1、第三节 全球定位系统及其应用,第三章 地理信息技术应用,学习目标 1.了解全球定位系统的概念、组成。 2.能举例说明全球定位系统在定位导航中的作用。,一、全球定位系统,内容索引,课堂训练,专项提能14 GPS手持机示意图的判读,二、全球定位系统与定位导航,一、全球定位系统,1.概念：具有在海、陆、空进行全方位、实时 与 功能的新一代卫星导航与定位系统。 2.组成 (1)空间星座：由 颗工作卫星、3颗备用卫星组成。要获得运动的点的准确的三维信息，必须接收到 颗GPS卫星的信号。 (2)地面控制系统：包括1个 、3个注入站和5个监控站。,三维导航,定位,21,4,主控站,(3)用户系统(接收设备)
2、,接收机类型,导航型接收机：用于 导航，实时给出载体的位置和速度 测地型接收机：用于精密 和精密工程测量，定位精度高 授时接收机：利用GPS卫星提供的 标准进行授时，多用于天文台及无线电通讯,组成：包括接收机硬件、 软件等。,GPS数据处理,大地测量,运动载体,高精度时间,读“GPS卫星星座示意图”，回答下列问题。 (1)GPS是_的简称，是 具有在海、陆、空进行_、 _与_功能的新 一代卫星导航与定位系统。,答案,全球定位系统,全方位,实时三维导航,定位,(2)GPS的空间星座由_颗工作卫星、_颗备用卫星组成，在全球的任何地方、任何时间都可监测到_颗以上的卫星。在GPS导航定位时，要想获得准
3、确的三维信息，必须接收到_颗GPS卫星的信号，它们被称为_。,答案,21,3,4,4,定位星座,(3)全球定位系统可以提供哪些方面的信息？,答案,地球表面任何一点的经度、纬度、高程和速度。,知识点拨 GPS的组成和工作原理,读“GPS卫星定位示意图”，完成下列问题。 (1)全球定位系统主要由空间星座、地面控制系统和用户系统三部分组成。它具有对海、陆、空进行全方位、实时_的功能。它最初的设计主要是出于_目的。 (2)地面监控系统包括5个_站、 1个_站和3个_站，主要担 负着对卫星及其各种设备监测与调 控的任务。,三维导航与定位,军事,监控,主控,注入,答案,答案,(3)用户系统用于接收GPS发
4、射的信号。GPS接收机包括_、_等用户设备。,答案,解析,接收机硬件,GPS数据处理软件,地面监控系统包括1个主控站、3个注入站和5个监控站。在全球的任何地方、任何时间都可以监测到4颗以上的卫星，这就为全天候的全球定位提供了可能。在用GPS导航定位时，要想获得准确的三维信息(经度、纬度和高程)，必须接收到4颗GPS卫星的信号，这4颗卫星称为定位星座。,二、全球定位系统与定位导航,静态导航定位： 级甚至毫米级精度 动态定位：达到 以内精度 速度测量：达到 级精度 时间测量：毫微秒级精度,2.应用,交通、 、地矿、 、农业、 、土地管理、 、公安等部门和行业 监测 的微小移动，帮助预报地震 与GI
5、S、RS结合，为 、工程管理、 服务,1.定位精度,厘米,厘米,1米,邮电,气象,金融,地壳,资源调查,精细农业,建筑,阅读下面的三则材料，分析完成下列问题。 材料一 浓雾协助英法联军创造了“九日奇迹”。1940年5月24日，德军以“闪电战”攻破马奇诺防线，把40万英法联军包围在法国的敦刻尔克海滩上。从26日至31日都是大雾天气，浓厚的云雾笼罩在海峡上空，加上油库燃烧形成的黑烟，使德军战斗机找不到轰炸目标。到4日上午，联军共撤出34.6万人，有人说是浓雾创造了奇迹。 材料二 据有关报道，第二次海湾战争中，伊拉克军方点燃巴格达周围浇灌石油的战壕来阻碍美军事行动，但美专家指出烟雾对美军使用的卫星制
