中图版地理必修三课件 第3章第1节 全球定位系统的应用
文档属性
| 名称 | 中图版地理必修三课件 第3章第1节 全球定位系统的应用 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 419.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 中图版 | ||
| 科目 | 地理 | ||
| 更新时间 | 2011-10-09 08:14:24 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
第一节 全球定位系统的应用
课标领航
课程标准
举例说明全球定位系统在定位导航中的应用。
学习目标
了解：GPS的主要组成部分及其主要工作原理。
理解：GPS的功能。
应用：收集有关GPS的相关信息，明确GPS在定位导航中的应用，并提出新应用设想。
知能层级突破
教材深化透析
学业水平达标
基础自主梳理
第一节 全球定位系统的应用
一、全球定位系统(GPS)
1．概念：利用卫星网络来获得地面某点_______和_____的系统。
2．组成：由3个相对独立的部分组成。
(1)空间部分：即GPS卫星星座，由___颗工作卫星，3颗_________，共同运行在___个轨道面上。GPS卫星不间断地发送各自与定位相关的_____和____信息。
基础自主梳理
经纬度
高程
21
备用卫星
6
参数
时间
(2)地面监控系统：主要用于______和_____卫星上的各种设备的工作及卫星的运行。
(3)用户设备部分：即GPS接收机，能显示接收机的________、高度、运动方向和_____等信息。
监测
控制
经纬度
速度
思考
1．能否应用GPS对台风中心进行定位？
提示：全球定位系统由三部分组成，这三部分缺一不可。台风中心没有用户设备部分，故不能用GPS定位。
二、全球定位系统的应用
1．GPS的特点：________、________、自动测量。
2．GPS的主要功能：_____和_____。
3．GPS的应用领域
(1)军事：GPS最初建立的目的是为了军事应用。
(2)测量：具有测量______、操作简便、仪器便于携带、_______操作、信息自动__________等优势。
全天候
高精度
定位
导航
精度高
全天候
接收、存储
(3)交通：GPS可对车辆进行_____、__________，合理分配车辆。
(4)救援：GPS可对消防人员、救护人员、交通警察进行___________。
(5)农业：GPS引入农业生产后产生了“______________”。
(6)娱乐：GPS走进了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的好帮手。
跟踪
调度管理
应急调遣
精准农业耕作
思考
2．卫星定位系统和无线电远程导航与定位系统相比有什么优点？
提示：无线电远程导航覆盖的工作区域小，电波传播易受大气影响，因此定位精度不高。而卫星定位系统具有工作范围大、定位精度高的优点。
知能层级突破
全球定位系统的组成、工作原理
知识精析
1．工作原理
全球定位系统定位原理是：工作卫星不间断地发送各自与定位相关的参数和时间信息，GPS接收机接收到信息后，经计算便可求出其三维位置、三维方向及运动速度和时间信息等。
2．构成与功能
组成 功能
空间
卫星
系统 24颗卫星(21颗工作卫星，3颗备用卫星) 保证地面上任何地点、任何时间都可观测到4颗以上卫星，并接收到无线电发射机连续播发的GPS导航信号
组成 功能
地面
监控
系统 主控站 ①根据各监控站提供的GPS卫星观测数据，计算星历和卫星钟的改正参数；②控制卫星并在发生故障时及时调度备用卫星，以保证整个系统正常运行；③兼有监控站的功能
监控站 数据采集中心，获取GPS卫星观测数据，并将数据传送至主控站
信息注入站 每天将主控站计算出的改正参数等注入每颗GPS卫星
组成 功能
用户
设备
部分 GPS卫星
接收机 接收GPS卫星发射的信号
GPS数据
