3.3全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用

1、3.3 全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用第1頁(yè)程序員發(fā)覺(jué)IPHONE 秘密跟蹤用戶位置信息材料：兩名程序師發(fā)覺(jué)，蘋果系統(tǒng)產(chǎn)品一直跟蹤、存放用戶地理位置信息。該行為完全是偷偷進(jìn)行。愈加糟糕是，這些數(shù)據(jù)沒(méi)有加密保護(hù)。右圖是一個(gè)用戶位置信息統(tǒng)計(jì)。蘋果掌握大量普通用戶追蹤信息能夠做什用？若上圖位置信息屬于一位政要,會(huì)產(chǎn)生什么果？ 一個(gè)普通人信息可能并不值錢，不過(guò)成千上萬(wàn)用戶信息就能作為市場(chǎng)調(diào)查分析材料。 政要信息被泄露，有可能面臨危險(xiǎn)；“棱鏡門”事件后俄國(guó)政要全部禁止使用蘋果手機(jī)。先進(jìn)科技是把雙刃劍，謹(jǐn)防割傷!第2頁(yè) 在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，曾經(jīng)有記者問(wèn)一位飛行員：“你知道去轟炸哪個(gè)城市嗎？” 飛行員回答：“不知道。”

2、“那你怎么去轟炸呢？” “輕易，上級(jí)給我一個(gè)坐標(biāo)，我按計(jì)算機(jī)指導(dǎo)，投下采取GPS導(dǎo)航炸彈掉頭就走，跟我玩游戲機(jī)沒(méi)啥兩樣?！?這個(gè)例子是當(dāng)代戰(zhàn)爭(zhēng)中引用GPS系統(tǒng)經(jīng)典案例。我們反對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)，但要想能更加好維護(hù)世界和平，我們也需要了解GPS全球定位系統(tǒng)這種當(dāng)代地理信息技術(shù)。 第3頁(yè)一、全球定位系統(tǒng)(GPS) Global positioning system 1.概念：含有海陸空進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功效新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。通俗地說(shuō)：利用衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)適時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航、定位系統(tǒng)第4頁(yè)2.閱讀指導(dǎo) GPS起源(1)無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)缺點(diǎn)：覆蓋工作區(qū)域?。浑姴▊鬏斒艽髿庥绊?；定位精度不高。(2)衛(wèi)

3、星定位系統(tǒng)-子午儀系統(tǒng)1958年研制1964年正式投入使用。衛(wèi)星數(shù)目少(56顆)，高度較低(平均1 000 km)，從地面站觀察到衛(wèi)星時(shí)間間隔較長(zhǎng)(平均15 h)，無(wú)法提供實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航，精度較低。(3)GPS實(shí)施計(jì)劃共分三個(gè)階段：第一階段為方案論證和初步設(shè)計(jì)階段。第二階段為全方面研制和試驗(yàn)階段。第三階段為實(shí)用組網(wǎng)階段。從1973年到1979年，共發(fā)射了4顆試驗(yàn)衛(wèi)星。從1979年到1984年，又陸續(xù)發(fā)射了7顆試驗(yàn)衛(wèi)星。1989年2月4日進(jìn)入工程建設(shè)階段。1993年底實(shí)用，今后將依據(jù)計(jì)劃更換失效衛(wèi)星。第5頁(yè)三邊測(cè)量術(shù)原理 假如你在野外迷了路，為了確定你所處位置，你向一個(gè)路人問(wèn)詢，他告訴你這里離王家

4、村10千米。你于是打開(kāi)地圖，找到王家村，以它為圓心，按百分比尺在地圖上畫(huà)一個(gè)半徑相當(dāng)于10千米圓（圖）。 然后你又碰到了另外一個(gè)路人，他告訴你距離李家村15千米。你按一樣方法，繪制第二個(gè)圓（圖）?，F(xiàn)在，你得到了兩個(gè)交點(diǎn)，你必定處于其中一個(gè)點(diǎn)位置。 這時(shí)，你向第三個(gè)人探詢到，這里距離張家村10千米。當(dāng)你把這個(gè)圓在地圖上畫(huà)好后，你位置也就一目了然了（圖）。這就是三邊測(cè)量術(shù)原理。3.原理：第6頁(yè)4、定位原理： 顆衛(wèi)星定位一點(diǎn)1234S1S3S4S2（X、Y、Z、T） 3定位衛(wèi)星數(shù)定位數(shù)據(jù)3粗略經(jīng)緯度數(shù)據(jù)4準(zhǔn)確經(jīng)緯度、高度、運(yùn)動(dòng)情況問(wèn)題一、 GPS是怎樣定位？用戶終端經(jīng)過(guò)接收衛(wèi)星信號(hào)定位第7頁(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5、空間位置組成和分布全球定位系統(tǒng)空間由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)地面由分布在全球5個(gè)地面站組成（5個(gè)監(jiān)控站、1個(gè)主控站和3個(gè)注入站）用戶導(dǎo)航接收機(jī)、測(cè)地型接收機(jī)、授時(shí)接收機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算出三維坐標(biāo)速度以及時(shí)間GPS衛(wèi)星星座地面監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)接收機(jī)5、全球定位系統(tǒng)組成第8頁(yè)空間部分各軌道平面相對(duì)于赤道平面傾角為55，軌道平面間距60。在每一軌道平面內(nèi)，各衛(wèi)星升交角距差90 為了降低誤差，普通要求4顆衛(wèi)星，用于定位4顆衛(wèi)星稱為定位星座。第9頁(yè)地面監(jiān)控部分衛(wèi)星上各種設(shè)備是否正常工作,是否一直沿預(yù)定軌道運(yùn)行,要由地面設(shè)備監(jiān)控監(jiān)測(cè)站獲取GPS數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)送至主控站。

