高中地理 第四单元 单元活动 全球定位系统与交通运输教学设计 鲁教版必修2

单元活动全球定位系统与交通运输
(教师用书独具)
●课标要求
举例说出全球定位系统(GPS)在定位导航中的应用。

●课标解读
1．运用多媒体演示，使学生了解全球定位系统的基本构成。

2．通过多媒体演示和案例介绍，使学生掌握全球定位系统的主要应用领域。

3．通过阅读教材GPS在公共交通车辆导航中的作用，使学生了解全球定位系统在交通中的应用。

4．通过实际操作演示，让学生了解全球定位系统手持机的简单使用。

(教师用书独具)
●新课导入建议
现在很多汽车上都装有导航仪，当你到达陌生地区时，导航仪可以帮你带路，只需输入
出发地和目的地，便可以方便的找到行驶线路。

请思考：这些导航仪主要是利用什么原理工作的？
●教学流程设计
课前预习安排：①看教材P108～110填写[课前自主导学]中的“知识1、全球定位系统的构成”，并完成[思考交流]1；②看教材P110～112填写[课前自主导学]中的“知识2、GPS的应用”；
③看教材P112～113填写[课前自主导学]中的“知识3、学用GPS手持机”并完成[思考交流]2。

→步骤1
：老师提问，检查预习效果。

→步骤2：师生互动，完成“探究1”[问题导思]1、2、3、4。

→步骤3：教师通过[例1]的解读，讲解知识“GPS的组成”。

步骤8：完成[图表活动解读]中的[活动点拨]指导学生完成[课堂小结]进行知识的回顾和强化巩固，课下完成[课后知能检测]。

←步骤7：教师指导学生完成[当堂双基达标]中的4、5、6题，检查学生对探究点的理解情况。

←步骤6：教师通过[例2]的解读，讲解知识“GPS的应用”。

←步骤5：师生互动，完成“探究2”[问题导思]1、2、3、4。

←步骤4：教师指导学生完成[当堂双基达标]中的1、2、3题，检查学生对探究点的理解情况。

课标解读重点难点
1.了解全球定位系统的基本构成及各部分的功能，理解其定位原理。

2.理解全球定位系统在军事、交通和旅游探险领域所起的作用。

3.初步学会使用GPS接收机进行定位和导航。

1.全球定位系统的组成部分及其作用。

(重难点)
2.GPS在军事、交通、旅游探险中的应用。

(重点)
3.GPS手持机的用法。

(重点)
全球定位系统的构成
1.概念：是利用卫星群来获取地面经纬度坐标及其高程并用于定位和导航的系统。

2．组成
(1)空间卫星系统：由24颗卫星组成，保证地面上任何地点、任何时间都可观测到4颗以上卫星。

(2)地面监控系统：由主控站、监控站和信息注入站组成。

(3)用户设备系统：主要由GPS卫星接收机和GPS数据处理软件等组成。

3．工作原理：
工作卫星不间
断地发送自身的星历参数和时间信息→
GPS用
户接收
信息
→经过计算求出自身所
在地点的三维位置、
三维方向以及运动
速度和时间信息等
4．特点：海、陆、空全方位、全天侯、高精度、自动化、高效益等。

1．按照理论，我们知道要保证地面各点都能接收到信息要3颗卫星就可以了，为什么我们要用4颗卫星呢？
【提示】根据三颗卫星提供的资料，运用数学原理就可以计算出地面静止物体的位置，有四颗卫星提供资料，除可进一步提高定位的精准度外，还可迅速计算出运动物体的空间位置。

GPS的应用
1.军事
不仅海、陆、空三军，而且许多高科技武器等，也都开始采用GPS技术进行定位导航。

2．交通
(1)民用GPS主要用于交通车辆导航管理、航空器的定位及导航。

(2)航海是GPS的最大用户，有GPS航海自主导航系统、港口管理和进港引导系统、航
路交通管理系统、跟踪监视系统等。

(3)GPS 空中导航：实现了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。

3．旅游探险：利用GPS ，旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在位置，确定前往目的地的最优行进方式和路线。

