全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用課件1

1、1、遙感原理、遙感原理2、遙感特點、遙感特點3、遙感組成、遙感組成、4、將航天、航空、近地遙、將航天、航空、近地遙感探測范圍、分辨率、速度、感探測范圍、分辨率、速度、周期按照由小到大排序周期按照由小到大排序 復(fù)習(xí)提問復(fù)習(xí)提問3.3全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1了解全球定位系統(tǒng)了解全球定位系統(tǒng)概念、組成、基本原概念、組成、基本原理、理、GPS接收機包括哪幾種接收機包括哪幾種? 2全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域包括哪些包括哪些?有什么有什么作用作用? 在伊拉克戰(zhàn)爭中，曾經(jīng)有記者問一位飛行在伊拉克戰(zhàn)爭中，曾經(jīng)有記者問一位飛行員：員：“你知道去轟炸哪個城市嗎？

2、你知道去轟炸哪個城市嗎？” 飛行員回答：飛行員回答：“不知道。不知道。” “那你怎么去轟炸呢？那你怎么去轟炸呢？” “容易，上級給我一個坐標(biāo)，我按計算容易，上級給我一個坐標(biāo)，我按計算機的指引，投下采用機的指引，投下采用GPS導(dǎo)航的炸彈掉頭導(dǎo)航的炸彈掉頭就走，跟我玩游戲機沒哈兩樣。就走，跟我玩游戲機沒哈兩樣?！?這個例子是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中引用這個例子是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中引用GPS系統(tǒng)系統(tǒng)的典型案例。我們反對戰(zhàn)爭，但要想能更好的典型案例。我們反對戰(zhàn)爭，但要想能更好的維護世界和平，我們也需要了解的維護世界和平，我們也需要了解GPS全球定位系統(tǒng)這種現(xiàn)代地理信息技術(shù)。全球定位系統(tǒng)這種現(xiàn)代地理信息技術(shù)。 到底什么是到底

3、什么是GPS呢？呢？1、概念、概念 全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)(簡稱簡稱GPS)是具有在是具有在海、陸、空海、陸、空進行全方位、實時三維導(dǎo)航與定位功能的新一代進行全方位、實時三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。一、全球定位系統(tǒng)一、全球定位系統(tǒng)（課本（課本95） 在遙遠的古代，人們對廣袤的大地知之甚少，在遙遠的古代，人們對廣袤的大地知之甚少，加上交通條件落后，人們很少遠行。那時在野外加上交通條件落后，人們很少遠行。那時在野外用來定向的主要是尋找野外的一些標(biāo)志用來定向的主要是尋找野外的一些標(biāo)志，比如建，比如建筑、高山、河流、峽谷以及一些人工制作的路標(biāo)筑、高山、河流、峽谷以

4、及一些人工制作的路標(biāo)等，然后在地圖上確定自己的位置。那時航海更等，然后在地圖上確定自己的位置。那時航海更是受到定向和導(dǎo)航技術(shù)的嚴(yán)重制約，船只為了防是受到定向和導(dǎo)航技術(shù)的嚴(yán)重制約，船只為了防止迷路，不得不緊貼著海岸航行，依靠燈塔導(dǎo)航，止迷路，不得不緊貼著海岸航行，依靠燈塔導(dǎo)航，遠洋的航海更是無從談起。遠洋的航海更是無從談起。導(dǎo)航與定位技術(shù)發(fā)展的全過程導(dǎo)航與定位技術(shù)發(fā)展的全過程世界七大奇跡之一世界七大奇跡之一亞歷山大燈塔亞歷山大燈塔 之后，人們之后，人們利用夜空的星辰來確定方位利用夜空的星辰來確定方位的的方法方法 ，北極星是最重要的一個發(fā)現(xiàn)。古代腓尼，北極星是最重要的一個發(fā)現(xiàn)。古代腓尼基人就成功地