处理软件 对GPS卫星接收机接收的信号进行数据处理，完成定位和导航功能
北京时间2005年12月28日13时19分，欧洲航天局的“伽利略”计划首颗测试卫星“GIOVE—A”发射升空。17时，卫星被送入24126千米高的轨道，该系统为新一代民用全球卫星导航定位系统。系统由30颗轨道卫星组成，还有2个地面控制中心，这个包括中国、印度等加入的项目的起飞，正式向美国的GPS系统发起挑战。据此回答(1)～(3)题。
例1
(1)导航卫星“GIOVE—A”在被送入轨道时，美国东部时间是( )
A．28日4时 B．27日4时
C．28日0时19分 D．27日0时19分
(2)卫星进入轨道后，位于( )
A．对流层 B．平流层
C．高层大气 D．大气层以外
(3)关于伽利略卫星导航系统与美国的GPS系统的说法，正确的是( )
A．两者均仅包括两大部分，即空间部分和地面监控部分
B．两者均有30颗卫星组成，其中包括3颗备用卫星
C．两者覆盖面和精确度差别不大
D．两者均是利用卫星导航和定位的系统
【解析】 (1)送入轨道的时间是北京时间28日17时，美国东部采用西五区的时间，比北京时间晚13个小时。(2)大气层的上界是2000～3000千米，故卫星轨道在大气层以外。(3)全球定位系统包括三大部分：空间部分、地面监控部分和用户设备部分；GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成；欧洲航天局的“伽利略”卫星导航系统定位精度要优于美国的GPS系统。
【答案】 (1)A (2)D (3)D
学以致用
1.读下列材料，回答问题。
2008年5月8日，奥运圣火成功登上世界最高峰珠穆朗玛峰(8844.43m)，这是奥运史上的伟大壮举。严酷的自然条件给圣火登顶珠峰带来很多的技术挑战。珠峰常规条件下的风速达16～17米/秒，相当于八九级大风，气温均在零下30℃左右。为做好气象保障工作，气象部门在珠峰地区建成了立体气象自动观测站，运用GPS、RS等技术及时、高效地获取预报所需要的气象资料。
(1)读“GPS数据显示屏”图，说出GPS的主要功能。
(2)根据材料和所学知识，简述地形、气候条件对火炬手手持圣火登顶、火炬燃烧、电视转播所带来的不利影响。
解析： 本题难度不大，主要结合实例考查GPS的功能。
GPS的主要功能是为用户提供全球性、全天候、连续性的定位和导航服务。
答案：(1)GPS的主要功能是为用户提供精密的三维坐标、速度和时间等。
(2)高海拔、低气温、突发暴风雪等加大了火炬手的体力消耗，增加了技术难度；低气压、缺氧、大风影响火炬的燃烧和传递；山地影响信号传输的质量；低温影响各种仪器设备的正常运转。
全球定位系统的应用领域
知识精析
GPS技术因其具有全天候、高精度、自动测量等特点，被广泛应用于多种领域，并且在应用时主要利用了其定位和导航功能。具体如下所示：
目前，发达国家已开始把GPS技术引入农业生产，即所谓的“精准农业耕作”。结合所学知识，完成(1)～(2)题。
(1)GPS在“精准农业耕作”中可( )
①获取农田信息 ②分析处理获取的信息 ③决策管理措施 ④将产量和土壤状态信息装入带GPS设备的喷药、施肥设备
A．①②③④ B．①④
C．②③④ D．①②
例2
(2)“精准农业”与“石油农业”相比，可 ( )
A．忽视农田内农作物的差异
B．对同一农田内的作物统一施药
C．在不减产的情况下，增加生产成本
D．降低因施肥、除虫对环境造成的污染
【解析】 GPS主要是获取空间数据以进行空间定位，而决策管理措施是人的工作。“精准农业耕作”就是将GPS技术引入农业生产实施精准耕作，可以在尽量不减产的情况下，降低生产成本，有效避免资源浪费，降低因施肥、除虫对环境造成的污染。
【答案】 (1)B (2)D
解析：选D。我国“北斗导航系统”主要功能是区域性定位、导航。
学以致用
1．图3－1－3 全球定位系统的卫星星座
