2018-2019版高中地理 第三章 地理信息技術(shù)應用 第三節(jié) 全球定位系統(tǒng)及其應用學案 中圖版必修3.doc

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第三節(jié)　全球定位系統(tǒng)及其應用 [學習目標]　1.了解全球定位系統(tǒng)的概念、組成。2.能舉例說明全球定位系統(tǒng)在定位導航中的作用。 一、全球定位系統(tǒng) 1．概念：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)。 2．組成 (1)空間星座：由21顆工作衛(wèi)星、3顆備用衛(wèi)星組成。要獲得運動的點的準確的三維信息，必須接收到4顆GPS衛(wèi)星的信號。 (2)地面監(jiān)控系統(tǒng)：包括1個主控站、3個注入站和5個監(jiān)控站。 (3)用戶系統(tǒng)(接收設(shè)備) ①組成：包括接收機硬件、GPS數(shù)據(jù)處理軟件等。 ②接收機 類型 判斷 1．全球定位系統(tǒng)的主要作用是定位和導航。(　√　) 2．要實現(xiàn)地面接收機的定位，地面觀測者最少要接收到4顆GPS衛(wèi)星的信號。(　√　) 3．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。(　√　) 4．北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)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，但受天氣影響較大。(　　) 二、全球定位系統(tǒng)與定位導航 1．精度 (1)靜態(tài)導航定位：達到厘米級甚至毫米級精度。 (2)動態(tài)定位：達到1米以內(nèi)精度。 (3)速度測量：達到厘米級精度。 (4)時間測量：達到毫微秒級精度。 2．應用 最初用于軍事目的，目前已擴展到以下領(lǐng)域： (1)交通、郵電、地礦、建筑、農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、公安等部門和行業(yè)。 (2)監(jiān)測地殼的微小移動，幫助預報地震。 (3)與GIS、RS結(jié)合，為資源調(diào)查、工程管理、精細農(nóng)業(yè)服務等。 思考　舉例說明GPS在大地測量中的作用。 答案　GPS定位不受地形、地物限制，用于大地測量準確方便。例如喜馬拉雅山主峰珠穆朗瑪峰最新高度8 844.43米，就是運用GPS技術(shù)測得的。 探究點　全球定位系統(tǒng)及其應用 閱讀下面的三則材料，分析完成下列問題。 材料一　濃霧協(xié)助英法聯(lián)軍創(chuàng)造了“九日奇跡”。1940年5月24日，德軍以“閃電戰(zhàn)”攻破馬奇諾防線，把40萬英法聯(lián)軍包圍在法國的敦刻爾克海灘上。從26日至31日都是大霧天氣，濃厚的云霧籠罩在海峽上空，加上油庫燃燒形成的黑煙，使德軍戰(zhàn)斗機找不到轟炸目標。到4日上午，聯(lián)軍共撤出34.6萬人，有人說是濃霧創(chuàng)造了奇跡。 材料二　據(jù)有關(guān)報道，第二次海灣戰(zhàn)爭中，伊拉克軍方點燃巴格達周圍澆灌石油的戰(zhàn)壕來阻礙美軍事行動，但美專家指出煙霧對美軍使用的衛(wèi)星制導導彈沒有任何影響。 材料三　在第二次海灣戰(zhàn)爭中，許多美國飛行員在被擊落后還能得以生還，人們常常驚羨于美國人的神奇。 1．材料一和材料二中同樣是煙霧，為什么能阻滯德軍的襲擊，而不能對美軍的轟炸產(chǎn)生影響？ 答案　“二戰(zhàn)”時的德軍飛行員主要依靠人眼的視力發(fā)現(xiàn)目標，一旦有低層煙霧出現(xiàn)，人會看不清地面的物體。而第二次海灣戰(zhàn)爭中，因為美軍采用了全球定位系統(tǒng)(GPS)，能提供精密的三維坐標、速度和時間，并且具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的特點，因而不受煙霧的影響。 