高二地理湘教版必修三學案 3.3 全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用

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111 3.3 全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用 學案（湘教版必修3） [學習目標]　1.了解全球定位系統(tǒng)的主要組成部分及主要工作原理。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 全球定位系統(tǒng)，簡稱GPS，是具有在海、陸、空進行全方位、實時①____________與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。 2．組成 GPS由空間星座、地面控制系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)三部分組成，它們具有不同的空間位置、組成和分布特點。 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 位置 組成和分布 功能 空間 星座 空間 由②______顆工作衛(wèi)星和③____顆 在軌備用衛(wèi)星組成 為全天候的全球定位提供可能 地面 監(jiān)控 系統(tǒng) 地面 ④____個主控站 收集各⑤______站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星⑥________數(shù)據(jù) 3個注入站 在每顆衛(wèi)星運行至上空時，將導航數(shù)據(jù)及⑦______站的指令注入到衛(wèi)星 ⑧____個監(jiān)控站 ⑨____________衛(wèi)星上的各種設(shè)備的工作、運行情況 用戶 系統(tǒng) (接 收設(shè) 備) 用戶 包括接收機硬件、⑩______________軟件等用戶設(shè)備，硬件由天線單元和?________單元組成 捕獲GPS衛(wèi)星信號，實時地計算出?____________、速度以及?________ 3．GPS接收機的常見種類 GPS接收機種類很多，按照不同的標準，有不同的分類方法。根據(jù)用途可將GPS接收機分成下列類型： 類型 應(yīng)用 特點 ?____ 用于運動載體的導航，按具體用途分為車載型、航海型、航空型和星載型 能夠?qū)崟r地給出載體的位置和?______；價格便宜，應(yīng)用廣泛 測地型 用于精密?____和精密工程測量 定位精度?____，儀器結(jié)構(gòu)復雜；價格較貴 ?____ 用于天文臺及無線電通訊 利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間標準進行授時 二、全球定位系統(tǒng)與定位導航 1．最初設(shè)計目的：?________目的。 2．精度 (1)靜態(tài)導航定位：能達到?______級甚至__________級的精度。 (2)動態(tài)定位：能達到____米以內(nèi)的精度。 (3)速度測量：能達到________精度。 (4)時間測量：能達到________級精度。 3．應(yīng)用領(lǐng)域 目前GPS已在________________________，以及______________________________等部門和行業(yè)得到廣泛應(yīng)用?？茖W家用它來監(jiān)測______的微小移動，從而幫助預報__________。GPS與______、______結(jié)合，可以為資源調(diào)查、工程管理、精細農(nóng)業(yè)服務(wù)等。 【巧學速記】 在解答有關(guān)GPS應(yīng)用類的題目時，一定要牢牢把握其兩大功能：①定位：地球上的任何一個地點，都有特定的經(jīng)度、緯度和高程。GPS定位可迅速顯示出你所在地點的精確位置，幫助你解決自己“在哪里”的難題。②導航：GPS手持機導航可以幫助你解決“去哪里”和“如何去”的問題，這樣無論你身在何處，都不會迷路。 【反思小結(jié)】 重要知識點 關(guān)鍵點總結(jié) 我的反思 全球定位系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)的概念、組成、工作原理是應(yīng)該掌握的基礎(chǔ)知識。分清與遙感、地理信息系統(tǒng)的差異是理解掌握的關(guān)鍵 全球定位系統(tǒng) 與定位導航 全球定位系統(tǒng)的定位導航作用是?？键c，常與RS結(jié)合考查其應(yīng)用 探究點一　全球定位系統(tǒng)的組成、特點、應(yīng)用原理 【探究材料】 1．GPS系統(tǒng)共有24顆在軌衛(wèi)星，相鄰兩個GPS星座衛(wèi)星軌道之間的夾角為________度。 2．