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1、 四川省射洪县高二地理3.3 全球定位系统及其应用学案课前自主探究一、全球定位系统1.全球定位系统（简称GPS）是具有海、陆、空进行、三维导航与功能的新一代卫星与定位系统。2.GPS由三部分组成（1）空间星座由颗工作卫星，颗备用卫星组成。在用GPS导航定位时，必须观测到颗GPS卫星，这4颗卫星称为星座。（2）地面监控系统包括个监控站、个主控站和个注入站。主控站收集各监控站对GPS卫星的全部数据，利用这些数据计算GPS卫星的和数据；注入站在每颗卫星运行至上空时，将数据及的指令注入到卫星。（3）用户系统用于接收GPS卫星发射的。GPS接收机包括、等用户设备。GPS接收机能够捕捉到GPS卫星的信号，
2、实时地计算出、及。3.根据用途分类，GPS接收机有以下几种：（1）导航型接收机：主要用于运动载体的 ，能够实时给出载体的和。按具体用途又可分为、和四种。（2）测地型接收机主要用测量和测量。（3）授时接收机，主要利用GPS卫星提供的高精度进行授时，多用于及无线电通讯。二、全球定位系统与定位导航1.GPS的最初设计主要用于。2.GPS应用领域正在不断地拓展，目前已在、，以及、等部门和行业得到广泛应用，而且也逐步深入到我们的日常生活中。参考答案一、1.全方位实时定位2.（1）2134定位（2）513观测轨道卫星时钟导航主控站（3）信号接收机硬件GPS数据处理软件三维坐标速度时间3.（1）导航位置速度
3、车载型航海型航空型星载型（2）精密大地精密工程（3）时间标准天文台二、1.军事2.交通邮电地矿建筑农业气象土地管理金融公安思考讨论1.在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间是怎样传递的？答：汽车中的GPS用户设备接收了GPS卫星信息，解算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送至服务中心。服务中心再根据汽车所在的位置，及时通过语言提示为汽车导航。2.行驶于亚丁湾海域的某货轮遭遇海盗袭击，其向我护航舰队发出求救信号后，我护航舰队可通过哪种地理信息技术获取货轮和海盗船的精确位置、航行速度和方向，及时赶往货轮所在海域实施护航？答：全球定位系统（GPS）3.广州亚运单双号限行首次演练
4、于2010年7月17日至20日展开，广州市政府规定违规上路的车主依规罚款200元扣3分，被罚半小时内不到车场停放或不驶离限行区域将会吃到连环罚单。为确保此制度的顺利实施，可利用哪些技术作为保障？答：GIS和GPS技术。知识要点突破知识点全球定位系统1.全球定位系统的概念和特点全球定位系统（Global positioning system,简称GPS）是具有在海、陆、空进行全方位、实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。全球定位系统的特点：（1）全球、全天候工作。（2）能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，不受天气的影响。（3）定位精度高：单机定位精度优于10米，采用
5、差分定位，精度可达厘米级和毫米级。（4）功能多、应用广：随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量、导航、测速、测时等方面广泛的应用，而且其应用领域还在不断扩大。2.全球定位系统的组成系统结构空间位置组成和分布全球定位系统GPS卫星星座空间由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内地面监控系统地面由分布在全球的5个地面站（包括5个监控站、1个主控站和3个注入站，主控站和注入站都位于监控站里）组成GPS信号接收机用户导航型接收机、测地型接收机、授时接收机（1）GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，GPS卫星星座记作（21+3）GPS星座。24颗卫
6、星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间的夹角为60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内，各颗卫星之间的升交角距相差90度。一轨道平面上的卫星比两边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。在两万千米高空的GPS卫星，当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为12恒星时。这样对地面观测者来说每天将提前大约4分钟见到同一颗GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时，为了结算测站的三维坐标必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布，
7、对定位精度有一定的影响。对于某地某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段叫做“间隙段”。但这种时间间隙是很短暂的，并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精密、连续实时的导航定位测量。GPS工作卫星的编号和试验卫星基本相同。（2）地面监控系统对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间求出钟差