2．在材料三中美軍是如何確定飛行員的位置并進行救援的？ 答案　美軍用的是GPS技術(shù)。因為當時多國部隊是跨國界、跨地區(qū)作戰(zhàn)，對地理環(huán)境相當陌生，僅依靠地圖的作用是有限的，正是因為有了手持型GPS接收機的幫助，才使許多美國士兵得以生還。 3．GPS提供了哪些信息使其能應用于導航？ 答案　GPS提供的定位信息主要有經(jīng)度、緯度和高程。 1．全球定位系統(tǒng)的特點 2．全球定位系統(tǒng)的應用 應用領(lǐng)域 作用 救援 廣泛應用于消防、救護、交通疏導、搜尋自然災害及突發(fā)事故中失蹤人員、漁船救助等突發(fā)事件方面 交通 航海 ①GPS航海自主導航系統(tǒng)：向用戶提供船舶的位置、航速、航向和時間信息，也包括海圖、航跡顯示等。②港口管理和進港引導系統(tǒng)：主要用于港口、碼頭的船舶高度調(diào)整、進港船舶引導，以確保航行安全和秩序。③航路交通管理系統(tǒng)：主要用于近海和內(nèi)河船舶導航和管理 航空 實現(xiàn)最佳空域劃分與管理、空中交通流量管理以及飛行路線管理，保證了空中交通管制的安全性和靈活性 公共 交通 實時播放路況信息、自動匹配最優(yōu)行車路線，能最大限度地滿足乘客的要求，從而減少空載率，降低能源消耗 旅游探險 旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在的位置，確定前往目的地的最優(yōu)行進方式和路線；野外探險者可以快捷地找到合適的道路和宿營地點，并在發(fā)生險情時迅速定位、報警，以便及時、有效地得到救援 軍事 為各種軍事活動定位、導航，如許多高科技武器配備了GPS系統(tǒng)，精確制導，大大提高了命中率 生產(chǎn)和工 程建設(shè) 可以利用GPS系統(tǒng)發(fā)展“精準農(nóng)業(yè)”，精確地噴灑化肥和農(nóng)藥；同時也廣泛運用于工程定位、測量領(lǐng)域，提高工程建設(shè)的效率和精確性 科學研究 可以監(jiān)測地殼運動等 “3S”技術(shù)的選取方法 在做從“3S”技術(shù)中選取適當手段之類的題目時，看其工作對象是“點”還是“面”，是“點”則選用GPS，如導航、珠峰高度測量等，如果是“面”則需看突出監(jiān)測方面還是需處理計算才能得出結(jié)果，如果監(jiān)測森林火災應選用RS，要在某城市規(guī)劃大型商業(yè)中心應選用GIS。 技術(shù)手段 應用過程 實質(zhì) RS 收集信息的感知手段 “看”一面 GIS 分析、對比、計算數(shù)據(jù)源 “想、算”一面 GPS 定位、導航 定“點”(單個、多個) 讀“車載GPS導航監(jiān)控原理示意圖”，回答1～2題。 1．圖中M表示(　　) A．制作GPS接收機 B．分析交通狀況 C．生成電子地圖 D．計算三維坐標 2．車載GPS通過公共電信網(wǎng)絡(luò)傳給交通監(jiān)控中心的信息是(　　) A．車載GPS所在道路的擁堵狀況 B．車載GPS所在地的地理坐標 C．車載GPS所在車輛的違章信息 D．車載GPS規(guī)劃的導航路線 答案　1.C　2.B 解析　第1題，M表示地理信息系統(tǒng)的生成過程：由紙質(zhì)地圖進行數(shù)字化處理，并經(jīng)過相應的信息處理，生成電子地圖。第2題，交通監(jiān)控中心監(jiān)控車輛的行駛狀況，主要通過隨時掌握車載GPS所在地的地理坐標。 2017年天津全運會上，北斗衛(wèi)星導航應用技術(shù)為賽事提供全面保障。據(jù)此完成1～2題。 1．北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)除能夠提供精確的定位、測速外，還能夠提供的服務包括(　　) ①授時　②通信服務?