【地理】3.1 全球定位系統(tǒng)的應用 課件2(中圖版必修3)

1、第一節(jié)第一節(jié) 全球定位系統(tǒng)的應用全球定位系統(tǒng)的應用一、全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成用戶接收系統(tǒng)用戶接收系統(tǒng)空間衛(wèi)星系統(tǒng)空間衛(wèi)星系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)(三大子系統(tǒng)三大子系統(tǒng))空間衛(wèi)星系統(tǒng)由均勻分布在空間衛(wèi)星系統(tǒng)由均勻分布在6個軌個軌道平面上的道平面上的24顆高軌道工作衛(wèi)星構(gòu)成，顆高軌道工作衛(wèi)星構(gòu)成，各軌道平面相對于赤道平面的傾角為各軌道平面相對于赤道平面的傾角為55，軌道平面間距，軌道平面間距60。在每一軌。在每一軌道平面內(nèi)，各衛(wèi)星夾角距差為道平面內(nèi)，各衛(wèi)星夾角距差為90，任，任一軌道上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道上的相一軌道上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道上的相應衛(wèi)星超前應衛(wèi)星超前30

2、?？臻g系統(tǒng)的每顆衛(wèi)星?？臻g系統(tǒng)的每顆衛(wèi)星每每12小時沿近圓形軌道繞地球一周，由小時沿近圓形軌道繞地球一周，由星載高精度原子鐘控制無線電發(fā)射機在星載高精度原子鐘控制無線電發(fā)射機在低躁音窗口低躁音窗口;附近發(fā)射附近發(fā)射L1、L2兩種載波，兩種載波，向全球的用戶接收系統(tǒng)連續(xù)的播發(fā)向全球的用戶接收系統(tǒng)連續(xù)的播發(fā)GPS導航信號。導航信號。GPS工作衛(wèi)星組網(wǎng)保障全球工作衛(wèi)星組網(wǎng)保障全球任一時刻、任一地點都可對任一時刻、任一地點都可對4顆以上的顆以上的衛(wèi)星進行觀測，實現(xiàn)連續(xù)、實時地導航衛(wèi)星進行觀測，實現(xiàn)連續(xù)、實時地導航和定位。和定位。地面監(jiān)控系統(tǒng)由均勻分布在美國本土和三大洋的美地面監(jiān)控系統(tǒng)由均勻分布在美國本

3、土和三大洋的美軍基地上的軍基地上的5個監(jiān)測站、一個主控站和三個注入站構(gòu)成。個監(jiān)測站、一個主控站和三個注入站構(gòu)成。該系統(tǒng)的功能是：對空間衛(wèi)星系統(tǒng)進行監(jiān)控、控制，并該系統(tǒng)的功能是：對空間衛(wèi)星系統(tǒng)進行監(jiān)控、控制，并向每顆衛(wèi)星注入更新的導航電文。地面監(jiān)測站的主要任向每顆衛(wèi)星注入更新的導航電文。地面監(jiān)測站的主要任務是用務是用GPS接收系統(tǒng)測量每顆衛(wèi)星的偽距和距離差，采接收系統(tǒng)測量每顆衛(wèi)星的偽距和距離差，采集氣象數(shù)據(jù)，并將觀測數(shù)據(jù)傳送給主控點。集氣象數(shù)據(jù)，并將觀測數(shù)據(jù)傳送給主控點。5個監(jiān)控站均個監(jiān)控站均為無人職守的數(shù)據(jù)采集中心。主控站接受各監(jiān)測站的為無人職守的數(shù)據(jù)采集中心。主控站接受各監(jiān)測站的GPS衛(wèi)星觀

4、測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星工作狀態(tài)數(shù)據(jù)、各監(jiān)測站和注衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星工作狀態(tài)數(shù)據(jù)、各監(jiān)測站和注入站自身的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)上述各類數(shù)據(jù)，及時編入站自身的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)上述各類數(shù)據(jù)，及時編算每顆衛(wèi)星的導航電文傳送給注入站?？刂坪蛥f(xié)調(diào)監(jiān)測算每顆衛(wèi)星的導航電文傳送給注入站?？刂坪蛥f(xié)調(diào)監(jiān)測站間、注入站間的工作，檢驗注入衛(wèi)星的導航電文是否站間、注入站間的工作，檢驗注入衛(wèi)星的導航電文是否正確以及衛(wèi)星是否將電文發(fā)給了正確以及衛(wèi)星是否將電文發(fā)給了GPS用戶系統(tǒng)。診斷衛(wèi)用戶系統(tǒng)。診斷衛(wèi)星工作狀態(tài)，改變偏離軌道的衛(wèi)星位置和姿態(tài)，調(diào)整備星工作狀態(tài)，改變偏離軌道的衛(wèi)星位置和姿態(tài)，調(diào)整備用衛(wèi)星取代失效衛(wèi)星。注入站接受主控站送達