5、利用這種方法從埃及航行到希臘基人就成功地利用這種方法從埃及航行到希臘的克里特島。的克里特島。 但使用這種方法的限制因素很多，必須但使用這種方法的限制因素很多，必須是是夜晚夜晚，而且還得是晴朗的夜空下才行。，而且還得是晴朗的夜空下才行。 在接下來的時間里，誕生了兩件改變歷史的在接下來的時間里，誕生了兩件改變歷史的發(fā)明：發(fā)明：指南針和六分儀指南針和六分儀。指南針可以指明。指南針可以指明南北方南北方向向，這樣人們就可以輕易知道自己前進的方向了。，這樣人們就可以輕易知道自己前進的方向了。而六分儀而六分儀可以通過測量太陽、星辰的天體高度變可以通過測量太陽、星辰的天體高度變化來確定觀察者的緯度化來確定觀察

6、者的緯度，但卻無法確定經(jīng)度。為，但卻無法確定經(jīng)度。為了解決這個問題，英國政府曾經(jīng)用巨額了解決這個問題，英國政府曾經(jīng)用巨額“懸賞懸賞”來尋找這個發(fā)明。直到來尋找這個發(fā)明。直到18世紀(jì)的中葉，人們發(fā)明世紀(jì)的中葉，人們發(fā)明了一種了一種精確的記時計精確的記時計，利用不同時區(qū)的地方時與，利用不同時區(qū)的地方時與本初子午線之間的時差來確定經(jīng)度。利用這些發(fā)本初子午線之間的時差來確定經(jīng)度。利用這些發(fā)明，人類可以大膽馳騁于大地和海洋之間，地球明，人類可以大膽馳騁于大地和海洋之間，地球的神秘面紗被一點一點地揭開了。的神秘面紗被一點一點地揭開了。羅盤羅盤 盡管人類在歷史上創(chuàng)造了各種定位的盡管人類在歷史上創(chuàng)造了各種定位

7、的方法和工具，但是隨著人類社會的進一步方法和工具，但是隨著人類社會的進一步發(fā)展，需要精準(zhǔn)定位和一些高要求的定位。發(fā)展，需要精準(zhǔn)定位和一些高要求的定位。如運動物體的定位，航空航海、現(xiàn)代戰(zhàn)爭如運動物體的定位，航空航海、現(xiàn)代戰(zhàn)爭等。而這些工具已經(jīng)遠不能滿足需要。所等。而這些工具已經(jīng)遠不能滿足需要。所以，在以，在近代，無線電波定位近代，無線電波定位和和衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位的的方法應(yīng)運而生，其中方法應(yīng)運而生，其中全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)就是信就是信息科技時代中的一種典型衛(wèi)星定位系統(tǒng)類息科技時代中的一種典型衛(wèi)星定位系統(tǒng)類型。型。導(dǎo)航與定位技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)航與定位技術(shù)的發(fā)展 在衛(wèi)星定位系統(tǒng)出現(xiàn)之前，遠程導(dǎo)航與定在衛(wèi)

8、星定位系統(tǒng)出現(xiàn)之前，遠程導(dǎo)航與定位主要用位主要用無線電導(dǎo)航無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)。（課本（課本95） 2.無線電導(dǎo)航系統(tǒng)缺點：無線電導(dǎo)航系統(tǒng)缺點： （筆記）（筆記） 覆蓋的工作區(qū)域??；電波傳播受大氣影響；覆蓋的工作區(qū)域小；電波傳播受大氣影響；定位精度不高。定位精度不高。 衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位系統(tǒng) 最早的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是美國的最早的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是美國的子午儀系統(tǒng)子午儀系統(tǒng)(TRANSIT)，1958年研制年研制1964年正式投入使用年正式投入使用。由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目較少由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目較少(56顆顆)，運行高度較低，運行高度較低(平均平均1 000 km)，從地面站觀測到衛(wèi)星的時間間隔，從地面站觀

