2024-2025學(xué)年高中地理第三章地理信息技術(shù)應(yīng)用第三節(jié)全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用學(xué)案湘教版必修3

PAGE9-第三節(jié)全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解全球定位系統(tǒng)(GPS)的概念、基本組成和工作過程。2.能運(yùn)用實(shí)例，說明GPS的主要應(yīng)用領(lǐng)域。3.了解GPS接收機(jī)的主要種類和用途。一、全球定位系統(tǒng)1．概念：簡稱GPS，是具有在海、陸、空進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。2．組成(1)空間星座：21顆工作衛(wèi)星、3顆備用衛(wèi)星。(2)地面監(jiān)控系統(tǒng)：1個(gè)主控站、3個(gè)注入站、5個(gè)監(jiān)控站。(3)用戶系統(tǒng)：GPS接收機(jī)包括接收機(jī)硬件、GPS數(shù)據(jù)處理軟件等用戶設(shè)備。3．GPS接收機(jī)(1)功能：用于接收GPS衛(wèi)星放射的信號(hào)。(2)種類eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(導(dǎo)航型接收機(jī),測地型接收機(jī),授時(shí)接收機(jī)))二、全球定位系統(tǒng)與定位導(dǎo)航1．特點(diǎn)：全天候、高精度、自動(dòng)測量。2．主要功能：定位和導(dǎo)航。3．應(yīng)用：最初用于軍事，目前已擴(kuò)展到以下領(lǐng)域：(1)交通、郵電、地礦、建筑、農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、公安等部門和行業(yè)。(2)監(jiān)測地殼的微小移動(dòng)，幫助預(yù)報(bào)地震。(3)與GIS、RS結(jié)合，為資源調(diào)查、工程管理、精細(xì)農(nóng)業(yè)服務(wù)等。教材P96圖3－44GPS空間星座閱讀時(shí)可結(jié)合下列問題進(jìn)行：(1)GPS空間衛(wèi)星分布在幾個(gè)軌道上？每相鄰兩個(gè)軌道間的夾角是多少？每個(gè)軌道有幾顆GPS衛(wèi)星？(660°4)(2)在GPS系統(tǒng)中，共有多少顆GPS衛(wèi)星？它們都是工作衛(wèi)星嗎？(24不是，有3顆是備用衛(wèi)星)(3)要確定某點(diǎn)的三維信息至少須要幾顆GPS衛(wèi)星供應(yīng)信號(hào)？(4)主題一全球定位系統(tǒng)春節(jié)前夕的最終一次航天放射，以北斗三號(hào)“一箭雙星”的完備入軌告終。這是北斗三號(hào)的第五和第六顆衛(wèi)星，也是整個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的其次十八和其次十九顆衛(wèi)星。2024年，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程迎來了高密度放射的組網(wǎng)年。依據(jù)安排，今年長三甲系列運(yùn)載火箭將通過10次飛行，將18顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入軌道。(1)我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最基本的功能是什么？試答：定位和導(dǎo)航。(2)如何確定地物的精準(zhǔn)位置？試答：確定地物的經(jīng)度位置、緯度位置和海拔即可。全球定位系統(tǒng)的功能、工作過程、用途及特點(diǎn)GPS接收機(jī)界面解讀一般在GPS接收機(jī)上能讀出以下幾項(xiàng)信息，以右圖為例：(1)經(jīng)緯度位置：如圖所示，GPS接收機(jī)所在的經(jīng)緯度位置是(39°58′27.9″N,116°18′50.2″E)。(2)高度：如上圖所示，GPS接收機(jī)所在的高度是H＝109m±5.7m，即為103.3m～114.7m。(3)搜尋到的衛(wèi)星：衛(wèi)星分布圖描繪了GPS接收機(jī)所處位置(圓心)仰視天空能搜尋到的衛(wèi)星，大圓表示地平線，小圓為抬頭以45°角仰視天空的范圍，越靠近圓心，衛(wèi)星信號(hào)越強(qiáng)，圖片表示當(dāng)前能搜尋到第02、07、08、11、20、27、28、31號(hào)八顆衛(wèi)星。衛(wèi)星號(hào)是衛(wèi)星放射時(shí)的序號(hào)，最大序號(hào)已經(jīng)大于24。(4)信號(hào)強(qiáng)弱：數(shù)字表示被接收到信號(hào)的衛(wèi)星編號(hào)，黑色柱的長短表示信號(hào)強(qiáng)弱。