2011高二地理课件 3.3 全球定位系统及其应用（湘教版必修3）
文档属性
| 名称 | 2011高二地理课件 3.3 全球定位系统及其应用（湘教版必修3） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 420.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 湘教版 | ||
| 科目 | 地理 | ||
| 更新时间 | 2011-09-12 16:03:48 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
第三节 全球定位系统及其应用
预习新起点
知能新整合
学点一
典例分析
对应训练
学点二
典例分析
对应训练
合作讨论
全球定位系统及其应用
一、全球定位系统
全球定位系统
概念：全球定位系统（简称______）是具有在
海、陆、空进行全方位，实时______导航与
定位功能的新一代_______与定位系统
GPS
三维
卫星导航
特点
全球性、_______工作
定位精度高
功能多，应用广
全天候
组成
空间星座
（24颗卫星）
空间星座：由____颗工作
卫星、______颗备用卫星组成
定位星座：在用GPS导航定位时，
必须观测到____颗GPS
卫星的信号，这____颗
卫星称为定位星座
4
4
21
3
授时接收机：利用GPS卫星提供的
_______时间标准进行授时
全球定位系统
组成
地面控制
系统5个监控站
1个主控站：收集各监控站对GPS卫星的
_____观测数据
3个注入站：在每颗卫星运行至上空时，将
导航数据及主控站的指令注入卫星
全部
用户系统
（接收设备）
导航型接收机
车载型
航海型
航空型
星载型
测地型接收机
精密大地测量
精密工程测量
高精度
二、全球定位系统与定位导航
应用：交通、邮电、地矿、建筑、农业、气象、土地管
理、金融、公安，监测地壳的微小移动，帮助预报
地震，与GIS、RS结合，为资源调查，工程管理、
精细农业服务等
全球定位系统与定位导航
目的：军事目的
定位精度
静态导航定位：厘米级甚至______
精度
动态定位：能达到______的精度
速度测量：能达到______级精度
时间测量：毫微秒级精度
毫米级
1米以内
厘米
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学点一 全球定位系统
1.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。
2.全球定位系统的组成
全球定位系统由三个部分组成，各部分的空间位置、组成及分布如下表：
系统结构 空间位置 组成和分布 作用
全
球
定
位
系
统
空间
星座
空间
由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成，24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，高度约2万千米
在全球的任何地方、任何时间都可以监测到4颗以上的卫星，提供在时间上连续的全球导航能力
地面控制系统
地面
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
对卫星的各种设备的工作以及卫星运行轨道进行监测与调控
用户
系统
用户
接收机硬件、GPS数据处理软件
接收GPS卫星发射的信号，实时地计算出三维坐标、速度以及时间
3.GPS接收机的类型
根据用途分类，GPS接收机分为导航型接收机、测地型接收机和授时接收机。
类型 应用 特点
导航型接收机
测地型接收机
授时接收机
用于运动载体的导航，分为车载型、航海型、航空型和星载型
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
多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
4.全球定位系统的特点
全球性、全能性（陆地、海洋、航空、航天）、全天候、连续性、实时性。
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＊典例分析＊
【例1】读图3-3-1，回答下列问题。
(1)图示部分是GPS的____部分，由
_____颗卫星组成。
(2)图示卫星中有____颗工作卫星，
____颗备用卫星。
(3)图示卫星中有____个卫星轨道，
轨道半径是_______千米，每个
轨道上有___颗卫星。对于地平面
上的观测者来说，最少可见到____颗卫星。
(4)运用数学原理，要计算出地面静止物体的位置，至少根据__
颗卫星提供的资料。如图3-3-2，有四颗卫星提供资料，除了
可进一步提高定位精度外，还可以迅速计算出运动物体的