5、的各衛(wèi)星用衛(wèi)星取代失效衛(wèi)星。注入站接受主控站送達的各衛(wèi)星導航電文并將之注入飛越其上空的每顆衛(wèi)星。導航電文并將之注入飛越其上空的每顆衛(wèi)星。用戶接收系統(tǒng)主要由以無線電傳感和計算機技用戶接收系統(tǒng)主要由以無線電傳感和計算機技術(shù)支撐的術(shù)支撐的GPS衛(wèi)星接收機和衛(wèi)星接收機和GPS數(shù)據(jù)處理軟件構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理軟件構(gòu)成。GPS接收機能捕獲、跟蹤衛(wèi)星，接收放大接收機能捕獲、跟蹤衛(wèi)星，接收放大GPS信號信號并對信號進行解調(diào)和濾波處理，還原出并對信號進行解調(diào)和濾波處理，還原出GPS衛(wèi)星發(fā)衛(wèi)星發(fā)送的導航電文，解求信號在站星間的傳播時間和載送的導航電文，解求信號在站星間的傳播時間和載波相位差，實時地獲得導航定位數(shù)據(jù)或采用

6、后處理波相位差，實時地獲得導航定位數(shù)據(jù)或采用后處理的方式，獲得定位、測速、定時等數(shù)據(jù)。的方式，獲得定位、測速、定時等數(shù)據(jù)。問題探討問題探討: 按照理論按照理論,我們知道要保證地面各點能我們知道要保證地面各點能接收到信息只要接收到信息只要3顆衛(wèi)星就可以了顆衛(wèi)星就可以了,為什么為什么我們要用我們要用4顆衛(wèi)星呢顆衛(wèi)星呢?6060度度4顆，顆，90度度DC二、全球定位系統(tǒng)的應用二、全球定位系統(tǒng)的應用1、軍事方面、軍事方面 隨著衛(wèi)星技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛運用，戰(zhàn)爭的陸、海、隨著衛(wèi)星技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛運用，戰(zhàn)爭的陸、海、空三維空間已發(fā)展到陸、海、空、天、電（磁）五維空間。空三維空間已發(fā)展到陸、海、空、天、

7、電（磁）五維空間。在海灣戰(zhàn)爭中，美國航天司令部統(tǒng)一指揮了約在海灣戰(zhàn)爭中，美國航天司令部統(tǒng)一指揮了約70顆衛(wèi)星，顆衛(wèi)星，支援陸?？兆鲬?zhàn)，海灣戰(zhàn)爭也因此被稱為支援陸?？兆鲬?zhàn)，海灣戰(zhàn)爭也因此被稱為“第一次空間戰(zhàn)第一次空間戰(zhàn)爭爭”。顯然，誰擁有。顯然，誰擁有“制信息權(quán)制信息權(quán)”，誰就能掌握高技術(shù)戰(zhàn)，誰就能掌握高技術(shù)戰(zhàn)場的主動權(quán)，而場的主動權(quán)，而“制信息權(quán)制信息權(quán)”又離不開又離不開“制天權(quán)制天權(quán)”?！爸铺鞕?quán)制天權(quán)”與美國國家導彈防御系統(tǒng)也有著密不可分的聯(lián)與美國國家導彈防御系統(tǒng)也有著密不可分的聯(lián)系，如果衛(wèi)星被毀或系，如果衛(wèi)星被毀或“致盲致盲”它就會癱瘓，因此，美國在它就會癱瘓，因此，美國在打打“衛(wèi)星戰(zhàn)衛(wèi)星

8、戰(zhàn)”方面比誰都起勁。方面比誰都起勁。作用：給航行中的軍艦、飛機及導彈等設(shè)施提供定位作用：給航行中的軍艦、飛機及導彈等設(shè)施提供定位和導航信息；同時也應用于野外行進中的單兵和移動和導航信息；同時也應用于野外行進中的單兵和移動裝置的定位及跟蹤裝置的定位及跟蹤2、測量方面、測量方面 本次測量除采用本次測量除采用1975年時的傳統(tǒng)測量方法外，還采年時的傳統(tǒng)測量方法外，還采取取GPS測量系統(tǒng)。測量系統(tǒng)。 珠穆朗瑪峰高度最新測量結(jié)果為珠穆朗瑪峰高度最新測量結(jié)果為8844.43米米參數(shù)：珠穆朗瑪峰峰頂巖石面高參數(shù)：珠穆朗瑪峰峰頂巖石面高程測量精度程測量精度0.21米；峰頂冰雪米；峰頂冰雪深度深度3.50米。米

