3.3全球定位系统及其应用

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1、3.3 全球定位系统及其应用,程序员发现IPHONE 秘密跟踪用户位置信息,材料：两名程序师发现，苹果系统的产品一直跟踪、存储用户的地理位置信息。该行为完全是偷偷进行的。更加糟糕的是，这些数据没有加密保护。右图是一个用户的位置信息记录。,苹果掌握大量普通用户追踪信息可以做什用？若上图位置信息属于一位政要,会产生什么果？,一个普通人的信息可能并不值钱，但是成千上万的用户信息就能作为市场调查的分析材料。政要的信息被泄露，有可能面临危险；“棱镜门”事件后俄国政要全部禁止使用苹果手机。,先进科技是把双刃剑，谨防割伤!,在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行员：“你知道去轰炸哪个城市吗？”飞行员回答：“不

2、知道。”“那你怎么去轰炸呢？”“容易，上级给我一个坐标，我按计算机的指引，投下采用GPS导航的炸弹掉头就走，跟我玩游戏机没啥两样。”这个例子是现代战争中引用GPS系统的典型案例。我们反对战争，但要想能更好的维护世界和平，我们也需要了解GPS全球定位系统这种现代地理信息技术。,一、全球定位系统(GPS) Global positioning system,1.概念：具有海陆空进行全方位、实时三维导航与定位功能的新一代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,2.阅读指导 GPS的起源,(1)无线电导航系统,缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度

3、不高。,(2)卫星定位系统-子午仪系统,1958年研制1964年正式投入使用。卫星数目少(56颗)，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15 h)，无法提供实时三维导航，精度较低。,(3)GPS实施计划共分三个阶段：,第一阶段为方案论证和初步设计阶段。,第二阶段为全面研制和试验阶段。,第三阶段为实用组网阶段。,从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。,从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星。,1989年2月4日进入工程建设阶段。1993年底实用，今后将根据计划更换失效的卫星。,三边测量术原理,假如你在野外迷了路，为了确定你所处的位置，你向

4、一个路人询问，他告诉你这里离王家村10千米。你于是打开地图，找到王家村，以它为圆心，按比例尺在地图上画一个半径相当于10千米的圆（图）。然后你又遇到了另外一个路人，他告诉你距离李家村15千米。你按同样的方法，绘制第二个圆（图）。现在，你得到了两个交点，你必定处在其中一个点的位置。,这时，你向第三个人打听到，这里距离张家村10千米。当你把这个圆在地图上画好后，你的位置也就一目了然了（图）。这就是三边测量术的原理。,3.原理：,4、定位原理： 颗卫星定位一点,（X、Y、Z、T）,3,问题一、 GPS是如何定位的？ 用户终端通过接收卫星信号定位,GPS卫星星座,地面监控系统,信号接收机,5、全球定位

5、系统的组成,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。,地面监控部分,卫星上各种设备是否正常工作,是否一直沿预定轨道运行,要由地面设备监控,监测站获取GPS数据,并将数据送至主控站。 主控站-控制、调度卫星。 注入站 将主控站的改正参数等注入每颗卫星。,用户设备,中国“北斗”卫星,（P97活动）,美国最早、最成熟 俄罗斯GLONASS 欧洲“伽利略”计划 日本准天顶卫星导航系统 澳大利亚LOCATA,中国的卫星定位系统北斗,美国已经建成了GPS全球卫星导航系统，中国为

6、何还要建立自己的卫星导航系统？,1. 卫星定位系统与国防有千丝万缕的联系，提高国防实力，防范于未然；2.能够自己控制地面站，进一步拓展卫星导航应用域；3. 参与国际卫星导航市场的竞争；,独立自主，才不会受制于人！,北斗系统是否属于GPS？北斗卫星定位系统简称BDS,6、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。,卫星分布图描绘了在你处位置（圆心）仰望天空能搜索到的卫星，大圆表示地平线，小圆为抬以45角仰望天空的范围，越靠近中心，卫星信号越强。,军事：导弹的飞行、飞机的导航、精确打击的实现,测绘：有哪些优势？有哪些具体应用领域？,

7、交通：关键是导航,救援：关键是定位,农业：精准农业耕作？,娱乐旅游,除用于军事外，它还被广泛应用于测绘、交通、救援、农业、娱乐旅游等领域,二、全球定位系统（GPS）应用,除用于军事外，GPS还有哪些应用领域？,1999.4.14日， 以美国为首的北约悍然使用5枚导弹袭击了中国驻南斯拉夫大使馆，那5枚导弹均匀地分布在我们的大使馆楼顶的扇面上，其中4枚当场爆炸，另有1枚未爆炸，使馆被夷为焦土，3位新闻工作者邵云环、许杏虎、朱颖当场牺牲。,1、军事方面,导弹的制导,协同作战方面,GPS可为各级指挥系统提供各种目标及事件所发生的时间和地点,主要用来给航行中的军舰、飞机及导弹等设施提供定位和导航信息。,

8、提高命中目标的精度美伊战争70%左右使用GPS辅助制导，使战斧式巡航导弹从1 600千米的地方准确打击一个小房子的目标。,同时也广泛应用于野外行进中单兵和移动装备的定位及跟踪。,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。,原1975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：,2、测量方面,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。,隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统,GPS在精密工程测量及变形监测中的应用,隔河岩水库

