全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用課件

當(dāng)你旅游或野外考察時(shí)，通常用哪些方法來(lái)辨別方向或確定你所在的位置？思考？手持型GPS機(jī)GPS機(jī)第三節(jié)全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用一、全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)：（GlobalPositioningSystem簡(jiǎn)稱GPS

）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)。1.概念衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展的回顧

盡管NNSS在導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展中具有劃時(shí)代的意義，但由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目少（5-6顆），運(yùn)行軌道低（1000km）,觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)（1.5小時(shí)），無(wú)法提供連續(xù)實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航，同時(shí)獲得一次導(dǎo)航解讀的時(shí)間長(zhǎng)，難以滿足軍事要求，尤其是高動(dòng)態(tài)目標(biāo)（飛機(jī)、導(dǎo)彈等）導(dǎo)航要求。

為滿足軍事和民用對(duì)連續(xù)實(shí)時(shí)和三維導(dǎo)航的迫切要求，1973年美國(guó)國(guó)防部開(kāi)始組織陸?？杖?，共同研究建立新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的計(jì)劃，這就是目前所稱的“導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距/全球定位系統(tǒng)”（NavigationSatelliteTimingandranging/GlobalPositioningSystem）簡(jiǎn)稱全球定位系統(tǒng)（GPS）。探究：1.在一個(gè)平面直角坐標(biāo)系上，確定點(diǎn)的位置，需要知道幾個(gè)值？2.在一個(gè)空間三維坐標(biāo)系上，確定點(diǎn)的位置，需要知道幾個(gè)值？3.要精確知道一個(gè)人在地球上的位置，必須知道幾個(gè)值？至少需要幾顆衛(wèi)星？YXAXYZ

GPS的定位原理與“三邊測(cè)量術(shù)”原理相似。不同的是3顆衛(wèi)星代替了3個(gè)村子，地圖上平面的圓變成了三維的球面。如圖GPS接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星A、B、C傳來(lái)的信號(hào)，計(jì)算出接收機(jī)與它們之間的距離，然后分別以3顆衛(wèi)星為球心，以該衛(wèi)星到接收機(jī)之間的距離為半徑，“繪制”3個(gè)巨大的球體。3個(gè)球體會(huì)交于兩點(diǎn)，其中那個(gè)與地球表面相交的點(diǎn)就是這臺(tái)GPS接收機(jī)所處的位置，然后通過(guò)計(jì)算得到該接收機(jī)所處的經(jīng)緯度。衛(wèi)星D測(cè)量GPS接收機(jī)所在的高程。GPS測(cè)量原理2.定位原理：顆衛(wèi)星定位一點(diǎn)R1R2R3R4ACDB４3

GPS的定位原理與“三邊測(cè)量術(shù)”原理相似。不同的是3顆衛(wèi)星代替了3個(gè)村子，地圖上平面的圓變成了三維的球面。如圖GPS接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星A、B、C傳來(lái)的信號(hào)，計(jì)算出接收機(jī)與它們之間的距離，然后分別以3顆衛(wèi)星為球心，以該衛(wèi)星到接收機(jī)之間的距離為半徑，“繪制”3個(gè)巨大的球體。3個(gè)球體會(huì)交于兩點(diǎn)，其中那個(gè)與地球表面相交的點(diǎn)就是這臺(tái)GPS接收機(jī)所處的位置，然后通過(guò)計(jì)算得到該接收機(jī)所處的經(jīng)緯度。衛(wèi)星D測(cè)量GPS接收機(jī)所在的高程。3.GPS的組成空間部分地面監(jiān)控系統(tǒng)用戶設(shè)備部分全球定位系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星組成（其中3顆備用），分布在6個(gè)軌道平面上。主要是GPS接收機(jī)提供與定位相關(guān)的參數(shù)和時(shí)間信息主要用于監(jiān)測(cè)和控制衛(wèi)星及其各種設(shè)備的運(yùn)行3.GPS的組成請(qǐng)思考：讀右圖，①相鄰兩個(gè)GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度?(