______、______、_______。
24
空间
3
21
运行方向
6
26 560
4
4
3
空间位置
运行速度
【解析】本题主要考查GPS卫星星座的组成、分布及卫星定位的原理。
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＊对应训练＊
下列关于全球定位系统的叙述中，不正确的是( )
A.GPS利用卫星进行导航与定位系统
B.GPS包括两大部分，即空间部分和地面控制部分
C.GPS空间星座由24颗卫星组成
D.野外旅行，只要拥有GPS信号接收机，可随时知道自己
所处的经纬度
B
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学点二 全球定位系统与定位导航
GPS的最初设计主要是出于军事目的，随着对其技术的进一步改进，GPS应用领域正在不断地拓展，目前已在交通、邮电、地矿、建筑，以及农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业得到广泛应用，而且也逐步深入到我们的日常生活中。
应用类型 作用
军事
交通 航海
主要是为各种军事活动提供定位导航，在现代战争中，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
一是GPS航海自主导航系统，向用户提供船舶位置、航速、航向和时间信息，以及海图航迹显示等。二是港口管理和进港引导系统；主要用于港口、码头的船舶高度整理、进港船舶引导，以确保航行安全和秩序。三是航路交通管理系统；主要用于近海和内河船舶导航和管理
应用类型 作用
交通 航空
公共
交通
车辆
实现最佳空域划分与管理、空中交通流量管理以及飞行路线管理，保证了空中交通管制的安全性和灵活性。通过GPS接收设备，民航飞行员能驾机准确着陆并安全、及时出入停机坪，使各飞行航班能够紧凑排列，提高机场利用率
实时播发路况信息，自动匹配最优行车路线。能最大程度地满足乘客的要求，从而减少了空载率，降低能源消耗。节省运行成本，并使行车、乘车安全系数大大提高
应用类型 作用
旅游探险
①旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在的位置，确定前往目的地的最优行进方式和路线；②野外探险者可快捷地找到合适的道路和宿营地点，并在发生险情时，迅速定位、报警，以便及时、有效地得到救援；③能准确记录每次摄影地点，并自动计算出该地点每天日出、日落时间，为旅游者在最佳地点和最佳时间拍摄到最理想的画面提供帮助
“3S”技术的区别
遥感技术 地理信息系统 全球定位系统
概念
代号
别称
技术装备
利用一定的技术装备在航空器或航天器上对地物进行感知
专门处理地理空间数据的计算机系统
利用卫星在全球范围内实时进行导航、定位的系统
RS
GIS
GPS
人的视力的延伸
地图的延伸
遥感平台、传感器、遥感信息的传输与处理
计算机软、硬件
GPS卫星星座（空间部分）、地理控制系统（地面部分）、GPS信号接收机（用户设备）
遥感技术 地理信息系统 全球定位系统
技术环节（工作流
程）
特征
电磁波→收集→传输→处理分析→成果
信息源→数据处理→数据库→空间分析→表达
范围大、速度快、周期短、限制少、应用广
①采集、管理、分析、输出地理空间信息；②空间分析、多要素、综合、动态预测；③计算机系统支持
全能性、全球性、全天候、连续性、实时性
遥感技术 地理信息系统 全球定位系统
作用
应用
领域
较短时间内获得全面资料，以便及时安排防灾、救灾
能对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达
能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间
农业、林业、国土资源、地矿、军事、交通、测绘、水利、通信、公安、教育、能源等各行业
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＊典例分析＊
【例2】图3-3-3是某地地形简图，M点位于36.5°N。两中
学生分别到达P、M点，测量并计算出两点相对高度是
288米。读图，回答(1)—(3)题。
(1)两学生测量当地海拔高度，所用最
便捷的技术是 ( )
A.遥感 B.全球定位系统
C.地理信息系统 D.数字地球
(2)图中P、Q两点之间的四条小路中
起伏最小的是 ( )
A.① B.② C.③ D.④
B
B
【解析】（1）全球定位系统具有三维定位的功能，即经度、纬度和海拔，故选B。
（2）小路起伏小，说明穿过的等高线少，第②条小路只穿过一条等高线，其起伏最小。
(3)冬至日正午，M峰顶的影子正好移至P点，则P、M
之间的水平距离大约是 ( )
A.300米 B.400米 C.500米 D.600米