9、。 原原1975年公布的珠峰高程數(shù)據(jù)停年公布的珠峰高程數(shù)據(jù)停止使用。止使用。2005年年10月月9日上午日上午10時，國家時，國家測繪局局長陳邦柱宣布珠穆朗測繪局局長陳邦柱宣布珠穆朗瑪峰高度最新測量結(jié)果：瑪峰高度最新測量結(jié)果：車載型車載型GPS機機3、交通方面、交通方面 通過通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險情或發(fā)生定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險情或發(fā)生事故的車輛進行緊急援助。監(jiān)控臺的電子地圖可顯示求助事故的車輛進行緊急援助。監(jiān)控臺的電子地圖可顯示求助信息和報警目標，規(guī)劃出最優(yōu)援助方案，并以報警聲、光信息和報警目標，規(guī)劃出最優(yōu)援助方案，并以報警聲、光提醒值班人員進行應急處理。提醒值班人員

10、進行應急處理。 4、緊急援助、緊急援助案例：案例：2005年年8月月10日傍晚六點左右，飛達日傍晚六點左右，飛達GPS監(jiān)控中心接到要求查監(jiān)控中心接到要求查詢粵詢粵S4HXXX車輛位置的電話，原來駕駛該車輛的趙先生當天下午車輛位置的電話，原來駕駛該車輛的趙先生當天下午被一伙歹徒劫持了，這伙歹徒打電話給趙先生的親人勒索金錢，飛被一伙歹徒劫持了，這伙歹徒打電話給趙先生的親人勒索金錢，飛達監(jiān)控中心迅速查出該車輛停放在惠州市惠環(huán)鎮(zhèn)離莞惠公路約達監(jiān)控中心迅速查出該車輛停放在惠州市惠環(huán)鎮(zhèn)離莞惠公路約100米的地方，并將情況通知了公司的負責人。傍晚七點半，飛達公司米的地方，并將情況通知了公司的負責人。傍晚七點

11、半，飛達公司人員到達現(xiàn)場，利用先進的專用設(shè)備，很快發(fā)現(xiàn)該車輛，為了不打人員到達現(xiàn)場，利用先進的專用設(shè)備，很快發(fā)現(xiàn)該車輛，為了不打草驚蛇，指示監(jiān)控中心將車輛斷油斷電。后來，在當?shù)鼐斓拇罅Σ蒹@蛇，指示監(jiān)控中心將車輛斷油斷電。后來，在當?shù)鼐斓拇罅ψ凡断?，將一名探聽虛實的賊抓獲。警察根據(jù)他提供的指示很快找追捕下，將一名探聽虛實的賊抓獲。警察根據(jù)他提供的指示很快找回了被劫持了的趙先生，人和車都完好無損。經(jīng)審訊，該團伙共有回了被劫持了的趙先生，人和車都完好無損。經(jīng)審訊，該團伙共有八人，專門伺機對東莞的車主進行綁架勒索，已多次作案，想不到八人，專門伺機對東莞的車主進行綁架勒索，已多次作案，想不到這次栽在

12、衛(wèi)星定位手里。這次栽在衛(wèi)星定位手里。5、農(nóng)業(yè)方面、農(nóng)業(yè)方面（1）精準農(nóng)業(yè)耕作）精準農(nóng)業(yè)耕作 利用利用GPS技術(shù)，配合遙感技術(shù)（技術(shù)，配合遙感技術(shù)（RS）和地理信息系統(tǒng)）和地理信息系統(tǒng)（GIS），能夠做到監(jiān)測農(nóng)作物產(chǎn)量分布、），能夠做到監(jiān)測農(nóng)作物產(chǎn)量分布、 土壤成分和性土壤成分和性質(zhì)分布、做到合理施肥、播種和噴灑農(nóng)藥，節(jié)約費用、降質(zhì)分布、做到合理施肥、播種和噴灑農(nóng)藥，節(jié)約費用、降低成本、達到增加產(chǎn)量提高效益低成本、達到增加產(chǎn)量提高效益 的目的。利用差分的目的。利用差分GPS技術(shù)可以做到：土壤養(yǎng)分分布調(diào)查技術(shù)可以做到：土壤養(yǎng)分分布調(diào)查 、 監(jiān)測作物產(chǎn)量監(jiān)測作物產(chǎn)量 、合、合理施肥，精確農(nóng)業(yè)管理。理