4．其他应用：包括大地测量、野外勘测、紧急救援、农业监控、生态研究等方面。

学用GPS 手持机
1.熟悉GPS 功能键
2．定位
(1)首先应选择室外无障碍物的地点，以确保能够同时接收到的卫星数量不低于4颗，而且卫星信号良好。

(2)按[开机键]，显示[收星]界面，切换至[数据查询]界面，屏幕中即显示纬度、经度、海拔高度(三维位置)。

3．导航
(1)建立航点⎩⎪⎨⎪⎧按[定位键]，记录下各航点位置直接输入经、纬度等数据信息 (2)根据航点导航。

2.用GPS 定位如何选择地点？怎样使用？
【提示】 (1)地点选择：用GPS 手持机定位，首先要尽量选择室外无障碍物的地点，以确保能够同时接收到的卫星数量不低于4颗，而且卫星信号良好。

(2)使用方法：按【开机键】以后，显示[收星]界面，如教材图4－4－10所示，显示屏幕中，大圆圈表示地平线，中间圆圈表示为45°仰角。

一般来说，越靠近中心，接收到的卫星信号越强。

GPS的组成
【问题导思】
1．地面监控系统由主控站、监控站和信息注入站组成，试分析其各自的功能及相互间的关系。

【提示】监控站获取GPS数据，并将数据送至主控站；主控站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；控制卫星并在发生故障及及时调度备用卫星；注入站将主控站的改正参数等注入每颗卫星。

2．阅读教材图4－4－4，分析GPS的主控站，监控站，信息注入站主要分布在什么纬度(高、中、低)地区？为什么？
【提示】主要分布在低纬度地区，因为在低纬度地区利于观测和数据的传输。

3．车载GPS的工作原理是什么？
【提示】用户接收GPS卫星信息，经数据处理计算出本车的位置、速度等信息，通过无线电信号传递至服务中心，服务中心根据汽车所在位置，及时通过语言提示为汽车导航。

4．在第二次海湾战争中，伊拉克军方点燃巴格达周围浇灌石油的战壕，希望阻碍美军军事行动，但美国军事专家指出烟雾对美军轰炸使用的卫星制导导弹没有影响，你知道为什么吗？
【提示】美军卫星制导导弹采用了GPS全球定位系统，具有全方位、全天候等特点，烟雾并不能妨碍导弹的打击功效。

GPS由空间卫星系统、地面监控系统和用户设备系统三部分组成，各部分的功能如下图所示：
读GPS示意图，回答下列问题。

(1)GPS由三大子系统组成，它们是________，图示部分是GPS的________部分，由________颗卫星组成，其中工作卫星________颗。

(2)图中共有________个卫星轨道，每个轨道上有______颗卫星，卫星的运行周期是______小时______分钟。

地面任何地点、任何时间都可监测到________颗以上卫星信号。

(3)GPS的定位原理是_______________________________________________________。

(4)GPS与其他定位、导航系统相比，具有哪些优点？
【思路点拨】本题主要考查了全球定位系统的组成、工作原理以及特点。

正确解答本题的关键结合教材图4－4－1、4－4－3、4－4－6理解GPS的组成工作原理及其特点。

【解析】第(1)(2)题，GPS由空间卫星系统、地面监控系统、用户设备系统组成，空间卫星系统又由分布在6个轨道的24颗卫星组成。

第(3)题，工作原理：卫星发射定位导航信号→用户设备接收→数据处理，提供定位导航信息。

第(4)题，特点：全方位、全天候、高精度、自动化、高效益等。

【答案】(1)空间卫星系统、地面监控系统、用户设备系统空间卫星系统24 21
(2)6 4 11 58 4
(3)工作卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，GPS用户—接收机收到这些信息后，经过计算便可以求出自身所在地点的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息等
(4)全方位、全天候、高精度、自动化、高效益等。

GPS的应用
【问题导思】
1．GPS在军事上主要应用于哪些方面？
【提示】主要是为各种军事活动提供定位导航。

2．在海难发生时，GPS在海上搜救工作中会发挥哪些作用？
【提示】船舶上的GPS导航仪可将本船舶所在的经纬度、航速、航向等数据及时准确的送到相关的救援中心，以便成功实施海上紧急搜救工作。

3．GPS在空中导航中有哪些作用？
【提示】GPS空中导航，实现了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。

4．GPS在旅游探险中有哪些作用？
【提示】(1)利用GPS，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)野外探险者携带GPS接收机，可以快捷的找到合适的道路和宿营点，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)GPS 还能准确记录每次摄影地点，并自动计算该地日出日落时间，为旅游者在最佳地点和最佳时间拍到理想的画面提供帮助。

依据全球定位系统所具有的特征，其广泛应用于以下领域：
在美国，GPS全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月、航天飞机升空，共同
被列为“三大航天工程”。