全球定位系统的空间部分由分布在距地面20200千米的6个轨道面上的24颗卫星(其中3颗备用)组成，相邻两个GPS星座卫星轨道平面之间的夹角是60°，每个卫星轨道上各有4颗卫星，它们两两相隔90°，卫星轨道均为近圆形，运行周期约为11小时58分。卫星的分布使得在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
教材深化透析
图表解读
2．图3－1－6 GPS接收机的信号解读
(1)在接收机的顶部，左端表示信号的强弱，右端表示电池电量。
(2)上方黄框内三维卫星位置，表示接收机所在的经纬度位置为纬度39°58′27.9″N，经度116°18′50.2″E。
(3)中间左侧为接收机所在的高度为109m，误差为5.7m。
(4)中间右侧绿框内是卫星分布图，描绘了在接收机所处位置(圆心)仰望天空能搜索到的8颗卫星，大圆表示地平线，小圆为抬头以45°角仰望天空的范围，越靠近中心，卫星信号越强，图片表示当前能搜索到第2、7、8、11、20、27、28、31号八颗卫星。卫星号是卫星发射时的序号。
(5)图中下方红框内，数字表示被接收到信号的卫星编号，黑色柱的长短表示信号强弱，图片表示接收到第2、7、8、11、20、27、28、31号八颗卫星的信号，其中第2号和第20号卫星的信号比较弱。
3．图3－1－7 GPS定位示意
(1)每个卫星都有自己的精确测量范围(如图中实线圆所示)和延伸测量范围(如图中虚线圆所示)，全球定位系统保证在地球上任一点都可以接收到四颗或四颗以上卫星的信号，如果接收机处在3颗或3颗以上的卫星交叉测量范围内，就能显示所处位置。当接收机处于某颗卫星的精确测量范围中时，它接收这颗卫星的信号就较强。
(2)由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的三颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置：经度、纬度、高程。考虑到卫星的时钟与接收机之间的误差钟差，实际上有4个未知数，经度、纬度、高程和钟差，因此需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度、高程和运动速度。由此可见，通常应用三颗卫星的数据就可以进行定位，但要保证对目标实时观测，诸如提供目标运动数据等，则需要至少四颗卫星的信号。
学业水平达标
本部分内容讲解结束
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第一节 全球定位系统的应用
课标领航
课程标准
举例说明全球定位系统在定位导航中的应用。
学习目标
了解：GPS的主要组成部分及其主要工作原理。
理解：GPS的功能。
应用：收集有关GPS的相关信息，明确GPS在定位导航中的应用，并提出新应用设想。
知能层级突破
教材深化透析
学业水平达标
基础自主梳理
第一节 全球定位系统的应用
一、全球定位系统(GPS)
1．概念：利用卫星网络来获得地面某点_______和_____的系统。
2．组成：由3个相对独立的部分组成。
(1)空间部分：即GPS卫星星座，由___颗工作卫星，3颗_________，共同运行在___个轨道面上。GPS卫星不间断地发送各自与定位相关的_____和____信息。
基础自主梳理
经纬度
高程
21
备用卫星
6
参数
时间
(2)地面监控系统：主要用于______和_____卫星上的各种设备的工作及卫星的运行。
(3)用户设备部分：即GPS接收机，能显示接收机的________、高度、运动方向和_____等信息。
监测
控制
经纬度
速度
思考
1．能否应用GPS对台风中心进行定位？
提示：全球定位系统由三部分组成，这三部分缺一不可。台风中心没有用户设备部分，故不能用GPS定位。
二、全球定位系统的应用
1．GPS的特点：________、________、自动测量。
2．GPS的主要功能：_____和_____。
3．GPS的应用领域
(1)军事：GPS最初建立的目的是为了军事应用。
(2)测量：具有测量______、操作简便、仪器便于携带、_______操作、信息自动__________等优势。
全天候
高精度
定位
导航
精度高
全天候