、坜r(nóng)作物長勢監(jiān)測　④氣溫異常監(jiān)測 A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 2．在應用地理信息系統(tǒng)進行城市道路規(guī)劃時，最適合作為基準圖件的是(　　) A．行政區(qū)劃圖 B．人口密度圖 C．遙感影像 D．商業(yè)分布圖 答案　1.A　2.C 解析　第1題，農(nóng)作物長勢監(jiān)測和氣溫異常監(jiān)測通過遙感技術(shù)可實現(xiàn)。第2題，遙感影像能及時真實地反映城市道路現(xiàn)狀，以此為基準圖件制作出的規(guī)劃才能切合實際。 熱力圖是利用手機基站定位，獲取該區(qū)域的用戶數(shù)量來渲染地圖顏色，實時描述人群分布密度和變化趨勢的一種地圖。下圖為“某區(qū)域熱力圖”。某游客從下圖A處驅(qū)車趕往B處，其手機地圖提示“前方1千米處行駛非常緩慢”。完成3～4題。 3．該游客手機地圖發(fā)出該提示信息需利用的地理信息技術(shù)有(　　) A．GPS和RS B．GIS和RS C．GPS和GIS D．GIS、RS和GPS 4．通過對熱力圖提供的大數(shù)據(jù)進行分析，不能(　　) A．確定道路擁堵狀況 B．評估區(qū)域商業(yè)價值 C．核定區(qū)域游客數(shù)量 D．助力交通部門決策 答案　3.C　4.C 解析　第3題，手機地圖發(fā)布該提示信息需要利用GPS對車輛進行定位，還需要利用GIS對線路狀況信息進行分析、處理。第4題，熱力圖能實時描述人群分布密度，而游客數(shù)量是不斷變化的，通過對熱力圖提供的大數(shù)據(jù)進行分析，并不能核定區(qū)域游客數(shù)量。 5．閱讀材料，回答問題。 “下一輛車離本站還有1.2千米，約3分鐘內(nèi)到達。”這是記者2013年在上海公交71路凱旋路站看到的一塊約1.1米高、2米長的智能化電子站牌上顯示的內(nèi)容。2分鐘后，電子站牌再次顯示：“下一輛車離本站400米，1分鐘內(nèi)到達?！?0多秒后，記者看到離本站60米開外的一輛71路公交車緩緩駛來。 (1)智能化電子站牌采用了哪一種地理信息技術(shù)？ (2)結(jié)合其他地理信息技術(shù)的使用，電子站牌將會更加智能化。請你設(shè)想一下，電子站牌還可以具備哪些智能化功能？ 答案　(1)GPS技術(shù)。 (2)結(jié)合地理信息系統(tǒng)等的使用，電子站牌除了能告知乘客下班車位置、到站時間，還可以提供沿途施工、車輛拋錨、天氣、新聞、廣告等信息；還可以配備數(shù)字電視，解除乘客等車時的枯燥乏味。 圖表特征：“3S”圖像往往作為考查的載體，用來考查“3S”技術(shù)的應用。在遙感圖像中，遙感影像圖是根據(jù)遙感影像繪制的圖形；GIS圖像主要是根據(jù)GIS的圖層疊加原理，展示不同的圖層；GPS多以材料為背景，圖像呈現(xiàn)不多，一般僅通過手持機界面圖或工作流程圖來考查，但與RS和GIS的綜合應用所得的圖像也是較為常見的考查方式。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 下圖為某冰川所在區(qū)域遙感影像。圖中甲點所處的地形是(　　) A．山谷 B．山脊 C．沖積扇 D．盆地  下圖為某冰川所在區(qū)域遙感影像。圖中甲點所處的地形是(　　) A．山谷　B．山脊　C．沖積扇　D．盆地 要求判斷一個點的地形。 1.冰川塊狀分布，伸出多處冰舌，可知圖示區(qū)域冰川作用活躍。 2．根據(jù)成像原理，地勢較低的山谷光線較暗，地勢較高的山脊光線明亮。 甲處光線較暗，應為山谷。 A (2017銀川調(diào)研)現(xiàn)代地理信息技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于地理環(huán)境的研究，服務于日常生產(chǎn)生活。讀圖，回答(1)～(2)題。 (1)利用圖甲可以(　　) A．了解地形和地貌特征，開展土地資源調(diào)查 B．