單元活動(dòng)課件2(四) 全球定位系統(tǒng)及交通運(yùn)輸(魯教版必修2)

單元活動(dòng)全球定位系統(tǒng)與交通運(yùn)輸【民生新聞】GPS的出現(xiàn)，為軍事現(xiàn)代化提供了強(qiáng)有力的支持?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，GPS被成功地應(yīng)用于導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)、軍事部署與調(diào)度、戰(zhàn)略決策與指揮等一系列軍事行動(dòng)中。GPS的應(yīng)用遠(yuǎn)不止軍事方面，它還可以用于飛機(jī)、汽車、船舶行駛中的定位與導(dǎo)航；可以為行人、探險(xiǎn)者、旅游者確定方位及目標(biāo)；能夠幫助郵遞員、送貨商迅速找到目的地……信息社會(huì)中，GPS正在步入我們的日常生活?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.結(jié)合實(shí)例，掌握GPS的基本工作原理。2.結(jié)合實(shí)例，理解GPS在交通、旅游、軍事、野外勘測(cè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用。3.學(xué)會(huì)使用GPS手持機(jī)定位和導(dǎo)航的操作步驟。一、全球定位系統(tǒng)的構(gòu)成1．概念：是利用________來(lái)獲取地面____________及

其______并用于____________的系統(tǒng)。2．組成(1)空間衛(wèi)星系統(tǒng)：由_____顆衛(wèi)星組成，其中工作衛(wèi)

星21顆，備用衛(wèi)星3顆，保證地面上任何地點(diǎn)、任何

時(shí)間都可觀測(cè)到____顆以上衛(wèi)星，并接收到衛(wèi)星連續(xù)

播發(fā)的______________。(2)地面監(jiān)控系統(tǒng)：由_________、_________和______

_________組成。(3)用戶設(shè)備系統(tǒng)：主要由_______________機(jī)和GPS

數(shù)據(jù)處理軟件等組成。衛(wèi)星群經(jīng)緯度坐標(biāo)高程定位和導(dǎo)航244GPS導(dǎo)航信號(hào)主控站監(jiān)控站信息注入站GPS衛(wèi)星接收星歷參數(shù)三維位置全方位高精度高效益二、GPS的應(yīng)用1．軍事：是GPS技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)域，主要是為

各種軍事活動(dòng)提供___________。2．交通(1)民用GPS主要用于交通車輛導(dǎo)航管理、航空器

的____________。(2)航海是GPS的最大用戶，有___________系統(tǒng)、

港口管理和進(jìn)港引導(dǎo)系統(tǒng)、航路交通管理系統(tǒng)、

___________系統(tǒng)等。(3)GPS空中導(dǎo)航：實(shí)現(xiàn)了________________與管

理、空中交通流量管理以及______________。定位導(dǎo)航定位及導(dǎo)航自主導(dǎo)航跟蹤監(jiān)視最佳空域劃分飛行路線管理4．其他應(yīng)用領(lǐng)域：__________、野外勘測(cè)、緊

急救援、___________生態(tài)研究等方面。三、學(xué)用GPS手持機(jī)1．熟悉GPS_________。2．定位(1)首先應(yīng)選擇室外無(wú)_________的地點(diǎn)，以確保