6、导导弹没有任何影响。 材料三 在第二次海湾战争中，许多美国飞行员在被击落后还能得以生还，人们常常惊羡于美国人的神奇。,(1)材料一和材料二中同样是烟雾，为什么能阻滞德军的袭击，而不能对美国的轰炸产生影响？,答案,“二战”时的德军飞行员依靠人眼的视力发现目标，一旦有低层烟雾出现，人会看不清地面的物体。而第二次海湾战争中，因为美军采用了全球定位系统(GPS)，能提供精密的三维坐标、速度和时间，并且具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点，因而不受烟雾的影响。,(2)在材料三中美军是如何确定飞行员的位置并进行救援的？,答案,美国人用的是GPS技术。因为当时多国部队是跨国界、跨地区作战，对地理
7、环境相当陌生，仅依靠地图的作用是有限的，正是因为有了手持型GPS接收机的帮助，才使许多美国士兵得以生还。,(3)GPS提供了哪些信息使其能应用于导航？,答案,GPS提供的定位信息主要有经度、纬度和海拔高度。,拓展提升 全球定位系统的应用,专项提能14 GPS手持机示意图的判读,(1)找功能键。使用GPS手持机首先要认识各功能键，其次利用功能键找到所需界面。 (2)找位置。经纬度位置：如图所示，GPS接收机所在地的经纬度位置是(320323.2N,1184554.6E)。 高度：如图所示，GPS接收机所在地的高度是17 m。,读图方法,找,(1)析卫星 搜索到的卫星：卫星分布图描绘了GPS接收机
8、所处位置(圆心)仰望天空能搜索到的卫星，大圆表示地平线，小圆为抬头以45角仰望天空的范围，越靠近圆心，卫星信号越强。,析,(2)析信息 信号强弱：数字表示被接收到信号的卫星编号，在显示屏下部的黑框条图中，黑条越高，表示接收到的卫星信号越强，如果没有框条，则表示还未收到卫星信号。,析,GPS手持机的使用方法(参照上图) (1)首先熟悉并学会使用GPS功能键。各功能键如上图所示，定位时，选择室外无障碍物的地点，以确保能够同时接收到的卫星数量不低于4颗。 (2)按【开机键】以后，便显示(收星)界面，如图所示。 (3)收到卫星信号后，将显示屏中的界面切换至(数据查询)界面，如图所示，即可了解相关内容。
9、,答,下图为GPS手持机界面图，界面上的时间为北京时间。读图，完成(1)(2)题。 (1)此时，持有GPS手持机者所在地形区为 A.江汉平原 B.江淮平原 C.华北平原 D.江南丘陵,读图训练,答案,解析,从手持机界面图上可以看到的信息有：海拔17米，纬度320323.2N，经度1184554.6E，北京时间16时59分11秒。根据经纬度很容易判断该地位于江淮地区。,(2)如果此日全球昼夜平分，那么此地离日落还约有 A.56分钟 B.1小时 C.1小时1分钟 D.1小时5分钟,如果此日全球昼夜平分，那么该地应该地方时18时日落，根据该地与120E相差1145.4，该地地方时比北京时间晚大约5分
10、钟，所以此地离日落还约有1小时5分钟。,答案,解析,教材P9798 活动探究 提示 我国导航定位技术发展的讨论提纲,活动指导,A组 我国导航定位技术的发展历程 我国的航天科技事业在逐步建立和发展中，目标是跻身于世界先进水平的行列，成为世界空间强国之一。从1970年4月把第一颗人造卫星送入轨道以来，我国已成功地发射了100多颗不同类型的人造卫星，为空间大地测量工作的开展创造了有利条件。 B组 我国GPS技术在大地测量方面的应用 在大地测量方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，提供高精度的地心坐标，测定和精确大地水准面。我国建成了平均边长约100千米的A级网，提供了亚米级精度地心
11、坐标基准；在A级网的基础上，又布设了边长为30100千米的B级网；A、B级GPS网点都联测了几何水准。为我国各部门的测绘工作，建立各级测量控制网，提供了高精度的平面和高程三维基准。我国已完成西沙、南沙群岛各岛屿与大陆的GPS联测，使海岛与全国大地网联成一个整体。,C组 我国GPS技术在工程测量方面的应用 在工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程。加密测图控制点，应用GPS实时动态定位技术(简称RTK)测绘各种比例尺地形图和用于施工放样。 D组 我国GPS技术在航空摄影测量方面的应用 在
