微課 全球定位系統(tǒng)及其應用課件

1、3.3 全球定位系統(tǒng)及其應用 在伊拉克戰(zhàn)爭中，曾經(jīng)有記者問一位飛行員：“你知道去轟炸哪個城市嗎？” 飛行員回答：“不知道?！?“那你怎么去轟炸呢？” “容易，上級給我一個坐標，我按計算機的指引，投下采用GPS導航的炸彈掉頭就走，跟我玩游戲機沒啥兩樣?！?這個例子是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中引用GPS系統(tǒng)的典型案例。我們反對戰(zhàn)爭，但要想能更好的維護世界和平，我們也需要了解GPS全球定位系統(tǒng)這種現(xiàn)代地理信息技術。 一、全球定位系統(tǒng)(GPS)具有海陸空進行全方位、實時三維導航與定位功能的新一帶衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。通俗地說：利用衛(wèi)星，在全球范圍內適時進行導航、定位的系統(tǒng)1.概念：三邊測量術原理 假如你在野外迷了路，為

2、了確定你所處的位置，你向一個路人詢問，他告訴你這里離王家村10千米。你于是打開地圖，找到王家村，以它為圓心，按比例尺在地圖上畫一個半徑相當于10千米的圓（圖）。 然后你又遇到了另外一個路人，他告訴你距離李家村15千米。你按同樣的方法，繪制第二個圓（圖）?，F(xiàn)在，你得到了兩個交點，你必定處在其中一個點的位置。 這時，你向第三個人打聽到，這里距離張家村10千米。當你把這個圓在地圖上畫好后，你的位置也就一目了然了（圖）。這就是三邊測量術的原理。2.原理：如圖GPS接收機接收GPS衛(wèi)星A、B、C傳來的信號，“繪制”3個巨大的球體。3個球體會交于兩點，其中那個與地球表面相交的點就是這臺GPS接收機所處的位

3、置，然后通過計算得到該接收機所處的經(jīng)緯度。衛(wèi)星D測量GPS接收機所在的高程。GPS定位原理GPS的定位原理與“三邊測量術”原理相似。不同的是3顆衛(wèi)星代替了3個村子，地圖上平面的圓變成了三維的球面。（1） 24顆衛(wèi)星星座空間部分請思考：讀右圖，相鄰兩個GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度?()每個衛(wèi)星軌道上各有幾顆衛(wèi)星?它們兩兩相隔多少度? ()60度4顆，90度（2）1個主控站3個注入站5個監(jiān)控站地面控制GPS信號接收機類型導航接收機測地接收機授時接收機應用用于運動載體的導航，分為車載型、航海型、航空型和星載型用于精密大地測量用于天文臺及無線電通訊 特點能夠實時給出載體的位置和速度，價格便

4、宜，應用廣泛定位精度高，儀器結構復雜，價格較貴利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間進行授時（3）用戶設備（2）地面監(jiān)控系統(tǒng)對衛(wèi)星進行監(jiān)測和調控。4.工作過程：（1）向GPS衛(wèi)星發(fā)送導航定位信號（3）用戶系統(tǒng)接受GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號后進 行導航、定位。全球定位系統(tǒng)的特點 (1)全球，全天候工作。 (2)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，不受天氣的影響。 (3)定位精度高：單機定位精度優(yōu)于10米，采用差分定位，精度可達厘米級和毫米級。 (4)功能多，應用廣：隨著人們對GPS認識的加深，GPS不僅在測量、導航、測速、測時等方面取得更廣泛的應用而且其應用領域不斷擴大。中國“北斗”衛(wèi)星（P

5、97活動）美國最早、最成熟俄羅斯GLONASS歐洲“伽利略”計劃日本準天頂衛(wèi)星導航系統(tǒng)澳大利亞LOCATA 全球定位系統(tǒng)是美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。目前的全球覆蓋率為98%。 在美國,GPS全球衛(wèi)星定位技術與“阿波羅”飛船登月,航天飛機升空,共同給列為20世紀“三大航天工程” 二、接收機信號的解讀與操作表示接收機所在的經(jīng)緯度位置數(shù)字表示被接收信號的衛(wèi)星編號，黑色柱長短表示信號的強弱。衛(wèi)星分布圖描繪了在你處位置（圓心）仰望天空能搜索到的衛(wèi)星，大圓表示地平線，小圓為抬

6、以45角仰望天空的范圍，越靠近中心，衛(wèi)星信號越強。它能夠實時測量“四度”：經(jīng)度、緯度、高度、速度1、定位:2、導航:我現(xiàn)在在哪里？我要去哪里？如何去？二、全球定位系統(tǒng)與定位導航軍事、交通、郵電、地礦、建筑、農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、測繪、救援、公安等。3、作用:4、應用:1.GPS在軍事上的應用 軍事是GPS技術最早的應用領域,主要是為各種軍事活動提供定位導航.在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，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技術進行定位導航。 伊拉克戰(zhàn)爭中GPS制導武器占有很大的比重. 海灣戰(zhàn)爭中美軍幾乎所有的坦克、裝甲車、飛機、艦船、各級指揮部和陸軍小分隊都裝備了GPS接收機

