单元活动 全球定位系统与交通运输【民生新闻】 GPS的出现，为军事现代化提供了强有力的 支持。现代战争中，GPS被成功地应用于导 弹的精确制导、军事部署与调度、战略决策 与指挥等一系列军事行动中。 GPS的应用远不止军事方面，它还可以用于 飞机、汽车、船舶行驶中的定位与导航；可 以为行人、探险者、旅游者确定方位及目标 ；能够帮助邮递员、送货商迅速找到目的地 信息社会中，GPS正在步入我们的日常 生活。【学习目标】 1.结合实例，掌握GPS的基本工作原理。 2.结合实例，理解GPS在交通、旅游、军事 、野外勘测等领域中的应用。 3.学会使用GPS手持机定位和导航的操作步 骤。一、全球定位系统的构成 1概念：是利用_来获取地面_及 其_并用于_的系统。 2组成 (1)空间卫星系统：由_颗卫星组成，其中工作卫 星21颗，备用卫星3颗，保证地面上任何地点、任何 时间都可观测到_颗以上卫星，并接收到卫星连续 播发的_。 (2)地面监控系统：由_、_和_ _组成。 (3)用户设备系统：主要由_机和GPS 数据处理软件等组成。卫星群经纬度坐标 高程定位和导航244 GPS导航信号主控站监控站信息 注入站 GPS卫星接收星 历参数三维位置全方位高精度 高效益二、GPS的应用 1军事：是GPS技术最早的应用领域，主要是为 各种军事活动提供_。 2交通 (1)民用GPS主要用于交通车辆导航管理、航空器 的_。 (2)航海是GPS的最大用户，有_系统、 港口管理和进港引导系统、航路交通管理系统、 _系统等。 (3)GPS空中导航：实现了_与管 理、空中交通流量管理以及_。定位导航定位及导航 自主导航跟踪监视 最佳空域划分 飞行路线管理4其他应用领域：_、野外勘测、紧 急救援、_生态研究等方面。 三、学用GPS手持机 1熟悉GPS_。 2定位 (1)首先应选择室外无_的地点，以确保 能够同时接收到的卫星数量不低于_颗，而且 卫星信号良好。 (2)按开机键，显示收星界面，切换至数据查 询界面，屏幕中即显示_(三维位置)。大地测量 农业监控功能键障碍物 4纬度、经度、海拔高度经、纬度 导航全球定位系统的工作原理 下图是GPS卫星星座图。读图，回答下列问题。(1)GPS由三大子系统组成，除空间部分外，还有哪 些部分？ (2)空间部分共有多少颗卫星，其中工作卫星多少颗 ？备用卫星多少颗？ (3)GPS用户接收机接收到这些信息后，经过计算便 可以求出自身所在地点的哪些信息？读材料，根据所学知识，完成下列问题。 材料一 各国卫星导航系统比较。卫卫星 导导航 系统统卫卫星 数量定位 精度系统进统进 展研制 国家北斗 系统35颗 10米2007年发射两 颗北斗导航卫 星，2008年左 右满足中国及 周边地区用户 需求中国伽利 略系 统30颗小 于 1米1999年欧盟公布了“ 伽利略”计划，现在 “伽利略”系统正在 建设中欧 盟格洛 纳斯 (GLO NASS )系统24颗10 15 米目前GLONASS系统 已有17颗卫星在轨运 行，计划2008年全部 部署到位俄 罗 斯GPS 系统24颗 5米1994年，GPS卫星导 航系统已布设完成。 现在正研制第二代 GPS系统，需再发射8 颗卫星美 国材料二 2007年11月28日新华网电 欧洲议会 近期为发展“伽利略”卫星系统提供24亿欧元(约 合35亿美元)资金预算，随后，美国军方计划大 幅升级全球定位系统(GPS)以抗衡不久前获得重 要资助的欧洲“伽利略”卫星定位系统研发计划 。 (1)美国计划升级全球定位系统的原因是什么？ (2)美国计划升级后的全球定位系统包括多少颗 卫星？其由哪几部分组成？ (3)全球定位系统有哪两大功能？解析： 美国计划升级全球定位系统是与欧洲 “伽利略”卫星定位计划相抗衡。