tǒng)測(cè)量方法外，還采取GPS測(cè)量系統(tǒng)。,珠穆朗瑪峰高度最新測(cè)量結(jié)果為8844.4

13、3米參數(shù)：珠穆朗瑪峰峰頂巖石面高程測(cè)量精度±0.21米；峰頂冰雪深度3.50米。 原1975年公布的珠峰高程數(shù)據(jù)停止使用。,2005年10月9日上午10時(shí)，國(guó)家測(cè)繪局局長(zhǎng)陳邦柱宣布珠穆朗瑪峰高度最新測(cè)量結(jié)果：,地處北回歸線以北5°，在崇山峻嶺之間，幽深而綿長(zhǎng)地躺臥著一條“巨龍”——世界上最深和最長(zhǎng)的峽谷，1998年10月，中國(guó)國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)將這一世界最大峽谷科學(xué)地定名為——雅魯藏布大峽谷。 其峽

14、谷核心河段平均深度為5000米，最深處達(dá)5382米，峽谷長(zhǎng)496.3千米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了此前認(rèn)為是世界第一的秘魯科爾卡大峽谷（深3200米）。雅魯藏布大峽谷最窄處為74米 ，一般寬在80至200米之間。 世界上最大的峽谷－－美國(guó)科羅拉多大峽谷,也是地球上自然界7大奇景之一。 該大峽谷全長(zhǎng)347千米,寬6至29千米,深1600米,位于美國(guó)西部亞利桑那州北部的凱巴布高原。 雅魯藏布江大峽谷的基本特點(diǎn)可以用十個(gè)字來概括：

15、高、壯、深、潤(rùn)、幽、長(zhǎng)、險(xiǎn)、低、奇、秀。,通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對(duì)遇有險(xiǎn)情或發(fā)生事故的車輛進(jìn)行緊急援助。監(jiān)控臺(tái)的電子地圖可顯示求助信息和報(bào)警目標(biāo)，規(guī)劃出最優(yōu)援助方案，并以報(bào)警聲、光提醒值班人員進(jìn)行應(yīng)急處理。,4、緊急援助,四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用,案例：2005年8月10日傍晚六點(diǎn)左右，飛達(dá)GPS監(jiān)控中心接到要求查詢粵S4HXXX車輛位置的電話，原來駕駛該車輛的趙先生當(dāng)天下午被一伙歹徒劫持了，這伙歹徒打電話給趙先生的親人勒索金錢

16、，飛達(dá)監(jiān)控中心迅速查出該車輛停放在惠州市惠環(huán)鎮(zhèn)離莞惠公路約100米的地方，并將情況通知了公司的負(fù)責(zé)人。傍晚七點(diǎn)半，飛達(dá)公司人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，利用先進(jìn)的專用設(shè)備，很快發(fā)現(xiàn)該車輛，為了不打草驚蛇，指示監(jiān)控中心將車輛斷油斷電。后來，在當(dāng)?shù)鼐斓拇罅ψ凡断?，將一名探聽虛?shí)的賊抓獲。警察根據(jù)他提供的指示很快找回了被劫持了的趙先生，人和車都完好無損。經(jīng)審訊，該團(tuán)伙共有八人，專門伺機(jī)對(duì)東莞的車主進(jìn)行綁架勒索，已多次作案，想不到這次栽在衛(wèi)星定位手里。,在2

17、006年的“五一”黃金周，12位北京戶外運(yùn)動(dòng)愛好者在內(nèi)蒙古庫布其沙漠進(jìn)行徒步穿越時(shí)被困，其中一位隊(duì)員不幸遇難。由于遇險(xiǎn)地點(diǎn)位于沙漠深處，給搜救工作帶來很大困難。所幸的是探險(xiǎn)隊(duì)員們隨身帶了GPS全球衛(wèi)星定位手持機(jī)，通過GPS定位準(zhǔn)確地向救援人員報(bào)告了遇險(xiǎn)地點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，救援人員也通過GPS定位，在茫茫沙漠中找到了被困隊(duì)員。這次意外，讓更多人知道了GPS這個(gè)名詞。如果沒有GPS，在沒有向?qū)У那闆r下，這樣的沙漠穿越與救援幾乎是不可想象的。,

18、在旅游及野外考察中的應(yīng)用在旅游及野外考察中，比如到風(fēng)景秀麗的地區(qū)去旅游，到原始大森林、雪山峽谷或者大沙漠地區(qū)去進(jìn)行野外考察，GPS接收機(jī)是你最忠實(shí)的向?qū)??？梢噪S時(shí)知道你所在的位置及行走速度和方向， 使你不會(huì)迷失路途。,四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用,5、農(nóng)業(yè)方面,（1）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作,利用GPS技術(shù)，配合遙感技術(shù)（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS），能夠做到監(jiān)測(cè)農(nóng)作物產(chǎn)量分布、 土壤成分和性質(zhì)分布、做到合理施肥、播種和噴灑農(nóng)藥，節(jié)約費(fèi)用、降低成本、

19、達(dá)到增加產(chǎn)量提高效益 的目的。利用差分GPS技術(shù)可以做到：土壤養(yǎng)分分布調(diào)查 、 監(jiān)測(cè)作物產(chǎn)量 、合理施肥，精確農(nóng)業(yè)管理。 在作物生長(zhǎng)期的管理中，利用遙感圖象并結(jié)合GPS可繪出作物色彩變化圖。利用GPS定位采集一定數(shù)量 的土壤及作物樣品進(jìn)行分析，可以繪制出作物生長(zhǎng)的不同時(shí)期的土壤含量的系列分布圖。 這樣可以做到精確地對(duì)作物生長(zhǎng)進(jìn)行管理。,四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用,5、農(nóng)業(yè)方面,（2）在林業(yè)管理方面的應(yīng)用GPS技術(shù)在確定林區(qū)