接收、存储
(3)交通：GPS可对车辆进行_____、__________，合理分配车辆。
(4)救援：GPS可对消防人员、救护人员、交通警察进行___________。
(5)农业：GPS引入农业生产后产生了“______________”。
(6)娱乐：GPS走进了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的好帮手。
跟踪
调度管理
应急调遣
精准农业耕作
思考
2．卫星定位系统和无线电远程导航与定位系统相比有什么优点？
提示：无线电远程导航覆盖的工作区域小，电波传播易受大气影响，因此定位精度不高。而卫星定位系统具有工作范围大、定位精度高的优点。
知能层级突破
全球定位系统的组成、工作原理
知识精析
1．工作原理
全球定位系统定位原理是：工作卫星不间断地发送各自与定位相关的参数和时间信息，GPS接收机接收到信息后，经计算便可求出其三维位置、三维方向及运动速度和时间信息等。
2．构成与功能
组成 功能
空间
卫星
系统 24颗卫星(21颗工作卫星，3颗备用卫星) 保证地面上任何地点、任何时间都可观测到4颗以上卫星，并接收到无线电发射机连续播发的GPS导航信号
组成 功能
地面
监控
系统 主控站 ①根据各监控站提供的GPS卫星观测数据，计算星历和卫星钟的改正参数；②控制卫星并在发生故障时及时调度备用卫星，以保证整个系统正常运行；③兼有监控站的功能
监控站 数据采集中心，获取GPS卫星观测数据，并将数据传送至主控站
信息注入站 每天将主控站计算出的改正参数等注入每颗GPS卫星
组成 功能
用户
设备
部分 GPS卫星
接收机 接收GPS卫星发射的信号
GPS数据
处理软件 对GPS卫星接收机接收的信号进行数据处理，完成定位和导航功能
北京时间2005年12月28日13时19分，欧洲航天局的“伽利略”计划首颗测试卫星“GIOVE—A”发射升空。17时，卫星被送入24126千米高的轨道，该系统为新一代民用全球卫星导航定位系统。系统由30颗轨道卫星组成，还有2个地面控制中心，这个包括中国、印度等加入的项目的起飞，正式向美国的GPS系统发起挑战。据此回答(1)～(3)题。
例1
(1)导航卫星“GIOVE—A”在被送入轨道时，美国东部时间是( )
A．28日4时 B．27日4时
C．28日0时19分 D．27日0时19分
(2)卫星进入轨道后，位于( )
A．对流层 B．平流层
C．高层大气 D．大气层以外
(3)关于伽利略卫星导航系统与美国的GPS系统的说法，正确的是( )
A．两者均仅包括两大部分，即空间部分和地面监控部分
B．两者均有30颗卫星组成，其中包括3颗备用卫星
C．两者覆盖面和精确度差别不大
D．两者均是利用卫星导航和定位的系统
【解析】 (1)送入轨道的时间是北京时间28日17时，美国东部采用西五区的时间，比北京时间晚13个小时。(2)大气层的上界是2000～3000千米，故卫星轨道在大气层以外。(3)全球定位系统包括三大部分：空间部分、地面监控部分和用户设备部分；GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成；欧洲航天局的“伽利略”卫星导航系统定位精度要优于美国的GPS系统。
【答案】 (1)A (2)D (3)D
学以致用
1.读下列材料，回答问题。
2008年5月8日，奥运圣火成功登上世界最高峰珠穆朗玛峰(8844.43m)，这是奥运史上的伟大壮举。严酷的自然条件给圣火登顶珠峰带来很多的技术挑战。珠峰常规条件下的风速达16～17米/秒，相当于八九级大风，气温均在零下30℃左右。为做好气象保障工作，气象部门在珠峰地区建成了立体气象自动观测站，运用GPS、RS等技术及时、高效地获取预报所需要的气象资料。
(1)读“GPS数据显示屏”图，说出GPS的主要功能。
(2)根据材料和所学知识，简述地形、气候条件对火炬手手持圣火登顶、火炬燃烧、电视转播所带来的不利影响。
解析： 本题难度不大，主要结合实例考查GPS的功能。
GPS的主要功能是为用户提供全球性、全天候、连续性的定位和导航服务。
