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(jìn)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(jiǎn)稱GPS 是具有在海 陸 空進(jìn)行全方位 實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng) 跨越障礙 全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么 1 全球 全天候工作 2 能為用戶提供連續(xù) 實(shí)時(shí)的三維位置 三維速度和精密時(shí)間 不受天氣的影響 3 定位精度高 單機(jī)定位精度優(yōu)于10米 采用差分定位 精度可達(dá)厘米級(jí)和毫米級(jí) 4 功能多 應(yīng)用廣 隨著人們對(duì)GPS認(rèn)識(shí)的加深 GPS不僅在測(cè)量 導(dǎo)航 測(cè)速 測(cè)時(shí)等方面取得更廣泛的應(yīng)用 而且其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 閱讀指導(dǎo) GPS的起源 在衛(wèi)星定位系統(tǒng)出現(xiàn)之前 遠(yuǎn)程導(dǎo)航與定位主要用無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng) 1 無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)缺點(diǎn) 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(guó)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(yùn)行高度較低 平均1000km 從地面站觀測(cè)到衛(wèi)星的時(shí)間間隔較長(zhǎng) 平均1 5h 因而它無(wú)法提供連續(xù)的實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航 而且精度較低 為滿足軍事部門和民用部門對(duì)連續(xù)實(shí)時(shí)和三維導(dǎo)航的迫切要求 1973年美國(guó)國(guó)防部制定了GPS計(jì)劃 3 GPS發(fā)展歷程GPS實(shí)施計(jì)劃共分三個(gè)階段 第一階段為方案論證和初步設(shè)計(jì)階段 從1973年到1979年 共發(fā)射了4顆試驗(yàn)衛(wèi)星 研制了地面接收機(jī)及建立地面跟蹤網(wǎng) 第二階段為全面研制和試驗(yàn)階段 從1979年到1984年 又陸續(xù)發(fā)射了7顆試驗(yàn)衛(wèi)星 研制了各種用途的接收機(jī) 實(shí)驗(yàn)表明 GPS定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 第三階段為實(shí)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(jìn)入工程建設(shè)階段 1993年底實(shí)用的GPS網(wǎng)即 21 3 GPS星座已經(jīng)建成 今后將根據(jù)計(jì)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(gè)軌道平面內(nèi) 地面 由分布在全球的5個(gè)地面站 包括5個(gè)監(jiān)控站 1個(gè)主控站和3個(gè)注入站 主控站和注入站都位于監(jiān)控站里 組成 用戶 導(dǎo)航型接收機(jī) 測(cè)地型接收機(jī) 授時(shí)接收機(jī) 請(qǐng)思考 讀右圖 相鄰兩個(gè)GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度 每個(gè)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(gè)軌道平各個(gè)軌道平面之間的夾角為60度 2 地面監(jiān)控系統(tǒng) 對(duì)于導(dǎo)航定位來(lái)說(shuō) GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)已知點(diǎn) 星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷 描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)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(yù)定軌道運(yùn)行 都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(shí)間標(biāo)準(zhǔn) GPS時(shí)間系統(tǒng) 這就需要地面站監(jiān)測(cè)各顆衛(wèi)星的時(shí)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(dǎo)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(gè)主控站 三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站 地面監(jiān)控系統(tǒng) 1 主控站 2 監(jiān)測(cè)站 3 注入站 請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)各自的組成和功能 監(jiān)測(cè)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(guó)全球定位系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)由均勻分布在美國(guó)本土和三大洋的美軍基地上的1個(gè)主控站 3個(gè)注入站 5個(gè)監(jiān)測(cè)站構(gòu)成 該系統(tǒng)的功能是 對(duì)空間衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè) 控制 并向每顆衛(wèi)星注入更新的導(dǎo)航電文 主控站位于美國(guó)科羅拉多的斯平士 ColoradoSprings 的聯(lián)合空間執(zhí)行中心 CSOC 三個(gè)注入站分別設(shè)在大西洋 印度洋和太平洋的三個(gè)美國(guó)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(gè)監(jiān)測(cè)站設(shè)在主控站和三個(gè)注入站以及夏威夷島 3 GPS信號(hào)接收機(jī) 組成 GPS衛(wèi)星接收機(jī)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(cè)衛(wèi)星的信號(hào) 實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維坐標(biāo) 甚至三維速度和時(shí)間 GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào) 是一種可供無(wú)數(shù)用戶共享的信息資源 對(duì)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(cè)量GPS信號(hào)的接收設(shè)備即GPS信號(hào)接收機(jī) 可以在任何時(shí)候用GPS信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位測(cè)量 根據(jù)使用目的的不同 用戶要求的GPS信號(hào)接收機(jī)也各有差異 目前世界上已有幾十家工廠生產(chǎn)GPS接收機(jī) 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(lái)分類 GPS信號(hào)接收機(jī) 三 GPS接收機(jī)的類型 閱讀指導(dǎo) 手持型CPS接收機(jī) 手持型GPS接收機(jī)多為導(dǎo)航使用 液晶顯示 導(dǎo)航畫面清晰 配有背景燈 