全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用課件

當你旅游或野外考察時，通常用哪些方法來辨別方向或確定你所在的位置？思考？手持型GPS機車載型GPS機1當你旅游或野外考察時，通常用哪些方法來辨別方向或確定你所第三節(jié)全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用2第三節(jié)全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用2一、全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)：（GlobalPositioningSystem簡稱GPS

）是具有在海、陸、空進行全方位、實時三維導航與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。1.概念3一、全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)：1.概念3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、導航、遙感、大地測量、地球動力學、天文學和軍事科學等眾多領(lǐng)域，得到了極廣泛應(yīng)用。人造地球衛(wèi)星的出現(xiàn)，首先引起了各國軍事部門的高度重視。1958年底，美國海軍武器實驗室，開始著手建立為美國海軍艦艇導航的衛(wèi)星系統(tǒng)，即“海軍導航衛(wèi)星系統(tǒng)”（NavyNavigationSatelliteSystem——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，并在美國軍方啟用。1967年美國政府批準該系統(tǒng)解密，提供民用。該系統(tǒng)不受氣象條件的限制，自動化程度高，具有良好的定位精度。4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)星定位技術(shù)發(fā)展的回顧

盡管NNSS在導航技術(shù)的發(fā)展中具有劃時代的意義，但由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目少（5-6顆），運行軌道低（1000km）,觀測時間長（1.5小時），無法提供連續(xù)實時三維導航，同時獲得一次導航解讀的時間長，難以滿足軍事要求，尤其是高動態(tài)目標（飛機、導彈等）導航要求。

為滿足軍事和民用對連續(xù)實時和三維導航的迫切要求，1973年美國國防部開始組織陸?？杖姡餐芯拷⑿乱淮l(wèi)星導航系統(tǒng)的計劃，這就是目前所稱的“導航衛(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）。5衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展的回顧盡管NNSS在導航技術(shù)的發(fā)展中探究：1.在一個平面直角坐標系上，確定點的位置，需要知道幾個值？2.在一個空間三維坐標系上，確定點的位置，需要知道幾個值？3.要精確知道一個人在地球上的位置，必須知道幾個值？至少需要幾顆衛(wèi)星？YXAXYZ6探究：1.在一個平面直角坐標系上，確定點的位置，需要知道幾個

GPS的定位原理與“三邊測量術(shù)”原理相似。不同的是3顆衛(wèi)星代替了3個村子，地圖上平面的圓變成了三維的球面。如圖GPS接收機接收GPS衛(wèi)星A、B、C傳來的信號，計算出接收機與它們之間的距離，然后分別以3顆衛(wèi)星為球心，以該衛(wèi)星到接收機之間的距離為半徑，“繪制”3個巨大的球體。3個球體會交于兩點，其中那個與地球表面相交的點就是這臺GPS接收機所處的位置，然后通過計算得到該接收機所處的經(jīng)緯度。衛(wèi)星D測量GPS接收機所在的高程。GPS測量原理7GPS的定位原理與“三邊測量術(shù)”原理相似。不同的是3顆衛(wèi)三邊測量術(shù)原理

假如你在野外迷了路，為了確定你所處的位置，你向一個路人詢問，他告訴你這里離王家村10千米。你于是打開地圖，找到王家村，以它為圓心，按比例尺在地圖上畫一個半徑相當于10千米的圓（圖Ａ）。然后你又遇到了另外一個路人，他告訴你距離李家村15千米。你按同樣的方法，繪制第二個圓（圖Ｂ）?，F(xiàn)在，你得到了兩個交點，你必定處在其中一個點的位置。這時，你向第三個人打聽到，這里距離張家村10千米。當你把這個圓在地圖上畫好后，你的位置也就一目了然了（圖Ｃ）。這就是三邊測量術(shù)的原理。8三邊測量術(shù)原理假如你在野外迷了路，為了確定你所處的位置，你2.定位原理：顆衛(wèi)星定位一點R1R2R3R4ACDB４3

GPS的定位原理與“三邊測量術(shù)”原理相似。不同的是3顆衛(wèi)星代替了3個村子，地圖上平面的圓變成了三維的球面。如圖GPS接收機接收GPS衛(wèi)星A、B、C傳來的信號，計算出接收機與它們之間的距離，然后分別以3顆衛(wèi)星為球心，以該衛(wèi)星到接收機之間的距離為半徑，“繪制”3個巨大的球體。3個球體會交于兩點，其中那個與地球表面相交的點就是這臺GPS接收機所處的位置，然后通過計算得到該接收機所處的經(jīng)緯度。衛(wèi)星D測量GPS接收機所在的高程。92.定位原理：顆衛(wèi)星定位一點R1R2R3R4ACDB４3.GPS的組成103.GPS的組成10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)的參數(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)備的運行3.GPS的組成11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“21+3”24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)空間部分（1）空間部分12“21+3”空間部分（1）空間部分12請思考：讀右圖，①相鄰兩個GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度?(

)②每個衛(wèi)星軌道上各有幾顆衛(wèi)星?它們兩兩相隔多少度?(

)60°4顆；90°13請思考：讀右圖，①相鄰兩個GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是（2）地面監(jiān)控部分地面控制設(shè)備14（2）地面監(jiān)控部分地面控制設(shè)備14GPS信號接收機（3）用戶設(shè)備15GPS信號接收機（3）用戶設(shè)備151616測地型接收機天線單元接收單元17測地型接收機天線單元接收單元17授時接收機18授時接收機18二、接收機信號的解讀與操作19二、接收機信號的解讀與操作19二、GPS的作用、功能和特點特點：（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、功能多。作用：可以快速精確地確定地面某點的位置

