1、第三节 全球定位系统及其应用 一、全球定位系统 1概念：是具有在_进行全方位、实时_与_的新一代卫星导航与定位系统。海、陆、空三维导航定位功能 2组成。系统结构空间位置组成和分布全球定位系统GPS空间星座空间由21颗_和3颗备用卫星组成，24颗卫星均匀地分布在6个轨道平面内地面监控系统地面包括5个监控站、1个_和3个注入站用户系统用户导航型接收机、_接收机、_接收机工作卫星主控站测地型授时厘米毫微秒 2其他领域：目前已扩展到以下领域。(1)交通、_、地矿、建筑、农业、气象、土地管理、_、公安等部门和行业。(2)监测地壳的微小移动，帮助预报地震。(3)与GIS、RS结合，为_、_、精细农业服务等
2、。邮电金融资源调查 工程管理 1教材第96页图344“GPS空间星座”提示：(1)GPS空间星座由21颗工作卫星、3颗备用卫星组成，相邻两颗卫星轨道平面之间的夹角是60。(2)每个卫星轨道上都有4颗卫星，它们两两相隔90，它们的轨道都接近于正圆。2在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间是怎样传递的？提示：在汽车导航系统中，汽车中的GPS用户设备接收了GPS卫星信息，解算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送至服务中心，服务中心再根据汽车所在位置，及时通过语音提示为汽车导航。车载GPS是目前运用较多的一种GPS应用方式，有了它，即使你到了一个完全陌生的城市，也会马上找到你要找
3、的地方，保证不会迷路。GPS的组成及工作原理 GPS物流调度追踪系统是一个面向物流行业的专业应用系统，该系统向货主、车主、货代和物流企业提供专业服务。该系统应用无线通讯、卫星定位技术、物流专题地图、互联网VPN技术，将移动应用服务递交给用户，用户可分时购买服务或将应用集成到自己的应用系统中。根据以上材料和教材内容分析探究：1车载GPS属于全球定位系统的哪一个组成部分？几个组成部分各具有什么功能？2GPS的基本工作原理是什么？【例证1】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，除空间星座系统外，还有_系统和_系统。(2)空间星座系统共有_颗卫星，其中，工作卫星_颗
4、，备用卫星_颗，平均分布在_个轨道平面上，每个卫星轨道上有_颗卫星。空间星座系统保证地面上任何地点、任何时间都可监测到_颗以上卫星。(3)GPS工作卫星不间断发送信号，GPS用户接收机接收到这些信号后，经过计算便可以求出_、_及_。(4)GPS与其他定位、导航系统相比，具有_、_、_、_、_等特点。答案(1)地面控制 用户(2)24213644(3)三维坐标 速度 时间(4)全能性 全球性 全天候 连续性 实时性【练习1】一支地理考察队所用手持式全球定位系统信号接收机显示如下图界面。据此判断该考察队可能()A在测量珠峰高度 B在河西走廊寻找地下水 C在柴达木盆地调查地质构造 D在塔里木盆地勘探
5、石油地理坐标393031.7N海拔1 468 m 823050.2E误差5.7 m【答案】D根据GPS接收机显示的信息，可知这个地点应位于(393031.7N，823050.2E)，海拔高度大约为1 470米，选项中只有塔里木盆地比较符合。1全球定位系统的组成及其关系 2GPS的基本工作原理 工作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。具体如下图所示：【拓展延伸】空间星座是如何进行定位的 卫星是依据三球定位原理来定位的，如上图所示，已知三颗卫星的位置分别在C1、C2、C3处，A点为需要确定的地面接收机的位置
6、。卫星发出信号，接收机便可以测量出卫星信号到接收机的传播时间，分别计算出三颗卫星到接收机的距离R1、R2、R3，已知球心C1、C2、C3和半径R1、R2、R3可以确定三个球面，这三个球面与地球表面的交点只有一个，那就是点A，即接收机所在的位置，但要注意，此时得出的是二维坐标。【易错警示】任何时间、任何地点都能观测到4颗以上的卫星，即意味卫星定位必须使用4颗以上的卫星。这种认识是错误的。根据3颗卫星提供的资料，运用数学原理就可以计算出地面静止物体的位置。有4颗卫星提供材料，除可进一步提高定位的精确度外，还可迅速计算出运动物体的空间位置。因此，使用3颗卫星就可以粗略定位了。2013年4月20日四川
7、雅安地震牵动人心。地震救援过程中，挖掘机、起重机等大型工程机械设备的使用将提高救援效率。工程机械行业企业第一时间行动，采用企业GPS定位系统，及时快速寻找灾区附近工程设备和专业人员，全程监测设备救援状态，一旦前方设备需要任何技术支援或救援需要更多的设备，企业总部将立即通过GPS定位，进行合理及时的指挥与协调。全球定位系统的应用领域 根据以上材料，结合教材分析探究：GPS的主要功能是什么？它能应用在哪些领域？【例证2】(2012年浙江六校联考)读“车载GPS导航监控原理示意图”，完成(1)(2)题。(1)图中M表示()A制作GPS接收机B分析交通状况 C生成电子地图 D计算三维坐标(2)车载GP