12、航空摄影测量方面，应用GPS技术进行航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS航测等航测成图的各个阶段。,E组 我国GPS技术在地球动力学方面的应用 在地球动力学方面，GPS技术用于全球板块运动监测和区域板块运动监测。我国已开始用GPS技术监测南极洲板块运动、青藏高原地壳运动、四川鲜水河地壳断裂运动，建立了中国地壳形变观测网、三峡库区形变观测网、首都圈GPS变形监测网等。GPS技术已经用于海洋测量、水下地形测绘。我国的全球定位系统(GPS)测量规范已于1992年10月1日起实施。 此外，在军事、交通、邮电、地矿、煤矿、石油、建筑以及农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业，在航空航天、测时
13、授时、物理探矿、资源测定等领域，也都开展了GPS技术的研究和应用。,教材P101102 活动探究 提示 1.GPS还可以应用在大地测量、地震监测、地形测量、林业测量、水利监测、国土资源调查、城建规划勘测等多个方面，并提高工作效率。 资源调查：土地探测，如森林区、山坡地违规开发、查报工作。使用GPS可顺利导航至可疑点，并直接查询、调阅地图等相关资料以用于研究判断。 大地测量：利用GPS测定地球上任何点(包括地面上和海洋上)的位置并计算其间的距离，以及测定地球重力场和地球形状、大小等。 林业面积测绘：GPS在林业面积测绘的应用主要有两个方面，一是用于定位造林地块(地块位置和形状)便于在地形图上标注
14、具体的位置；二是利用GPS求算面积。,森林防火：利用GPS进行火场定位、火场布设、火场面积测量、火灾损失估算，精确度高，安全性强，能够实时、快速、准确地测定火险位置和范围，为防火指挥部门提供决策依据，已被国内外防火机构广泛采用。 监测作物产量：在联合收割机上配置计算机、产量监视器和GPS接收机，就构成了作物产量监视系统。对不同的农作物需配备不同的监视器。例如监视玉米产量的监视器，当收割玉米时，监视器记录下玉米所接穗数和产量，同时GPS接收机记录下收割该株玉米所处位置，通过计算机最终绘制出一幅关于每块土地产量的分布图，再通过和土壤养分含量分布图的综合分析，可以找出影响作物产量的相关因素，从而进行
15、具体的田间施肥等管理工作。 2.略。,3.GPS应用领域及主要功能,知识小结,课堂训练,2014年南京青奥会上，北斗卫星导航应用技术为赛事提供全面保障。据此完成12题。 1.北斗卫星导航系统除能够提供精确的定位、测速外，还能够提供的服务包括 授时 通信服务 农作物长势监测 气温异常监测 A. B. C. D.,答案,解析,1,2,3,农作物长势监测和气温异常监测通过遥感技术可实现。,2.在应用地理信息系统进行城市道路规划时，最适合作为基准图件的是 A.行政区划图 B.人口密度图 C.遥感影像 D.商业分布图,答案,解析,1,2,3,遥感影像能及时真实地反映城市道路现状，以此为基准图件作出的规划
16、才能切合实际。,3.阅读材料，回答问题。 “下一辆车离本站还有1.2千米，约3分钟内到达。”这是记者2013年在上海公交71路凯旋路站看到的一块约1.1米高、2米长的智能化电子站牌上显示的内容。2分钟后，电子站牌再次显示：“下一辆车离本站400米，1分钟内到达。”40多秒后，记者看到离本站60米开外的一辆71路公交车缓缓驶来。 (1)智能化电子站牌采用了哪一种高新的地理信息技术？,1,2,3,答案,GPS技术。,(2)结合其他地理信息技术的使用，电子站牌将会更加智能化。请你设想一下，电子站牌还可以具备哪些智能化功能？,答案,结合地理信息系统等的使用，电子站牌除了能告知乘客下班车位置、到站时间，还可以提供沿途施工、车辆抛锚、天气、新闻、广告等信息；还可以配备数字电视，解除乘客等车时的枯燥乏味。,1,2,3,
