高中地理《全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用》課件一（48張PPT）（湘教版必修3）

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歡迎進入地理課堂 第三章第三節(jié)全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用 一 全球定位系統(tǒng) 一 全球定位系統(tǒng)的概念 全球定位系統(tǒng) Globalpositioningsystem 簡稱GPS 是具有在海 陸 空進行全方位 實時三維導航與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng) 跨越障礙 全球定位系統(tǒng)的特點是什么 1 全球 全天候工作 2 能為用戶提供連續(xù) 實時的三維位置 三維速度和精密時間 不受天氣的影響 3 定位精度高 單機定位精度優(yōu)于10米 采用差分定位 精度可達厘米級和毫米級 4 功能多 應(yīng)用廣 隨著人們對GPS認識的加深 GPS不僅在測量 導航 測速 測時等方面取得更廣泛的應(yīng)用 而且其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大 閱讀指導 GPS的起源 在衛(wèi)星定位系統(tǒng)出現(xiàn)之前 遠程導航與定位主要用無線電導航系統(tǒng) 1 無線電導航系統(tǒng)缺點 覆蓋的工作區(qū)域小 電波傳播受大氣影響 定位精度不高 2 衛(wèi)星定位系統(tǒng)最早的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是美國的子午儀系統(tǒng) TRANSIT 1958年研制 1964年正式投入使用 由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目較少 5 6顆 運行高度較低 平均1000km 從地面站觀測到衛(wèi)星的時間間隔較長 平均1 5h 因而它無法提供連續(xù)的實時三維導航 而且精度較低 為滿足軍事部門和民用部門對連續(xù)實時和三維導航的迫切要求 1973年美國國防部制定了GPS計劃 3 GPS發(fā)展歷程GPS實施計劃共分三個階段 第一階段為方案論證和初步設(shè)計階段 從1973年到1979年 共發(fā)射了4顆試驗衛(wèi)星 研制了地面接收機及建立地面跟蹤網(wǎng) 第二階段為全面研制和試驗階段 從1979年到1984年 又陸續(xù)發(fā)射了7顆試驗衛(wèi)星 研制了各種用途的接收機 實驗表明 GPS定位精度遠遠超過設(shè)計標準 第三階段為實用組網(wǎng)階段 1989年2月4日第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功 表明GPS系統(tǒng)進入工程建設(shè)階段 1993年底實用的GPS網(wǎng)即 21 3 GPS星座已經(jīng)建成 今后將根據(jù)計劃更換失效的衛(wèi)星 二 全球定位系統(tǒng)的組成 空間 由2l顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成 24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi) 地面 由分布在全球的5個地面站 包括5個監(jiān)控站 1個主控站和3個注入站 主控站和注入站都位于監(jiān)控站里 組成 用戶 導航型接收機 測地型接收機 授時接收機 請思考 讀右圖 相鄰兩個GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度 每個衛(wèi)星軌道上各有幾顆衛(wèi)星 它們兩兩相隔多少度 60 4顆 90 1 GPS衛(wèi)星星座 由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成 GPS衛(wèi)星星座記作 2l 3 GPS星座 24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平各個軌道平面之間的夾角為60度 2 地面監(jiān)控系統(tǒng) 對于導航定位來說 GPS衛(wèi)星是一動態(tài)已知點 星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷 描述衛(wèi)星運動及其軌道的參數(shù)算得的 每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的 衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作以及衛(wèi)星是否一直沿著預定軌道運行 