高中地理必修3第3章第1節(jié)全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用示范課市公開課一等獎省優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎?wù)n件

第一節(jié)全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用中國地圖出版社SINOMAPSPRESS普通高中課程標準試驗教科書地理必修?第3冊第1頁當你旅游或野外考查時，通慣用哪些方法來區(qū)分方向或確定你所在位置？這些方法有什么不足？思考？現(xiàn)在有沒有更簡單、更準確方法？手持型GPS機車載型GPS機第2頁在伊拉克戰(zhàn)爭期間，中國中遠企業(yè)有一條遠洋貨輪，經(jīng)過馬六甲海峽駛?cè)胗《妊蠛?，被美國艦船攔阻，要求檢驗船只。美國在伊拉克作戰(zhàn)，能夠劃臨檢區(qū)，但不能把臨檢區(qū)劃到整個印度洋。中國貨輪不買美國賬，不停船受檢。但以后這條船開時間不長，發(fā)覺船用GPS失效了，船被迫停下來進行檢修，但沒有發(fā)覺故障。以后才明白是美國海軍對中國貨輪GPS進行局部屏蔽。一個國家安全，不能依賴外國，必須依靠自己。

第3頁中國全力打造“北斗系統(tǒng)”——咱們自己全球定位系統(tǒng)第4頁探究：1.在一個平面直角坐標系上，確定點位置，需要知道幾個值？2.在一個空間三維坐標系上，確定點位置，需要知道幾個值？3.要準確知道一個人在地球上位置，必須知道幾個值？最少需要幾顆衛(wèi)星？（分組討論、主動探究）YXAXYZ第5頁二、定位原理：顆衛(wèi)星定位一點

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4S1S3S4S2（X、Y、Z、T）3第6頁衛(wèi)星定位基本原理

簡單地說就是用戶同時向已知其位置3個導(dǎo)航衛(wèi)星分別進行距離測量，然后再以該衛(wèi)星為球心，以所測得距離為半徑，在空間畫出3個球面，則該3個球面相交點，就是用戶所在位置了。通常應(yīng)用三顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)就能夠進行定位，但要確保對目標實時觀察（諸如提供目標運動數(shù)據(jù)等），則需要最少四顆衛(wèi)星信號。第7頁衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展回顧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、遙感、大地測量、地球動力學(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)星出現(xiàn)，首先引發(fā)了各國軍事部門高度重視。1958年底，美國海軍武器試驗室，開始著手建立為美國海軍艦艇導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，即“海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)”（NavyNavigationSatelliteSystem——NNSS）。因為該系統(tǒng)衛(wèi)星都經(jīng)過地極，也稱“子午(Transit)衛(wèi)星系統(tǒng)”。1964年該系統(tǒng)建成，并在美國軍方啟用。1967年美國政府同意該系統(tǒng)解密，提供民用。該系統(tǒng)不受氣象條件限制，自動化程度高，含有良好定位精度。第8頁衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展回顧

盡管NNSS在導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展中含有劃時代意義，但因為該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目少（5-6顆），運行軌道低（1000km）,觀察時間長（1.5小時），無法提供連續(xù)實時三維導(dǎo)航，同時取得一次導(dǎo)航解讀時間長，難以滿足軍事要求，尤其是高動態(tài)目標（飛機、導(dǎo)彈等）導(dǎo)航要求。

為滿足軍事和民用對連續(xù)實時和三維導(dǎo)航迫切要求，1973年美國國防部開始組織陸海空三軍，共同研究建立新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)計劃，這就是當前所稱“導(dǎo)航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)”（NavigationSatelliteTimingandranging/GlobalPositioningSystem）簡稱全球定位系統(tǒng)（GPS）。第9頁一、全球定位系統(tǒng)：1、全球定位系統(tǒng)：（GlobalPositioningSystem簡稱GPS

）是含有在海、陸、空進行全方位、實時三維導(dǎo)航與定位功效新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。第10頁主控站：1個監(jiān)測站：5個注入站：3個2、全球定位系統(tǒng)系統(tǒng)組成空間部分地面監(jiān)控系統(tǒng)用戶設(shè)備部分全球定位系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星組成（其中3顆備用），分布在6個軌道平面上。主要是GPS接收機提供與定位相關(guān)參數(shù)和時間信息主要用于監(jiān)測和控制衛(wèi)星及其各種設(shè)備運行能夠確定接收機所在點位置、速度、到航路終點距離和航向等信息第11頁GPS組成GPS衛(wèi)星星座地面監(jiān)控系統(tǒng)GPS信號接收機返回第12頁