6、主控站-控制、調(diào)度衛(wèi)星。注入站 將主控站更正參數(shù)等注入每顆衛(wèi)星。第10頁(yè)類型導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)地接收機(jī)授時(shí)接收機(jī)應(yīng)用用于運(yùn)動(dòng)載體導(dǎo)航，分為車載型、航海型、航空型和星載型用于精密大地測(cè)量用于天文臺(tái)及無(wú)線電通訊 特點(diǎn)能夠?qū)崟r(shí)給出載體位置和速度，價(jià)格廉價(jià)，應(yīng)用廣泛定位精度高，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴利用GPS衛(wèi)星提供高精度時(shí)間進(jìn)行授時(shí)用戶設(shè)備第11頁(yè)中國(guó)“北斗”衛(wèi)星（P97活動(dòng)）美國(guó)最早、最成熟俄羅斯GLONASS歐洲“伽利略”計(jì)劃日本準(zhǔn)天頂衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)澳大利亞LOCATA 第12頁(yè)中國(guó)衛(wèi)星定位系統(tǒng)北斗美國(guó)已經(jīng)建成了GPS全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，中國(guó)為何還要建立自己衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)？ 1. 衛(wèi)星定位系統(tǒng)與國(guó)防有千絲萬(wàn)

7、縷聯(lián)絡(luò)，提升國(guó)防實(shí)力，防范于未然； 2.能夠自己控制地面站，深入拓展衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用域； 3. 參加國(guó)際衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)；獨(dú)立自主，才不會(huì)受制于人！北斗系統(tǒng)是否屬于GPS？ 北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)簡(jiǎn)稱BDS第13頁(yè)6、接收機(jī)信號(hào)解讀與操作表示接收機(jī)所在經(jīng)緯度位置數(shù)字表示被接收信號(hào)衛(wèi)星編號(hào)，黑色柱長(zhǎng)短表示信號(hào)強(qiáng)弱。衛(wèi)星分布圖描繪了在你處位置（圓心）仰視天空能搜索到衛(wèi)星，大圓表示地平線，小圓為抬以45角仰視天空范圍，越靠近中心，衛(wèi)星信號(hào)越強(qiáng)。第14頁(yè)軍事：導(dǎo)彈飛行、飛機(jī)導(dǎo)航、準(zhǔn)確打擊實(shí)現(xiàn)測(cè)繪：有哪些優(yōu)勢(shì)？有哪些詳細(xì)應(yīng)用領(lǐng)域？交通：關(guān)鍵是導(dǎo)航救援：關(guān)鍵是定位農(nóng)業(yè)：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作？娛樂(lè)旅游除用于軍事外，它還被廣泛

8、應(yīng)用于測(cè)繪、交通、救援、農(nóng)業(yè)、娛樂(lè)旅游等領(lǐng)域二、全球定位系統(tǒng)（GPS）應(yīng)用除用于軍事外，GPS還有哪些應(yīng)用領(lǐng)域？第15頁(yè) 1999.4.14日， 以美國(guó)為首北約悍然使用5枚導(dǎo)彈攻擊了中國(guó)駐南斯拉夫大使館，那5枚導(dǎo)彈均勻地分布在我們大使館樓頂扇面上，其中4枚當(dāng)場(chǎng)爆炸，另有1枚未爆炸，使館被夷為焦土，3位新聞工作者邵云環(huán)、許杏虎、朱穎當(dāng)場(chǎng)犧牲。 1、軍事方面第16頁(yè)導(dǎo)彈制導(dǎo)協(xié)同作戰(zhàn)方面GPS可為各級(jí)指揮系統(tǒng)提供各種目標(biāo)及事件所發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)主要用來(lái)給航行中軍艦、飛機(jī)及導(dǎo)彈等設(shè)施提供定位和導(dǎo)航信息。提升命中目標(biāo)精度美伊戰(zhàn)爭(zhēng)70%左右使用GPS輔助制導(dǎo)，使戰(zhàn)斧式巡航導(dǎo)彈從1 600千米地方準(zhǔn)確打擊一個(gè)