都要由地面設(shè)備進行監(jiān)測和控制 地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標準 GPS時間系統(tǒng) 這就需要地面站監(jiān)測各顆衛(wèi)星的時間求出鐘差 然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星 衛(wèi)星再由導航電文發(fā)給用戶設(shè)備 GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個主控站 三個注入站和五個監(jiān)測站 地面監(jiān)控系統(tǒng) 1 主控站 2 監(jiān)測站 3 注入站 請你說說各自的組成和功能 監(jiān)測站 獲取GPS數(shù)據(jù) 并將數(shù)據(jù)送至主控站 主控站 控制 調(diào)度衛(wèi)星 注入站 將主控站的改正參數(shù)等注入每顆衛(wèi)星 美國全球定位系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)由均勻分布在美國本土和三大洋的美軍基地上的1個主控站 3個注入站 5個監(jiān)測站構(gòu)成 該系統(tǒng)的功能是 對空間衛(wèi)星系統(tǒng)進行監(jiān)測 控制 并向每顆衛(wèi)星注入更新的導航電文 主控站位于美國科羅拉多的斯平士 ColoradoSprings 的聯(lián)合空間執(zhí)行中心 CSOC 三個注入站分別設(shè)在大西洋 印度洋和太平洋的三個美國軍事基地上 即大西洋的阿松森島 Ascension 印度洋的迭哥 伽西亞 島DiegoGarcia 和太平洋的夸賈林島Kwajalein 五個監(jiān)測站設(shè)在主控站和三個注入站以及夏威夷島 3 GPS信號接收機 組成 GPS衛(wèi)星接收機GPS數(shù)據(jù)處理軟件任務(wù) 能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號 實時地計算出測站的三維坐標 甚至三維速度和時間 GPS衛(wèi)星發(fā)送的導航定位信號 是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資源 對于陸地 海洋和空間的廣大用戶 只要用戶擁有能夠接收 跟蹤 變換和測量GPS信號的接收設(shè)備即GPS信號接收機 可以在任何時候用GPS信號進行導航定位測量 根據(jù)使用目的的不同 用戶要求的GPS信號接收機也各有差異 目前世界上已有幾十家工廠生產(chǎn)GPS接收機 產(chǎn)品也有幾百種 這些產(chǎn)品可以按照原理 用途 功能等來分類 GPS信號接收機 三 GPS接收機的類型 閱讀指導 手持型CPS接收機 手持型GPS接收機多為導航使用 液晶顯示 導航畫面清晰 配有背景燈 方便夜問操作 功能鍵齊全 不需要地面輔助設(shè)備 只要收到衛(wèi)星信號 就能快速定位 不受天氣 行政區(qū)域的限制 能夠計算當?shù)氐膰H標準時問 處于運動狀態(tài)還能指出i 北方向 并將經(jīng)過的地點 路線記錄下來 方便返回時用 計算兩點間的距離 實現(xiàn)坐標系間的相互轉(zhuǎn)換 計算日出 日落時間 閱讀 P97 終結(jié)GPS壟斷許多國家發(fā)展衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) 了解世界上發(fā)展GPS的一些國家概況 二 GPS的應(yīng)用領(lǐng)域 1 GPS在軍事上的應(yīng)用 3 GPS在交通上的應(yīng)用 4 GPS在旅游探險中的應(yīng)用 2 民用GPS 1 GPS在軍事上的應(yīng)用 軍事是GPS技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)域 主要是為各種軍事活動提供定位導航 在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中 不僅陸 海 空三軍 而且許多高科技武器彈藥等 也都開始采用GPS技術(shù)進行定位導航 目前精確制導武器復合制導的重要技術(shù)手段 裝備GPS制導系統(tǒng)之前 美軍BGM 10C 戰(zhàn)斧 巡航導彈誤差約為9米 在其 慣性和地形匹配 制導系統(tǒng)中加入GPS后 誤差降至3米 制導精度大大提高 2 民用GPS主要用于交通車輛導航管理 航空器定位及導航 以及大地測量野外勘測 緊急求援 旅游探險 農(nóng)業(yè)監(jiān)測 生態(tài)研究等方面 3 GPS在交通上的應(yīng)用 4 戶外旅游探險 余純順在羅布泊探險遇難時離最近的補給站僅幾百米 風沙淹埋了前人走過的足跡 在茫茫荒漠中又渴又餓的他終于倒下了 如果當時他有一臺GPS接收機 