河北省新乐市第一中学高中地理必修三湘教版课件：3.3 全球定位系统及其应用 (共41张PPT)
文档属性
| 名称 | 河北省新乐市第一中学高中地理必修三湘教版课件：3.3 全球定位系统及其应用 (共41张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 4.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 湘教版 | ||
| 科目 | 地理 | ||
| 更新时间 | 2016-06-26 17:09:20 | ||
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文档简介
课件41张PPT。 当你外出旅游或者野外探险的时候，为了不迷失方向，请问你通常用哪些方法来辨别方向或确定你所在的位置？ 3.3 全球定位系统及其应用 （一）全球定位系统的概念 全球定位系统
(Global positioning system，简称GPS)
是具有在海、陆、空进行全方位、实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。一、全球定位系统经度、纬度、高程[跨越障碍] 全球定位系统的特点是什么 (1)全球，全天候工作。
(2)能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，不受天气的影响。
(3)定位精度高：单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。
(4)功能多，应用广：随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量、导航、测速、测时等方面取得更广泛的应用．而且其应用领域不断扩大。 [阅读指导] GPS的起源与发展1．无线电导航系统
缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高。2．最早的卫星定位系统——美国的子午仪系统1958年研制．1964年正式投入使用。由于该系统卫星数目较少(5～6颗)，运行高度较低(平均1 000 km)，从地面站观测到卫星的时间间隔较长(平均1．5 h)，因而它无法提供连续的实时三维导航，且精度较低。为满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求，1973年美国国防部制定了GPS计划。3． GPS实施计划共分三个阶段：
第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。
第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星。研制了各种用途的接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。1993年底实用的GPS网即(21+3)GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。 [阅读指导] 卫星导航定位系统的新时代“终结GPS垄断 许多国家发展卫星导航定位系统”，
了解世界上发展GPS的一些国家概况。 俄罗斯：GLONASS
中国：“北斗一号”
欧洲：“伽利略”计划，2005年12月28日，北京时间13点19分，
欧洲“伽利略”全球卫星定位系统首颗实验卫星搭乘俄罗
斯“联盟”运载火箭升空。 在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知自己所处的具体位置信息（ ）
A. 指南针 B. GPS设备
C. 遥感图像 D. 地形图课堂巩固：B三边测量术原理 假如你在野外迷了路，为了确定你所处的位置，你向一个路人询问，他告诉你这里离王家村10千米。你于是打开地图，找到王家村，以它为圆心，按比例尺在地图上画一个半径相当于10千米的圆（图Ａ）。
然后你又遇到了另外一个路人，他告诉你距离李家村15千米。你按同样的方法，绘制第二个圆（图Ｂ）。现在，你得到了两个交点，你必定处在其中一个点的位置。 这时，你向第三个人打听到，这里距离张家村10千米。当你把这个圆在地图上画好后，你的位置也就一目了然了（图Ｃ）。这就是三边测量术的原理。（二）GPS定位原理 GPS的定位原理与“三边测量术”原理相似。不同的是3颗卫星代替了3个村子，地图上平面的圆变成了三维的球面。
如图GPS接收机接收GPS卫星A、B、C传来的信号，计算出接收机与它们之间的距离，然后分别以3颗卫星为球心，以该卫星到接收机之间的距离为半径，“绘制”3个巨大的球体。3个球体会交于两点，其中那个与地球表面相交的点就是这台GPS接收机所处的位置，然后通过计算得到该接收机所处的经纬度。卫星D测量GPS接收机所在的高程。GPS测量原理空间部分 24颗卫星星座用
户
设
备地
面
控
制1个主控站
3个注入站
5个监控站（三）全球定位系统的组成（三）全球定位系统的组成空间由2l颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，高度2万千米地 面由分布在全球的5个地面站(包括5个监控站、1个主控站和3个注入站，主控站和注入站都位于监控站里)组成用 户导航型接收机、测地型接收机、授时接收机(1)GPS空间星座由_____工作卫星和_____在轨备用卫星组成。GPS卫星星座记作(2l+3)GPS星座。
GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历—描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。