能夠同時(shí)接收到的衛(wèi)星數(shù)量不低于____顆，而且

衛(wèi)星信號(hào)良好。(2)按[開機(jī)鍵]，顯示[收星]界面，切換至[數(shù)據(jù)查

詢]界面，屏幕中即顯示_____________________

(三維位置)。大地測(cè)量農(nóng)業(yè)監(jiān)控功能鍵障礙物4緯度、經(jīng)度、海拔高度經(jīng)、緯度導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)的工作原理下圖是GPS衛(wèi)星星座圖。讀圖，回答下列問(wèn)題。(1)GPS由三大子系統(tǒng)組成，除空間部分外，還有哪些部分？(2)空間部分共有多少顆衛(wèi)星，其中工作衛(wèi)星多少顆？備用衛(wèi)星多少顆？(3)GPS用戶接收機(jī)接收到這些信息后，經(jīng)過(guò)計(jì)算便可以求出自身所在地點(diǎn)的哪些信息？讀材料，根據(jù)所學(xué)知識(shí)，完成下列問(wèn)題。材料一各國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)比較。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)量定位精度系統(tǒng)進(jìn)展研制國(guó)家北斗系統(tǒng)35顆10米2007年發(fā)射兩顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，2008年左右滿足中國(guó)及周邊地區(qū)用戶需求中國(guó)伽利略系統(tǒng)30顆小于1米1999年歐盟公布了“伽利略”計(jì)劃，現(xiàn)在“伽利略”系統(tǒng)正在建設(shè)中歐盟格洛納斯(GLONASS)系統(tǒng)24顆10～15米目前GLONASS系統(tǒng)已有17顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，計(jì)劃2008年全部部署到位俄羅斯GPS系統(tǒng)24顆5米1994年，GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已布設(shè)完成?，F(xiàn)在正研制第二代GPS系統(tǒng)，需再發(fā)射8顆衛(wèi)星美國(guó)材料二

2007年11月28日新華網(wǎng)電歐洲議會(huì)近期為發(fā)展“伽利略”衛(wèi)星系統(tǒng)提供24億歐元(約合35億美元)資金預(yù)算，隨后，美國(guó)軍方計(jì)劃大幅升級(jí)全球定位系統(tǒng)(GPS)以抗衡不久前獲得重要資助的歐洲“伽利略”衛(wèi)星定位系統(tǒng)研發(fā)計(jì)劃。(1)美國(guó)計(jì)劃升級(jí)全球定位系統(tǒng)的原因是什么？(2)美國(guó)計(jì)劃升級(jí)后的全球定位系統(tǒng)包括多少顆衛(wèi)星？其由哪幾部分組成？(3)全球定位系統(tǒng)有哪兩大功能？解析：

美國(guó)計(jì)劃升級(jí)全球定位系統(tǒng)是與歐洲“伽利略”衛(wèi)星定位計(jì)劃相抗衡。美國(guó)計(jì)劃升級(jí)的全球定位系統(tǒng)共有32顆衛(wèi)星。無(wú)論哪個(gè)國(guó)家的衛(wèi)星定位系統(tǒng)都是由三部分組成。全球定位系統(tǒng)的功能是定位和導(dǎo)航。答案：

(1)與歐洲“伽利略”衛(wèi)星定位計(jì)劃相抗衡，保持美國(guó)在全球定位系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)勢(shì)。(2)32顆。由空間部分、地面控制系統(tǒng)、用戶設(shè)備(接收設(shè)備)三部分組成。(3)定位和導(dǎo)航兩大功能。1.讀GPS衛(wèi)星定位示意圖，回答下列問(wèn)題。(1)全球定位系統(tǒng)主要由空間星座、________系統(tǒng)和用戶設(shè)備部分三部分組成。它具有對(duì)海、陸、空進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)__________的功能。(2)地面監(jiān)控系統(tǒng)包括5個(gè)________站、1個(gè)________站和3個(gè)________站，主要擔(dān)負(fù)著對(duì)衛(wèi)星及其各種設(shè)備監(jiān)測(cè)與調(diào)控的任務(wù)。(3)用戶系統(tǒng)用于接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)。GPS接收機(jī)包括________、________等用戶設(shè)備，能夠捕獲到GPS衛(wèi)星的信號(hào)，實(shí)時(shí)計(jì)算出________、速度以及________。(4)目前中國(guó)正積極參與________合作開發(fā)研制的“伽利略”計(jì)劃，該系統(tǒng)空間星座由________顆衛(wèi)星組成。解析：