9、測到衛(wèi)星的時間間隔較長較長(平均平均15 h)，因而它無法提供連續(xù)的實時三，因而它無法提供連續(xù)的實時三維導(dǎo)航，而且精度較低。為滿足軍事部門和民用部維導(dǎo)航，而且精度較低。為滿足軍事部門和民用部門對連續(xù)實時和三維導(dǎo)航的迫切要求，門對連續(xù)實時和三維導(dǎo)航的迫切要求，1973年美國年美國國防部制定了國防部制定了GPS計劃。計劃。3、全球定位系統(tǒng)的組成、全球定位系統(tǒng)的組成（1）空間星座）空間星座(21顆工作衛(wèi)星，顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星）顆備用衛(wèi)星）（2）地面監(jiān)控系統(tǒng)）地面監(jiān)控系統(tǒng)（1個主控站、個主控站、3個注入站、個注入站、5個監(jiān)控站）個監(jiān)控站）（3）用戶系統(tǒng)（接受設(shè)備）用戶系統(tǒng)（接受設(shè)備） 請思考：請

10、思考：讀讀右圖，相右圖，相鄰兩個鄰兩個GPS星座衛(wèi)星軌星座衛(wèi)星軌道平面之間道平面之間的夾角是多的夾角是多少度少度?() 每個衛(wèi)星每個衛(wèi)星軌道上各有軌道上各有幾顆衛(wèi)星幾顆衛(wèi)星?它們兩兩相它們兩兩相隔多少度隔多少度? ()604顆顆；90問題探討問題探討: 按照理論按照理論,我們知道要保證地面各點能我們知道要保證地面各點能接收到信息只要接收到信息只要3顆衛(wèi)星就可以了顆衛(wèi)星就可以了,為什么為什么我們要用我們要用4顆衛(wèi)星呢顆衛(wèi)星呢? 當(dāng)當(dāng)GPS收到收到3顆衛(wèi)星的信號，它只能計算出顆衛(wèi)星的信號，它只能計算出2維坐標(biāo)：經(jīng)度和緯度，這時它可能還會顯示高度數(shù)維坐標(biāo)：經(jīng)度和緯度，這時它可能還會顯示高度數(shù)據(jù)，但這

11、數(shù)據(jù)是無效的。據(jù)，但這數(shù)據(jù)是無效的。要想獲得精確的要想獲得精確的3維信息坐標(biāo)（經(jīng)度、緯度、高度）維信息坐標(biāo)（經(jīng)度、緯度、高度）必須必須收到收到4顆及以上衛(wèi)星的信號顆及以上衛(wèi)星的信號 記記4 . GPS 接收機的類型 Y56根據(jù)用途分類根據(jù)用途分類 GPS 接收機分為導(dǎo)航型接收機、測地型接收機和授時接收機。接收機分為導(dǎo)航型接收機、測地型接收機和授時接收機。類型類型應(yīng)應(yīng) 用用特點特點導(dǎo)航型導(dǎo)航型接收機接收機測地型測地型接收機接收機授時接授時接收機收機閱讀指導(dǎo)閱讀指導(dǎo)手持型手持型 CPS 接收接收機機應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域性能性能優(yōu)點優(yōu)點功能功能手持型手持型 GPS 接收機接收機多為導(dǎo)多為導(dǎo)航使用航使用液