功能: 提供数据，发送自身参数时间信息
21颗3颗请思考：
①24颗卫星均匀分布在____轨道面上，相邻两个GPS星座卫星轨道平面夹角是_____
②每个卫星轨道上各有___卫星,它们两两相隔_____60°4颗90°要获得准确信息，必须接收到4颗卫星，这4颗卫星称为定位星座。6个(2)地面监控系统对于导航定位来说．GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历——描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历是由地面监控系统提供的。
卫星上的各种设备是否正常工作以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准——GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。地面监控系统
①主控站
②监测站
③注入站请你说说各自的组成和功能?(2)地面控制系统卫星上的各种设备是否正常工作以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。监控站—获取GPS卫星数据,并将数据传送至主控站
主控站—收集监控站获取的数据，利用这些数
据计算GPS卫星的轨道和卫星时钟数据
注入站— 将导航数据及主控站的指令注入
每颗卫星主控站位于美国科罗拉多的斯平士（Colorado Springs）的联合空间执行中心（CSOC），三个注入站分别设在大西洋、印度洋和太平洋的三个美国军事基地上，即大西洋的阿松森岛（Ascension）、印度洋的迭哥·伽西亚岛( Diego Garcia)和太平洋的夸贾林岛（Kwajalein),五个监控站设在主控站和三个注入站以及夏威夷岛。 美国全球定位系统地面监控系统
由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的1个主控站、3个注入站、5个监控站构成。
该系统的功能是：对空间卫星系统进行监测、控制，并向每颗卫星注入更新的导航电文。 (3)用户系统—GPS接收机组成:GPS卫星接收机
GPS数据处理软件
功能:能够捕获到卫星的信号，实时地计算出测站的三维坐标，速度和时间。GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备即GPS信号接收机。可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同，用户要求的GPS信号接收机也各有差异。目前世界上已有几十家工厂生产GPS接收机，产品也有几百种。这些产品可以按照原理、用途、功能等来分类。GPS信号接收机GPS 接收机的类型—根据用途分类用于运动载体的导航，分为车载型，航海型，航空型和星载型能够实时给出载体的位置和速度，价格便宜，应用广泛用于精密大地测量和精密工程测量定位精度高，仪器结构复杂，价格较贵用于天文台及无线电通讯利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时［阅读指导］ 手持型 GPS 接收机手持型
GPS
接收机
多为导
航使用液晶显
示，
导航画面
清晰，
配有背
景灯，
方便夜
间操作．
功能键
齐全不需要地
面辅助设
备，只要
收到卫星
信号，就
能快速定
位，不受
天气、行
政区域的
限制能够计算当地的
国际标准时问，
处于运动状态还
能指出 〔 北方
向，并将经过的
地点、路线记录
下来，方便返回
时用；计算两点
间的距离，实现
坐标系间的相互
转换；计算日出、
日落时间图1-1如图1-3所示，经纬度为N32°03.232′，E118°45.923′海拔高度17米等信息图1-3课堂巩固 导航、授时和测距全球定位系统由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面上绕地球运转，接收并传递信息。如果要确定一个人（或船只、车辆、飞机等）所处的位置，使用的卫星不能少于（ ）
A. 一颗 B. 两颗
C. 四颗 D. 六颗C 在海湾战争中，美国获取大规模轰炸的信息资料主要应用了（ ）
① 遥感技术 ② 地理信息系统
③ 全球定位技术 ④ 多媒体合成技术
A. ①③ B. ②④
C. ①② D. ③④A（一）GPS在军事上的应用 军事是GPS技术最早的应用领域,主要是为各种军事活动提供定位、导航、提高命中率。
在现代战争中，不仅陆、海、空三军，而且许多高科技武器弹药等，也都开始采用GPS技术进行定位导航。装备GPS制导系统之前,美军BGM-10C“战斧”巡航导弹误差约为9米；在其“惯性和地形匹配”制导系统中加入GPS后，误差降至3米，制导精度大大提高。二、GPS的应用领域GPS 静态导航定位与动态导航定位 海湾战争中美军几乎所有的坦克、装甲车、飞机、舰船、各级指挥部和陆军小分队都装备了GPS接收机，总数超过5万部。在轨的16颗GPS卫星，每天可提供19小时的三维数据，精度10 ~ 16米，测速精度0 .1米 / 秒。（二）民用GPS主要用于交通车辆导航管理、航空、航海定位及导航，以及大地测量野外勘测、紧急求援、旅游探险、农业监测、生态研究等方面。【 阅读指导 】 车载 GPS 的功用通过车载 GPS,
可以在显示屏
上及时查看车
辆所在的经纬
度、运行轨迹、
速度、行进方
向等车载电台把定
位信息发送给
监控中心，在
电子地图上显
示出来，可对
车辆进行调度
指挥城市公共汽车
调度管理，旅
游区车辆报警
与调度，海关、
公安、海防等
部门对车辆的
调度与监控石家庄GPS电子站牌车载GPS接收器物流公司使用GPS【 阅读指导 】 GPS 在航海、航空导航中的应用向用户提供船舶位置、
航速、航向信息、海