每個衛(wèi)星軌道上各有________顆衛(wèi)星，兩兩相隔約為________度。 3．全球定位系統(tǒng)有哪幾部分構(gòu)成？ 　 　 4．全球定位系統(tǒng)的特點是什么？ 　 　 　 【規(guī)律總結(jié)】 GPS的組成和工作原理 【考例探究1】　讀“GPS組成圖”，回答下列問題。 (1)GPS是________________的簡稱，是具有在海、陸、空進行________、________________與________功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。 (2)GPS的空間星座由________顆工作衛(wèi)星、____________顆備用衛(wèi)星組成，高度約________。在全球的任何地方、任何時間都可監(jiān)測到________顆以上的衛(wèi)星。在GPS導航定位時，要想獲得準確的三維信息，必須接收到________顆GPS衛(wèi)星的信號，它們被稱為________。 (3)地面監(jiān)控系統(tǒng)包括________個主控站，________個注入站和__________個監(jiān)控站。主控站的作用是________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 注入站的作用是__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)用戶系統(tǒng)用于接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，GPS接收機包括__________________和__________________等用戶設(shè)備。 (5)目前中國正在積極參與________合作開發(fā)研制的“伽利略”計劃，該系統(tǒng)空間星座由________顆衛(wèi)星組成。 探究點二　全球定位系統(tǒng)與定位導航 【探究材料】 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)”攻破馬其諾防線，把40萬英法聯(lián)軍包圍在法國的敦刻爾克海灘上。這時德軍離港口僅10英里。但在5月24日中午，希特勒卻下令部隊停止前進，直到5月26日下午才取消命令又繼續(xù)前進。利用這兩天時間，聯(lián)軍在沙灘上布置好環(huán)形防線，掩護撤退?！瓘?6日到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，他們就是后來諾曼底登陸時作戰(zhàn)的主力。有人說是濃霧創(chuàng)造了奇跡，因為這不是一次普通的撤退，撤出的是整個英國的未來！ 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，而不能對美國的轟炸產(chǎn)生影響？ 　 　 　 2．在材料三中美軍是如何確定飛行員的位置并進行組織救援的？ 　 　 　 【規(guī)律總結(jié)】 GPS在不同應(yīng)用領(lǐng)域的作用 應(yīng)用領(lǐng)域 作用 救援 廣泛應(yīng)用于消防、救護、交通疏導、搜尋自然災(zāi)害及突發(fā)事故中失蹤人員、漁船救助等突發(fā)事件方面，對消防人員、救護人員、交通警察等救援人員進行應(yīng)急調(diào)遣，提高對緊急事件的響應(yīng)效率，克服惡劣條件的影響，及時地進行處理或救援，裝有GPS設(shè)備的特種車輛在遇到突發(fā)事件時可及時進行報警、定位，從而減少損失 交 通 航 海 一是GPS航海自主導航系統(tǒng)：向用戶提供位置、航速、航向和時間信息以及海圖航跡顯示等。二是港口管理和進港引導系統(tǒng)：主要用于港口、碼頭的船舶高度整理、進港引導，以確保航行安全和秩序。三是航路交通管理系統(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。通過GPS接收設(shè)備，民航飛行員能駕機準確著陸并安全、及時出入停機坪，使各飛行航班能夠緊湊排列，提高機場利用率 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。節(jié)省運營成本，并使行車、乘車安全系數(shù)大大提高 旅游 探險 旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在位置，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；同時也廣泛運用在工程定位、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 【考例探究2】　聯(lián)系遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)有關(guān)知識，回答下列問題。 (1)上海某出租車公司在中心調(diào)度系統(tǒng)中快速查詢本公司出租車的位置信息，所采用的技術(shù)是(　　) A．