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第一节 全球定位系统的应用
GPS的出现，为军事现代化提供了强有力的支持。现代战争中，GPS被成功地应用于导弹的精确制导、军事部署与调度、战略决策与指挥等一系列军事行动中。
从军用到民用——全球定位系统无所不在
GPS的应用远不止军事方面，它还可以用于飞机、汽车、船舶行驶中的定位与导航；可以为行人、探险者、旅游者确定方位及目标；能够帮助邮递员、送货商迅速找到目的地……信息社会中，GPS正在步入我们的日常生活。
【学习目标】 1.了解全球定位系统的概念和组成。
2．结合实例了解全球定位系统在不同领域的应用。
一、全球定位系统(GPS)
1．概念：利用卫星网络来获得地面某点经纬度和 的系统。
2．组成：由3个相对独立的部分组成
系统组成 具体设备 具体作用
空间部分 21颗工作卫星，3颗备用卫星，共同运行于 个轨道面上 不间断地向地面监控系统发送各自与定位相关的参数和时间信息
地面监控系统 1个主控站，3个注入站，5个监控站 和控制卫星上的各种设备的工作及卫星的运行
用户设备部分 显示接收机的经纬度、高度、运动方向和 等信息
6
GPS接收机
速度
高程
监测
二、全球定位系统的应用
1．GPS的特点： 、高精度、自动测量。
2．GPS的主要功能：定位和
3．GPS的应用领域
(1)军事：GPS最初建立的目的是为军事应用。
(2)测量：具有测量精度高操作简便、仪器便于携带、全天候操作、信息自动 、存储等优势。
(3)交通：GPS可对车辆进行跟踪、调度管理，合理分配车辆。
全天候
导航
接收
(4)求救：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“精准农业耕作”。
(6)娱乐：GPS走入了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的好帮手。
应急
调遣
下图是GPS卫星星座图。读图，回答下列问题。
(1)GPS由三大子系统组成，除空间部分外，还有哪些部分？
(2)空间部分共有多少颗卫星，其中工作卫星多少颗，备用卫星多少颗？
(3)GPS用户接收机接收到这些信息后，经过计算便可以求出自身所在地点的哪些信息？
要点(1)[轻巧识记]地面监控 用户设备
要点(2)[读图说明]24 21 3
要点(3)[轻巧识记]三维位置、三维方向、运动速度和时间信息。
读材料，根据所学知识，完成下列问题。
材料一 各国卫星导航系统比较。
卫星导航系统 卫星数量 定位精度 系统进展 研制国家
北斗系统 35颗 10米 2007年发射两颗北斗导航卫星，2008年左右满足中国及周边地区用户需求 中国
伽利略
系统 30颗 小于1米 1999年欧盟公布了“伽利略”计划，现在“伽利略”系统正在建设中 欧盟
格洛纳斯(GLONA SS)系统 24颗 10～15米 目前GLONASS系统已有17颗卫星在轨运行，计划2008年全部部署到位 俄罗斯
GPS系统 24颗 5米 1994年，GPS卫星导航系统已布设完成。现在正研制第二代GPS系统，需再发射8颗卫星 美国
材料二 2007年11月28日新华网电 欧洲议会近期为发展“伽利略”卫星系统提供24亿欧元(约合35亿美元)资金预算，随后，美国军方计划大幅升级全球定位系统(GPS)以抗衡不久前获得重要资助的欧洲“伽利略”卫星定位系统研发计划。
(1)美国计划升级全球定位系统的原因是什么？
(2)美国计划升级后的全球定位系统包括多少颗卫星？其由哪几部分组成？
(3)全球定位系统有哪两大功能？
解析： 美国计划升级全球定位系统是与欧洲“伽利略”卫星定位计划相抗衡。美国计划升级的全球定位系统共有32颗卫星。无论哪个国家的卫星定位系统都是由三部分组成。全球定位系统的功能是定位和导航。
答案： (1)与欧洲“伽利略”卫星定位计划相抗衡，保持美国在全球定位系统领域内的优势。
(2)32颗。由空间部分、地面控制系统、用户设备(接收设备)三部分组成。
(3)定位和导航两大功能。