美国计划升级 的全球定位系统共有32颗卫星。无论哪个国家 的卫星定位系统都是由三部分组成。全球定位 系统的功能是定位和导航。答案： (1)与欧洲“伽利略”卫星定位计划相抗衡， 保持美国在全球定位系统领域内的优势。 (2)32颗。由空间部分、地面控制系统、用户设备(接 收设备)三部分组成。 (3)定位和导航两大功能。1.读GPS卫星定位示意图，回答下列问题。(1)全球定位系统主要由空间星座、_系统和 用户设备部分三部分组成。它具有对海、陆、空进 行全方位、实时_的功能。 (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卫星发射的信号。GPS接 收机包括_、_等用户设备，能够捕 获到GPS卫星的信号，实时计算出_、速度 以及_。 (4)目前中国正积极参与_合作开发研制的“ 伽利略”计划，该系统空间星座由_颗卫星组 成。解析： 本题考查了GPS的用途、系统组成、工作 原理等知识，我们可采用联想和对比的方法进行归 纳解答。 答案： (1)地面监控 三维导航与定位 (2)监控 主控 注入 (3)接收机硬件 GPS数据处理软件 三维坐标 时 间 (4)欧洲联盟 30全球定位系统的应用 阅读下列材料，回答相关问题。 1998年10月，国家测绘局选派精干得力的测 量员参加了1998年雅鲁藏布大峡谷科学探险 考察，主要目的是对大峡谷进行实地测量。 最终测得大峡谷的极值深度有6 009米，长度 为504.6千米，用实测数据证明了大峡谷为世 界峡谷之最。(1)这次测量所得的峡谷极值深度可靠性强，原因是 测量过程中运用了什么技术？该技术的最大优势是 什么？ (2)雅鲁藏布大峡谷从板块构造观点看，位于什么处 ？ (3)该峡谷生物资源丰富的原因是什么？中国国家GPS技术研究中心首次借助GPS高科 技手段，为目前正处于地壳活跃期的青藏高原 进行“体检”。科学家们经过10年观察，精确地 测定出了目前青藏高原的垂直运动和水平运动 的年平均速率。测定结果表明，青藏高原地壳整体上在向北、 向东运动。喜马拉雅山块体以每年大约3.4厘米 的速率相对亚欧板块北偏东30左右的方向运 动，隆升的平均速率为每年812毫米；西藏 板块以每年2.8厘米左右的速率相对亚欧板块的 东北方向移动，隆升速率为每年47毫米。这 种运动速率的差异，导致青藏高原现今地质构 造应以南北方向的挤压为主，东西方向的拉张 为辅。(1)请你运用板块构造学说解释一下青藏高原 是如何形成的。 (2)请你大体说说科学家是如何利用GPS来研 究青藏高原岩体的运动方向和运动速度的。解析： 本题主要考查GPS在大地测量、地壳运动 监测等方面的应用，因GPS系统具有连续性、全天 候、实时性等方面的优点，故经连续性的定位测量 ，可以发现地壳运动现象，能精确计算出地壳运动 的速度及方向。答案： (1)青藏高原的形成是由印度洋板块和 亚欧板块相互挤压碰撞形成的。 (2)方法大体是：把测地型GPS接收机固定在三 个适当地点的岩石上，构成三角形监测网， GPS卫星不间断地发送各自与定位相关的参数 和时间信息，地面接收机收到这些信息，并测 得接收到的每个卫星信号的时间，便可自动计 算出接收机所在地点的纬度、经度和高程。通 过长时间地检测，便可以精确计算出青藏高原 岩体的运动速度和运动方向。2读以下材料，完成下列问题。 材料 2008年5月8日，北京奥运圣火成功登上 世界最高峰珠穆朗玛峰(8 844.43 m)，这是 奥运史上的伟大壮举。严酷的自然条件对圣火 登顶珠峰带来很多的技术挑战。珠峰常规条件 下的风速为16至17米/秒，相当于八、九级大风 ，气温均在30 左右。为做好气象保障工作 ，气象部门在珠峰地区建成了立体气象自动观 测站，运用GPS、RS等技术及时、高效地获取 所需要的气象资料。