本題考查了GPS的用途、系統(tǒng)組成、工作原理等知識(shí)，我們可采用聯(lián)想和對(duì)比的方法進(jìn)行歸納解答。答案：

(1)地面監(jiān)控三維導(dǎo)航與定位(2)監(jiān)控主控注入(3)接收機(jī)硬件GPS數(shù)據(jù)處理軟件三維坐標(biāo)時(shí)間(4)歐洲聯(lián)盟30全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用閱讀下列材料，回答相關(guān)問(wèn)題。1998年10月，國(guó)家測(cè)繪局選派精干得力的測(cè)量員參加了1998年雅魯藏布大峽谷科學(xué)探險(xiǎn)考察，主要目的是對(duì)大峽谷進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。最終測(cè)得大峽谷的極值深度有6

009米，長(zhǎng)度為504.6千米，用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)證明了大峽谷為世界峽谷之最。(1)這次測(cè)量所得的峽谷極值深度可靠性強(qiáng)，原因是測(cè)量過(guò)程中運(yùn)用了什么技術(shù)？該技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)是什么？(2)雅魯藏布大峽谷從板塊構(gòu)造觀點(diǎn)看，位于什么處？(3)該峽谷生物資源豐富的原因是什么？中國(guó)國(guó)家GPS技術(shù)研究中心首次借助GPS高科技手段，為目前正處于地殼活躍期的青藏高原進(jìn)行“體檢”?？茖W(xué)家們經(jīng)過(guò)10年觀察，精確地測(cè)定出了目前青藏高原的垂直運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)的年平均速率。測(cè)定結(jié)果表明，青藏高原地殼整體上在向北、向東運(yùn)動(dòng)。喜馬拉雅山塊體以每年大約3.4厘米的速率相對(duì)亞歐板塊北偏東30°左右的方向運(yùn)動(dòng)，隆升的平均速率為每年8～12毫米；西藏板塊以每年2.8厘米左右的速率相對(duì)亞歐板塊的東北方向移動(dòng)，隆升速率為每年4～7毫米。這種運(yùn)動(dòng)速率的差異，導(dǎo)致青藏高原現(xiàn)今地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)以南北方向的擠壓為主，東西方向的拉張為輔。(1)請(qǐng)你運(yùn)用板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)解釋一下青藏高原是如何形成的。(2)請(qǐng)你大體說(shuō)說(shuō)科學(xué)家是如何利用GPS來(lái)研究青藏高原巖體的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的。解析：

本題主要考查GPS在大地測(cè)量、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用，因GPS系統(tǒng)具有連續(xù)性、全天候、實(shí)時(shí)性等方面的優(yōu)點(diǎn)，故經(jīng)連續(xù)性的定位測(cè)量，可以發(fā)現(xiàn)地殼運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，能精確計(jì)算出地殼運(yùn)動(dòng)的速度及方向。答案：

(1)青藏高原的形成是由印度洋板塊和亞歐板塊相互擠壓碰撞形成的。(2)方法大體是：把測(cè)地型GPS接收機(jī)固定在三個(gè)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)的巖石上，構(gòu)成三角形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，GPS衛(wèi)星不間斷地發(fā)送各自與定位相關(guān)的參數(shù)和時(shí)間信息，地面接收機(jī)收到這些信息，并測(cè)得接收到的每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)間，便可自動(dòng)計(jì)算出接收機(jī)所在地點(diǎn)的緯度、經(jīng)度和高程。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間地檢測(cè)，便可以精確計(jì)算出青藏高原巖體的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向。2．讀以下材料，完成下列問(wèn)題。材料2008年5月8日，北京奧運(yùn)圣火成功登上世界最高峰——珠穆朗瑪峰(8