图、海迹显示避免船只冲撞，
确保航行安全把自己的位置
和航向发送到
航海管理 中 心便于中心的跟
踪、搜寻和救援空域航路、着
陆、机场监视
和管理实现空域划分、空
中交通流量管理、
飞行路径管理利用GPS进行大坝变形监测精确农业
全球定位系统可以帮助农民对土地的任何位置精确定位
农场主利用卫星传输数据来确定农作物是否需要特定的养分或水分等3．全球定位系统的应用
依据全球定位系统所具有的特征，其广泛应用于以下领域：
(Global positioning system，简称GPS)
是具有在海、陆、空进行全方位、实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。一、全球定位系统经度、纬度、高程[跨越障碍] 全球定位系统的特点是什么 (1)全球，全天候工作。
(2)能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，不受天气的影响。
(3)定位精度高：单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。
(4)功能多，应用广：随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量、导航、测速、测时等方面取得更广泛的应用．而且其应用领域不断扩大。 [阅读指导] GPS的起源与发展1．无线电导航系统
缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高。2．最早的卫星定位系统——美国的子午仪系统1958年研制．1964年正式投入使用。由于该系统卫星数目较少(5～6颗)，运行高度较低(平均1 000 km)，从地面站观测到卫星的时间间隔较长(平均1．5 h)，因而它无法提供连续的实时三维导航，且精度较低。为满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求，1973年美国国防部制定了GPS计划。3． GPS实施计划共分三个阶段：
第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。
第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星。研制了各种用途的接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。1993年底实用的GPS网即(21+3)GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。 [阅读指导] 卫星导航定位系统的新时代“终结GPS垄断 许多国家发展卫星导航定位系统”，
了解世界上发展GPS的一些国家概况。 俄罗斯：GLONASS
中国：“北斗一号”
欧洲：“伽利略”计划，2005年12月28日，北京时间13点19分，
欧洲“伽利略”全球卫星定位系统首颗实验卫星搭乘俄罗
斯“联盟”运载火箭升空。 在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知自己所处的具体位置信息（ ）
A. 指南针 B. GPS设备
C. 遥感图像 D. 地形图课堂巩固：B三边测量术原理 假如你在野外迷了路，为了确定你所处的位置，你向一个路人询问，他告诉你这里离王家村10千米。你于是打开地图，找到王家村，以它为圆心，按比例尺在地图上画一个半径相当于10千米的圆（图Ａ）。
然后你又遇到了另外一个路人，他告诉你距离李家村15千米。你按同样的方法，绘制第二个圆（图Ｂ）。现在，你得到了两个交点，你必定处在其中一个点的位置。 这时，你向第三个人打听到，这里距离张家村10千米。当你把这个圆在地图上画好后，你的位置也就一目了然了（图Ｃ）。这就是三边测量术的原理。（二）GPS定位原理 GPS的定位原理与“三边测量术”原理相似。不同的是3颗卫星代替了3个村子，地图上平面的圆变成了三维的球面。
如图GPS接收机接收GPS卫星A、B、C传来的信号，计算出接收机与它们之间的距离，然后分别以3颗卫星为球心，以该卫星到接收机之间的距离为半径，“绘制”3个巨大的球体。3个球体会交于两点，其中那个与地球表面相交的点就是这台GPS接收机所处的位置，然后通过计算得到该接收机所处的经纬度。卫星D测量GPS接收机所在的高程。GPS测量原理空间部分 24颗卫星星座用
户
设
备地
面
控
制1个主控站
3个注入站
5个监控站（三）全球定位系统的组成（三）全球定位系统的组成空间由2l颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，高度2万千米地 面由分布在全球的5个地面站(包括5个监控站、1个主控站和3个注入站，主控站和注入站都位于监控站里)组成用 户导航型接收机、测地型接收机、授时接收机(1)GPS空间星座由_____工作卫星和_____在轨备用卫星组成。GPS卫星星座记作(2l+3)GPS星座。
GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历—描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。
功能: 提供数据，发送自身参数时间信息
21颗3颗请思考：
①24颗卫星均匀分布在____轨道面上，相邻两个GPS星座卫星轨道平面夹角是_____
②每个卫星轨道上各有___卫星,它们两两相隔_____60°4颗90°要获得准确信息，必须接收到4颗卫星，这4颗卫星称为定位星座。6个(2)地面监控系统对于导航定位来说．GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历——描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历是由地面监控系统提供的。