(1)读下列“GPS数据显示屏”图，说出GPS的主要功能 。(2)根据材料和所学知识，简述地形、气候条件对火炬 手持圣火登顶、火炬燃烧、电视转播的不利影响。答案： (1)GPS的主要功能：为用户提供精密的三 维坐标、速度和时间等。 (2)高海拔、低气温、突发暴风雪等增大了火炬手的 体力消耗、增加了技术难度；低气压、缺氧、大风 影响火炬的燃烧和传递；山地影响信号传输的质量 ；低温影响各种仪器设备的正常运转。一、GPS定位原理： GPS的基本定位原理是：卫星不间断地发送自身 的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后 ，经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以 及运动速度和时间信息等。要实现地面接收机的 定位，地面观测者最少要见到4颗卫星，因为要解 算观测站点的三维坐标，必须观测到4颗以上GPS 卫星，这4颗卫星称为定位卫星。二、GPS的优点：由于卫星信号传播和接收不受天气等因素影响， GPS与其他定位、导航系统相比，具有海、陆、空 全方位、全天候、高精度、自动化、高效益等优点 。三、GPS的组成及功能四、PS、GIS和GPS的关系 PS、GIS、GPS三者之间既相互联系，又有区别， 现归纳如下： 遥感技术术 (RS)地理信息系 统统(GIS)全球定位系 统统(GPS)概念利用一定 的技术术装 备备在航空 器或航天 器上对对地 物进进行感 知专门处专门处 理地 理空间间数据 的计计算机系 统统利用卫卫星在 全球范围围内 实时进实时进 行 导导航、定位 的系统统技术术 装备备遥感平台 、传传感器 、遥感信 息的传输传输 与处处理计计算机 软软件、 硬件GPS空间卫间卫 星系统统 (空间间部分)、地面 监监控系统统(地面控 制部分)、GPS信号 接收机(用户设备户设备 )工作 流程电电磁波 收集传传 输输处处理 分析成 果信息源 数据 处处理 数据 库库 空间间 分析 表达特征范围围大、速 度快、周期 短、限制少 、应应用广采集、管理、 分析、输输出地理 空间间信息；空 间间分析、多要素 综综合、动态预动态预 测测；计计算机 系统统支持海、陆陆、 空全方位、 全天候、高 精度、自 动动化、高 效益作用较较短时间时间 内 获获得全面资资 料，以便及 时时安排防灾 、救灾工作能对对地理空间间 数据进进行输输入 、管理、分析和 表达能为为各类类 用户户提供 精确的三 维维坐标标、 速度和时时 间间 应应用 领领域农业农业 、林业业、水利、通讯讯、国土资资源、 地矿矿、军军事、交通、测绘测绘 、公安、能源 、教育等各行业业只有美国才有GPS 全球定位系统的全称是“授时与测距导航系统 全球定位系统”，简称GPS，是以卫星为基础的无 线电导航与定位系统，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。目前，美国的GPS是世界上最 成熟的卫星导航定位系统，其他国家也开始研发 或已建立了类似的卫星导航定位系统。如俄罗斯 的GLONASS、中国的“北斗导航系统”、欧洲的“ 伽利略”计划等，另外，印度、日本也正在建立自 己的卫星导航定位系统。一、选择题 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。下图是装备了军用GPS接收 机的美国驻伊士兵图。结合所学知识完成12 题。1为GPS系统中提供观测数据的是( ) A空间卫星 B主控站 C监控站 D注入站 2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