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m)，這是奧運(yùn)史上的偉大壯舉。嚴(yán)酷的自然條件對(duì)圣火登頂珠峰帶來(lái)很多的技術(shù)挑戰(zhàn)。珠峰常規(guī)條件下的風(fēng)速為16至17米/秒，相當(dāng)于八、九級(jí)大風(fēng)，氣溫均在－30℃左右。為做好氣象保障工作，氣象部門在珠峰地區(qū)建成了立體氣象自動(dòng)觀測(cè)站，運(yùn)用GPS、RS等技術(shù)及時(shí)、高效地獲取所需要的氣象資料。(1)讀下列“GPS數(shù)據(jù)顯示屏”圖，說(shuō)出GPS的主要功能。(2)根據(jù)材料和所學(xué)知識(shí)，簡(jiǎn)述地形、氣候條件對(duì)火炬手持圣火登頂、火炬燃燒、電視轉(zhuǎn)播的不利影響。答案：

(1)GPS的主要功能：為用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間等。(2)高海拔、低氣溫、突發(fā)暴風(fēng)雪等增大了火炬手的體力消耗、增加了技術(shù)難度；低氣壓、缺氧、大風(fēng)影響火炬的燃燒和傳遞；山地影響信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量；低溫影響各種儀器設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一、GPS定位原理：GPS的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過(guò)計(jì)算求出接收機(jī)的三維位置、三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息等。要實(shí)現(xiàn)地面接收機(jī)的定位，地面觀測(cè)者最少要見到4顆衛(wèi)星，因?yàn)橐馑阌^測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，必須觀測(cè)到4顆以上GPS衛(wèi)星，這4顆衛(wèi)星稱為定位衛(wèi)星。二、GPS的優(yōu)點(diǎn)：由于衛(wèi)星信號(hào)傳播和接收不受天氣等因素影響，GPS與其他定位、導(dǎo)航系統(tǒng)相比，具有海、陸、空全方位、全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等優(yōu)點(diǎn)。三、GPS的組成及功能四、PS、GIS和GPS的關(guān)系PS、GIS、GPS三者之間既相互聯(lián)系，又有區(qū)別，現(xiàn)歸納如下：遙感技術(shù)(RS)地理信息系統(tǒng)(GIS)全球定位系統(tǒng)(GPS)概念利用一定的技術(shù)裝備在航空器或航天器上對(duì)地物進(jìn)行感知專門處理地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)利用衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航、定位的系統(tǒng)技術(shù)裝備遙感平臺(tái)、傳感器、遙感信息的傳輸與處理計(jì)算機(jī)軟件、硬件GPS空間衛(wèi)星系統(tǒng)(空間部分)、地面監(jiān)控系統(tǒng)(地面控制部分)、GPS信號(hào)接收機(jī)(用戶設(shè)備)工作流程電磁波→收集→傳輸→處理分析→成果信息源→數(shù)據(jù)處理→數(shù)據(jù)庫(kù)→空間分析→表達(dá)特征范圍大、速度快、周期短、限制少、應(yīng)用廣①采集、管理、分析、輸出地理空間信息；②空間分析、多要素綜合、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)；③計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持海、陸、空全方位、全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益作用較短時(shí)間內(nèi)獲得全面資料，以便及時(shí)安排防災(zāi)、救災(zāi)工作能對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、管理、分析和表達(dá)能為各類用戶提供精確的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間應(yīng)用領(lǐng)域農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、通訊、國(guó)土資源、地礦、軍事、交通、測(cè)繪、公安、能源、教育等各行業(yè)只有美國(guó)才有GPS全球定位系統(tǒng)的全稱是“授時(shí)與測(cè)距導(dǎo)航系統(tǒng)——全球定位系統(tǒng)”，簡(jiǎn)稱GPS，是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，是具有在海、陸、空進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。目前，美國(guó)的GPS是世界上最成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其他國(guó)家也開始研發(fā)或已建立了類似的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。如俄羅斯的GLONASS、中國(guó)的“北斗導(dǎo)航系統(tǒng)”、歐洲的“伽利略”計(jì)劃等，另外，印度、日本也正在建立自己的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。一、選擇題GPS最初是為軍事應(yīng)用而建立的，至今仍然由美國(guó)國(guó)防部控制。下圖是裝備了軍用GPS接收機(jī)的美國(guó)駐伊士兵圖。結(jié)合所學(xué)知識(shí)完成1～2題。1．為GPS系統(tǒng)中提供觀測(cè)數(shù)據(jù)的是(

