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1、 当你旅游或野外考察时，通常用哪些 方法来辨别方向或确定你所在的位置？这 些方法有什么不足？ 现在有没有更简单、更准确的方法？ 手持型GPS机 车载型GPS机 第三节 全球定位系统及其应用 教学目的： .了解全球定位系统的概念和工作原理 .能举例说明全球定位系统在定位导航和 日常生活中的应用 重点:定位导航与应用 难点:工作原理 一、全球定位系统 2、全球定位系统的组成 3、全球定位系统的基本原理 4、全球定位系统作用和特点 二、全球定位系统的应用 1、全球定位系统概念 一、全球定位系统(GPS) Global positioning system 1.概念：具有海陆空进行全方位、实时三维导航
2、与定 位功能的新一带卫星导航与定位系统。 通俗地说： 利用卫星， 在全球范围 内适时进行 导航、定位 的系统 美国认为这是对它的威胁，这是和美国GPS系统的脆弱性相联 系的。与欧洲的“伽利略”、俄罗斯的“格洛纳斯”（GLONASS）系 统相比，美国GPS系统的抗干扰能力较弱，因为在一般情况下，从 卫星反馈到地面的信号很小，如果对方采取瞄准式干扰、阻塞式干 扰或欺骗式干扰，都会使GPS接收机无法正常工作，从而使其导航 定位精度降低或产生误导。例如对方用装有模仿GPS信号发生装置 的飞机不断在特定空域飞行，因飞机离地面近信号比卫星强得多， 就可以干扰GPS终端的信号接收。特别是美国GPS系统各星之
3、间信 号频率和调制方式相同。 其他国家的卫星定位系统 欧洲的“伽利略”、俄罗斯的“格洛纳斯”、中国的“北斗”等 全球卫星导航定位系统也在发展， “格洛纳斯”系统在上世纪70年代就开始研制、1984年首颗卫 星就已入轨、从1993年到2000年先后有24颗卫星并网，它在其他 性能方面也不是吃素的，而“伽利略”系统也大有后来居上的味道 。 1.在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需 要知道几个值？ 2.在一个空间三维坐标系上，确定点的位置，需 要知道几个值？ 3.要精确知道一个人在地球上的位置，必须知道 几个值？至少需要几颗卫星？（分组讨论、主动 探究） Y X A X Y Z 卫星定位的基本原
4、理 简单地说就是用 户同时向已知其位置 的3个导航卫星分别 进行距离测量，然后 再以该卫星为球心， 以所测得的距离为半 径，在空间画出3个 球面，则该3个球面 的相交点，就是用户 的所在位置了。 通常应用三颗卫星的数据就可以进行定位 通常应用三颗卫星的数据就可以进行定位 ，但要保证对目标实时观测（诸如提供目标运，但要保证对目标实时观测（诸如提供目标运 动数据等），动数据等）， 则需要至少四颗卫星的信号。则需要至少四颗卫星的信号。 2.组成：包括三大部分: 空间部分、地面监控系统、用户设备部分 空间部分 各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55，轨道平面间距60。 在每一轨道平面内，各卫星升交角距差
5、90 为了减少误差，一般要求4颗卫星， 用于定位的4颗卫星称为定位星座。 用户设备 类型应用 用于运动载体的导航，分为车 载型、航海型、航空型和星载 型 能够实时给出载体的位置 和速度，价格便宜，应用 广泛 测地接收机定位精度高，仪器结构复 杂，价格较贵 授时接收机用于天文台及无线电通讯 利用GPS卫星提供的高精 度时间进行授时 用于精密大地测量 导航接收机 返回 二、接收机信号的解读与操作 表示接收 机所在的经 纬度位置 数字表示被接收信号的卫星编号， 黑色柱长短表示信号的强弱。 卫星分布图描绘卫星分布图描绘 了在你处位置（圆了在你处位置（圆 心）仰望天空能搜心）仰望天空能搜 索到的卫星，大