9、位于湖北省长阳县境内，隔河岩水电站是清江中游的一个水利水电工程。其外观变形GPS自动化监测系统于1998年3月投入运行，系统由数据采集、数据传输、数据处理三大部分组成。,GPS地壳形变观测,太阳能电池,测量精度可以达到厘米级的程度，广泛应,用于大地测量、资源勘探、地壳运动观测、地籍测量等领域。,3、交通,GPS在交通运输业中的应用,航运、航空搜索 陆路交通（车辆导航、监控） 船舶远洋导航和进港引水,【 阅读指导 】 车载 GPS 的功用,通过车载 GPS, 可以在显示屏 上及时查看车 辆所在的经纬 度、运行轨迹、 速度、行进方 向等,车载电台把定 位信息发送给 监控中心，在 电子地图上 显 示

10、出来，可对 车辆进行调度 指挥,城市公共汽车 调度管理，旅 游区车辆报警 与调度，海关、 公安、海防等 部门对车辆的 调度与监控,交通方面,GPS在交通运输中的作用,车载型GPS机,【 P100阅读指导 】,【 P100阅读指导 】 GPS 在航海、航空导航中的应用,向用户提供船舶位置、 航速、航向信息、海 图、海迹显示,避免船只冲撞， 确保航行安全,把自己的位置 和航向发送到 航海管理 中 心,便于中心的跟 踪、搜寻和救援,空域航路、着 陆、机场监视 和管理,实现空域划分、空 中交通流量管理、 飞行路径管理,4、紧急援助,利用全球定位系统对消防人员、救护人员、交,通警察进行应急调遣，提高紧急

11、事件处理部门对火灾、犯,罪现场、交通事故、交通堵塞等紧急事件的反应效率；装有GPS设备的特种车辆、渔船可在遇到突发事件时进行报警、定位；对失踪人员实施有效搜寻、救援,1912年4月14日，英国大型豪华客船泰坦尼克号在北大西洋北纬4046，西经5014处与冰山相撞，于15日2时20分沉没，是死亡人数最多的海难。泰坦尼克号于1912年建成，1912年4月10日载客1316人、船员885人，自英国南安普敦始航至美国纽约，也是该船建成后的首次远航。23时40分与冰山相撞，冰山的水下部分划破右舷前部6个水密舱，共长91.44米（而船的登记长度为259.84米），使机舱大量进水，船开始下沉。15日1时发出

12、SOS呼救信号并放火箭信号，至2时20分沉没。817位旅客、673位船员共1490人遇难冰海。船长和大副均在指挥中随船沉没。,救援方面,5、GPS在精细农业中的应用,利用GPS进行农田信息定位获取，经计算机系统分析处理，决策出农田地块的管理措施，,从而精确地给农田地块施肥、喷药；渔业生产中，应用GPS可准确测定鱼群位置。,6、娱乐,人们出行、旅游、探险的好帮手。,个人导航助手,当你户外旅游或者野外探险的时候，为了不迷失方向，请问你通常用哪些方法来辨别方向或确定你所在的位置？,旅游考察者,娱乐,GPS是人们出行、旅游、探险的好帮手。旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在的位置，确定前往目的地的

13、最优行进方式,和路线。野外探险者可快捷地找到合适的道路和宿营地点，并在发生险情时，迅速定位、报警，以便及时、有效地得到救援。,利用GPS作向导，可以随时知道所在地的位置及行走速度和方向。,程序员发现IPHONE 秘密跟踪用户位置信息,材料：两名程序师发现，苹果系统的产品一直跟踪、存储用户的地理位置信息。该行为完全是偷偷进行的。更加糟糕的是，这些数据没有加密保护。右图是一个用户的位置信息记录。,苹果掌握大量普通用户追踪信息可以做什用？若上图位置信息属于一位政要,会产生什么果？,一个普通人的信息可能并不值钱，但是成千上万的用户信息就能作为市场调查的分析材料。政要的信息被泄露，有可能面临危险；“棱镜

14、门”事件后俄国政要全部禁止使用苹果手机。,先进科技是把双刃剑，谨防割伤!,学而有思,GPS应用小结,跨越障碍 全球定位系统的特点是什么,(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、测时等方面取得更广泛的应用而且其应用领域不断扩大。,1.在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知自己所处的具体位置信息（ ） A. 指南针 B. GPS设备 C. 遥感图像 D. 地形图,2.在海湾战争中，美英联

15、军的制导导弹不受浓烟、沙尘的影响，是因为采取了（ ） A、RS技术 B、GPS技术 C、GIS技术 D、空间分析技术,B,B,3.在海湾战争中，美国获取大规模轰炸的信息资料主要应用了（ ） 遥感技术 地理信息系统 全球定位技术 多媒体合成技术 A. B. C. D. ,A,课堂巩固：,4. GPS系统是哪些技术的结晶（ ） 航空航天技术 无线电通信技术 计算机技术 基因工程 A. B. C. D. 5. 配备GPS接收机的美国士兵随时都可获得工作卫星提供的( ) 三维位置 三维方向 运动速度和时间 伊军士兵位置 A. B. C. D. ,D,B,6.导航、授时和测距全球定位系统由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面上绕地球运转，接收并传递信息。如果要确定一个人（或船只、车辆、飞机等）所处的位置，使用的卫星不能少于（ ）A. 一颗 B. 两颗 C. 三颗 D. 六颗,C,