24顆衛(wèi)星星座（21顆工作衛(wèi)星3顆備用衛(wèi)星）1個主控站3個注入站5個監(jiān)控站空間部分用戶設(shè)備地面控制第13頁空間部分要取得準確信息，普通要求4顆衛(wèi)星，用于定位4顆衛(wèi)星稱為定位星座。返回第14頁地面監(jiān)控系統(tǒng)衛(wèi)星上各種設(shè)備是否正常工作以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運行，都要由地面設(shè)備進行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一主要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標準——GPS時間系統(tǒng)第15頁用戶設(shè)備第16頁4.接收機信號解讀與操作表示接收機所在經(jīng)緯度位置。數(shù)字表示被接收信號衛(wèi)星編號，黑色柱長短表示信號強弱。衛(wèi)星分布圖描繪了在接收機所處位置（圓心）仰視天空能搜索到衛(wèi)星，大圓表示地平線，小圓為抬以45°角仰視天空范圍，越靠近中心，衛(wèi)星信號越強。第17頁如圖GPS接收機接收GPS衛(wèi)星A、B、C傳來信號，“繪制”3個巨大球體。3個球體會交于兩點，其中那個與地球表面相交點就是這臺GPS接收機所處位置，然后經(jīng)過計算得到該接收機所處經(jīng)緯度。衛(wèi)星D測量GPS接收機所在高程。3、GPS定位原理GPS定位原理與“三邊測量術(shù)”原理相同。不一樣是3顆衛(wèi)星代替了3個村子，地圖上平面圓變成了三維球面。第18頁GPS定位示意圖衛(wèi)星定位基本原理

GPS系統(tǒng)采取“時間同時、單程測距”原理來實現(xiàn)定位。簡單地說就是用戶同時向已知其位置3個導(dǎo)航衛(wèi)星分別進行距離測量，然后再以該衛(wèi)星為球心，以所測得距離為半徑，在空間畫出3個球面，則該3個球面相交點，就是用戶所在位置了。第19頁5.特點：

（1）全天候，不受天氣影響；（2）全球覆蓋；（3）三維定速定時高精度；（4）快速省時高效率；（5）應(yīng)用廣泛、多功效。（2）地面監(jiān)控系統(tǒng)對衛(wèi)星進行監(jiān)測和調(diào)控。4.工作過程：（1）向GPS衛(wèi)星發(fā)送導(dǎo)航定位信號（3）用戶系統(tǒng)接收GPS衛(wèi)星發(fā)射信號后進行導(dǎo)航、定位。第20頁二、GPS應(yīng)用軍事:導(dǎo)彈飛行、飛機導(dǎo)航、準確打擊實現(xiàn)測繪：有哪些優(yōu)勢？有哪些詳細應(yīng)用領(lǐng)域？交通：關(guān)鍵是導(dǎo)航救援：關(guān)鍵是定位農(nóng)業(yè)：什么是精準農(nóng)業(yè)耕作？其優(yōu)勢在哪里？娛樂旅游第21頁1.GPS在軍事上應(yīng)用

軍事是GPS技術(shù)最早應(yīng)用領(lǐng)域,主要是為各種軍事活動提供定位導(dǎo)航.在當代戰(zhàn)爭中，不但陸、海、空三軍，而且許多高科技武器彈藥等，也都開始采取GPS技術(shù)進行定位導(dǎo)航。

伊拉克戰(zhàn)爭中GPS制導(dǎo)武器占有很大比重.

海灣戰(zhàn)爭中美軍幾乎全部坦克、裝甲車、飛機、艦船、各級指揮部和陸軍小分隊都裝備了GPS接收機，總數(shù)超出5萬部。在軌16顆GPS衛(wèi)星，天天可提供19小時三維數(shù)據(jù)，精度10-16米，測速精度0.1米/秒。第22頁2、測量方面

此次測量除采取1975年時傳統(tǒng)測量方法外，還采取GPS測量系統(tǒng)。

珠穆朗瑪峰高度最新測量結(jié)果為8844.43米

參數(shù)：珠穆朗瑪峰峰頂巖石面高程測量精度±0.21米；峰頂冰雪深度3.50米。

原1975年公布珠峰高程數(shù)據(jù)停頓使用。10月9日早晨10時，國家測繪局局長陳邦柱宣告珠穆朗瑪峰高度最新測量結(jié)果：第23頁

地處北回歸線以北5°，在崇山峻嶺之間，幽深而綿長地躺臥著一條“巨龍”——世界上最深和最長峽谷，1998年10月，中國國務(wù)院正式同意將這一世界最大峽谷科學(xué)地定名為——雅魯藏布大峽谷。其峽谷關(guān)鍵河段平均深度為5000米，最深處達5382米，峽谷長496.3千米，遠遠超出了以前認為是世界第一秘魯科爾卡大峽谷（深3200米）。雅魯藏布大峽谷最窄處為74米，普通寬在80至200米之間。

世界上最大峽谷－－美國科羅拉多大峽谷,也是地球上自然界7大奇景之一。該大峽谷全長347千米,寬6至29千米,深1600米,位于美國西部亞利桑那州北部凱巴布高原。雅魯藏布江大峽谷基本特點能夠用十個字來概括：高、壯、深、潤、幽、長、險、低、奇、秀。