8、S通过公共电信网络传给交通监控中心的信息是()A车载GPS所在道路的拥堵状况 B车载GPS所在地的地理坐标 C车载GPS所在车辆的违章信息 D车载GPS规划的导航路线答案(1)C(2)B【练习2】读下图，回答(1)(2)题。(1)上图是诺基亚的一款GPS手机的GPS功能显示图，该手机的出现说明了()AGPS技术已经成为人们日常生活的必备工具 B随着GPS技术的普及，民用GPS技术发展很快 C只有名牌的手机厂商才有能力开发GPS手机技术，中国目前还没有掌握此技术 D手机GPS导航不需要通过GPS卫星，有手机信号就行(2)手机GPS功能的出现说明GPS逐渐走进了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、
9、探险的好帮手，其原因正确的是()AGPS手机成为时尚 BGPS技术可以帮助人们选择最合适的旅游线路，降低旅游成本 CGPS技术可以扩大人们的出行范围 DGPS技术可使旅游者更具安全感【答案】(1)B(2)B本题以实际的生活实例为背景，考查全球定位系统在交通领域的应用。第(1)题，GPS有定位导航功能，接收信号时，首先需要卫星进行定位；GPS手机的出现说明GPS已融入人们的生活，但并不说明GPS技术已成为人们日常生活的必备工具；中国已经掌握了研发GPS手机的技术。第(2)题，人们出行、旅游、探险时用到GPS技术，说明GPS技术具有定位、导航的实用价值，有利于旅游者选择旅游线路。全球定位系统的应用
10、领域应用领域作 用救援广泛应用于消防、救护、交通疏导、搜寻自然灾害及突发事故中失踪人员、渔船救助等突发事件方面应用领域作 用交通航海(1)GPS航海自主导航系统：向用户提供船舶的位置、航速、航向和时间信息，也包括海图航迹显示等(2)港口管理和进港引导系统：主要用于港口、码头的船舶高度整理、进港船舶引导，以确保航行安全和秩序(3)航路交通管理系统：主要用于近海和内河船舶导航和管理航空实现最佳空域划分与管理、空中交通流量管理以及飞行路线管理，保证了空中交通管制的安全性和灵活性公共交通实时播放路况信息，自动匹配最优行车路线。能最大限度地满足乘客的要求，从而减少空载率，降低能源消耗应用领域作 用旅游探
11、险旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在位置，确定前往目的地的最优行进方式和路线；野外探险者可以快捷地找到合适的道路和宿营地点，并在发生险情时，迅速定位、报警，以便及时、有效地得到救援军 事为各种军事活动定位、导航，如许多高科技武器配备了GPS系统，精确制导，大大提高了命中率生产和工程建设可以利用GPS系统发展“精准农业”，精确地喷洒化肥和农药；同时也广泛运用在工程定位、测量领域，提高工程建设的效率和精确性科学研究可以监测地壳运动等【方法技巧】关联图总结GPS的应用范围【拓展延伸】全球定位系统的功能(1)精确定时：广泛应用于天文台、通信系统基站、电视台中。(2)工程施工：道路、桥梁、隧道的施
12、工中大量采用GPS设备进行工程测量。(3)勘探测绘：野外勘探及城市规划中都有用到。(4)导航：武器导航(巡航导弹)，车辆导航(车辆调度、监控系统)，船舶导航，飞机导航，星际导航等。(5)定位：车辆防盗系统，手机、PDA、PPC等移动通信设备防盗，电子地图，定位系统，儿童及特殊人群的防走失系统等。教材第101页活动 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。(1)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可顺利导航至可疑地点，并直接查询、调阅地籍图等相关资料以便研究判断。(2)大地测量：利用GPS测
13、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。(3)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。(4)森林防火：利用GPS进行火场定位、火场布兵、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。(5)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，由此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
14、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。3GPS应用领域及主要功能。GPS应用领域主要功能在海洋绘测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GPS应用领域主要功能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、确定道路位置、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重要作用在合理施肥，精确农业管理方面的应用依据农田土壤养分含量分布图，设置有GPS接收机的“受控应用”的喷施器，在GPS的控制下，依据土壤养分含量分布图，能够精确地给田地的各点施肥在精确定时方面的应用每颗GPS卫星上都有精密的原子钟，所以GPS接收机可以接收到精确的时间信息
