第3章 地理信息技术应用第3节 全球定位系统及其应用

第三节全球定位系统及其应用

[生活链接] 春种时节，新疆的棉花地里一台台拖拉机驾驶室里没人，但它却自己跑了起来，这就是安装了北斗导航农机自动驾驶系统的“超级播种机”，一台播种机一天差不多能播种150亩棉花。这套系统大致可以分为三个部分：一部分安装在拖拉机上，另一部分安置在卫星数据服务站，还有一部分则是太空中游走的卫星。系统利用卫星定位、机械控制、惯性导航技术，在作业时，使农机按照规划好的路线，自动调整行进方向。

课程标准学习目标核心素养

举例说明全球定位系统(GPS)在定位导航中的应用。了解：全球定位系统种类，如中国的北斗导航

系统，“伽利略系统”等。

知道：GPS的概念、主要组成及工作过程。

理解：GPS的工作原理及主要功能。

应用：学会利用GPS的工作原理分析其主要的

应用领域，学会使用GPS接收机。

综合思维：归纳、总结全

球定位系统的工作原理和

用途。

地理实践力：利用智能手

机进行实时导航。

自主预习固根基主干引导夯基固本

一、全球定位系统

101定位功能的新一代卫星导航与定位系统。

2．组成

系统结构组成和分布功能

空间星座

由0221颗工作卫星和033颗在

轨备用卫星组成

为全天候的全球定位提供可能

地面控制系统

041个主控站

收集各05监控站对GPS卫星的全部观测数

据，利用这些数据计算GPS卫星的轨道和卫

星06时钟数据

3个注入站

在每颗卫星运行至上空时，将07导航数据

及主控站的指令注入到卫星

5个监控站

监测与调控卫星上的各种设备的工作、运行

情况

用户系统包括接收机硬件、08GPS数据处

理软件等用户设备。硬件由天线

单元和接收单元组成

捕获GPS卫星信号，实时地计算出09三维

坐标、速度以及时间

3．GPS接收机的常见类型

根据用途可将GPS接收机分为：10导航型接收机、测地型接收机和授时接收机等。

[自我探究] 遥感技术与全球定位系统的区别是什么？

[答案]遥感技术获取的常为呈面状的地理信息，其范围一般较大；全球定位系统获取的为点状的地理信息，非常精确。同时，遥感技术注重于“看”，是“人视力的延伸”；全球定位系统则主要是定位与导航。

二、全球定位系统与定位导航

1．最初设计目的：01军事目的。

2．精度

(1)静态导航定位：能达到厘米级甚至毫米级精度。

(2)动态定位：能达到1米内的精度。

(3)速度测量：能达到厘米级精度。

(4)时间测量：能达到毫微秒级精度。

3．应用领域

(1)在02交通、邮电、地矿、建筑、03农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业得到广泛应用。

(2)监测地壳的微小移动，帮助预报04地震。

(3)GPS与GIS、RS结合，为05资源调查、工程管理、精细农业服务等。

1．下列属于全球定位系统组成部分的是( )

A．存储设备B．信息传输装置

C．地面控制系统D．传感器

答案 C

解析传感器、信息传输装置是遥感技术系统的主要设备；存储设备是GIS硬件组成；GPS由空间星座、用户系统和地面控制系统三部分组成。

2．在南极地区，判断地理方位最好利用( )

A．指南针B．北极星

C．太阳D．GPS

答案 D

解析GPS可以提供准确的三维坐标。

[教材P97～98活动]

我国导航定位技术发展的讨论提纲

小组讨论主题

A组我国导航定位技术的发展历程

B组GPS技术在大地测量方面的应用

C组GPS技术在工程测量方面的应用

D组GPS技术在航空摄影测量方面的应用

E组GPS技术在地球动力学方面的应用

…………

A组

我国的航天科技事业在逐步建立和发展中。从1970年4月把第一颗人造卫星送入轨道以来，我国已成功地发射了100多颗不同类型的人造卫星。

B组GPS技术在大地测量方面的应用

在大地测量方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，提供高精度的地心坐标，测定和精确大地水准面。我国已完成西沙、南沙群岛各岛屿与祖国大陆的GPS联测，使海岛与全国大地网连成一个整体。

C组GPS技术在工程测量方面的应用

在工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区地面沉降监测，大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程。

D组GPS技术在航空摄影测量方面的应用

在航空摄影测量方面，除应用GPS技术进行航测外，还控制测量、航摄飞行导航、机载GPS航测等航测成图的各个阶段。

E组GPS技术在地球动力学方面的应用

我国已开始用GPS技术监测南极洲板块运动、青藏高原地壳运动、四川鲜水河地壳断裂运动，建立了中国地壳形变观测网、三峡库区形变观测网、首都圈GPS形变监测网等。GPS技术已经用于海洋测量、水下地形测绘。我国的《全球定位系统(GPS)测量规范》已于1992年10月1日起实施。

此外，在军事、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，在航空航天、测时授时、物理探矿、资源测定等领域，也都开展了GPS技术的研究和应用。

[教材P101～102活动]

1．GPS还可以应用在大地测量、地震监测、地形测量、林业测量、水利监测、国土资源调查、城建规划勘测等多个方面，并提高工作效率。

资源调查：土地探测，如森林区、山坡地违规开发、查报工作。使用GPS可顺利导航至可疑之变异点，