12、晶顯液晶顯示，導(dǎo)示，導(dǎo)航畫面航畫面清晰，清晰，配有背配有背景燈，景燈，方便夜方便夜問操作問操作功能鍵功能鍵齊全齊全不需要地不需要地面輔助設(shè)面輔助設(shè)備，只要備，只要收到衛(wèi)星收到衛(wèi)星信號，就信號，就能快速定能快速定位，不受位，不受天氣、行天氣、行政區(qū)域的政區(qū)域的限制限制能夠計算當(dāng)?shù)氐哪軌蛴嬎惝?dāng)?shù)氐膰H標(biāo)準(zhǔn)時問，國際標(biāo)準(zhǔn)時問，處于運動狀態(tài)還處于運動狀態(tài)還能指出能指出 i 北方北方向，并將經(jīng)過的向，并將經(jīng)過的地點、路線記錄地點、路線記錄下來，方便返回下來，方便返回時用；計算兩點時用；計算兩點間的距離，實現(xiàn)間的距離，實現(xiàn)坐標(biāo)系間的相互坐標(biāo)系間的相互轉(zhuǎn)換；計算日出、轉(zhuǎn)換；計算日出、日落時間日落時間 例例

13、2 1999 年年 3 月月 27 日，北約部隊一架日，北約部隊一架 F 一一 117A 隱形戰(zhàn)斗機被南聯(lián)盟防空部隊擊落。隱形戰(zhàn)斗機被南聯(lián)盟防空部隊擊落。飛行員跳傘后在腳觸地的一剎那，通過手持飛行員跳傘后在腳觸地的一剎那，通過手持型信號發(fā)射器發(fā)出緊急呼救信號，當(dāng)間諜衛(wèi)型信號發(fā)射器發(fā)出緊急呼救信號，當(dāng)間諜衛(wèi)星把呼救信號傳送到北約空襲南聯(lián)盟指揮所星把呼救信號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。后，美軍立即安排了救援行動。 6 小時后，小時后，當(dāng)一架當(dāng)一架 EA 一一 6B 電子干擾機發(fā)現(xiàn)飛行員的電子干擾機發(fā)現(xiàn)飛行員的準(zhǔn)確位置時，一架準(zhǔn)確位置時，一架 MH 一一 6oG 搜索與救援

14、直搜索與救援直升機降落在飛行員面前，把飛行員接上直升升機降落在飛行員面前，把飛行員接上直升機并安全返回基地。據(jù)此回答（機并安全返回基地。據(jù)此回答（ l ）一（）一（ 2 ）題。題。（1）飛行員發(fā)出的呼救信號是（）飛行員發(fā)出的呼救信號是（ ） A , GIS 系統(tǒng)信號系統(tǒng)信號 B . GPS 系統(tǒng)信號系統(tǒng)信號 C . RS 系統(tǒng)信號系統(tǒng)信號 D 以上都不對以上都不對B（2）北約轟炸的科索沃，其氣候?qū)儆冢ǎ┍奔s轟炸的科索沃，其氣候?qū)儆冢?） A 溫帶海洋性氣候溫帶海洋性氣候 B 溫帶季風(fēng)氣候溫帶季風(fēng)氣候 C 地中海氣候地中海氣候 D 熱帶沙漠氣候熱帶沙漠氣候C 解析：解析： （1）全球定位系統(tǒng)具有

15、定）全球定位系統(tǒng)具有定位功能位功能 手持型手持型 GPS 接收機不需要接收機不需要地面輔助設(shè)備，只要能接收到衛(wèi)星地面輔助設(shè)備，只要能接收到衛(wèi)星信號，就能快速定位，不受天氣、信號，就能快速定位，不受天氣、行政區(qū)域的限制。（行政區(qū)域的限制。（ 2 ）科索沃位）科索沃位于巴爾干半島，屬于地中海氣候。于巴爾干半島，屬于地中海氣候。跨越障礙跨越障礙 5.全球定位系統(tǒng)的特點全球定位系統(tǒng)的特點是什是什么么 (1)全球，全天候工作。全球，全天候工作。 (2)能為用戶提供連續(xù)、實時的三維位置、能為用戶提供連續(xù)、實時的三維位置、三維速度和精密時間，不受天氣的影響。三維速度和精密時間，不受天氣的影響。 (3)定位精