慘劇又何以發(fā)生 在地廣人稀沒有任何參照物可用以辨別方向的情況下 危險無時無刻不在 手持GPS接收機沿著機中記錄的安全軌跡小心行進 可安全返航 目前 許多休閑俱樂部圍繞GPS功能相繼推出 穿越 尋寶 野外拓展 等都市游戲 豐富了人們周末生活 提高了人們生活品位 深得戶外運動愛好者的歡迎 圖1 1 C 定位 鍵 顯示 標定位置畫面 如圖1 4所示 經(jīng)緯度為N32 03 232 E118 45 923 海拔高度17米等信息 圖1 4 第三章第三節(jié)全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用 二 全球定位系統(tǒng)與定位導航 1 GPS靜態(tài)導航定位與動態(tài)導航定位 靜態(tài)定位中 GPS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中固定不變 接收機高精度地測量GPS信號的傳播時間 利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置 解算出接收機天線所在位置的三維坐標 而動態(tài)定位則是用GPS接收機側(cè)定一個運動物體的運行軌跡 GPS信號接收機所位于的運動物體叫做載體 如航行中的船艦 空中的飛機 行走的車輛等 載體上的GPS接收機天線在跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中相對地球而運動 接收機用GPS信號實時地測得運動載體的狀態(tài)參數(shù) 瞬間三維位置和三維速度 2 GPS的用途 GPS最初就是為軍方提供精確定位而建立的 至今它仍然由美國軍方控制 軍用GPS產(chǎn)品主要用來確定并跟蹤在野外行進中的士兵和裝備的坐標 給海中的軍艦導航 為軍用飛機提供位置和導航信息等 2 GPS的用途 目前GPS系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛 我們可以應(yīng)用GPS信號進行?？蘸完懙氐膶Ш?導彈的制導 大地測量和工程側(cè)量的精密定位 時間的傳遞和速度的測量等 閱讀指導 車載GPS的功用 通過車載GPS 可以在顯示屏上及時查看車輛所在的經(jīng)緯度 運行軌跡 速度 行進方向等 車載電臺把定位信息發(fā)送給監(jiān)控中心 在電子地圖上顯示出來 可對車輛進行調(diào)度指揮 城市公共汽車調(diào)度管理 旅游區(qū)車輛報警與調(diào)度 海關(guān) 公安 海防等部門對車輛的調(diào)度與監(jiān)控 閱讀指導 GPS在航海 航空導航中的應(yīng)用 向用戶提供船舶位置 航速 航向信息 海圖 海跡顯示 避免船只沖撞 確保航行安全 把自己的位置和航向發(fā)送到航海管理中心 便于中心的跟蹤 搜尋和救援 空域航路 著陸 機場監(jiān)視和管理 實現(xiàn)空域劃分 空中交通流量管理 飛行路徑管理 例1下列關(guān)于全球定位系統(tǒng)的敘述 不正確的是 A GPS是利用衛(wèi)星進行導航 定位的系統(tǒng)B GPS包括兩大部分 即空間部分和地面控制部分C GPS衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星組成D 野外旅行 只要擁有GPS信號接收機 可隨時知道自己所處的經(jīng)緯度 B 解析 全球定位系統(tǒng)包括三大部分 即空間星座 地面控制系統(tǒng)和用戶系統(tǒng) 例21999年3月27日 北約部隊一架F一117A隱形戰(zhàn)斗機被南聯(lián)盟防空部隊擊落 飛行員跳傘后在腳觸地的一剎那 通過手持型信號發(fā)射器發(fā)出緊急呼救信號 當間諜衛(wèi)星把呼救信號傳送到北約空襲南聯(lián)盟指揮所后 美軍立即安排了救援行動 6小時后 當一架EA一6B電子干擾機發(fā)現(xiàn)飛行員的準確位置時 一架MH一6oG搜索與救援直升機降落在飛行員面前 把飛行員接上直升機并安全返回基地 據(jù)此回答 l 一 2 題 1 飛行員發(fā)出的呼救信號是 A GIS系統(tǒng)信號B GPS系統(tǒng)信號C RS系統(tǒng)信號D 以上都不對 B 2 北約轟炸的科索沃 其氣候?qū)儆?A 溫帶海洋性氣候B 溫帶季風氣候C 地中海氣候D 熱帶沙漠氣候 C 例3在伊拉克戰(zhàn)爭中 伊拉克點燃巴格達周圍的戰(zhàn)壕石油阻礙美軍進攻 但美軍事專家指出 煙霧對于美軍的衛(wèi)星制導導彈沒有影響 請問美軍的衛(wèi)星制導導彈采用的技術(shù)是 A GIS系統(tǒng)B RS技術(shù)C GPS技術(shù)D lT技術(shù) C 解析 美軍使用的導彈采用全球定位系統(tǒng)枝術(shù) 實行定位轟炸 煙霧不會產(chǎn)生形響 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全