答案：(1)GPS的主要功能是为用户提供精密的三维坐标、速度和时间等。
(2)高海拔、低气温、突发暴风雪等加大了火炬手的体力消耗，增加了技术难度；低气压、缺氧、大风影响火炬的燃烧和传递；山地影响信号传输的质量；低温影响各种仪器设备的正常运转。
全球定位系统的应用领域
知识精析
GPS技术因其具有全天候、高精度、自动测量等特点，被广泛应用于多种领域，并且在应用时主要利用了其定位和导航功能。具体如下所示：
目前，发达国家已开始把GPS技术引入农业生产，即所谓的“精准农业耕作”。结合所学知识，完成(1)～(2)题。
(1)GPS在“精准农业耕作”中可( )
①获取农田信息 ②分析处理获取的信息 ③决策管理措施 ④将产量和土壤状态信息装入带GPS设备的喷药、施肥设备
A．①②③④ B．①④
C．②③④ D．①②
例2
(2)“精准农业”与“石油农业”相比，可 ( )
A．忽视农田内农作物的差异
B．对同一农田内的作物统一施药
C．在不减产的情况下，增加生产成本
D．降低因施肥、除虫对环境造成的污染
【解析】 GPS主要是获取空间数据以进行空间定位，而决策管理措施是人的工作。“精准农业耕作”就是将GPS技术引入农业生产实施精准耕作，可以在尽量不减产的情况下，降低生产成本，有效避免资源浪费，降低因施肥、除虫对环境造成的污染。
【答案】 (1)B (2)D
解析：选D。我国“北斗导航系统”主要功能是区域性定位、导航。
学以致用
1．图3－1－3 全球定位系统的卫星星座
全球定位系统的空间部分由分布在距地面20200千米的6个轨道面上的24颗卫星(其中3颗备用)组成，相邻两个GPS星座卫星轨道平面之间的夹角是60°，每个卫星轨道上各有4颗卫星，它们两两相隔90°，卫星轨道均为近圆形，运行周期约为11小时58分。卫星的分布使得在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
教材深化透析
图表解读
2．图3－1－6 GPS接收机的信号解读
(1)在接收机的顶部，左端表示信号的强弱，右端表示电池电量。
(2)上方黄框内三维卫星位置，表示接收机所在的经纬度位置为纬度39°58′27.9″N，经度116°18′50.2″E。
(3)中间左侧为接收机所在的高度为109m，误差为5.7m。
(4)中间右侧绿框内是卫星分布图，描绘了在接收机所处位置(圆心)仰望天空能搜索到的8颗卫星，大圆表示地平线，小圆为抬头以45°角仰望天空的范围，越靠近中心，卫星信号越强，图片表示当前能搜索到第2、7、8、11、20、27、28、31号八颗卫星。卫星号是卫星发射时的序号。
(5)图中下方红框内，数字表示被接收到信号的卫星编号，黑色柱的长短表示信号强弱，图片表示接收到第2、7、8、11、20、27、28、31号八颗卫星的信号，其中第2号和第20号卫星的信号比较弱。
3．图3－1－7 GPS定位示意
(1)每个卫星都有自己的精确测量范围(如图中实线圆所示)和延伸测量范围(如图中虚线圆所示)，全球定位系统保证在地球上任一点都可以接收到四颗或四颗以上卫星的信号，如果接收机处在3颗或3颗以上的卫星交叉测量范围内，就能显示所处位置。当接收机处于某颗卫星的精确测量范围中时，它接收这颗卫星的信号就较强。
(2)由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的三颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置：经度、纬度、高程。考虑到卫星的时钟与接收机之间的误差钟差，实际上有4个未知数，经度、纬度、高程和钟差，因此需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度、高程和运动速度。由此可见，通常应用三颗卫星的数据就可以进行定位，但要保证对目标实时观测，诸如提供目标运动数据等，则需要至少四颗卫星的信号。
学业水平达标
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