湘教版 2017-2018 学年高中地理必修 3 教学案1第三节第三节 全球定位系统及其应用全球定位系统及其应用学习目标 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1.概念：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。2.组成(1)空间星座：由 21 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 4 颗 GPS 卫星的信号。(2)地面控制系统：包括 1 个主控站、3 个注入站和 5 个监控站。(3)用户系统(接收设备)组成：包括接收机硬件、GPS 数据处理软件等。接收机类型Error!湘教版 2017-2018 学年高中地理必修 3 教学案2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。(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，要想获得准确的三维信息，必须接收到_颗 GPS 卫星的信号，它们被称为_。(3)全球定位系统可以提供哪些方面的信息？答案 (1)全球定位系统 全方位 实时三维导航 定位(2)21 3 4 4 定位星座(3)地球表面任何一点的经度、纬度、高程和速度。知识点拨 GPS 的组成和工作原理湘教版 2017-2018 学年高中地理必修 3 教学案3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。(3)用户系统用于接收 GPS 发射的信号。GPS 接收机包括_、_等用户设备。答案 (1)三维导航与定位 军事(2)监控 主控 注入(3)接收机硬件 GPS 数据处理软件解析 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1.定位精度Error!2.应用Error!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，人们常常惊羡于湘教版 2017-2018 学年高中地理必修 3 教学案4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？(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？(3)GPS 提供了哪些信息使其能应用于导航？答案 (1)“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)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专项提能 1414 GPSGPS 手持机示意图的判读手持机示意图的判读湘教版 2017-2018 学年高中地理必修 3 教学案5(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。(1)析卫星搜索到的卫星：卫星分布图描绘了 GPS 接收机所处位置(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。(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。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。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.江南丘陵湘教版 2017-2018 学年高中地理必修 3 教学案6(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 分钟答案 (1)B (2)D解析 第(1)题，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。第(2)题，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 分钟，所以此地离日落还约有 1 小时 5 分钟。教材 P9798 活动探究提示 我国导航定位技术发展的讨论提纲小组讨论主题A 组我国导航定位技术的发展历程B 组我国 GPS 技术在大地测量方面的应用C 组我国 GPS 技术在工程测量方面的应用D 组我国 GPS 技术在航空摄影测量方面的应用E 组我国 GPS 技术在地球动力学方面的应用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湘教版 2017-2018 学年高中地理必修 3 教学案7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GPS 应用领域主要功能湘教版 2017-2018 学年高中地理必修 3 教学案8在海洋测绘中的应用海洋测绘主要包括海上定位、海洋测量和水下地形测量。对海洋划界、航道测量以及海洋资源勘探与开采、近海工程、海面变化、板块运动以及海啸等研究具有重要作用在旅游及野外考察中的应用在旅游及野外考察中，如到风景秀丽的地区去旅游，到原始大森林、雪山、峡谷或者沙漠地区考察，GPS 接收机是你最忠实的向导。利用它，你可以随时知道所在的位置及行走速度和方向，使你不会迷失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边界等方面可以发挥其独特的作用知识小结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