圖片表示接收到第02、07、08、11、20、27、28、31號(hào)八顆衛(wèi)星的信號(hào)，其中第02號(hào)和第20號(hào)衛(wèi)星的信號(hào)比較弱。1．思索領(lǐng)悟(1)三維坐標(biāo)就是我們平常所說的地理位置嗎？提示：我們平常所說的地理位置包括多種類別，如海陸位置、經(jīng)緯度位置、經(jīng)濟(jì)地理位置等，其中經(jīng)緯度位置僅是二維坐標(biāo)，而三維坐標(biāo)是由經(jīng)度、緯度和海拔組成的。(2)在GPS汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中，信息在汽車、衛(wèi)星和服務(wù)中心之間是怎樣傳遞的？提示：在GPS汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中，汽車中的GPS用戶設(shè)備接收了GPS衛(wèi)星信息；解算出本車的位置、速度等信息，并通過無線電信號(hào)傳遞至服務(wù)中心，服務(wù)中心再依據(jù)汽車所在位置，剛好通過語音提示為汽車導(dǎo)航。2．題組實(shí)踐GPS最初是為軍事應(yīng)用而建立的，至今仍舊由美國國防部限制。下圖是裝備了軍用GPS接收機(jī)的美國駐伊士兵圖。結(jié)合所學(xué)學(xué)問完成(1)～(3)題。(1)獲得GPS觀測數(shù)據(jù)的是(C)A．空間衛(wèi)星 B．主控站C．監(jiān)控站 D．信息注入站解析：監(jiān)控站的功能是獲得GPS衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)并傳給主控站。(2)配備GPS接收機(jī)的美國士兵隨時(shí)都可獲得工作衛(wèi)星供應(yīng)的(B)①三維位置②三維方向③運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間④伊軍士兵位置A．①②④ B．①②③C．②③④ D．①③④解析：美國士兵可獲得工作衛(wèi)星供應(yīng)的自身所在地點(diǎn)的三維位置、三維方向、運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間信息，而不是伊軍士兵的位置。(3)配備GPS接收機(jī)的美國士兵，獲得信息的過程是(A)①工作衛(wèi)星獲得信息②監(jiān)控站③主控站計(jì)算和改正參數(shù)④信息注入站⑤空間衛(wèi)星⑥GPS機(jī)接收信息A．①—②—③—④—⑤—⑥B．②—③—④—⑤—⑥—①C．③—④—⑤—⑥—①—②D．④—⑤—⑥—①—②—③解析：GPS的工作過程，首先是工作衛(wèi)星獲得信息，然后傳給監(jiān)控站再由監(jiān)控站傳給主控站，經(jīng)計(jì)算和改正參數(shù)后由注入站注入空間衛(wèi)星就可傳給用戶，用戶用GPS接收機(jī)接收信息。主題二全球定位系統(tǒng)與定位導(dǎo)航挪威首都奧斯陸曾發(fā)生過一起救援車失竊事務(wù)。當(dāng)時(shí)竊賊在奧斯陸市中心發(fā)覺一輛救援車上空無一人，而且車門放開，于是躥上汽車揚(yáng)長而去。沒想到，他還沒開多遠(yuǎn)就聽見身后的警笛聲越來越響，再抬頭一看，空中竟然還有一架警察直升機(jī)在他頭頂回旋。原來，這輛救援車上安裝了GPS設(shè)備。(1)請(qǐng)描述出警察抓捕盜車賊的信息在GPS系統(tǒng)中各組成部分間的傳遞過程。試答：被盜救援車上的GPS將其三維坐標(biāo)、運(yùn)動(dòng)速度和方向供應(yīng)應(yīng)空間星座，空間星座將信息傳遞給監(jiān)測站，監(jiān)測站將數(shù)據(jù)傳遞給主控站，主控站將數(shù)據(jù)傳遞給警方的GPS。(2)警察是如何追上竊賊的？試答：當(dāng)救援車司機(jī)發(fā)覺車輛被盜時(shí)，馬上報(bào)警；警方啟動(dòng)GPS監(jiān)控系統(tǒng)和該市的電子地圖，確定被盜車輛的位置、速度以及航向等信息，傳遞給警方，警方結(jié)合GIS系統(tǒng)，確定最佳抓捕路徑并供應(yīng)應(yīng)地面警車和直升機(jī)駕駛員實(shí)施抓捕。全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用“3S”技術(shù)的選取方法技術(shù)手段應(yīng)用過程實(shí)質(zhì)RS收集信息的感知手段“看”一面GIS分析、對(duì)比、計(jì)算數(shù)據(jù)源“想、算”一面GPS定位、導(dǎo)航定“點(diǎn)”(單個(gè)、多個(gè))在做從“3S”技術(shù)中選取適當(dāng)手段之類的題目時(shí)，看其工作對(duì)象是“點(diǎn)”還是“面”，是“點(diǎn)”則選用GPS，如導(dǎo)航、珠峰高度測量等，假如是“面”則需看突出監(jiān)測方面還是需處理計(jì)算才能得出結(jié)果，假如監(jiān)測森林火災(zāi)則應(yīng)選用RS，要在某城市規(guī)劃大型商業(yè)中心應(yīng)選用GIS。1．