据此回答(1)～(3)题。

(1)在沙漠中搜寻救助迷路的人，应用的救援系统最好是( )
A．数字地球系统B．遥感系统
C．地理信息系统D．全球定位系统
(2)关于全球定位系统的说法，正确的是( )
A．全球定位系统只能获得地面某点的经纬度，不能确定其高程
B．全球定位系统由3个相对独立部分组成，即空间部分、地面监控系统和用户设备部分
C．全球定位系统具有高精度和自动测量的特点，但是受地形、天气等自然因素影响较大
D．目前GPS主要应用于军事领域
(3)GPS应用领域很广，下列不属于GPS应用范围的是( )
A．大地测量B．三维地形图
C．对农业进行监控 D．生态研究
【解析】GPS可以为用户提供精准的三维坐标，具有全天候、连续性、全能性等优点，可用于汽车定位导航、遥控信息传输等。

解答本题组的关键是掌握GPS的特点及应用。

第(1)题，在沙漠中搜寻迷路人，首先要对目标进行三维定位。

第(2)题，全球定位系统可获得地物的三维坐标；是由空间部分、地面监控系统和用户设备三部分组成。

第(3)题，民用GPS 主要用于交通车辆导航管理、航空器的定位及导航，以及大地测量、野外勘测、紧急救援、旅游探险、农业监控、生态研究等方面，而三维地形图主要是GIS的应用范围，应为电子地图的一种。

【答案】(1)D (2)B (3)B
教材P114活动
【答案】 1.戴云山位于福建省德化西北部，经纬度位置大约是北纬25°40′，东经118°11′。

根据学校所在地选择最佳路线。

2．在测各航点经纬度以及海拔的时候一定要保证能够同时接收到不低于4颗卫星的信号，同时尽可能选择在相对空旷的场所进行测量。

接收信号有个范围，要求一定的接收角度，即高度角大于25°；接收机旁边最好不要有玻璃等强反射物，远离高大建筑物。

全国地理信息产业峰会的报告显示，中国GPS导航产业总值已经超过500亿元，用户超过500万人，并且新增的用户量每年以数百万计。

成为继移动通信和互联网产业之后的第三大IT经济增长点。

据此完成1～2题。

1．下列不属于全球定位系统的是( )
A．空间卫星 B．用户系统
C．地面控制系统D．传感器
2．在对我国西部一些地区进行科考时，使用全球定位系统，其优点主要是( )
A．能为科学家提供准确精密的三维坐标
B．对陆地、天空和地下可以直接拍摄图片
C．服务过程有定时、间断性的特点
D．通过全球定位系统可以随时读取各种信息资料
【解析】第1题，传感器是遥感技术系统的主要设备。

第2题，全球定位系统可以提
供准确精密的三维坐标。

【答案】 1.D 2.A
3．下图是“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。

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
【解析】GPS的基本功能就是定位和导航，能精确测量地表某点的海拔高度。

【答案】 B
4．现代地理信息技术的发展，使得人类对自然演化过程和社会经济发展过程的捕捉、监测、描述、表达的能力迅速提高，为生产的发展提供了可靠的依据。

同时也极大地方便了人们的生活。

下列关于全球定位系统在交通运输中的作用的说法不正确的是( ) A．车辆跟踪B．合理分配车辆
C．降低能耗D．提高运营成本
【解析】全球定位系统可以对交通车辆进行实时监控，综合各车辆的运营情况，总结反映出各交通线路上车辆的运行情况，从而指导车辆走最合理的路线，达到在各交通线上合理分配车辆的目的，对各车辆来说可加快运行速度，降低能耗，提高运行效率。

【答案】 D
5．有关使用GPS手持机的说法，错误的是( )
A．定位时，尽量选择无障碍物的地点
B．在〔收星〕界面，圆圈中卫星越靠近边缘，接收到的卫星信号越强
C．在〔数据查询〕界面，屏幕可显示所在地点的经纬度坐标和海拔
D．建立航点后，就可以用GPS手持机导航
【解析】在〔收星〕界面，一般来说，圆圈中卫星越靠近中心，接收到的卫星信号越强。

【答案】 B
6．现在为了维护人民群众的人身、财产安全和维持正常的社会秩序，我国大量地在各大中城市合理布局了许多110指挥中心。

110指挥中心在接到报警后，能在最短的时间内指挥警车到达出事地点。

为了提高出警率，许多城市在配备巡警车的同时大量地应用地理信息技术。

读图，回答下列问题。

(1)110指挥中心要随时掌握一辆巡警车在城市中的位置，可以利用哪一种地理信息技术？
(2)110指挥中心要确定哪一辆巡警车离出事地点最近，可以利用哪种地理信息技术？
(3)110指挥中心要判定最近的警车至出事地点的道路是否畅通，还需要利用哪些技术？如果存在严重交通堵塞，110指挥中心又该怎么办？
(4)假如你是110指挥中心的调度员，描述从接到报警电话到指挥警车前往出事地点的工作程序。