卫星上的各种设备是否正常工作以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准——GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。地面监控系统
①主控站
②监测站
③注入站请你说说各自的组成和功能?(2)地面控制系统卫星上的各种设备是否正常工作以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。监控站—获取GPS卫星数据,并将数据传送至主控站
主控站—收集监控站获取的数据，利用这些数
据计算GPS卫星的轨道和卫星时钟数据
注入站— 将导航数据及主控站的指令注入
每颗卫星主控站位于美国科罗拉多的斯平士（Colorado Springs）的联合空间执行中心（CSOC），三个注入站分别设在大西洋、印度洋和太平洋的三个美国军事基地上，即大西洋的阿松森岛（Ascension）、印度洋的迭哥·伽西亚岛( Diego Garcia)和太平洋的夸贾林岛（Kwajalein),五个监控站设在主控站和三个注入站以及夏威夷岛。 美国全球定位系统地面监控系统
由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的1个主控站、3个注入站、5个监控站构成。
该系统的功能是：对空间卫星系统进行监测、控制，并向每颗卫星注入更新的导航电文。 (3)用户系统—GPS接收机组成:GPS卫星接收机
GPS数据处理软件
功能:能够捕获到卫星的信号，实时地计算出测站的三维坐标，速度和时间。GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备即GPS信号接收机。可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同，用户要求的GPS信号接收机也各有差异。目前世界上已有几十家工厂生产GPS接收机，产品也有几百种。这些产品可以按照原理、用途、功能等来分类。GPS信号接收机GPS 接收机的类型—根据用途分类用于运动载体的导航，分为车载型，航海型，航空型和星载型能够实时给出载体的位置和速度，价格便宜，应用广泛用于精密大地测量和精密工程测量定位精度高，仪器结构复杂，价格较贵用于天文台及无线电通讯利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时［阅读指导］ 手持型 GPS 接收机手持型
GPS
接收机
多为导
航使用液晶显
示，
导航画面
清晰，
配有背
景灯，
方便夜
间操作．
功能键
齐全不需要地
面辅助设
备，只要
收到卫星
信号，就
能快速定
位，不受
天气、行
政区域的
限制能够计算当地的
国际标准时问，
处于运动状态还
能指出 〔 北方
向，并将经过的
地点、路线记录
下来，方便返回
时用；计算两点
间的距离，实现
坐标系间的相互
转换；计算日出、
日落时间图1-1如图1-3所示，经纬度为N32°03.232′，E118°45.923′海拔高度17米等信息图1-3课堂巩固 导航、授时和测距全球定位系统由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面上绕地球运转，接收并传递信息。如果要确定一个人（或船只、车辆、飞机等）所处的位置，使用的卫星不能少于（ ）
A. 一颗 B. 两颗
C. 四颗 D. 六颗C 在海湾战争中，美国获取大规模轰炸的信息资料主要应用了（ ）
① 遥感技术 ② 地理信息系统
③ 全球定位技术 ④ 多媒体合成技术
A. ①③ B. ②④
C. ①② D. ③④A（一）GPS在军事上的应用 军事是GPS技术最早的应用领域,主要是为各种军事活动提供定位、导航、提高命中率。
在现代战争中，不仅陆、海、空三军，而且许多高科技武器弹药等，也都开始采用GPS技术进行定位导航。装备GPS制导系统之前,美军BGM-10C“战斧”巡航导弹误差约为9米；在其“惯性和地形匹配”制导系统中加入GPS后，误差降至3米，制导精度大大提高。二、GPS的应用领域GPS 静态导航定位与动态导航定位 海湾战争中美军几乎所有的坦克、装甲车、飞机、舰船、各级指挥部和陆军小分队都装备了GPS接收机，总数超过5万部。在轨的16颗GPS卫星，每天可提供19小时的三维数据，精度10 ~ 16米，测速精度0 .1米 / 秒。（二）民用GPS主要用于交通车辆导航管理、航空、航海定位及导航，以及大地测量野外勘测、紧急求援、旅游探险、农业监测、生态研究等方面。【 阅读指导 】 车载 GPS 的功用通过车载 GPS,
可以在显示屏
上及时查看车
辆所在的经纬
度、运行轨迹、
速度、行进方
向等车载电台把定
位信息发送给
监控中心，在
电子地图上显
示出来，可对
车辆进行调度
指挥城市公共汽车
调度管理，旅
游区车辆报警
与调度，海关、
公安、海防等
部门对车辆的
调度与监控石家庄GPS电子站牌车载GPS接收器物流公司使用GPS【 阅读指导 】 GPS 在航海、航空导航中的应用向用户提供船舶位置、
航速、航向信息、海
图、海迹显示避免船只冲撞，
确保航行安全把自己的位置
和航向发送到
航海管理 中 心便于中心的跟
踪、搜寻和救援空域航路、着
陆、机场监视
和管理实现空域划分、空
中交通流量管理、
飞行路径管理利用GPS进行大坝变形监测精确农业
全球定位系统可以帮助农民对土地的任何位置精确定位
农场主利用卫星传输数据来确定农作物是否需要特定的养分或水分等3．全球定位系统的应用
依据全球定位系统所具有的特征，其广泛应用于以下领域：