第24頁3、GPS在交通運輸中作用

功效示意圖第25頁導(dǎo)航型接收機第26頁

經(jīng)過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠?qū)τ鲇须U情或發(fā)生事故車輛進行緊急援助。監(jiān)控臺電子地圖可顯示求援信息和報警目標，規(guī)劃出最優(yōu)援助方案，并以報警聲、光提醒值班人員進行應(yīng)急處理。4、緊急援助案例：8月10日黃昏六點左右，飛達GPS監(jiān)控中心接到要求查詢粵S4HXXX車輛位置電話，原來駕駛該車輛趙先生當日下午被一伙歹徒劫持了，這伙歹徒打電話給趙先生親人勒索金錢，飛達監(jiān)控中心快速查出該車輛停放在惠州市惠環(huán)鎮(zhèn)離莞惠公路約100米地方，并將情況通知了企業(yè)責(zé)任人。黃昏七點半，飛達企業(yè)人員抵達現(xiàn)場，利用先進專用設(shè)備，很快發(fā)覺該車輛，為了不打草驚蛇，指示監(jiān)控中心將車輛斷油斷電。以后，在當?shù)鼐齑罅ψ凡断?，將一名探聽虛實賊抓獲。警察依據(jù)他提供指示很快找回了被劫持了趙先生，人和車都完好無損。經(jīng)審訊，該團伙共有八人，專門伺機對東莞車主進行綁架勒索，已屢次作案，想不到這次栽在衛(wèi)星定位手里。第27頁5、準確農(nóng)業(yè)航空導(dǎo)航專業(yè)精準農(nóng)業(yè)野外數(shù)據(jù)采集軟準確自動導(dǎo)航、自動駕駛輔助系統(tǒng)專業(yè)農(nóng)業(yè)平行收割、播種選項第28頁四、全球定位系統(tǒng)應(yīng)用5、農(nóng)業(yè)方面（1）精準農(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)測農(nóng)作物產(chǎn)量分布、土壤成份和性質(zhì)分布、做到合理施肥、播種和噴灑農(nóng)藥，節(jié)約費用、降低成本、到達增加產(chǎn)量提升效益目標。利用差分GPS技術(shù)能夠做到：土壤養(yǎng)分分布調(diào)查、監(jiān)測作物產(chǎn)量、合理施肥，準確農(nóng)業(yè)管理。在作物生長久管理中，利用遙感圖象并結(jié)合GPS可繪出作物色彩改變圖。利用GPS定位采集一定數(shù)量土壤及作物樣品進行分析，能夠繪制出作物生長不一樣時期土壤含量系列分布圖。這么能夠做到準確地對作物生長進行管理。第29頁四、全球定位系統(tǒng)應(yīng)用5、農(nóng)業(yè)方面（2）在林業(yè)管理方面應(yīng)用GPS技術(shù)在確定林區(qū)面積，估算木材量，計算可采伐木材面積，確定原始森林、道路位置，對森林火災(zāi)周圍測量，尋找水源和測定地域界限等方面能夠發(fā)揮其獨特主要作用。在森林中進行常規(guī)測量相當困難，而GPS定位技術(shù)能夠發(fā)揮它優(yōu)越性，準確測定森林位置和面積，繪制準確森林分布圖。（3）GPS技術(shù)用于森林防火它是在飛機環(huán)動儀上安裝熱紅外系統(tǒng)和GPS接收機，使用這些機載設(shè)備來確定火災(zāi)位置，并快速向地面站匯報。（4）魚群定位第30頁四、全球定位系統(tǒng)應(yīng)用6、休閑娛樂

把全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem-GPS）比喻成八爪魚，是因為它所觸及行業(yè)相當廣泛，非“八爪”以蔽之，能夠說人類想像力有多寬，其應(yīng)用就有多廣。當前掌上型導(dǎo)航接收機已經(jīng)問世?？赏芸鞎a(chǎn)出手表式GPS導(dǎo)航接收機。攜帶和使用就更方便。能夠說，GPS應(yīng)用將進入人們?nèi)粘Ｉ睿鋺?yīng)用前景非常遼闊。GPS應(yīng)用，可能僅受人們想像力制約。第31頁194月14日，英國大型豪華客船泰坦尼克號在北大西洋北緯40°46′，西經(jīng)50°14′處與冰山相撞，于15日2時20分淹沒

，是死亡人數(shù)最多海難。泰坦尼克號于19建成，194月10日載客1316人、船員885人，自英國南安普敦始航至美國紐約，也是該船建成后首次遠航。航行中于14日9時至18時20分之前屢次收到關(guān)于流冰與冰山無線電報,因為報務(wù)員忙于旅客電報，未向船長匯報,至22時大副匯報已進