【解析】本题通过实例说明地理信息技术在我们的生活和生产中的综合应用，从中了解地理信息系统应用领域广泛，以及一些看似简单的事情实际上是地理信息技术和一些其他技术在其中的应用。

【答案】(1)全球定位系统(GPS)。

(2)地理信息系统(GIS)。

(3)还要用摄像和视频传输技术。

如果存在严重交通堵塞，需要另外找较近的且有条件较快赶到出事地点的巡警车(需要综合运用上述技术)。

(4)接警—确认出事地点位置——(在显示各巡警车的城市地理信息系统中)了解其周围巡警车的位置——分析确定最近(或能最快到达)的巡警车——通知该巡警车。

一、选择题
1．下列有关全球定位系统的叙述，不正确的是( )
A．GPS是利用卫星进行导航、定位的系统
B．GPS包括两大部分，即空间部分和地面控制部分
C．GPS空间卫星系统由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
【解析】全球定位系统包括三大部分，即空间卫星系统、地面监控系统、用户设备系统。

【答案】 B
2．要想随时知道自己所处位置的地理坐标，需要拥有( )
A．全球定位技术
B．GPS信号接收机
C．地理信息技术
D．遥感技术
【解析】确定地理坐标属于GPS的定位功能，而用户是通过GPS信号接收机来确定自己所处的地理坐标的。

【答案】 B
3．下列有关GPS空间卫星系统的说法，正确的是( )
A．GPS空间卫星系统由2l颗卫星组成
B．GPS空间卫星系统的所有卫星平均分布在4个轨道上
C．GPS空间卫星系统的卫星轨道半径约为地球半径的4倍
D．GPS空间卫星系统是全球定位系统的用户设备部分
【解析】GPS空间卫星系统，由24颗卫星组成，其中工作卫星21颗，备用3颗，平均分布在6个轨道上。

卫星的运行轨道半径约为地球半径的4倍，运行周期11小时58分钟。

【答案】 C
4．(2012·聊城高一检测)科技人员开发了一种随身携带的伴行包，以便家人及时找到迷路的老人，下图反映了寻找老人的过程。

图中伴行包和服务商分别采用的技术是( )
A．GPS和RS B．RS和GPS
C．GPS和GIS D．RS和GIS
【解析】图中伴行包对老人位置的确定是通过GPS技术进行的，服务商将接收到的GPS信息传输到GIS，以及时了解老人的位置制定最佳寻找路径。

【答案】 C
5．下列属于GPS在军事上的应用的是( )
A．交通车辆导航管理
B．航空器导航
C．紧急救援
D．高科技武器定位导航
【解析】GPS在军事上的应用主要是为各种军事活动提供定位导航。

在现代战争中，不仅陆、海、空三军，而且许多高科技武器等也都开始采用GPS技术定位导航。

民用GPS，主要是用于交通车辆导航管理，航空器的定位及导航，以及大地测量、野外勘探、紧急救援、旅游探险、农业监控、生态研究。

【答案】 D
6．自然地理环境对现代城市规划产生深刻的影响。

欲在巴黎北部建一卫星城。

该卫星城建好后，某出租公司要在中心调度系统中快速查询本公司出租车的位置信息，所采用的技术是( )
A．RS B．GIS
C．无线电呼叫技术 D．GPS和GIS
【解析】出租车的具体位置需要利用GPS进行定位，而查询系统是GIS图层。

【答案】 D
北京时间2011年12月2日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功发射第十颗北斗导航卫星，标志着中国北斗区域卫星导航系统建设又迈出重要一步。

下图
是北斗卫星导航系统工作原理示意图。

据图回答7～8题。

7．北斗卫星导航系统的用途是( )
①为用户提供实时的空间位置
②为交通运输的调度指挥提供移动数据
③服务于资源勘查、动态监测和有关部门的规划决策
④为用户提供各种分类信息的查询
A．①②B．①③
C．①④D．②④
8．下列不属于北斗卫星导航系统组成部分的是( )
①GPS信号接收机②北斗卫星③传感器④车载移动电话
A．①②B．①③
C．①④ D．③④
【解析】第7题，①②属于GPS的功能，③属于RS的功能，④属于GIS的功能。