監(jiān)測風沙和干旱災害，進行災情預測分析 C．確定時間和空間定位，進行路線篩選導航 D．測算經(jīng)濟和人口數(shù)據(jù)，確定商業(yè)網(wǎng)點布局 (2)有關(guān)圖乙車載導航儀及其所示電子地圖，下列說法正確的是(　　) A．車載導航儀借助GIS實現(xiàn)精確定位 B．車載導航儀通過RS獲得交通信息 C．電子地圖可以實現(xiàn)人機交互功能 D．電子地圖不能顯示自然地理信息 答案　(1)A　(2)C 解析　第(1)題，圖甲是遙感影像圖。遙感主要是人的視力的延伸，用它可以獲取圖像，了解地形和地貌特征，開展土地資源調(diào)查。B選項中的災情預測分析、C選項中的路線篩選、D選項中的測算經(jīng)濟和人口數(shù)據(jù)只能由GIS來完成。第(2)題，車載導航儀借助GPS獲得交通信息，實現(xiàn)精確定位，再通過電子地圖呈現(xiàn)出來，實現(xiàn)人機交互的功能；電子地圖也能顯示河流、湖泊等自然地理信息。 2017年9月16日，第六屆中國衛(wèi)星導航與位置服務年會暨首屆衛(wèi)星應用國際博覽會傳來消息，我國北斗衛(wèi)星導航全球系統(tǒng)正式啟動建設(shè)，計劃今年發(fā)射四顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星，拉開面向全球服務的帷幕。結(jié)合“‘北斗’定位系統(tǒng)示意圖”，完成1～2題。 1．下列不屬于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)組成部分的是(　　) ①信號接收機　②北斗衛(wèi)星?、蹅鞲衅鳌、苘囕d移動電話 A．①② B．①③ C．①④ D．③④ 2．該系統(tǒng)適用的領(lǐng)域有(　　) ①鐵路運輸?、跐O業(yè)生產(chǎn)?、劭碧健、苌址阑? A．①④ B．②③ C．①②③ D．①②③④ 答案　1.D　2.D 解析　第1題，信號接收機屬于用戶系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星屬于空間星座，這都屬于北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)的組成部分。第2題，該系統(tǒng)已在測繪、電信、水利、公路交通、鐵路運輸、漁業(yè)生產(chǎn)、勘探、森林防火和國家安全等諸多領(lǐng)域逐步發(fā)揮重要作用。 基于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的減災防災安全預警系統(tǒng)在我國災害防治中已成功應用，并對我國災害防治水平的提升產(chǎn)生了重大而深遠的影響。下圖為“某地等高線地形圖”。據(jù)此完成3～4題。 3．該地區(qū)的地質(zhì)災害(　　) A．發(fā)生頻率隨降水量的增多而減少 B．多分布于西部和北部的高山高原 C．可通過加強監(jiān)測和預報避免損失 D．強度與地質(zhì)構(gòu)造和地形地貌有關(guān) 4．北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)可用于災害預警，主要是因為它能(　　) A．及時發(fā)現(xiàn)地面變動，并傳輸位置信息 B．發(fā)布實時災情信息，有利于救災 C．分析災害的成因，提出相應解決措施 D．根據(jù)災害特點，模擬災害發(fā)生的過程 答案　3.D　4.A 解析　第3題，根據(jù)圖示經(jīng)緯度和等高線數(shù)值可以確定，該地位于我國西南地區(qū)，多地震、滑坡、泥石流等地質(zhì)災害，其強度與地質(zhì)構(gòu)造和地形地貌有關(guān)。第4題，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)能夠進行空間定位，在災害發(fā)生時能夠及時發(fā)現(xiàn)地面變動，并傳輸位置信息，起到災害預警的作用。 “因地形，用險制塞”是修筑長城的一條重要經(jīng)驗。一支探險隊對乙圖中古長城遺址遺跡進行了考察。讀圖結(jié)合相關(guān)知識，完成5～6題。 5．若乙圖所示地區(qū)有古長城經(jīng)過，你認為最可能的位置是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 6．考察隊員利用手中的 GPS 信號接收機，不可能完成的任務是(　　) A．測定古長城的地理位置 B．測量古長城的海拔 C．確定考察隊員的行進方向 D．獲取古長城毀壞情況的圖片 答案　5.B　6.D 解析　第5題，據(jù)甲圖知，古長城沿山脊的走向分布，根據(jù)等高線分布判斷①②位于山脊，而①沿等高線分布，②沿山脊走向分布，所以②為古長城經(jīng)過位置。第6題，GPS 具有定位和導航功能，能測定古長城的地理位置和海拔，確定考察隊員的前進方向；而獲取古長城的毀壞情況需借助遙感技術(shù)。 讀“我國地殼運動觀測網(wǎng)圖”，回答7～8題。 7．對地殼運動進行精確觀測采用的主要技術(shù)是(　　) A．遙感技術(shù) B．全球定位系統(tǒng) C．地理信息系統(tǒng) D．數(shù)字地球 8．根據(jù)觀測站的分布特點判斷，建立地殼運動觀測網(wǎng)最主要的目的是(　　) A．泥石流、滑坡的監(jiān)測和預報 B．大地高程測量 C．地震監(jiān)測和預報 D．電離層研究 答案　7.B　8.C 解析　圖中對地殼運動進行精確觀測的基準站、基本站與區(qū)域站在我國分布的范圍較廣，但又相對集中在我國地質(zhì)不穩(wěn)定的地區(qū)，顯然是通過對地殼運動的精確觀測，判斷各站點之間的距離位移，進行地震監(jiān)測和預報。而各站點之間的距離位移測量則需要用GPS技術(shù)。 (2017北京朝陽區(qū)期末)某科技公司研發(fā)了一款手機軟件。人們通過該軟件就能快速租用和歸還一輛單車，完成一次幾千米的市內(nèi)騎行。下圖示意北京某用戶在一天中的不同時段利用該軟件查詢到的同一區(qū)域單車分布狀況。據(jù)此回答9～10題。 9．圖中不同時段單車分布存在差異的原因最可能是該區(qū)域(　　) A．辦公區(qū)集中 B．住宅區(qū)集中 C．公交站點集中 D．工業(yè)區(qū)集中 10．查詢同一區(qū)域單車分布狀況主要運用的地理信息技術(shù)是(　　) A．GPS和GIS B．RS和GPS C．RS D．RS和GIS 答案　9.B　10.A 解析　第9題，從圖中可以看出，該區(qū)域9：43單車分布較稀疏，23：11單車分布較密集，故該區(qū)域最可能為住宅集中分布區(qū)，白天人們騎單車上班，該區(qū)域停放單車較少，晚上人們騎單車下班，該區(qū)域停放單車較多。第10題，RS的主要功能是獲取信息，GPS的主要功能是定位和導航，GIS的主要功能是信息處理。查詢同一區(qū)域單車分布狀況，需要運用的地理信息技術(shù)主要是GPS和GIS。 讀下圖，完成11～12題。 11．此圖是一款GPS手機的GPS功能顯示圖，該手機的出現(xiàn)說明了(　　) A．GPS技術(shù)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋貍涔ぞ? B．隨著GPS技術(shù)的普及，民用GPS技術(shù)發(fā)展很快 C．只有名牌的手機廠商才有能力開發(fā)GPS手機技術(shù)，我國目前還沒有掌握此技術(shù) D．手機GPS導航不需要通過GPS衛(wèi)星，有手機信號就行 12．手機GPS功能的出現(xiàn)，成為人們出行、旅游、探險的好幫手，其原因正確的是(　　) A．GPS手機成為時尚 B．GPS技術(shù)可以幫助人們選擇最合適的旅游線路，不必擔心迷路 C．GPS技術(shù)可以擴大人們的出行范圍 D．