1.读GPS卫星定位示意图，回答下列问题。
(1)全球定位系统主要由空间星座、________系统和用户设备部分三部分组成。它具有对海、陆、空进行全方位、实时__________的功能。
(2)地面监控系统包括5个______站、1个______站和3个_____站，主要担负着对卫星及其各种设备监测与调控的任务。
(3)用户系统用于接收GPS卫星发射的信号。GPS接收机包括________、________等用户设备，能够捕获到GPS卫星的信号，实时计算出________、速度以及________。
(4)目前中国正积极参与________合作开发研制的“伽利略”计划，该系统空间星座由________颗卫星组成。
解析： 本题考查了GPS的用途、系统组成、工作原理等知识，我们可采用联想和对比的方法进行归纳解答。
答案： (1)地面监控 三维导航与定位
(2)监控 主控 注入
(3)接收机硬件 GPS数据处理软件 三维坐标 时间
(4)欧洲联盟 30
阅读下列材料，回答相关问题。
1998年10月，国家测绘局选派精干得力的测量员参加了1998年雅鲁藏布大峡谷科学探险考察，主要目的是对大峡谷进行实地测量。最终测得大峡谷的极值深度有6 009米，长度为504.6千米，用实测数据证明了大峡谷为世界峡谷之最。
(1)这次测量所得的峡谷极值深度可靠性强，原因是测量过程中运用了什么技术，该技术的最大优势是什么？
(2)雅鲁藏布大峡谷从板块构造观点看，位于什么处？
(3)该峡谷生物资源丰富的原因是什么？
要点(1)[轻巧识记]GPS 测量精度高
要点(2)[温故知新]板块交界
要点(3)[温故知新]板块交界 纬度低，山地垂直差异显著，降水丰富。
中国国家GPS技术研究中心首次借助GPS高科技手段，为目前正处于地壳活跃期的青藏高原进行“体检”。科学家们经过10年观察，精确地测定出了目前青藏高原的垂直运动和水平运动的年平均速率。
测定结果表明，青藏高原地壳整体上在向北、向东运动。喜马拉雅山块体以每年大约3.4厘米的速率相对亚欧板块北偏东30°左右的方向运动，隆升的平均速率为每年8～12毫米；西藏板块以每年2.8厘米左右的速率相对亚欧板块的东北方向移动，隆升速率为每年4～7毫米。这种运动速率的差异，导致青藏高原现今地质构造应以南北方向的挤压为主，东西方向的拉张为辅。
(1)请你运用板块构造学说解释一下青藏高原是如何形成的。
(2)请你大体说说科学家是如何利用GPS来研究青藏高原岩体的运动方向和运动速度的。
解析： 本题主要考查GPS在大地测量、地壳运动监测等方面的应用，因GPS系统具有连续性、全天候、实时性等方面的优点，故经连续性的定位测量，可以发现地壳运动现象，能精确计算出地壳运动的速度及方向。
答案： (1)青藏高原的形成是由印度洋板块和亚欧板块相互挤压碰撞形成的。
(2)方法大体是：把测地型GPS接收机固定在三个适当地点的岩石上，构成三角形监测网，GPS卫星不间断地发送各自与定位相关的参数和时间信息，地面接收机收到这些信息，并测得接收到的每个卫星信号的时间，便可自动计算出接收机所在地点的纬度、经度和高程。通过长时间地检测，便可以精确计算出青藏高原岩体的运动速度和运动方向。
2．读以下材料，完成下列问题。
材料 2008年5月8日，北京奥运圣火成功登上世界最高峰——珠穆朗玛峰(8 844.43 m)，这是奥运史上的伟大壮举。严酷的自然条件对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为16至17米/秒，相当于八、九级大风，气温均在－30°C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、高效地获取所需要的气象资料。
(1)读下列“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、气候条件对火炬手持圣火登顶、火炬燃烧、电视转播的不利影响。