13、施肥，精確農(nóng)業(yè)管理。 在作物生長期的管理中，利用遙感圖象并結(jié)合在作物生長期的管理中，利用遙感圖象并結(jié)合GPS可可繪出作物色彩變化圖。利用繪出作物色彩變化圖。利用GPS定位采集一定數(shù)量定位采集一定數(shù)量 的土的土壤及作物樣品進行分析，可以繪制出作物生長的不同時期壤及作物樣品進行分析，可以繪制出作物生長的不同時期的土壤含量的系列分布圖。的土壤含量的系列分布圖。 這樣可以做到精確地對作物這樣可以做到精確地對作物生長進行管理。生長進行管理。（2）在林業(yè)管理方面的應用）在林業(yè)管理方面的應用GPS技術(shù)在確定林區(qū)面積，估算木材量，計算可采伐木材技術(shù)在確定林區(qū)面積，估算木材量，計算可采伐木材面積，確定原始森林、

14、道路位置，面積，確定原始森林、道路位置， 對森林火災周邊測量，對森林火災周邊測量，尋找水源和測定地區(qū)界線等方面可以發(fā)揮其獨特的重要的尋找水源和測定地區(qū)界線等方面可以發(fā)揮其獨特的重要的作用。作用。 在森林中進行常規(guī)測量相當困難，而在森林中進行常規(guī)測量相當困難，而GPS定位技定位技術(shù)可以發(fā)揮它的優(yōu)越性，精確測定森林位置術(shù)可以發(fā)揮它的優(yōu)越性，精確測定森林位置 和面積，繪和面積，繪制精確的森林分布圖。制精確的森林分布圖。（3）GPS技術(shù)用于森林防火技術(shù)用于森林防火它是在飛機的環(huán)動儀上安裝熱紅外系統(tǒng)和它是在飛機的環(huán)動儀上安裝熱紅外系統(tǒng)和GPS接收機，接收機， 使用這些機載設(shè)備來確定火災位置，并迅速向地面

15、站報告。使用這些機載設(shè)備來確定火災位置，并迅速向地面站報告。（4）魚群定位）魚群定位 在在2006年的年的“五一五一”黃金周，黃金周，12位北京戶外運動愛好位北京戶外運動愛好者在內(nèi)蒙古庫布其沙漠進行徒步穿越時被困，其中一位隊者在內(nèi)蒙古庫布其沙漠進行徒步穿越時被困，其中一位隊員不幸遇難。由于遇險地點位于沙漠深處，給搜救工作帶員不幸遇難。由于遇險地點位于沙漠深處，給搜救工作帶來很大困難。所幸的是探險隊員們隨身帶了來很大困難。所幸的是探險隊員們隨身帶了GPS全球衛(wèi)星全球衛(wèi)星定位手持機，通過定位手持機，通過GPS定位準確地向救援人員報告了遇險定位準確地向救援人員報告了遇險地點的經(jīng)緯度坐標，救援人員也通

16、過地點的經(jīng)緯度坐標，救援人員也通過GPS定位，在茫茫沙定位，在茫茫沙漠中找到了被困隊員。這次意外，讓更多人知道了漠中找到了被困隊員。這次意外，讓更多人知道了GPS這這個名詞。如果沒有個名詞。如果沒有GPS，在沒有向?qū)У那闆r下，這樣的沙，在沒有向?qū)У那闆r下，這樣的沙漠穿越與救援幾乎是不可想象的。漠穿越與救援幾乎是不可想象的。在旅游及野外考察中的應用在旅游及野外考察中的應用在旅游及野外考察中，比如到風景秀麗的地區(qū)去旅游，到在旅游及野外考察中，比如到風景秀麗的地區(qū)去旅游，到原始大森林、雪山峽谷或者大沙漠地區(qū)去進行野外考察，原始大森林、雪山峽谷或者大沙漠地區(qū)去進行野外考察，GPS接收機是你最忠實的向?qū)А？梢噪S時知道你所在的位接收機是你最忠實的向?qū)А？梢噪S時知道你所在的位置及行走速度和方向，置及行走速度和方向， 使你不會迷失路途。使你不會迷失路途。6、休閑娛樂、休閑娛樂 把全球定位系統(tǒng)（把全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System - GPS）比喻成八爪魚，是因為它所觸及的行業(yè)相當廣）比喻成八爪魚，是因為它所觸及的行業(yè)相當廣泛，非泛，非“八爪八爪”以蔽之，可以說人類的想像力有多寬，以蔽之，可以說人類的想像力有多寬，其應用就有多廣。目前掌上型導航接收機已經(jīng)問世。其應用就有多廣。目前掌上型導航接收機已經(jīng)問世。可望不久會生產(chǎn)出手表式的可望不