C
（3）首先计算出该地正午太阳高度，H=90°-太阳直射点与该地的纬度差，即90°-（36.5°+23.5°）=30°。P、M两地的相对高度为288米，通过下面三角形可知，tan30°=288/L,所以P、M之间的水平距离L约等于500米。
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＊对应训练＊
阅读材料，回答问题。
“GPS”盯住汽车盗窃犯
某盗窃犯罪嫌疑人在青岛市市南区盗窃了一辆汽车，30分钟后，在他行驶到城阳区（青岛市的一个区）时被警察拦住，自认为没有泄露蛛丝马迹的犯罪嫌疑人在被逮捕的时候还有些莫名其妙。原来他怎么也想不到，被盗的那辆汽车安装了GPS，从他盗窃该汽车的那一刻起，他就成为了警察的监控目标。
警察是怎样根据全球定位系统（GPS）提供的信息将盗车犯罪嫌疑人逮捕的？请你大体说说警察破案的经过。
车载GPS（全球定位系统）随时监控、报告每一辆安装了GPS的汽车非常精确的经纬度位置，当车主发现汽车被盗，报案后，警察就可以根据全球定位系统（GPS）提供的信息，准确定位被盗汽车的所在位置，发现、追踪并逮捕盗车犯罪嫌疑人。
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1.无线电远程导航与GPS导航相比，具有哪些不足？
无线电导航覆盖工作区域小，受大气状况、地形等影响较明显，并且精度不高，而GPS导航则全方位地克服了这些缺点。
2.美军飞行员在执行任务时如不幸出现事故降落在茫茫沙漠中，
却能在短时间内得到救援的原因是什么？
由于美军飞行员都配备有GPS的手持机，无论其降落在什么地方都可以及时将确切位置信息发送出去，从而得到救援。
3.在ＧＰＳ汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间
是怎样传递的？
汽车中ＧＰＳ用户设备接收了ＧＰＳ卫星信息，算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送到服务中心。服务中心再根据汽车所在的位置，及时通过语言提示为汽车导航。
4.用ＧＰＳ手持机定位，必须确保能够同时接收到的卫星数不少
于４颗，且地形等因素不会影响接收信号，这种说法对吗？
为什么？
这种认识是错误的。当ＧＰＳ能够收到４颗及其以上卫星的信号时，它能计算出运动物体的三维坐标：经度、纬度、高度，若只能收到３颗卫星的信号，它能计算出静止物体二维坐标：经度和纬度。在测各航点经、纬度以及海拔高度的时候一定要保证收到３颗以上卫星的信号，同时尽可能选择在相对空旷的场所，接收机旁边最好不要有玻璃反射物，并且要远离高大建筑物。
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第三节 全球定位系统及其应用
预习新起点
知能新整合
学点一
典例分析
对应训练
学点二
典例分析
对应训练
合作讨论
全球定位系统及其应用
一、全球定位系统
全球定位系统
概念：全球定位系统（简称______）是具有在
海、陆、空进行全方位，实时______导航与
定位功能的新一代_______与定位系统
GPS
三维
卫星导航
特点
全球性、_______工作
定位精度高
功能多，应用广
全天候
组成
空间星座
（24颗卫星）
空间星座：由____颗工作
卫星、______颗备用卫星组成
定位星座：在用GPS导航定位时，
必须观测到____颗GPS
卫星的信号，这____颗
卫星称为定位星座
4
4
21
3
授时接收机：利用GPS卫星提供的
_______时间标准进行授时
全球定位系统
组成
地面控制
系统5个监控站
1个主控站：收集各监控站对GPS卫星的
_____观测数据
3个注入站：在每颗卫星运行至上空时，将
导航数据及主控站的指令注入卫星
全部
用户系统
（接收设备）
导航型接收机
车载型
航海型
航空型
星载型
测地型接收机
精密大地测量
精密工程测量
高精度
二、全球定位系统与定位导航
应用：交通、邮电、地矿、建筑、农业、气象、土地管
理、金融、公安，监测地壳的微小移动，帮助预报
地震，与GIS、RS结合，为资源调查，工程管理、
精细农业服务等
全球定位系统与定位导航
目的：军事目的
定位精度
静态导航定位：厘米级甚至______
精度
动态定位：能达到______的精度
速度测量：能达到______级精度
时间测量：毫微秒级精度
毫米级
1米以内
厘米
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学点一 全球定位系统
1.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。
2.全球定位系统的组成
全球定位系统由三个部分组成，各部分的空间位置、组成及分布如下表：