9、小房子目標(biāo)。同時(shí)也廣泛應(yīng)用于野外行進(jìn)中單兵和移動(dòng)裝備定位及跟蹤。第17頁(yè) 此次測(cè)量除采取1975年時(shí)傳統(tǒng)測(cè)量方法外，還采取GPS測(cè)量系統(tǒng)。 原1975年公布珠峰高程數(shù)據(jù)停頓使用。 10月9日早晨10時(shí)，國(guó)家測(cè)繪局局長(zhǎng)陳邦柱宣告珠穆朗瑪峰高度最新測(cè)量結(jié)果：2、測(cè)量方面 珠穆朗瑪峰高度最新測(cè)量結(jié)果為8844.43米 參數(shù)：珠穆朗瑪峰峰頂巖石面高程測(cè)量精度0.21米；峰頂冰雪深度3.50米。第18頁(yè)隔河巖大壩外觀變形GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)GPS在精密工程測(cè)量及變形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用 隔河巖水庫(kù)位于湖北省長(zhǎng)陽(yáng)縣境內(nèi)，隔河巖水電站是清江中游一個(gè)水利水電工程。其外觀變形GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于1998年3月投入運(yùn)行，

10、系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理三大部分組成。第19頁(yè)GPS地殼形變觀察太陽(yáng)能電池測(cè)量精度能夠到達(dá)厘米級(jí)程度，廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、資源勘探、地殼運(yùn)動(dòng)觀察、地籍測(cè)量等領(lǐng)域。第20頁(yè)3、交通第21頁(yè)GPS在交通運(yùn)輸業(yè)中應(yīng)用航運(yùn)、航空搜索陸路交通（車輛導(dǎo)航、監(jiān)控）船舶遠(yuǎn)洋導(dǎo)航和進(jìn)港引水第22頁(yè)【 閱讀指導(dǎo) 】 車載 GPS 功用信息接收信息發(fā)射應(yīng)用領(lǐng)域經(jīng)過(guò)車載 GPS, 能夠在顯示器上及時(shí)查看車輛所在經(jīng)緯度、運(yùn)行軌跡、速度、行進(jìn)方向等車載電臺(tái)把定位信息發(fā)送給監(jiān)控中心，在電子地圖上 顯示出來(lái)，可對(duì)車輛進(jìn)行調(diào)度指揮城市公共汽車調(diào)度管理，旅游區(qū)車輛報(bào)警與調(diào)度，海關(guān)、公安、海防等部門對(duì)車輛調(diào)度與監(jiān)控第23

11、頁(yè)交通方面第24頁(yè)GPS在交通運(yùn)輸中作用車載型GPS機(jī)【 P100閱讀指導(dǎo) 】第25頁(yè)【 P100閱讀指導(dǎo) 】 GPS 在航海、航空導(dǎo)航中應(yīng)用應(yīng)用類型應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用作用航海應(yīng)用航空應(yīng)用向用戶提供船舶位置、航速、航向信息、海圖、海跡顯示防止船只沖撞，確保航行安全把自己位置和航向發(fā)送到航海管理 中 心便于中心跟蹤、搜尋和救援空域航路、著陸、機(jī)場(chǎng)監(jiān)視和管理實(shí)現(xiàn)空域劃分、空中交通流量管理、飛行路徑管理第26頁(yè)4、緊急援助利用全球定位系統(tǒng)對(duì)消防人員、救護(hù)人員、交通警察進(jìn)行應(yīng)急調(diào)遣，提升緊急事件處理部門對(duì)火災(zāi)、犯罪現(xiàn)場(chǎng)、交通事故、交通堵塞等緊急事件反應(yīng)效率；裝有GPS設(shè)備特種車輛、漁船可在碰到突發(fā)事件時(shí)進(jìn)行

12、報(bào)警、定位；對(duì)失蹤人員實(shí)施有效搜尋、救援第27頁(yè) 194月14日，英國(guó)大型豪華客船泰坦尼克號(hào)在北大西洋北緯4046，西經(jīng)5014處與冰山相撞，于15日2時(shí)20分淹沒(méi)，是死亡人數(shù)最多海難。泰坦尼克號(hào)于19建成，194月10日載客1316人、船員885人，自英國(guó)南安普敦始航至美國(guó)紐約，也是該船建成后首次遠(yuǎn)航。23時(shí)40分與冰山相撞，冰山水下部分劃破右舷前部6個(gè)水密艙，共長(zhǎng)91.44米（而船登記長(zhǎng)度為259.84米），使機(jī)艙大量進(jìn)水，船開(kāi)始下沉。15日1時(shí)發(fā)出SOS呼救信號(hào)并放火箭信號(hào)，至2時(shí)20分淹沒(méi)。817位旅客、673位船員共1490人遇難冰海。船長(zhǎng)和大副均在指揮中隨船淹沒(méi)。救援方面第28頁(yè)5