)A．空間衛(wèi)星 B．主控站C．監(jiān)控站 D．注入站2．配備GPS接收機(jī)的美國(guó)士兵隨時(shí)都可獲得工作衛(wèi)星提供的(

)①三維位置

②三維方向③運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間

④伊軍士兵位置A．①②④ B．①②③C．②③④ D．①③④解析：監(jiān)測(cè)站的功能是獲取GPS衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)并傳給主控站。美國(guó)士兵可獲得工作衛(wèi)星提供的自身所在地點(diǎn)的三維位置、三維方向、運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間信息，而不是伊軍士兵的位置。答案：

1.C

2.B目前，發(fā)達(dá)國(guó)家已開始把GPS技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，即所謂的“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作”。結(jié)合所學(xué)知識(shí)，完成3～4題。3．GPS在“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作”中可(

)①獲取農(nóng)田信息②分析處理獲取的信息③決策管理措施④將產(chǎn)量和土壤狀態(tài)信息裝入帶GPS設(shè)備的噴藥、施肥設(shè)備A．①②③④ B．①④C．②③④ D ．①②4．“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”與“石油農(nóng)業(yè)”相比，可(

)A．忽視農(nóng)田內(nèi)農(nóng)作物的差異B．對(duì)同一農(nóng)田內(nèi)的作物統(tǒng)一施藥C．在不減產(chǎn)的情況下，增加生產(chǎn)成本D．降低因施肥、除蟲對(duì)環(huán)境造成的污染解析：該題組主要考查GPS系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。GPS主要是獲取空間數(shù)據(jù)以進(jìn)行空間定位，而決策管理措施是人的工作?！熬珳?zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作”就是將GPS技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)施精準(zhǔn)耕作，可以在盡量不減產(chǎn)的情況下，降低生產(chǎn)成本，有效避免資源浪費(fèi)，降低因施肥、除蟲對(duì)環(huán)境造成的污染。答案：

3.B

4.D二、綜合題5．閱讀下列材料回答問(wèn)題。材料北京奧運(yùn)期間，GPS導(dǎo)航服務(wù)也被廣泛應(yīng)用于出租車等車輛中，司機(jī)出門前將出行的起點(diǎn)、終點(diǎn)輸入GPS系統(tǒng)平臺(tái)，便可以規(guī)劃出最佳路徑，引導(dǎo)駕駛，提高效率。GPS按“距離最短”、“時(shí)間最短”、“沿重要道路行駛”、“是否要避開高速公路”等多種路徑規(guī)劃的算法，提供路線引導(dǎo)。當(dāng)車輛行駛到路口或拐彎處時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)事先設(shè)置好的最佳路徑給司機(jī)語(yǔ)音提示，當(dāng)車輛偏離規(guī)劃路徑一定距離時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)給出語(yǔ)音提示，用戶可根據(jù)需要重新規(guī)劃路徑或根據(jù)地圖的引導(dǎo)回到事先規(guī)劃好的路徑上。對(duì)經(jīng)常行駛的最佳路徑可進(jìn)行保存，下次用時(shí)可直接調(diào)出使用。用戶不僅可以在出門前查閱實(shí)時(shí)路況網(wǎng)站，檢查自己的計(jì)劃線路；還可以使用帶有動(dòng)態(tài)交通信息接收功能的導(dǎo)航儀，隨時(shí)掌握前方路況；另外，目前也有移動(dòng)電話運(yùn)營(yíng)商開通了實(shí)時(shí)路徑播報(bào)的服務(wù)，只要發(fā)送一條短信，就可以得到前方路段交通狀況的反饋信息，為奧運(yùn)期間人們的日常出行提供了很大的便利。出行的時(shí)候，可以通過(guò)查詢這樣的信息系統(tǒng)，了解到自己所