浙江省杭州市高中地理 第三章 地理信息技術(shù)應(yīng)用 3.3 全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用課件 湘教版必修3.ppt

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1、全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用,在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，曾經(jīng)有一位記者問(wèn)某個(gè)飛行員：“你知道去轟炸的是哪個(gè)城市嗎？” 飛行員回答：“不知道。” “那你怎么去轟炸呢？” “容易，上級(jí)給我一個(gè)坐標(biāo)，我按照計(jì)算機(jī)的指引，投下采用GPS導(dǎo)航的炸彈掉頭就走，跟我玩游戲機(jī)沒(méi)什么區(qū)別。” 這個(gè)例子是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中引用GPS系統(tǒng)的典型案例。我們反對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)，但要想能更好的維護(hù)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(shù)。,,,一、全球定位系統(tǒng)(GPS),具有海陸空進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的新一帶衛(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、定位的系統(tǒng),1.概念：,三邊測(cè)量術(shù)原理

2、,假如你在野外迷了路，為了確定你所處的位置，你向一個(gè)路人詢問(wèn)，他告訴你這里離王家村10千米。你打開(kāi)地圖，找到王家村，以它為圓心，按比例尺在地圖上畫(huà)一個(gè)半徑相當(dāng)于10千米的圓（圖）。 然后你又遇到了另外一個(gè)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(gè)圓（圖）?，F(xiàn)在，你得到了兩個(gè)交點(diǎn)，你必定身居于其中一個(gè)點(diǎn)的位置。,這時(shí)，你向第三個(gè)人打聽(tīng)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，你的位置也就一目了然了（圖）。這就是三邊測(cè)量術(shù)的原理。,,,,,,,,,,2.原理：,如圖GPS接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星A、B、C傳來(lái)的信號(hào)，“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

3、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定位原理,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。,（1）,24顆衛(wèi)星星座,空間部分,3.組成：,請(qǐng)思考：讀右圖，相鄰兩個(gè)GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度?() 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度,4顆，90度,思考：,（3）利用GPS定位時(shí)，地面上任何一點(diǎn)，在任一時(shí)刻，地面上空至少要有幾顆衛(wèi)星？ A、1顆 B、2顆 C、3顆 D、4顆,（4）無(wú)論是在飛機(jī)或

4、汽車上，還是在野外旅行考察，只要擁有手機(jī)大小的GPS信號(hào)接受機(jī)，你就能隨時(shí)知道自己所在地的： A、季節(jié) B、天氣 C、地理坐標(biāo) D、氣候,D,C,（2）,1個(gè)主控站 3個(gè)注入站 5個(gè)監(jiān)控站,地面控制,GPS信號(hào)接收機(jī),（3）用戶設(shè)備,全球定位系統(tǒng),3.組成：,（2）地面監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)控。,4.工作過(guò)程：,（1）向GPS衛(wèi)星發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào),（3）用戶系統(tǒng)接受GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)后進(jìn) 行導(dǎo)航、定位。,全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn),(1)全球，全天候工作。 (2)能為用戶提供連續(xù)、實(shí)時(shí)的三維位置、三維速度和精密時(shí)間，不受天氣的影響。 (3)定位精度高：?jiǎn)螜C(jī)定位精度優(yōu)于10米，采用差分定位

5、，精度可達(dá)厘米級(jí)和毫米級(jí)。 (4)功能多，應(yīng)用廣：隨著人們對(duì)GPS認(rèn)識(shí)的加深，GPS不僅在測(cè)量、導(dǎo)航、測(cè)速、測(cè)時(shí)等方面取得更廣泛的應(yīng)用而且其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。,手持型GPS接收機(jī),（P98閱讀）,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,全球定位系統(tǒng)是美國(guó)從本世紀(jì)70年代開(kāi)始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。目前的全球覆蓋率為98%。 在美國(guó),GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)與“阿波羅”飛船登月,航天飛機(jī)升

6、空,共同給列為20世紀(jì)“三大航天工程”,二、接收機(jī)信號(hào)的解讀與操作,,表示接收機(jī)所在的經(jīng)緯度位置,數(shù)字表示被接收信號(hào)的衛(wèi)星編號(hào)，黑色柱長(zhǎng)短表示信號(hào)的強(qiáng)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，小圓為抬以45角仰望天空的范圍，越靠近中心，衛(wèi)星信號(hào)越強(qiáng)。,它能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量“四度”： 經(jīng)度、緯度、高度、速度,1、定位: 2、導(dǎo)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(dǎo)航,軍事、交通、郵電、地礦、建筑、農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、測(cè)繪、救援、公安等。,3、作用:,4、應(yīng)用:,1.GPS在軍事上的應(yīng)用,軍事是GPS技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)域,主要是為