答案： (1)GPS的主要功能：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、突发暴风雪等增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。
1．GPS定位原理：
GPS的基本定位原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息等。要实现地面接收机的定位，地面观测者最少要见到4颗卫星，因为要解算观测站点的三维坐标，必须观测到4颗以上GPS卫星，这4颗卫星称为定位卫星。
2．GPS的优点：
由于卫星信号传播和接收不受天气等因素影响，GPS与其他定位、导航系统相比，具有海、陆、空全方位、全天候、高精度、自动化、高效益等优点。
3．全球定位系统的组成及功能
4．全球定位系统的应用
只有美国才有GPS
全球定位系统的全称是“授时与测距导航系统——全球定位系统”，简称GPS，是以卫星为基础的无线电导航与定位系统，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。目前，美国的GPS是世界上最成熟的卫星导航定位系统，其他国家也开始研发或已建立了类似的卫星导航定位系统。如俄罗斯的GLONASS、中国的“北斗导航系统”、欧洲的“伽利略”计划等，另外，印度、日本也正在建立自己的卫星导航定位系统。
一、选择题
(2009·临沂质检)下图是华北地区某地实测的海拔数据分布图(单位：米)。读图回答1～2题。
1．测量图中各地海拔所用最精准、便捷的技术是( )
A．遥感 B．全球定位系统
C．数字地球 D．地理信息系统
解析： 运用全球定位系统可以实时、准确地获得地面某点的三维(经度、纬度、海拔)数据。
答案： B
2．对图示区域地理特征的描述，正确的是( )
A．海拔：甲＞丙 B．坡度：甲＞乙
C．气温：丙＞丁 D．降水：乙＞丁
解析： 本题需要将图变成等高线图(如下图)，由图中可以看出甲处海拔约300米，而丙处海拔大于500米；乙处附近等高线较密集而甲处稀疏，故坡度甲小于乙；丁处位于丙的西南侧且海拔较低，故气温高于丙；该山地大致呈南北走向，乙坡处于山体的东侧，处于夏季东南季区的迎风坡地带，降水较多。
答案： D
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3～4题。
3．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
4．“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： 该题组主要考查GPS系统在农业中的应用。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： 3.B 4.D
二、综合题
5．阅读下列材料回答问题。
材料 北京奥运期间，GPS导航服务也被广泛应用于出租车等车辆中，司机出门前将出行的起点、终点输入GPS系统平台，便可以规划出最佳路径，引导驾驶，提高效率。GPS按“距离最短”、“时间最短”、“沿重要道路行驶”、“是否要避开高速公路”等多种路径规划的算法，提供路线引导。当车辆行驶到路口或拐弯处时，系统会根据事先设置好的最佳路径给司机语音提示，当车辆偏离规划路径一定距离时，系统也会给出语音提示，用户可根据需要重新规划路径或根据地图的引导回到事先规划好的路径上。对经常行驶的最佳路径可进行保存，下次用时可直接调出使用。
用户不仅可以在出门前查阅实时路况网站，检查自己的计划线路；还可以使用带有动态交通信息接收功能的导航仪，随时掌握前方路况；另外，目前也有移动电话运营商开通了实时路径播报的服务，只要发送一条短信，就可以得到前方路段交通状况的反馈信息。为奥运期间人们的日常出行提供了很大的便利。出行的时候，可以通过查询这样的信息系统，了解到自己所出行目的地停车的状况。奥运期间，在重点地区，还会建设一些停车引导系统，方便市民的出行。
(1)下列属于奥运期间GPS对开车出行的作用的是(多项选择)( )
A．规划出最佳路径
B．引导驾驶
C．随时掌握前方路况，提高效率
D．了解自己所出行目的地停车的状况