)②每個(gè)衛(wèi)星軌道上各有幾顆衛(wèi)星?它們兩兩相隔多少度?(

)60°4顆；90°（2）地面監(jiān)控部分地面控制設(shè)備GPS信號(hào)接收機(jī)（3）用戶設(shè)備測(cè)地型接收機(jī)天線單元接收單元授時(shí)接收機(jī)二、接收機(jī)信號(hào)的解讀與操作4、GPS的功能（1）定位（2）導(dǎo)航我現(xiàn)在在哪里？我要去哪里？如何去？1、軍事方面

隨著衛(wèi)星技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，戰(zhàn)爭(zhēng)的陸、海、空三維空間已發(fā)展到陸、海、空、天、電（磁）五維空間。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)航天司令部統(tǒng)一指揮了約70顆衛(wèi)星，支援陸海空作戰(zhàn)，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)也因此被稱為“第一次空間戰(zhàn)爭(zhēng)”。顯然，誰(shuí)擁有“制信息權(quán)”，誰(shuí)就能掌握高技術(shù)戰(zhàn)場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)，而“制信息權(quán)”又離不開(kāi)“制天權(quán)”。“制天權(quán)”與美國(guó)國(guó)家導(dǎo)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“致盲”它就會(huì)癱瘓，因此，美國(guó)在打“衛(wèi)星戰(zhàn)”方面比誰(shuí)都起勁。作用：給航行中的軍艦、飛機(jī)及導(dǎo)彈等設(shè)施提供定位和導(dǎo)航信息；同時(shí)也應(yīng)用于野外行進(jìn)中的單兵和移動(dòng)裝置的定位及跟蹤三、GPS的應(yīng)用3、測(cè)量方面

本次測(cè)量除采用1975年時(shí)的傳統(tǒng)測(cè)量方法外，還采取GPS測(cè)量系統(tǒng)。

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。

2005年10月9日上午10時(shí)，國(guó)家測(cè)繪局局長(zhǎng)陳邦柱宣布珠穆朗瑪峰高度最新測(cè)量結(jié)果：三、GPS的應(yīng)用大壩變形監(jiān)測(cè)GPS地面形變分析技術(shù)在我國(guó)98年抗洪救災(zāi)工作中發(fā)揮了極其重要的作用。GPS地面形變分析技術(shù)在我國(guó)98年抗洪救災(zāi)工作中發(fā)揮了極其重要的作用。

通過(guò)GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對(duì)遇有險(xiǎn)情或發(fā)生事故的車輛進(jìn)行緊急援助。監(jiān)控臺(tái)的電子地圖可顯示求助信息和報(bào)警目標(biāo)，規(guī)劃出最優(yōu)援助方案，并以報(bào)警聲、光提醒值班人員進(jìn)行應(yīng)急處理。4、緊急援助三、GPS的應(yīng)用

在2006年的“五一”黃金周，12位北京戶外運(yùn)動(dòng)愛(ài)好者在內(nèi)蒙古庫(kù)布其沙漠進(jìn)行徒步穿越時(shí)被困，其中一位隊(duì)員不幸遇難。由于遇險(xiǎn)地點(diǎn)位于沙漠深處，給搜救工作帶來(lái)很大困難。所幸的是探險(xiǎn)隊(duì)員們隨身帶了GPS全球衛(wèi)星定位手持機(jī)，通過(guò)GPS定位準(zhǔn)確地向救援人員報(bào)告了遇險(xiǎn)地點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，救援人員也通過(guò)GPS定位，在茫茫沙漠中找到了被困隊(duì)員。這次意外，讓更多人知道了GPS這個(gè)名詞。如果沒(méi)有GPS，在沒(méi)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。在旅游及野外考察中的應(yīng)用5、農(nóng)業(yè)方面（1）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作