16、度高：定位精度高：單機定位精度優(yōu)于單機定位精度優(yōu)于10米，米，采用差分定位，精度可達厘米級和毫米級。采用差分定位，精度可達厘米級和毫米級。 (4)功能多，應(yīng)用廣功能多，應(yīng)用廣：隨著人們對：隨著人們對GPS認認識的加深，識的加深，GPS不僅在測量、導(dǎo)航、測速、不僅在測量、導(dǎo)航、測速、測時等方面取得更廣泛的應(yīng)用而且其應(yīng)用測時等方面取得更廣泛的應(yīng)用而且其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。領(lǐng)域不斷擴大。思考：思考：（1 1）相鄰兩個）相鄰兩個GPSGPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度？度？（2 2）每個衛(wèi)星軌道上各有幾顆衛(wèi)星？它們兩者之間相隔）每個衛(wèi)星軌道上各有幾顆衛(wèi)星？它們兩者之

17、間相隔多少度？多少度？6060度度4顆，顆，90度度（3）利用）利用GPS定位時，地面上任何一點，在任一時刻，定位時，地面上任何一點，在任一時刻，地面上空至少要有幾顆衛(wèi)星？地面上空至少要有幾顆衛(wèi)星？ A、1顆顆 B、2顆顆 C、3顆顆 D、4顆顆（4）無論是在飛機或汽車上，還是在野外旅行考察，）無論是在飛機或汽車上，還是在野外旅行考察，只要擁有手機大小的只要擁有手機大小的GPS信號接受機，你就能隨時知信號接受機，你就能隨時知道自己所在地的：道自己所在地的： A、季節(jié)、季節(jié) B、天氣、天氣 C、地理坐標(biāo)、地理坐標(biāo) D、氣候、氣候DC二二.全球定位系統(tǒng)與定位導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)與定位導(dǎo)航確定位置、高度

18、確定位置、高度 Y881、定位精度、定位精度2、應(yīng)用、應(yīng)用【 閱讀指導(dǎo)閱讀指導(dǎo) 】 車載車載 GPS 的功用的功用信息接收信息接收信息發(fā)射信息發(fā)射應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域通過車載通過車載 GPS, 可以在顯示屏可以在顯示屏上及時查看車上及時查看車輛所在的經(jīng)緯輛所在的經(jīng)緯度、運行軌跡、度、運行軌跡、速度、行進方速度、行進方向等向等車載電臺把定車載電臺把定位信息發(fā)送給位信息發(fā)送給監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心，在電子地圖電子地圖上上 顯顯示出來，可對示出來，可對車輛進行調(diào)度車輛進行調(diào)度指揮指揮城城市市公共汽車公共汽車調(diào)度管理，旅調(diào)度管理，旅游區(qū)車輛報警游區(qū)車輛報警與調(diào)度，海關(guān)、與調(diào)度，海關(guān)、公安、海防等公安、海防等

19、部門對車輛的部門對車輛的調(diào)度與監(jiān)控調(diào)度與監(jiān)控【 閱讀指導(dǎo)閱讀指導(dǎo) 】 GPS 在航海、航空導(dǎo)航中的應(yīng)用在航海、航空導(dǎo)航中的應(yīng)用應(yīng)用類型應(yīng)用類型應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用作用應(yīng)用作用航海航海應(yīng)用應(yīng)用航空航空應(yīng)用應(yīng)用向用戶提供船舶位置、向用戶提供船舶位置、航速、航向信息、海航速、航向信息、海圖、海跡顯示圖、海跡顯示避免船只沖撞，避免船只沖撞，確保航行安全確保航行安全把自己的位置把自己的位置和航向發(fā)送到和航向發(fā)送到航海管理航海管理 中中 心心便于中心的跟便于中心的跟蹤、搜尋和救援蹤、搜尋和救援空域航路、著空域航路、著陸、機場監(jiān)視陸、機場監(jiān)視和管理和管理實現(xiàn)空域劃分、空實現(xiàn)空域劃分、空中交通流量管理、中交通