6、圆索到的卫星，大圆 表示地平线，小圆表示地平线，小圆 为抬以为抬以4545角仰望角仰望 天空的范围，越靠天空的范围，越靠 近中心，卫星信号近中心，卫星信号 越强。越强。 三、全球定位系统的作用、功能和特点：三、全球定位系统的作用、功能和特点： 特点：（1）全天候，不受天气影响； （2）全球覆盖； （3）三维定速定时高精度； （4）（自动测量）快速省时高效率； （5）连续性、实时性。 作用：可以快速精确地确定地面某点的位置 （经度、纬度）和高程，甚至速度、方向等。 主要功能：定位和导航 四、全球定位系统的应用 1、军事方面 GPS最初是为军事应用而建立 的，至今仍然由美国国防部控 制。它主要用来
7、给航行中的军 舰，飞机，导弹等设施提供定 位和导航信息，同时也广泛应 用于野外行进中单兵和移动装 备的定位和跟踪。 观看视频 1999 年攻击中国驻南斯拉夫大使馆所使用的弹药就是 新一代的JDAM 2000 磅全球卫星定位攻击炸弹。美军计 划2002 年以后在更多的战斗机上整和全球卫星定位炸 弹系统。包括500 磅的MK 82、1000 磅的MK83、2000 磅的MK 84 和BLU109/B 钻地炸弹都将加装卫星定位接 收器。今后F117 隐性攻击机、F35、F15E、F16C/D、 F18F/E、F22A 等几乎全部美海空军作战飞机都能够携 带GPS 诱导JDAM 炸弹。成为名副其实的海
8、空军联合直 接打击弹药(JDAM)。 JDAM 主要是在美军现役的大批Mk84、BLU 109B 常 规炸弹的基础上，加上惯性诱导/ GPS 接收器，使其诱 导化。可以对全球的任何一个目标发动攻击。可见有效 使用JDAM 的前提是必须拥有完善的全球卫星定位网。 军事实例 又如：伊拉克战争再次反映了信息化战争的特点。 在这次战争中，美军的信息优势得到了进一步的发 挥，整个战场对美军来说几乎是“单向透明”的。所 以美军攻击行动目标的信息获取传输处理 反馈作战平台完成火力攻击的整个过程只 需要10秒钟左右的时间，几乎做到实时，而在海湾 战争中这个过程就用了48小时。 GPSGPS在交通运输中的作用在
9、交通运输中的作用 四、全球定位系统的应用 车载型GPS机 2、交通方面 利用GPS技术车辆跟踪 利用GPS和电子地图可以实时显示出 车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原 、换图；可以随目标移动，使目标始终保持 在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏 幕同时跟踪，利用该功能可对重要车辆和货 物进行跟踪运输。 利用GPS技术可以为车辆导航、跟踪和调度车辆。 四、全球定位系统的应用3、测量方面 本次测量除采用1975年时的传统测量方法外，还采 取GPS测量系统。 珠穆朗玛峰高度最新测量结果为 8844.43米 参数：珠穆朗玛峰峰顶岩石面高 程测量精度0.21米；峰顶冰雪深 度3.50米。 原197
10、5年公布的珠峰高程数据停 止使用。 2005年10月9日上午10时，国家 测绘局局长陈邦柱宣布珠穆朗 玛峰高度最新测量结果： 海拔4500米的定日GPS跟 踪站也在与登顶测量同步 进行观测。 队员王新光在大本营 交会点与峰顶队员进 行GPS同步测量。 测量 优 势 应用 领域 ： 精度高、操作简单、便于携带和 全天候、信息自动接收和存储 土地测量、资源勘探、地壳运动 观测、地籍测量等。 1.GPS系统在营救F-117A隐形战斗机飞行员之前 ，曾成功地营救过美国F-16战斗机的飞行员，1993 年4月还曾营救过阿拉法特 1993年4月，巴勒斯坦解放组织领导人阿拉法特 的座机在飞行途中不幸遇上沙暴