系统结构 空间位置 组成和分布 作用
全
球
定
位
系
统
空间
星座
空间
由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成，24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，高度约2万千米
在全球的任何地方、任何时间都可以监测到4颗以上的卫星，提供在时间上连续的全球导航能力
地面控制系统
地面
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
对卫星的各种设备的工作以及卫星运行轨道进行监测与调控
用户
系统
用户
接收机硬件、GPS数据处理软件
接收GPS卫星发射的信号，实时地计算出三维坐标、速度以及时间
3.GPS接收机的类型
根据用途分类，GPS接收机分为导航型接收机、测地型接收机和授时接收机。
类型 应用 特点
导航型接收机
测地型接收机
授时接收机
用于运动载体的导航，分为车载型、航海型、航空型和星载型
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
多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
4.全球定位系统的特点
全球性、全能性（陆地、海洋、航空、航天）、全天候、连续性、实时性。
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＊典例分析＊
【例1】读图3-3-1，回答下列问题。
(1)图示部分是GPS的____部分，由
_____颗卫星组成。
(2)图示卫星中有____颗工作卫星，
____颗备用卫星。
(3)图示卫星中有____个卫星轨道，
轨道半径是_______千米，每个
轨道上有___颗卫星。对于地平面
上的观测者来说，最少可见到____颗卫星。
(4)运用数学原理，要计算出地面静止物体的位置，至少根据__
颗卫星提供的资料。如图3-3-2，有四颗卫星提供资料，除了
可进一步提高定位精度外，还可以迅速计算出运动物体的
______、______、_______。
24
空间
3
21
运行方向
6
26 560
4
4
3
空间位置
运行速度
【解析】本题主要考查GPS卫星星座的组成、分布及卫星定位的原理。
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＊对应训练＊
下列关于全球定位系统的叙述中，不正确的是( )
A.GPS利用卫星进行导航与定位系统
B.GPS包括两大部分，即空间部分和地面控制部分
C.GPS空间星座由24颗卫星组成
D.野外旅行，只要拥有GPS信号接收机，可随时知道自己
所处的经纬度
B
返回目录
学点二 全球定位系统与定位导航
GPS的最初设计主要是出于军事目的，随着对其技术的进一步改进，GPS应用领域正在不断地拓展，目前已在交通、邮电、地矿、建筑，以及农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业得到广泛应用，而且也逐步深入到我们的日常生活中。
应用类型 作用
军事
交通 航海
主要是为各种军事活动提供定位导航，在现代战争中，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
一是GPS航海自主导航系统，向用户提供船舶位置、航速、航向和时间信息，以及海图航迹显示等。二是港口管理和进港引导系统；主要用于港口、码头的船舶高度整理、进港船舶引导，以确保航行安全和秩序。三是航路交通管理系统；主要用于近海和内河船舶导航和管理
应用类型 作用
交通 航空
公共
交通
车辆
实现最佳空域划分与管理、空中交通流量管理以及飞行路线管理，保证了空中交通管制的安全性和灵活性。通过GPS接收设备，民航飞行员能驾机准确着陆并安全、及时出入停机坪，使各飞行航班能够紧凑排列，提高机场利用率
实时播发路况信息，自动匹配最优行车路线。能最大程度地满足乘客的要求，从而减少了空载率，降低能源消耗。节省运行成本，并使行车、乘车安全系数大大提高
应用类型 作用
旅游探险
①旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在的位置，确定前往目的地的最优行进方式和路线；②野外探险者可快捷地找到合适的道路和宿营地点，并在发生险情时，迅速定位、报警，以便及时、有效地得到救援；③能准确记录每次摄影地点，并自动计算出该地点每天日出、日落时间，为旅游者在最佳地点和最佳时间拍摄到最理想的画面提供帮助
“3S”技术的区别
遥感技术 地理信息系统 全球定位系统
概念
代号
别称
技术装备
利用一定的技术装备在航空器或航天器上对地物进行感知
专门处理地理空间数据的计算机系统