7、，總數(shù)超過5萬部。在軌的16顆GPS衛(wèi)星，每天可提供19小時的三維數(shù)據(jù)，精度10 - 16米，測速精度0 .1米 / 秒。2.民用GPS 主要用于交通車輛導航管理、航空器定位及導航，以及地震監(jiān)測、緊急求援、旅游探險、農(nóng)業(yè)監(jiān)測、生態(tài)研究等方面。GPS地面形變分析技術在我國98年抗洪救災工作中發(fā)揮了極其重要的作用。 地處北回歸線以北5，在崇山峻嶺之間，幽深而綿長地躺臥著一條“巨龍”世界上最深和最長的峽谷，1998年10月，中國國務院正式批準將這一世界最大峽谷科學地定名為雅魯藏布大峽谷。 其峽谷核心河段平均深度為5000米，最深處達5382米，峽谷長496.3千米，遠遠超過了此前認為是世界第一的秘魯

8、科爾卡大峽谷（深3200米）。雅魯藏布大峽谷最窄處為74米 ，一般寬在80至200米之間。 世界上最大的峽谷美國科羅拉多大峽谷,也是地球上自然界7大奇景之一。 該大峽谷全長347千米,寬6至29千米,深1600米,位于美國西部亞利桑那州北部的凱巴布高原。 雅魯藏布江大峽谷的基本特點可以用十個字來概括：高、壯、深、潤、幽、長、險、低、奇、秀。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、光提醒值班人員進行應急處理。 4、緊急援助案例：2005年8月10日傍晚六點左右，飛達GPS監(jiān)控中心接到要求查詢

9、粵S4HXXX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，飛達公司人員到達現(xiàn)場，利用先進的專用設備，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，想不到這次栽在衛(wèi)星定位手里。 在2006年的“五一”黃金周，12位北京戶外運動愛

10、好者在內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，給搜救工作帶來很大困難。所幸的是探險隊員們隨身帶了GPS全球衛(wèi)星定位手持機，通過GPS定位準確地向救援人員報告了遇險地點的經(jīng)緯度坐標，救援人員也通過GPS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GPS這個名詞。如果沒有GPS，在沒有向導的情況下，這樣的沙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，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，GPS接收機是你最忠實的向導。可以隨時知道你所在的位置及行走速度和方向， 使你不會

11、迷失路途。5、農(nóng)業(yè)方面（1）精準農(nóng)業(yè)耕作 利用GPS技術，配合遙感技術（RS）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、 土壤成分和性質分布、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 的目的。利用差分GPS技術可以做到：土壤養(yǎng)分分布調查 、 監(jiān)測作物產(chǎn)量 、合理施肥，精確農(nóng)業(yè)管理。 在作物生長期的管理中，利用遙感圖象并結合GPS可繪出作物色彩變化圖。利用GPS定位采集一定數(shù)量 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的土壤含量的系列分布圖。 這樣可以做到精確地對作物生長進行管理。5、農(nóng)業(yè)方面（2）在林業(yè)管理方面的應用GPS技術在確定林區(qū)面

12、積，估算木材量，計算可采伐木材面積，確定原始森林、道路位置， 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)揮其獨特的重要的作用。 在森林中進行常規(guī)測量相當困難，而GPS定位技術可以發(fā)揮它的優(yōu)越性，精確測定森林位置 和面積，繪制精確的森林分布圖。（3）GPS技術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GPS接收機， 使用這些機載設備來確定火災位置，并迅速向地面站報告。（4）魚群定位精確的農(nóng)業(yè)航空導航專業(yè)精準農(nóng)業(yè)野外數(shù)據(jù)采集軟精確自動導航、自動駕駛輔助系統(tǒng)專業(yè)的農(nóng)業(yè)平行收割、播種選項6、休閑娛樂 把全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System - GPS）比喻

13、成八爪魚，是因為它所觸及的行業(yè)相當廣泛，非“八爪”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?？赏痪脮a(chǎn)出手表式的GPS導航接收機。攜帶和使用就更方便?？梢哉f，GPS的應用將進入人們的日常生活，其應用前景非常廣闊。GPS的應用，也許僅受人們的想像力制約。 【 閱讀指導 】 GPS 在航海、航空導航中的應用應用類型應用領域應用作用航海應用航空應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、機場監(jiān)視和管理實現(xiàn)空域劃分、空中交通流量管理、飛行路徑管理“3S”技術的區(qū)別1.在沙漠中迷路時，可用哪種方式獲知自己所處的具體位置信息（ ）A. 指南針 B. GPS設備 C. 遙感圖像 D. 地形圖2.在海灣戰(zhàn)爭中，美英聯(lián)軍的制導導彈不受濃煙、沙塵的影響，是因為采取了（ ）A、RS技術 B、GPS技術C、GIS技術 D、空間分析技術BB3.在海灣戰(zhàn)爭中，美國獲取大規(guī)模轟炸的信息資料主要應用了（ ） 遙感技術 地理信息系統(tǒng) 全球定位技術 多媒體合成技術A. B. C. D. A課堂鞏固：4. GPS系統(tǒng)是哪些技術的結晶（