11、，飞机被迫降落在 撒哈拉大沙漠里与阿拉法特失去联系的巴勒斯坦 解放组织总部使尽浑身解数寻找未果，最后只好借 助美国的侦察卫星十几小时之后，才在茫茫沙漠 中找到了迫降飞机的准确位置，使阿拉法特获救 美国使用的这种卫星救援系统正是屡见奇功的“导 航星”全球定位系统，即GPS由于它全球定位及 时准确，被称为“当代观音” 4、紧急援助四、全球定位系统的应用 2. 最早为美国军方使用的全球定位系统，如今也担负起了 保障日本儿童安全的责任。孩子们背上装有全球定位系统 的书包，就可以随时随地处于被追踪的状态，即使不幸遭 绑架，也便于警方营救。 这项技术还是儿童的乐趣。日本玩具制造商将报警器制 成了“宠物小精
12、灵”的动漫形象。当儿童感觉到危险时， 只要把绑在书包上的宠物小精灵的脑袋揪下来，报警器就 会发出报警声。 在横滨，一所学校的150名学生自愿参加了一套系统的测 试：将一个像火柴盒般大小的“护身符”挂在身上。这种 “护身符”中植有微芯片，其发出的无线电波通过天线给 学生家长发送电子邮件，以确认学生是否安全。“护身符 ”上还有一个报警按钮，学生摁动后，“护身符”会向家 人发送一系列信息，包括学生的姓名和所在位置。 四、全球定位系统的应用5、农业方面 （1）精准农业耕作 利用GPS技术，配合遥感技术（RS）和地理信息系统 （GIS），能够做到监测农作物产量分布、 土壤成分和性 质分布、做到合理施肥、
13、播种和喷洒农药，节约费用、降 低成本、达到增加产量提高效益 的目的。利用差分GPS技 术可以做到：土壤养分分布调查 、 监测作物产量 、合理 施肥，精确农业管理。 在作物生长期的管理中，利用遥感图象并结合GPS可 绘出作物色彩变化图。利用GPS定位采集一定数量 的土壤 及作物样品进行分析，可以绘制出作物生长的不同时期的 土壤含量的系列分布图。 这样可以做到精确地对作物生 长进行管理。 四、全球定位系统的应用5、农业方面 （2）在林业管理方面的应用 GPS技术在确定林区面积，估算木材量，计算可采伐木材 面积，确定原始森林、道路位置， 对森林火灾周边测量 ，寻找水源和测定地区界线等方面可以发挥其独
14、特的重要 的作用。 在森林中进行常规测量相当困难，而GPS定位技 术可以发挥它的优越性，精确测定森林位置 和面积，绘 制精确的森林分布图。 （3）GPS技术用于森林防火 它是在飞机的环动仪上安装热红外系统和GPS接收机， 使 用这些机载设备来确定火灾位置，并迅速向地面站报告。 （4）鱼群定位 四、全球定位系统的应用6、休闲娱乐 把全球定位系统（Global Positioning System - GPS）比喻成八爪鱼，是因为它所触及的行业相当广 泛，非“八爪”以蔽之，可以说人类的想像力有多宽， 其应用就有多广。目前掌上型导航接收机已经问世。 可望不久会生产出手表式的GPS导航接收机。携带和
15、使用就更方便。可以说，GPS的应用将进入人们的日 常生活，其应用前景非常广阔。GPS的应用，也许仅 受人们的想像力制约。 2.利用GPS卫星定位时，地面上任何一点，在任一时刻 ，地面上空至少有（ ） A.一颗GPS卫星B.二颗GPS 卫星 C.三颗 GPS卫星 D.四颗 GPS卫星 3.无论是在飞机或汽车上，还是在野外考察旅行，只要 拥有手机大小的GPS信号接收机，你就能随时知道 A.自己所在地的季节 B.自己所在地的天气 C.自己所在地的地理坐标 D.自己所在地的气候 4.遥感的优点有 用途广 手段多，获得的信息量大 不受地面条 件限制 成本低、效益大 A. B. C. D. 5、1993年4月，巴勒斯坦解放组织领导人阿拉法特的座机 在飞行途中不幸遇上沙暴，飞机被迫降落在撒哈拉大沙漠 里。与阿拉法特失去联系的巴勒斯坦解放组织总部使尽浑 身解数寻找未果，最后只好借助美国的侦察卫星。十几小 时之后，才在茫茫沙漠中找到了迫降飞机的准确位置，使 阿拉法特获救。据此回答（1）（2）题： （1）美国使用的这种卫星救援系统是（ ） A.数字地球系统B.RS遥感系统 C.GIS地理信息系统D.GPS全球定位系统 （2）撒哈拉大沙漠，位于（ ） A.西亚阿拉伯半岛 B.非洲大陆南回归线附近 C.非洲大陆北回归线附近 D.澳大利亚南回归线附近 开放性作业：开放性作业： 列表比较GPS在下