利用卫星在全球范围内实时进行导航、定位的系统
RS
GIS
GPS
人的视力的延伸
地图的延伸
遥感平台、传感器、遥感信息的传输与处理
计算机软、硬件
GPS卫星星座（空间部分）、地理控制系统（地面部分）、GPS信号接收机（用户设备）
遥感技术 地理信息系统 全球定位系统
技术环节（工作流
程）
特征
电磁波→收集→传输→处理分析→成果
信息源→数据处理→数据库→空间分析→表达
范围大、速度快、周期短、限制少、应用广
①采集、管理、分析、输出地理空间信息；②空间分析、多要素、综合、动态预测；③计算机系统支持
全能性、全球性、全天候、连续性、实时性
遥感技术 地理信息系统 全球定位系统
作用
应用
领域
较短时间内获得全面资料，以便及时安排防灾、救灾
能对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达
能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间
农业、林业、国土资源、地矿、军事、交通、测绘、水利、通信、公安、教育、能源等各行业
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＊典例分析＊
【例2】图3-3-3是某地地形简图，M点位于36.5°N。两中
学生分别到达P、M点，测量并计算出两点相对高度是
288米。读图，回答(1)—(3)题。
(1)两学生测量当地海拔高度，所用最
便捷的技术是 ( )
A.遥感 B.全球定位系统
C.地理信息系统 D.数字地球
(2)图中P、Q两点之间的四条小路中
起伏最小的是 ( )
A.① B.② C.③ D.④
B
B
【解析】（1）全球定位系统具有三维定位的功能，即经度、纬度和海拔，故选B。
（2）小路起伏小，说明穿过的等高线少，第②条小路只穿过一条等高线，其起伏最小。
(3)冬至日正午，M峰顶的影子正好移至P点，则P、M
之间的水平距离大约是 ( )
A.300米 B.400米 C.500米 D.600米
C
（3）首先计算出该地正午太阳高度，H=90°-太阳直射点与该地的纬度差，即90°-（36.5°+23.5°）=30°。P、M两地的相对高度为288米，通过下面三角形可知，tan30°=288/L,所以P、M之间的水平距离L约等于500米。
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＊对应训练＊
阅读材料，回答问题。
“GPS”盯住汽车盗窃犯
某盗窃犯罪嫌疑人在青岛市市南区盗窃了一辆汽车，30分钟后，在他行驶到城阳区（青岛市的一个区）时被警察拦住，自认为没有泄露蛛丝马迹的犯罪嫌疑人在被逮捕的时候还有些莫名其妙。原来他怎么也想不到，被盗的那辆汽车安装了GPS，从他盗窃该汽车的那一刻起，他就成为了警察的监控目标。
警察是怎样根据全球定位系统（GPS）提供的信息将盗车犯罪嫌疑人逮捕的？请你大体说说警察破案的经过。
车载GPS（全球定位系统）随时监控、报告每一辆安装了GPS的汽车非常精确的经纬度位置，当车主发现汽车被盗，报案后，警察就可以根据全球定位系统（GPS）提供的信息，准确定位被盗汽车的所在位置，发现、追踪并逮捕盗车犯罪嫌疑人。
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1.无线电远程导航与GPS导航相比，具有哪些不足？
无线电导航覆盖工作区域小，受大气状况、地形等影响较明显，并且精度不高，而GPS导航则全方位地克服了这些缺点。
2.美军飞行员在执行任务时如不幸出现事故降落在茫茫沙漠中，
却能在短时间内得到救援的原因是什么？
由于美军飞行员都配备有GPS的手持机，无论其降落在什么地方都可以及时将确切位置信息发送出去，从而得到救援。
3.在ＧＰＳ汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间
是怎样传递的？
汽车中ＧＰＳ用户设备接收了ＧＰＳ卫星信息，算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送到服务中心。服务中心再根据汽车所在的位置，及时通过语言提示为汽车导航。
4.用ＧＰＳ手持机定位，必须确保能够同时接收到的卫星数不少
于４颗，且地形等因素不会影响接收信号，这种说法对吗？
为什么？
这种认识是错误的。当ＧＰＳ能够收到４颗及其以上卫星的信号时，它能计算出运动物体的三维坐标：经度、纬度、高度，若只能收到３颗卫星的信号，它能计算出静止物体二维坐标：经度和纬度。在测各航点经、纬度以及海拔高度的时候一定要保证收到３颗以上卫星的信号，同时尽可能选择在相对空旷的场所，接收机旁边最好不要有玻璃反射物，并且要远离高大建筑物。
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