(2)若在奥运会期间有突发事件发生，GPS可以发挥什么作用？
(3)举例说明GPS的其他应用领域。
解析： 奥运期间，GPS导航服务也被广泛应用于出租车等其他社会车辆中，司机出门前将出行的起点、终点输入GPS系统平台，便可以规划出最佳路径，引导驾驶，提高效率。GPS按“距离最短”、“时间最短”、“沿重要道路行驶”、“是否要避开高速公路”等多种路径规划的算法，提供路线引导。可以通过查询这样的信息系统，了解到自己所出行目的地停车的状况。奥运期间，在重点地区，还会建设一些停车诱导系统，方便市民的出行。所有奥运场馆以及一些重要的非竞赛场馆，都将纳入到奥运公交专用线网络中，奥运场馆周边将实施严格的停车管理。
利用GPS可以先确定突发事件的位置，再利用GPS的导航功能为要赶赴突发事件现场的车辆、人员选择最佳路线、进行导航，有利于有关人员及时到达。处理、控制突发事件。GPS在军事、交通、旅游、探险中都有广泛应用。
答案： (1)ABCD
(2)确定突发事件的位置；为要赶赴突发事件现场的车辆、人员选择最佳路线、进行导航，有利于有关人员及时到达，处理、控制突发事件。
(3)GPS在军事、交通、旅游、探险、救援中都有广泛应用。
练规范、练技能、练速度第3章 第1节
(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)
一、选择题
1．2009年3月，青岛公安局在车辆被盗1小时30分后找到失窃车辆，其利用的主要技术是( )
A．地理信息系统 B．遥感技术
C．全球定位系统 D．无线通讯技术
答案： C
GPS最初是为军事应用而建立的，至今仍然由美国国防部控制。许多美国驻伊士兵都装备了军用GPS接收机。结合所学知识完成2～7题。
2．美军士兵配备的GPS接收机接收到的信息至少由________颗空间卫星提供( )
A．3 B．4
C．5 D．6
3．GPS系统中提供观测数据的是( )
A．空间卫星 B．主控站
C．监控站 D．信息注入站
4．配备GPS接收机的美军士兵随时都可获得工作卫星提供的( )
①三维位置 ②三维方向 ③运动速度和时间 ④伊军士兵位置
A．①②④ B．①②③
C．②③④ D．①③④
5．配备GPS接收机的美军士兵获取信息的过程是( )
①工作卫星获取信息 ②临控站 ③主控站计算和改正参数 ④信息注入站 ⑤空间卫星 ⑥GPS接收信息
A．①—②—③—④—⑤—⑥ B．②—③—④—⑤—⑥—①
C．③—④—⑤—⑥—①—② D．④—⑤—⑥—①—②—③
6．若一位美军士兵要使用GPS接收机获取信息，正确的操作步骤是( )
①寻找尽量开阔的地点 ②按[开机键]显示[收星]界面，观察收到卫星信号的质量
③将显示屏中的界面切换至[数据查询]界面 ④读数，确定所要的信息
A．①②③④ B．④①②③
C．③④①② D．④③②①
7．若美军一辆装备了GPS的汽车被反美武装分子劫持，美军驻伊司令部不应采取的措施是( )
A．启动GPS跟踪系统，锁定车辆具体位置
B．发出遥控锁车指令，使车辆强行熄火
C．通过GPS向劫持者发出警告
D．发动空袭
解析： 本组题主要考查对GPS系统的工作原理和操作流程的掌握情况。由于GPS系统的空间星座是由均匀分布在6个轨道面上的24颗卫星组成，因此地面上的任何一点在每一瞬间都可以至少看到4颗卫星；监控站的主要功能是获取工作卫星采集的数据并传递给主控站；主控站的主要功能是①计算星历和卫星钟的改正参数，②控制卫星并在卫星发生故障时及时调用备用卫星，③兼有监控站的功能；信息注入站的主要功能是为工作卫星注入改正参数；因GPS接收机获取的信息是无线电波，因此应当在空旷的地带才能保证信号良好；发动空袭将会造成车内的美方人员伤亡。
答案： 2.B 3.C 4.B 5.A 6.A 7.D
导航型GPS接收机可显示当地的三维坐标(经度、纬度、海拔高度)、动态指示前进方向(其正北方为0°，正东方为90°，正南方为180°，正西方为270°)、导向，设定路标、生成行进路线、显示当地日出时间[早期的GPS接收机只能显示当地日出、日落的伦敦格林尼治(国际标准)时间]。据此回答8～10题。