GPS技術(shù)可以使旅游者玩電子游戲 答案　11.B　12.B 解析　第11題，GPS有定位和導航功能，接收信號時，需要先通過衛(wèi)星進行定位；GPS手機的出現(xiàn)，說明GPS已融入人們生活，但并不是人們?nèi)粘Ｉ畋貍涔ぞ撸晃覈颜莆樟搜邪l(fā)GPS手機的技術(shù)。第12題，人們出行、旅游、探險時用到GPS技術(shù)，有利于旅游者選擇旅游線路。 13．讀“GPS系統(tǒng)工作流程圖”，回答下列問題。 (1)填出圖中甲、乙分別代表的內(nèi)容。 甲：____________________，乙：____________________。 (2)GPS衛(wèi)星星座中有________顆工作衛(wèi)星，要想獲得準確的三維信息，至少需要________顆定位衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)。 (3)如果你要進行一次探險活動，需要________型接收機，該類型接收機按具體用途還有哪幾種？ (4)如果某人駕車自駕游時出現(xiàn)緊急情況，監(jiān)控中心可通過車載GPS獲取哪些信息？ 答案　(1)地面監(jiān)控系統(tǒng)　GPS接收機 (2)21　4 (3)導航　車載型、航海型、航空型、星載型。 (4)車輛情況、出事地點等。 解析　第(1)題，根據(jù)圖中箭頭的指向，具有監(jiān)測控制功能的是地面監(jiān)控系統(tǒng)，接收信號的是GPS接收機。第(2)題，在GPS系統(tǒng)中有21顆工作衛(wèi)星；要獲取精確的三維信息，至少需要4顆工作衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)。第(3)題，探險需要導航型接收機。第(4)題，監(jiān)控中心可通過GPS獲取車輛情況、出事地點、人員等信息。 14．2013年4月16日，一艘“MVSuez”號商船在支付210萬美元贖金后被索馬里海盜釋放，后來又險遭另一幫海盜打劫，于是印度與巴基斯坦分別派出軍艦“戈達瓦里”號及“巴布爾”號護航。結(jié)合所學知識回答下列問題。 (1)被劫船只能迅速接近護航軍艦，得益于地理信息技術(shù)中的________(簡稱)系統(tǒng)。為什么？ (2)該系統(tǒng)可以向用戶提供船舶的哪些基本信息？ (3)若你是某物流公司(經(jīng)營貨物流通與運輸?shù)钠髽I(yè))的總經(jīng)理，你將如何在物流GPS網(wǎng)絡(luò)平臺上利用GPS系統(tǒng)來提高物流企業(yè)的工作效率與質(zhì)量？ 答案　(1)GPS　它可以向航海管理中心發(fā)送自己的位置和航向，并獲得護航艦艇編隊的位置。 (2)船舶的位置、航速、航向和時間信息；海圖、航跡顯示。 (3)當貨主交付貨物后，將GPS設(shè)備與貨物捆綁在一起運輸，然后提供給貨主提貨單和GPS網(wǎng)絡(luò)查詢密碼；當貨物裝上運輸車輛后，貨主和物流公司都可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)按貨單號和密碼查詢貨物當前的運輸位置，從而提高物流企業(yè)的工作效率與質(zhì)量。 解析　第(1)題，“迅速”是關(guān)鍵詞，得益于定位導航系統(tǒng)，它可以向航海管理中心發(fā)送自己的位置和航向，還可以獲知護航艦艇編隊的位置。第(2)題，“基本”是關(guān)鍵詞，可根據(jù)教材相關(guān)知識回答。第(3)題，由于GPS接收機在接收工作衛(wèi)星發(fā)出信號的同時，也可以把其所在地點的經(jīng)緯度、海拔、速度等信息不停地發(fā)送給工作衛(wèi)星，因此與電子地圖配合，可以隨時查詢貨物的位置、運動方向和速度等信息。因此，利用GPS系統(tǒng)的工作原理和定位方法，物流公司可以對貨物的運輸進行合理調(diào)配，提高工作效率和質(zhì)量。 考點題點細目表 考點 題點 題目序號 地理信息技術(shù)應用 全球定位系統(tǒng)及其應用 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14