7、各種軍事活動(dòng)提供定位導(dǎo)航.在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，不僅陸、海、空三軍，而且許多高科技武器彈藥等，也都開(kāi)始采用GPS技術(shù)進(jìn)行定位導(dǎo)航。,,,,,伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中GPS制導(dǎo)武器占有很大的比重.,海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中美軍幾乎所有的坦克、裝甲車、飛機(jī)、艦船、各級(jí)指揮部和陸軍小分隊(duì)都裝備了GPS接收機(jī)，總數(shù)超過(guò)5萬(wàn)部。在軌的16顆GPS衛(wèi)星，每天可提供19小時(shí)的三維數(shù)據(jù)，精度10 - 16米，測(cè)速精度0 .1米 / 秒。,2.民用GPS 主要用于交通車輛導(dǎo)航管理、航空器定位及導(dǎo)航，以及地震監(jiān)測(cè)、緊急求援、旅游探險(xiǎn)、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、生態(tài)研究等方面。,,,,,,,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。,【

8、 閱讀指導(dǎo) 】 車載 GPS 的功用,通過(guò)車載 GPS, 可以在顯示屏 上及時(shí)查看車 輛所在的經(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(mén)對(duì)車輛的 調(diào)度與監(jiān)控,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。 原1975年公布的珠峰高程數(shù)據(jù)停止使用。,2005年10月9日上午10時(shí)

9、，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：,地處北回歸線以北5，在崇山峻嶺之間，幽深而綿長(zhǎng)地躺臥著一條“巨龍”世界上最深和最長(zhǎng)的峽谷，1998年10月，中國(guó)國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)將這一世界最大峽谷科學(xué)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(dá)5382米，峽谷長(zhǎng)496.3千米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了此前認(rèn)為是世界第一的秘魯科爾卡大峽谷（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(guó)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(zhǎng)347千米,寬6至29千米,深1600米,位于美國(guó)西部亞利桑那州北部的凱巴布高

10、原。 雅魯藏布江大峽谷的基本特點(diǎn)可以用十個(gè)字來(lái)概括：高、壯、深、潤(rùn)、幽、長(zhǎng)、險(xiǎn)、低、奇、秀。,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,案例：2005年8月10日傍晚六點(diǎn)左右，飛達(dá)GPS監(jiān)控中心接到要求查詢粵S4HXXX車輛位置的電話，原來(lái)駕駛該車輛的趙先生當(dāng)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(qián)，飛達(dá)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(fù)責(zé)人。傍晚七點(diǎn)半，飛達(dá)公司人員到達(dá)

11、現(xiàn)場(chǎng)，利用先進(jìn)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(lái)，在當(dāng)?shù)鼐斓拇罅ψ凡断?，將一名探?tīng)虛實(shí)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(wú)損。經(jīng)審訊，該團(tuán)伙共有八人，專門(mén)伺機(jī)對(duì)東莞的車主進(jìn)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(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

12、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 在旅游及野外考察中，比如到風(fēng)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(jìn)行野外考察，GPS接收機(jī)是你最忠實(shí)的向?qū)??？梢噪S時(shí)知道你所在的位置及行走速度和方向， 使你不會(huì)迷失路途。,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

13、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。,5、農(nóng)業(yè)方面,（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

14、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,精確的農(nóng)業(yè)航空導(dǎo)航,專業(yè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)野外數(shù)據(jù)采集軟,精確自動(dòng)導(dǎo)航、 自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng),專業(yè)的農(nóng)業(yè)平行收割、播種選項(xiàng),6、休閑娛樂(lè),把全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System - GPS）比喻成八爪魚(yú)，是因?yàn)樗|及的行業(yè)相當(dāng)廣泛，非“八爪”以蔽之，可以說(shuō)人類的想像力有多寬，其應(yīng)用就有多廣。目前掌上型導(dǎo)航接收機(jī)已經(jīng)問(wèn)世?？赏痪脮?huì)生產(chǎn)出手表式的GPS導(dǎo)航接收機(jī)。攜帶和使用就更方便?？梢哉f(shuō)，GPS的應(yīng)

15、用將進(jìn)入人們的日常生活，其應(yīng)用前景非常廣闊。GPS的應(yīng)用，也許僅受人們的想像力制約。,【 閱讀指導(dǎo) 】 GPS 在航海、航空導(dǎo)航中的應(yīng)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(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,“3S”技術(shù)的區(qū)別,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,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?/p>

16、取了（ ） A、RS技術(shù) B、GPS技術(shù) C、GIS技術(shù) D、空間分析技術(shù),B,B,3.在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)獲取大規(guī)模轟炸的信息資料主要應(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. ,A,課堂鞏固：,4. GPS系統(tǒng)是哪些技術(shù)的結(jié)晶（ ） 航空航天技術(shù) 無(wú)線電通信技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 基因工程 A. B. C. D. 5. 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( ) 三維位置 三維方向 運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間 伊軍士兵位置 A. B. C. D. ,D,B,6.導(dǎo)航、授時(shí)和測(cè)距全球定位系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個(gè)軌道平面上繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，接收并傳遞信息。如果要確定一個(gè)人（或船只、車輛、飛機(jī)等）所處的位置，使用的衛(wèi)星不能少于（ ） A. 一顆B. 兩顆C. 三顆D. 六顆,C,