8．若GPS接收机显示屏上显示225°，则表示前进方向是( )
A．东北 B．东南
C．西南 D．西北
9．某日一外国游客在杭州时，其早期GPS接收机屏幕上显示日出、日落时间分别是21∶50、10∶10。则杭州日出、日落的北京时间可能分别是( )
A．10∶10、21∶50 B．13∶50、02∶10
C．05∶50、18∶10 D．09∶50、20∶10
10．此日的日期最可能接近( )
A．3月15日 B．6月20日
C．9月15日 D．12月20日
解析： 由于接收机上显示225°，介于180°～270°之间，故前进方向是西南。
由于中时区日出、日落的时间分别是21∶50、10∶10，故东八(北京时间)可能分别为05∶40、18∶20。
由于该日昼长为18∶20－05∶40＝12小时40分钟，昼略长于夜，太阳直射点应在北半球，且距赤道较近，所以是9月15日。
答案： 8.C 9.C 10.C
下图为GPS接收机上的信息。读图，回答11～13题。
11．图中的东经度和北纬度表达的是( )
A．GPS卫星的位置 B．GPS接收机的位置
C．地面监控系统的位置 D．某一地理事物的位置
答案： B
12．此时卫星可以接收到8颗卫星发送的信号，其中信号较弱的两个卫星的编号是( )
A．第2号和第20号 B．第8号和第28号
C．第11号和第28号 D．第7号和第31号
答案： A
13．图中的GPS卫星编号有31号，这说明( )
A．GPS卫星星座由31颗卫星组成
B．该GPS接收机此时可以接收到第31号卫星的信号
C．目前GPS卫星已发射31颗
D．任何GPS接收机都可以接收到第31号卫星的信号
答案： B
二、综合题
14．读以下材料，完成下列问题。
材料 云南的金丝猴大都生活在高山峡谷等人类很难接近的原始森林中，以往对滇金丝猴的研究主要以观察为主，而要看到一群猴的踪影，专家们要等上两三个月。后来动物专家使用GPS，进行持续的GPS信号追踪，掌握它们的活动范围，从而为设立保护范围提供参考。
(1)与传统的直接观察、无线电定位法相比，采用GPS有哪些突出优点。
(2)设计一个利用GPS研究滇金丝猴的具体方案。
答案： (1)可以提供猴群全天候、连续、实时活动信息。科研人员利用互联网可以随时查询到猴群位置。
(2)由当地熟悉猴类习性的村民，给金丝猴佩戴装有GPS信号发射装置的项圈，GPS信号发射装置每天都向卫星发送信号；科研人员利用互联网查询、记录项圈的移动踪迹。项圈设置自动脱落功能，当完成任务后，通过遥控使项圈自动脱落，最大限度地保护了动物的自由生活。
15．某同学携带GPS接收机来到某地。图一是其接收机接收到的信号图，图二是该同学在当地看到的居民图。读图，回答下列问题。
(1)该地的经纬度位置是__________________，位于我国________市范围内。
(2)该同学在北京时间12时时观察太阳的位置，它应该位于________方向。
(3)该地海拔为109 m，位于我国哪一个大地形区？
(4)最能反映图示民居文化内涵的是( )
A．结构封闭、安全舒适 B．尊老扶幼、长幼有序
C．就地取材、因地制宜 D．坐北朝南、顺应自然
(5)解决该同学所到城市的交通建设问题必须运用多学科的知识。请从化学、生物、物理、地理、政治、历史、美术等学科中，选择与下表中各问题紧密相关的两门学科，填入表格相应的位置。
问题例举 主要涉及的学科
路名研究
路面材料的分析
高架道路两侧的隔音板设施研究
行道树种植
道路景观设计
GIS 地理、物理
解析： GPS接收机上能显示经纬度位置和海拔，北京市位于(40°N,116°E)附近，而北京时间是120°E的地方时，也就是说北京时间不等于北京市的地方时。北京的四合院分正房及厢房，长辈和晚辈居住的房间不同，体现了尊老扶幼、长幼有序的文化内涵。
答案： (1)39°58′27.9″N,116°18′50.2″E 北京
(2)东南
(3)华北平原
(4)B
(5)自上至下分别为：历史、政治或地理 物理或化学 化学或物理 生物、地理 美术、政治或地理