RS B．GIS C．RS和GPS D．GIS和GPS (2)在分析20世紀90年代以來上海市遠紅外遙感圖像時，發(fā)現(xiàn)外環(huán)線周邊地區(qū)的紅色塊狀區(qū)域面積越來越小，而藍灰色區(qū)域面積越來越大。據(jù)此可以判斷，該地區(qū)________用地面積在縮小，而________用地面積在擴大。 (3)根據(jù)3顆衛(wèi)星提供的資料，運用數(shù)學原理就可以計算出地面靜止物體的位置。如下圖所示，有4顆衛(wèi)星提供資料，除可進一步提高定位的精準度外，還可迅速計算出________物體的空間位置。 (4)下列選項中，可以應(yīng)用“3S”技術(shù)的有(多選)(　　) A．導彈發(fā)射的精確制導 B．珠穆朗瑪峰高程的精確測量 C．人口出生率、死亡率的統(tǒng)計 D．人口密度與商業(yè)網(wǎng)點布局的相關(guān)分析 參考答案 課前準備區(qū) ①三維導航?、?1?、?　④1?、荼O(jiān)控?、迺r鐘?、咧骺亍、??、岜O(jiān)測與調(diào)控　⑩GPS數(shù)據(jù)處理　?接收　?三維坐標　?時間　?導航型　?速度　?大地測量　?高　?授時 ?軍事　?厘米　毫米　1　厘米級　毫微秒　交通、郵電、地礦、建筑　農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、公安　地殼　地震　GIS　RS 課堂活動區(qū) 探究點一 1．60　2.4　90 3．空間星座、地面控制系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)三部分。 4．全球定位系統(tǒng)能夠提供三維坐標、速度和時間信息，并且具有全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全天候、連續(xù)性、實時性等特點。 考例探究1　(1)全球定位系統(tǒng)　全方位 實時三維導航　定位　(2)21　3　2萬千米　4　4　定位星座　(3)1　3　5　收集各監(jiān)控站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星時鐘數(shù)據(jù)　在每顆衛(wèi)星運行至上空時，將導航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星 (4)接收機硬件　GPS數(shù)據(jù)處理軟件 (5)歐盟　30 解析　本題考查GPS基礎(chǔ)知識，包括GPS的功能、系統(tǒng)組成等。 探究點二 1．“二戰(zhàn)”時的德軍飛行員依靠的是人眼的視力發(fā)現(xiàn)目標，一旦低層有云霧出現(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)，能提供精確的三維坐標、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，不受煙霧的影響。 2．美國飛行員用的是GPS技術(shù)。手持型GPS接收機在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用歷史可以追溯到第一次海灣戰(zhàn)爭，當時的美國士兵中已有相當一部分配帶有手持型GPS接收機，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，地圖作用是有限的，正是因為有了手持型GPS接收機的幫助，才使許多美國士兵及時發(fā)出求救信號，最終得以生還。 考例探究2　(1)D　(2)農(nóng)業(yè)　建筑(非農(nóng)業(yè)) 　(3)運動　(4)ABD 解析　(1)查詢出租車的位置信息，首先要利用GPS進行定位，在此基礎(chǔ)上才可能利用地理信息系統(tǒng)快速查詢該公司出租車的位置信息。(2)20世紀80年代以來，上海市經(jīng)濟發(fā)展很快，外環(huán)線周圍交通便利，地價較低，第二、三產(chǎn)業(yè)發(fā)展快，而且根據(jù)上海市遠紅外遙感圖像中紅色塊狀區(qū)域面積越來越小，而藍灰色區(qū)域面積越來越大，可知農(nóng)業(yè)用地在縮小，非農(nóng)業(yè)用地在擴大。(3)應(yīng)明確地面上任何地點至少可以看到4顆GPS衛(wèi)星，但只要能接收到3顆衛(wèi)星的信號即可確定靜止物體的位置，但對運動物體特別是高速運動的物體而言，用4顆衛(wèi)星可迅速獲得其所在的位置，并且還可以提高GPS定位的精確度。(4)導彈發(fā)射的精確制導和珠穆朗瑪峰高程的精確測量需要使用全球定位系統(tǒng)，人口密度與商業(yè)網(wǎng)點布局的相關(guān)分析涉及地理事物分布的空間數(shù)據(jù)，需要借助地理信息系統(tǒng)進行分析，而人口出生率和死亡率的統(tǒng)計不涉及地理事物的定位與空間分布，不涉及3S技術(shù)。 111