8、。然后由地面注入站发给卫星，卫星再用导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括1个主控站、3个注入站和5个监控站。（3）GPS信号接收机GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备即GPS信号接收机，就
9、可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同，用户要求的GPS信号接收机也各有差异。目前世界上已有几十家工厂生产GPS接收机，产品也有几百种。这些产品可以按照原理、用途、功能等来分类。P95阅读点拨导航与定位技术的发展1.古代的定位方式千百年来，人们一直试图找到一种可以精确确定自己位置的方法。遥远的古代，人们对广袤的大地知之甚少，加上交通条件极其落后，人们很少远行。那时，在野外定向主要是寻找一些标志，比如高山、河流、峡谷，以及一些人工制作的路标等，然后在简单的地图上确定自己的位置。航海更是受到定向和导航技术的制约，为了防止迷路，船只不得不紧贴着海岸航行，依靠灯塔导航，远洋航海
10、更是无从谈起。后来人们利用夜空的星辰来确定方位。其中，利用北极星定位就是一个重要方法。但使用这种方法的限制很多，必须是夜晚，而且是晴朗的夜空才行。指南针和六分仪的诞生改变了观星定向的落后状况。指南针可以指明南北方向，利用它人们可以轻易地知道自己前进的方向。而六分仪可以通过测量太阳、星辰的天体高度角的变化来确定观察者所处的纬度。由于六分仪无法确定经度，为了解决这个问题，英国政府曾经用巨额的“悬赏”来“寻找”这个发明，直到l 8世纪中叶，人们终于发明了一种确定经度的仪器精确记时计。这种仪器利用不同时区的地方时与本初子午线之间的时差来确定经度。利用这些发明确定方位，人类可以大胆地驰骋于大地和海洋之中
11、，地球的神秘面纱一点一点地被揭开了。2.在全球定位系统出现之前，远程导航与定位主要用无线电导航系统。(1)无线电导航系统。罗兰-C：工作在100 kHz，由三个地面导航台组成，导航工作区域2 000 km，一般精度200300 m。Omega(奥米茄)：工作在十几千赫，由八个地面导航台组成，可覆盖全球。精度几英里。多普勒系统：利用多普勒频移原理，通过测量其频移得到运动物参数(地速和偏流角)，推算出飞行器的位置，属自备式航位推算系统。误差随航程增加而累加。缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高。(2)卫星定位系统。最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统(TRANSIT)，1958
12、年研制，1964年正式投入使用。由于该系统卫星数目较少(56颗)、运行高度较低(平均1 000 km)、从地面站观测到卫星的时间间隔较长(平均1.5 h)，因而它无法提供连续的实时三维导航，而且精度较低。为满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求，1973年美国国防部制定了GPS计划。(3)GPS发展历程。GPS计划共分三个阶段：第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星，研制了地面接收机及建立了地面跟踪网。第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途的接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过
13、了设计标准。第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。1 993年底实用的GPS网即(21+3)GPS空间星座已经建成，此后将根据计划更换失效的卫星。迁移应用1.我国已经颁布了国土资源“十一五”规划纲要，纲要指出，要建成数字中国地理空间框架，初步形成“天上看、地上查、网上管”的国土资源管理运行体系。由此可见3S技术将在今后国土整治中发挥重要作用。据此回答(1)(5)题。（1）下列说法，正确的是 ()A.GPS技术是地图的延伸B.RS技术是地图的延伸C.GPS技术可以为用户提供精确的三维坐标D.GPS技术可分别处理RS技术及GIS技术
14、提供的图像和数据(2)遥感技术可应用的领域有 ()A.人口普查B.导航定位C.三峡工程建设及规划D.确定考察地点的高程(3)对长江流域进行洪涝灾情报道的理想途径是 ()A.卫星导航定位技术B.航空遥感技术C.坐飞机目测D.水上坐快艇监测(4)要对“三北”地区荒漠化土地发展进行宏观监控，宜选用的地理信息技术是 ()A.地理信息系统(GIS) B.全球定位系统(GPS)C.卫星遥感定期拍摄D.不确定(5)无论是在飞机上或汽车上，还是在野外考察旅行，只要拥有手掌大小的GPS信号接收机，你就能随时知道 ()A.自己所在地的海拔和天气B.自己所在地的天气和地理位置C.自己所在地的地理位置和海拔D.自己所在地的天气和气候【答案】(1)C(2)C(3)B(4)C(5)C【解析】第(1)题，RS技术是人们感知地物能力的扩展；GIS技术是地图的延伸，可分别处理RS和GPS技术提供的图像和数据；GPS技术可以精确