20、面積，估算木材量，計(jì)算可采伐木材面積，確定原始森林、道路位置， 對(duì)森林火災(zāi)周邊測(cè)量，尋找水源和測(cè)定地區(qū)界線等方面可以發(fā)揮其獨(dú)特的重要的作用。 在森林中進(jìn)行常規(guī)測(cè)量相當(dāng)困難，而GPS定位技術(shù)可以發(fā)揮它的優(yōu)越性，精確測(cè)定森林位置 和面積，繪制精確的森林分布圖。（3）GPS技術(shù)用于森林防火它是在飛機(jī)的環(huán)動(dòng)儀上安裝熱紅外系統(tǒng)和GPS接收機(jī)， 使用這些機(jī)載設(shè)備來確定火災(zāi)位置，并迅速向地面站報(bào)告。,（4）魚群定位,四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用,6、休

21、閑娛樂,把全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System - GPS）比喻成八爪魚，是因?yàn)樗|及的行業(yè)相當(dāng)廣泛，非“八爪”以蔽之，可以說人類的想像力有多寬，其應(yīng)用就有多廣。目前掌上型導(dǎo)航接收機(jī)已經(jīng)問世?？赏痪脮?huì)生產(chǎn)出手表式的GPS導(dǎo)航接收機(jī)。攜帶和使用就更方便?？梢哉f，GPS的應(yīng)用將進(jìn)入人們的日常生活，其應(yīng)用前景非常廣闊。GPS的應(yīng)用，也許僅受人們的想像力制約。,2.利用GPS衛(wèi)星定位時(shí)，地面上任何一點(diǎn)，在任一時(shí)刻

22、，地面上空至少有（　?。〢.一顆GPS衛(wèi)星B.二顆GPS 衛(wèi)星C.三顆 GPS衛(wèi)星 D.四顆 GPS衛(wèi)星3.無論是在飛機(jī)或汽車上，還是在野外考察旅行，只要擁有手機(jī)大小的GPS信號(hào)接收機(jī)，你就能隨時(shí)知道A.自己所在地的季節(jié) B.自己所在地的天氣C.自己所在地的地理坐標(biāo) D.自己所在地的氣候4.遙感的優(yōu)點(diǎn)有①用途廣 ②手段多，獲得的信息量大 ③不受地面條件限制 ④成本低、效益大 A. ①②B

23、. ①②③ C. ①②④ D. ①②③④,,,,,5、1993年4月，巴勒斯坦解放組織領(lǐng)導(dǎo)人阿拉法特的座機(jī)在飛行途中不幸遇上沙暴，飛機(jī)被迫降落在撒哈拉大沙漠里。與阿拉法特失去聯(lián)系的巴勒斯坦解放組織總部使盡渾身解數(shù)尋找未果，最后只好借助美國(guó)的偵察衛(wèi)星。十幾小時(shí)之后，才在茫茫沙漠中找到了迫降飛機(jī)的準(zhǔn)確位置，使阿拉法特獲救。據(jù)此回答（1）～（2）題：（1）美國(guó)使用的這種衛(wèi)星救援系統(tǒng)是（　?。〢.數(shù)字地球系統(tǒng)B.RS遙感系統(tǒng)

24、C.GIS地理信息系統(tǒng)D.GPS全球定位系統(tǒng)（2）撒哈拉大沙漠，位于（　?。〢.西亞阿拉伯半島 B.非洲大陸南回歸線附近C.非洲大陸北回歸線附近 D.澳大利亞南回歸線附近,,,開放性作業(yè)：　列表比較GPS在下列領(lǐng)域中的應(yīng)用和特點(diǎn),GPS的空間部分的組成,6個(gè)軌道面平均軌道高度20200km軌道傾角55 ?周期11h 58min（顧及地球自轉(zhuǎn)，地球-衛(wèi)星的幾何關(guān)系每天提前4min重復(fù)一次）,GPS的空

25、間部分①,GPS的空間部分②,GPS衛(wèi)星星座設(shè)計(jì)星座：21+321顆正式的工作衛(wèi)星+3顆活動(dòng)的備用衛(wèi)星保證在每天24小時(shí)的任何時(shí)刻，在高度角15?以上，能夠同時(shí)觀測(cè)到4顆以上衛(wèi)星,不同類型的GPS衛(wèi)星,,GPS的地面監(jiān)控部分 ①,地面監(jiān)控部分 （Ground Segment）組成主控站：1個(gè)監(jiān)測(cè)站：5個(gè)注入站：3個(gè)通訊與輔助系統(tǒng),GPS的地面監(jiān)控部分②,地面監(jiān)控部分 （Ground Segment）分布,注入站,GPS的

26、地面監(jiān)控部分③,監(jiān)測(cè)站（5個(gè)）作用：接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，采集氣象信息，并將所收集到的數(shù)據(jù)傳送給主控站。地點(diǎn)：夏威夷、主控站及三個(gè)注入站。,GPS的地面監(jiān)控部分④,主控站（1個(gè)）作用：管理、協(xié)調(diào)地面監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作，收集各監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)，編制導(dǎo)航電文，送往注入站將衛(wèi)星星歷注入衛(wèi)星，監(jiān)控衛(wèi)星狀態(tài)，向衛(wèi)星發(fā)送控制指令；衛(wèi)星維護(hù)與異常情況的處理。地點(diǎn)：美國(guó)科羅拉多州法爾孔空軍基地。,GPS的地面監(jiān)控部分⑤,注入站（3個(gè)）作