（經(jīng)度、緯度）和高程，甚至速度、距離和航向等。主要功能：定位和導航20二、GPS的作用、功能和特點特點：（1）全天候，不受天氣影響4、GPS的功能（1）定位（2）導航我現(xiàn)在在哪里？我要去哪里？如何去？214、GPS的功能我現(xiàn)在在哪里？211、軍事方面

隨著衛(wèi)星技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛運用，戰(zhàn)爭的陸、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)爭中，美國航天司令部統(tǒng)一指揮了約70顆衛(wèi)星，支援陸?？兆鲬?zhàn)，海灣戰(zhàn)爭也因此被稱為“第一次空間戰(zhàn)爭”。顯然，誰擁有“制信息權(quán)”，誰就能掌握高技術(shù)戰(zhàn)場的主動權(quán)，而“制信息權(quán)”又離不開“制天權(quán)”?！爸铺鞕?quán)”與美國國家導彈防御系統(tǒng)也有著密不可分的聯(lián)系，如果衛(wèi)星被毀或“致盲”它就會癱瘓，因此，美國在打“衛(wèi)星戰(zhàn)”方面比誰都起勁。作用：給航行中的軍艦、飛機及導彈等設(shè)施提供定位和導航信息；同時也應(yīng)用于野外行進中的單兵和移動裝置的定位及跟蹤三、GPS的應(yīng)用221、軍事方面隨著衛(wèi)星技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛運用23232424252526262、交通方面三、GPS的應(yīng)用GPS在交通運輸中的作用272、交通方面三、GPS的應(yīng)用GPS在交通運輸中的作用27GPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大地測量、資源勘探、地殼運動觀測、地籍測量等領(lǐng)域。3、測量方面三、GPS的應(yīng)用28GPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大地測量、資源勘探、地殼運動觀測、地籍3、測量方面

本次測量除采用1975年時的傳統(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。

2005年10月9日上午10時，國家測繪局局長陳邦柱宣布珠穆朗瑪峰高度最新測量結(jié)果：三、GPS的應(yīng)用293、測量方面本次測量除采用1975年時的傳統(tǒng)測大壩變形監(jiān)測30大壩變形監(jiān)測30GPS地面形變分析技術(shù)在我國98年抗洪救災(zāi)工作中發(fā)揮了極其重要的作用。31GPS地面形變分析技術(shù)在我國98年抗洪31GPS地面形變分析技術(shù)在我國98年抗洪救災(zāi)工作中發(fā)揮了極其重要的作用。32GPS地面形變分析技術(shù)在我國98年抗洪32

通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險情或發(fā)生事故的車輛進行緊急援助。監(jiān)控臺的電子地圖可顯示求助信息和報警目標，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、緊急援助三、GPS的應(yīng)用33

通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險情或發(fā)生事

在2006年的“五一”黃金周，12位北京戶外運動愛好者在內(nèi)蒙古庫布其沙漠進行徒步穿越時被困，其中一位隊員不幸遇難。由于遇險地點位于沙漠深處，給搜救工作帶來很大困難。所幸的是探險隊員們隨身帶了GPS全球衛(wèi)星定位手持機，通過GPS定位準確地向救援人員報告了遇險地點的經(jīng)緯度坐標，救援人員也通過GPS定位，在茫茫沙漠中找到了被困隊員。這次意外，讓更多人知道了GPS這個名詞。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。在旅游及野外考察中的應(yīng)用34在2006年的“五一”黃金周，12位北京戶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)約費用、降低成本、達到增加產(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)測作物產(chǎn)量、合理施肥，精確農(nóng)業(yè)管理。在作物生長期的管理中，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行分析，可以繪制出作物生長的不同時期的土壤含量的系列分布圖。這樣可以做到精確地對作物生長進行管理。三、GPS的應(yīng)用355、農(nóng)業(yè)方面（1）精準農(nóng)業(yè)耕作利用GPS技術(shù)（2）在林業(yè)管理方面的應(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)周邊測量，尋找水源和測定地區(qū)界線等方面可以發(fā)揮其獨特的重要的作用。在森林中進行常規(guī)測量相當困難，而GPS定位技術(shù)可以發(fā)揮它的優(yōu)越性，精確測定森林位置和面積，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的環(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，并迅速向地面站報告。（4）魚群定位5、農(nóng)業(yè)方面三、GPS的應(yīng)用36（2）在林業(yè)管理方面的應(yīng)用（4）魚群定位5、農(nóng)業(yè)方面三、GP1.在沙漠中迷路時，可用哪種方式獲知自己所處的具體位置信息（

）A.指南針 B.GPS設(shè)備C.遙感圖像 D.地形圖課堂鞏固2.在海灣戰(zhàn)爭中，美英聯(lián)軍的制導導彈不受濃煙、沙塵的影響，是因為采取了（）A.RS技術(shù) B.GPS技術(shù) C.GIS技術(shù) D.空間分析技術(shù)BB371.在沙漠中迷路時，可用哪種方式獲知自己所處的具體位置信息（3.利用GPS衛(wèi)星定位時，地面上任何一點，在任一時刻，地面上空至少有（）A.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4.無論是在飛機或汽車上，還是在野外考察旅行，只要擁有手機大小的GPS信號接收機，你就能隨時知道（）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D.自己所在地的氣候DC383.利用GPS衛(wèi)星定位時，地面上任何一點，在任一時刻，地面上5.下列關(guān)于全球定位系統(tǒng)的敘述。不正確()A.GPS是利用衛(wèi)星進行導航、定位的系統(tǒng)