13、、GPS在精細(xì)農(nóng)業(yè)中應(yīng)用利用GPS進(jìn)行農(nóng)田信息定位獲取，經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析處理，決議出農(nóng)田地塊管理辦法，從而準(zhǔn)確地給農(nóng)田地塊施肥、噴藥；漁業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用GPS可準(zhǔn)確測(cè)定魚(yú)群位置。第29頁(yè)6、娛樂(lè)人們出行、旅游、探險(xiǎn)好幫手。 個(gè)人導(dǎo)航助手第30頁(yè)當(dāng)你戶外旅游或者野外探險(xiǎn)時(shí)候，為了不迷失方向，請(qǐng)問(wèn)你通慣用哪些方法來(lái)區(qū)分方向或確定你所在位置？ 旅游考查者娛樂(lè)GPS是人們出行、旅游、探險(xiǎn)好幫手。旅游者能夠在陌生城市里快速找到自己所在位置，確定前往目標(biāo)地最優(yōu)行進(jìn)方式和路線。野外探險(xiǎn)者可快捷地找到適當(dāng)?shù)缆泛退逘I(yíng)地點(diǎn)，并在發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)，快速定位、報(bào)警，方便及時(shí)、有效地得到救援。利用GPS作向?qū)?，能夠隨時(shí)知道所在

14、地位置及行走速度和方向。第31頁(yè)程序員發(fā)覺(jué)IPHONE 秘密跟蹤用戶位置信息材料：兩名程序師發(fā)覺(jué)，蘋果系統(tǒng)產(chǎn)品一直跟蹤、存放用戶地理位置信息。該行為完全是偷偷進(jìn)行。愈加糟糕是，這些數(shù)據(jù)沒(méi)有加密保護(hù)。右圖是一個(gè)用戶位置信息統(tǒng)計(jì)。蘋果掌握大量普通用戶追蹤信息能夠做什用？若上圖位置信息屬于一位政要,會(huì)產(chǎn)生什么果？ 一個(gè)普通人信息可能并不值錢，不過(guò)成千上萬(wàn)用戶信息就能作為市場(chǎng)調(diào)查分析材料。 政要信息被泄露，有可能面臨危險(xiǎn)；“棱鏡門”事件后俄國(guó)政要全部禁止使用蘋果手機(jī)。先進(jìn)科技是把雙刃劍，謹(jǐn)防割傷! 學(xué)而有思第32頁(yè)GPS應(yīng)用小結(jié)應(yīng)用類型應(yīng)用領(lǐng)域經(jīng)典案例導(dǎo)航類應(yīng)用軍事領(lǐng)域巡航導(dǎo)彈民用交通汽車導(dǎo)航儀農(nóng)業(yè)應(yīng)

15、用自動(dòng)農(nóng)田收割定位測(cè)量類應(yīng)用科學(xué)測(cè)量珠峰高度測(cè)量建筑工程微小形變監(jiān)測(cè)安全防盜汽車防盜GPS第33頁(yè)跨越障礙 全球定位系統(tǒng)特點(diǎn)是什么 (1)全球，全天候工作。 (2)能為用戶提供連續(xù)、實(shí)時(shí)三維位置、三維速度和精密時(shí)間，不受天氣影響。 (3)定位精度高：?jiǎn)螜C(jī)定位精度優(yōu)于10米，采取差分定位，精度可達(dá)厘米級(jí)和毫米級(jí)。 (4)功效多，應(yīng)用廣：伴隨人們對(duì)GPS認(rèn)識(shí)加深，GPS不但在測(cè)量、導(dǎo)航、測(cè)速、測(cè)時(shí)等方面取得更廣泛應(yīng)用而且其應(yīng)用領(lǐng)域不停擴(kuò)大。第34頁(yè)1.在沙漠中迷路時(shí)，可用哪種方式獲知自己所處詳細(xì)位置信息（ ）A. 指南針 B. GPS設(shè)備 C. 遙感圖像 D. 地形圖2.在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美英聯(lián)軍制導(dǎo)導(dǎo)彈不受濃煙、沙塵影響，是因?yàn)椴扇×耍?）A、RS技術(shù) B、GPS技術(shù)C、GIS技術(shù) D、空間分析技術(shù)BB3.在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)獲取大規(guī)模轟炸信息資料主要應(yīng)用了（ ） 遙感技術(shù) 地理信息系統(tǒng) 全球定位技術(shù) 多媒體合成技術(shù)A. B. C. D.