第8题，卫星导航系统由空间部分(导航卫星)、地面控制部分和用户设备部分(GPS信号接收机)组成。

【答案】7.A 8.D
(2012·大理高一期末)读下图，回答9～10题。

9．上图是诺基亚的一款GPS手机的GPS功能显示图，该手机的出现说明了( ) A．GPS技术已经成为人们日常生活的必备工具
B．随着GPS技术的普及，民用GPS技术发展很快
C．只有名牌的手机厂商才有能力开发GPS手机技术，中国目前还没有掌握此技术
D．手机GPS导航不需要通过GPS卫星，有手机信号就行
10．手机GPS功能的出现，说明GPS逐渐走进了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的好帮手，其原因正确的是( )
A．GPS手机成为时尚
B．GPS技术可以帮助人们选择最合适的旅游路线，降低旅游成本
C．GPS技术可以扩大人们的出行范围
D．GPS技术可使旅游者更具安全感
【解析】第9题，GPS有定位导航功能，接收信号时，先需要卫星进行定位；GPS手机的出现，说明GPS已融入人们生活，但并不是人们日常生活的必备工具；中国已经掌握了研发GPS手机的技术。

第10题，人们出行、旅游、探险时用到GPS技术，说明GPS技术具有定位、导航的实用价值，有利于旅游者选择旅游线路。

【答案】9.B 10.B
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11～12题。

11．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．①②③④B．①④
C．②③④ D．①②
12．“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同一施药
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】该组题主要考查GPS在农业中的应用。

利用GPS可以对农田进行监控，实施“精准农业耕作”，可以有效避免资源浪费，降低因施肥除虫对环境造成的污染。

【答案】11.A 12.D
二、综合题
13．下图为GPS接收机的显示信息，读图回答下列问题。

(1)GPS为用户提供三维坐标，三维坐标是指________。

该目标的三维坐标为________、________、________．
(2)GPS除了能提供三维坐标外，还可以提供________和________信息。

(3)图中位于头顶处的卫星代号是________。

(4)图中卫星中，信号最强的三颗为________、________、________。

信号最弱的两颗为________和________。

(写代号)
(5)GPS全球定位系统如果定位至少需要________颗卫星。

【解析】第(1)题，三维坐标是指的某一目标的经度、纬度、海拔高度，在GPS接收机〔收星〕界面上直接读出。

第2题，GPS除了能提供三维坐标外，还可以提供速度和时间信息。

第(3)(4)题，根据在〔收星〕界面，一般来说，圆圈中卫星越靠近中心，接收到的卫星信号越强，越远越弱及图示中的信息即可读出。

第(5)题，GPS全球定位系统定位至少需要3颗卫星。

【答案】(1)经度、纬度、海拔高度
39°58′27.9″N 116°18′50.2″E高度109米
(2)速度时间(3)11
(4)8 11 28 2 20 (5)3
14．阅读下面材料，回答相关问题。

材料一上海世博会期间，GPS导航服务被广泛应用于出租车等其他社会车辆中。

材料二2010年1月1日，秘鲁警方宣布，由于2009年成功实施预防战略，特别是在长途运输车辆上安装了GPS卫星跟踪系统及加大打击犯罪力度，公路犯罪案件比2008年明显下降。

材料三旅游业在我国不断发展，出现了两种现象，一是随着私家车的增多，“自驾游”越来越多，尽管人们对某地道路一点也不熟，但只要有车载导航系统，一切都迎刃而解；二
是将目光投向人迹罕至地区，但人们在这些地区极易迷失方向，遭遇危险。

如果配有GPS 接收机，就可以保障安全了。

(1)根据材料可以看出，GPS应用的领域有____________________，除了这些，GPS还应用于____________________________。

(2)上海世博会期间GPS对开车出行有什么作用？
(3)旅游行车途中有突发事件，GPS可以发挥什么作用？
【解析】第(1)题，注意结合材料，应用领域不能脱离材料所述范围。

第(2)题，结合GPS在交通中的作用(如规划线路、导航、车上咨询等)回答。

第(3)题，GPS的作用主要是定位和导航，旅游行车时最容易发生迷路、车辆损坏等事件，GPS可以帮助旅游人员确定位置及为救援人员提供导航。

【答案】(1)交通、打击犯罪、旅游娱乐(救援) 军事、测量、救援
(2)规划出最佳路径；引导驾驶；随时掌握前方路况，提高效率；了解到出行目的地停车的状况。

(3)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。