利用GPS技術(shù)，配合遙感技術(shù)（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS），能夠做到監(jiān)測(cè)農(nóng)作物產(chǎn)量分布、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(fèi)用、降低成本、達(dá)到增加產(chǎn)量提高效益的目的。利用差分GPS技術(shù)可以做到：土壤養(yǎng)分分布調(diào)查、監(jiān)測(cè)作物產(chǎn)量、合理施肥，精確農(nóng)業(yè)管理。在作物生長(zhǎng)期的管理中，利用遙感圖象并結(jié)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(jìn)行分析，可以繪制出作物生長(zhǎng)的不同時(shí)期的土壤含量的系列分布圖。這樣可以做到精確地對(duì)作物生長(zhǎng)進(jìn)行管理。三、GPS的應(yīng)用（2）在林業(yè)管理方面的應(yīng)用GPS技術(shù)在確定林區(qū)面積，估算木材量，計(jì)算可采伐木材面積，確定原始森林、道路位置，對(duì)森林火災(zāi)周邊測(cè)量，尋找水源和測(cè)定地區(qū)界線等方面可以發(fā)揮其獨(dú)特的重要的作用。在森林中進(jìn)行常規(guī)測(cè)量相當(dāng)困難，而GPS定位技術(shù)可以發(fā)揮它的優(yōu)越性，精確測(cè)定森林位置和面積，繪制精確的森林分布圖。（3）GPS技術(shù)用于森林防火它是在飛機(jī)的環(huán)動(dòng)儀上安裝熱紅外系統(tǒng)和GPS接收機(jī)，使用這些機(jī)載設(shè)備來(lái)確定火災(zāi)位置，并迅速向地面站報(bào)告。（4）魚(yú)群定位5、農(nóng)業(yè)方面三、GPS的應(yīng)用1.在沙漠中迷路時(shí)，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(shè)備C.遙感圖像 D.地形圖課堂鞏固2.在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美英聯(lián)軍的制導(dǎo)導(dǎo)彈不受濃煙、沙塵的影響，是因?yàn)椴扇×耍ǎ〢.RS技術(shù) B.GPS技術(shù) C.GIS技術(shù) D.空間分析技術(shù)BB3.利用GPS衛(wèi)星定位時(shí)，地面上任何一點(diǎn)，在任一時(shí)刻，地面上空至少有（）A.一顆GPS衛(wèi)星 B.二顆GPS衛(wèi)星C.三顆GPS衛(wèi)星 D.四顆GPS衛(wèi)星4.無(wú)論是在飛機(jī)或汽車上，還是在野外考察旅行，只要擁有手機(jī)大小的GPS信號(hào)接收機(jī)，你就能隨時(shí)知道（）A.自己所在地的季節(jié)B.自己所在地的天氣C.自己所在地的地理坐標(biāo)D.自己所在地的氣候DC5.下列關(guān)于全球定位系統(tǒng)的敘述。不正確()A.GPS是利用衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航、定位的系統(tǒng)B.GPS包括兩大部分，即空間部分和地面控制部分C.GPS衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星組成D.野外旅行，只要擁有GPS信號(hào)接收機(jī)，可隨時(shí)知道自己所處的經(jīng)緯度BD6．下列不屬于北斗導(dǎo)航計(jì)劃應(yīng)用范疇的是(

)A．野外考察時(shí)用以空間定位B．為行駛的汽車提供精確的速度、時(shí)間信息C．為飛行中的民航客機(jī)提供三維坐標(biāo)D．為無(wú)線移動(dòng)手機(jī)用戶提供實(shí)時(shí)的通信服務(wù)7.1993年4月，巴勒斯坦解放組織領(lǐng)導(dǎo)人阿拉法特的座機(jī)在飛行途中不幸遇上沙暴，飛機(jī)被迫降落在撒哈拉大沙漠里。與阿拉法特失去聯(lián)系的巴勒斯坦解放組織總部使盡渾身解數(shù)尋找未果，最后只好借助美國(guó)的偵察衛(wèi)星。十幾小時(shí)之后，才在茫