思索領(lǐng)悟(1)如何利用GPS來提高物流企業(yè)的工作效率與質(zhì)量？提示：首先建立物流GPS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，當(dāng)貨主交付貨物后，將GPS設(shè)備與貨物捆綁在一起運(yùn)輸。然后供應(yīng)應(yīng)貨主提貨單和GPS網(wǎng)絡(luò)查詢密碼。這樣當(dāng)貨物裝進(jìn)運(yùn)輸車輛后，貨主和物流公司都可以隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)按貨單號(hào)和密碼查詢貨物當(dāng)前的運(yùn)輸位置，從而提高了物流企業(yè)的工作效率和質(zhì)量。(2)車輛運(yùn)行中出現(xiàn)緊急狀況后，監(jiān)控中心可以獲得哪些信息？提示：車輛出現(xiàn)緊急狀況后，司機(jī)啟動(dòng)車載GPS報(bào)警裝置，監(jiān)控中心可顯示出車輛狀況、出事地點(diǎn)、車輛人員等信息。2．題組實(shí)踐下圖示意某軟件的主界面，該軟件能夠?yàn)橛脩艄?yīng)公交車實(shí)時(shí)位置和實(shí)時(shí)路況信息。據(jù)此回答(1)～(2)題。(1)圖示軟件中公交車實(shí)時(shí)位置的確定主要利用的地理信息技術(shù)是(C)A．地理信息系統(tǒng) B．遙感C．全球定位系統(tǒng) D．因特網(wǎng)解析：用戶通過軟件確定公交車的實(shí)時(shí)位置，主要利用了GPS的定位功能，C項(xiàng)正確。(2)下列關(guān)于上述地理信息技術(shù)的用途，說法不正確的是(D)A．對(duì)失事飛機(jī)進(jìn)行剛好救援B．飛機(jī)飛行表演時(shí)保持間距C．地質(zhì)勘探者回顧考察線路D．游客規(guī)劃旅游線路解析：GPS可以確定失事飛機(jī)的位置，縮小搜尋范圍，剛好供應(yīng)救援，A項(xiàng)說法正確；在表演飛機(jī)上安裝GPS，飛機(jī)在高速飛行表演中能夠更好地保持間距，避開撞機(jī)，B項(xiàng)說法正確；GPS可以記錄一段時(shí)間的行進(jìn)線路，地質(zhì)勘探者可剛好回顧考察線路，C項(xiàng)說法正確；旅游線路的規(guī)劃須要借助GIS，而不是GPS，D項(xiàng)說法錯(cuò)誤。全球定位系統(tǒng)(GPS)是利用衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航、定位的系統(tǒng)。據(jù)此完成1～2題。1．GPS與地圖最基本的差異是(B)A．空間模型 B．?dāng)?shù)據(jù)模型C．閱讀速度 D．空間分析實(shí)力解析：GPS是一種數(shù)據(jù)模型。2．通常確定地球上任何一點(diǎn)的地理位置應(yīng)當(dāng)具備以下三個(gè)數(shù)據(jù)(B)A．經(jīng)度、距離、海拔B．經(jīng)度、緯度、海拔C．緯度、相對(duì)高度、距離D．到兩極、赤道的距離和等高線解析：每一個(gè)地點(diǎn)都是一個(gè)三維空間，即包括經(jīng)度、緯度和海拔。物流公司是經(jīng)營貨物流通與運(yùn)輸?shù)钠髽I(yè)。在承運(yùn)貨物中，物流公司建立物流GPS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，當(dāng)貨主交付貨物后，物流公司將GPS設(shè)備與貨物捆綁運(yùn)輸，并供應(yīng)應(yīng)貨主提貨單和GPS網(wǎng)絡(luò)查詢密碼。據(jù)此完成3～4題。3．當(dāng)貨物裝到運(yùn)輸車輛后，貨主和物流公司都可以隨時(shí)隨地通過GPS網(wǎng)絡(luò)按貨單號(hào)和密碼查詢(C)A．物流公司的地理位置B．貨物所在地的天氣C．貨物當(dāng)前的運(yùn)輸位置D．貨主所在的地理坐標(biāo)解析：貨主和物流公司可以隨時(shí)隨地通過GPS網(wǎng)絡(luò)按貨單號(hào)和密碼查詢貨物當(dāng)前的運(yùn)輸位置。4．駕駛員利用車載GPS設(shè)備(B)A．上因特網(wǎng)閱讀信息 B．制定運(yùn)輸路途C．接收天氣預(yù)報(bào) D．了解貨運(yùn)行情解析：駕駛員利用車載GPS設(shè)備，輸入貨物運(yùn)輸?shù)钠鹬裹c(diǎn)，可以制定運(yùn)輸路途。5．閱讀GPS系統(tǒng)工作流程圖，回答問題。(1)圖中甲、乙分別代表：甲地面監(jiān)控系統(tǒng)，乙GPS接收機(jī)。(2)GPS衛(wèi)星星座中有21顆工作衛(wèi)星，要想獲得精確的三維信息，須要4顆定位衛(wèi)星供應(yīng)數(shù)據(jù)。(3)假如你要進(jìn)行一次探險(xiǎn)活動(dòng)，須要導(dǎo)航型接收機(jī)，該型接收機(jī)按詳細(xì)用途還有哪幾種？(4)假如某人自駕游時(shí)出現(xiàn)緊急狀況