方便夜問(wèn)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(hào) 就能快速定位 不受天氣 行政區(qū)域的限制 能夠計(jì)算當(dāng)?shù)氐膰?guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)問(wèn) 處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)還能指出i 北方向 并將經(jīng)過(guò)的地點(diǎn) 路線記錄下來(lái) 方便返回時(shí)用 計(jì)算兩點(diǎn)間的距離 實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系間的相互轉(zhuǎn)換 計(jì)算日出 日落時(shí)間 閱讀 P97 終結(jié)GPS壟斷許多國(guó)家發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) 了解世界上發(fā)展GPS的一些國(guó)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(xiǎn)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(dòng)提供定位導(dǎo)航 在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)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(jìn)行定位導(dǎo)航 目前精確制導(dǎo)武器復(fù)合制導(dǎo)的重要技術(shù)手段 裝備GPS制導(dǎo)系統(tǒng)之前 美軍BGM 10C 戰(zhàn)斧 巡航導(dǎo)彈誤差約為9米 在其 慣性和地形匹配 制導(dǎo)系統(tǒng)中加入GPS后 誤差降至3米 制導(dǎo)精度大大提高 2 民用GPS主要用于交通車輛導(dǎo)航管理 航空器定位及導(dǎo)航 以及大地測(cè)量野外勘測(cè) 緊急求援 旅游探險(xiǎn) 農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè) 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(xiǎn) 余純順在羅布泊探險(xiǎn)遇難時(shí)離最近的補(bǔ)給站僅幾百米 風(fēng)沙淹埋了前人走過(guò)的足跡 在茫?；哪杏挚视逐I的他終于倒下了 如果當(dāng)時(shí)他有一臺(tái)GPS接收機(jī) 慘劇又何以發(fā)生 在地廣人稀沒(méi)有任何參照物可用以辨別方向的情況下 危險(xiǎn)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在 手持GPS接收機(jī)沿著機(jī)中記錄的安全軌跡小心行進(jìn) 可安全返航 目前 許多休閑俱樂(lè)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(yùn)動(dòng)愛好者的歡迎 圖1 1 C 定位 鍵 顯示 標(biāo)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(dǎo)航 1 GPS靜態(tài)導(dǎo)航定位與動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位 靜態(tài)定位中 GPS接收機(jī)在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過(guò)程中固定不變 接收機(jī)高精度地測(cè)量GPS信號(hào)的傳播時(shí)間 利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置 解算出接收機(jī)天線所在位置的三維坐標(biāo) 而動(dòng)態(tài)定位則是用GPS接收機(jī)側(cè)定一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)行軌跡 GPS信號(hào)接收機(jī)所位于的運(yùn)動(dòng)物體叫做載體 如航行中的船艦 空中的飛機(jī) 行走的車輛等 載體上的GPS接收機(jī)天線在跟蹤GPS衛(wèi)星的過(guò)程中相對(duì)地球而運(yùn)動(dòng) 接收機(jī)用GPS信號(hào)實(shí)時(shí)地測(cè)得運(yùn)動(dòng)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(guó)軍方控制 軍用GPS產(chǎn)品主要用來(lái)確定并跟蹤在野外行進(jìn)中的士兵和裝備的坐標(biāo) 給海中的軍艦導(dǎo)航 為軍用飛機(jī)提供位置和導(dǎo)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(hào)進(jìn)行海空和陸地的導(dǎo)航 導(dǎo)彈的制導(dǎo) 大地測(cè)量和工程側(cè)量的精密定位 時(shí)間的傳遞和速度的測(cè)量等 閱讀指導(dǎo) 車載GPS的功用 通過(guò)車載GPS 可以在顯示屏上及時(shí)查看車輛所在的經(jīng)緯度 運(yùn)行軌跡 速度 行進(jìn)方向等 車載電臺(tái)把定位信息發(fā)送給監(jiān)控中心 在電子地圖上顯示出來(lái) 可對(duì)車輛進(jìn)行調(diào)度指揮 城市公共汽車調(diào)度管理 旅游區(qū)車輛報(bào)警與調(diào)度 海關(guān) 公安 海防等部門對(duì)車輛的調(diào)度與監(jiān)控 閱讀指導(dǎo) GPS在航海 航空導(dǎo)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(jī)場(chǎng)監(jiān)視和管理 實(shí)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(jìn)行導(dǎo)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(hào)接收機(jī) 可隨時(shí)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(duì)一架F一117A隱形戰(zhàn)斗機(jī)被南聯(lián)盟防空部隊(duì)擊落 飛行員跳傘后在腳觸地的一剎那 通過(guò)手持型信號(hào)發(fā)射器發(fā)出緊急呼救信號(hào) 當(dāng)間諜衛(wèi)星把呼救信號(hào)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(dòng) 6小時(shí)后 當(dāng)一架EA一6B電子干擾機(jī)發(fā)現(xiàn)飛行員的準(zhǔn)確位置時(shí) 一架MH一6oG搜索與救援直升機(jī)降落在飛行員面前 把飛行員接上直升機(jī)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(hào)是 A GIS系統(tǒng)信號(hào)B GPS系統(tǒng)信號(hào)C RS系統(tǒng)信號(hào)D 以上都不對(duì) 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(fēng)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(zhēng)中 伊拉克點(diǎn)燃巴格達(dá)周圍的戰(zhàn)壕石油阻礙美軍進(jìn)攻 但美軍事專家指出 煙霧對(duì)于美軍的衛(wèi)星制導(dǎo)導(dǎo)彈沒(méi)有影響 請(qǐng)問(wèn)美軍的衛(wèi)星制導(dǎo)導(dǎo)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(dǎo)彈采用全球定位系統(tǒng)枝術(shù) 實(shí)行定位轟炸 煙霧不會(huì)產(chǎn)生形響 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全