湘教版3.3全球定位系统讲解
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第三章 地理信息技术应用 第三节 全球定位系统及其应用
一、全球定位系统 二、全球定位系统与定位导航
学习目标
1.了解全球定位系统的概念和组成。 2.了解GPS接收机的主要种类及其主要用途 3.结合实例理解全球定位系统的应用
一、全球定位系统 一、全球定位系统
1、概念 （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 。
(1)汽车导航仪是全球定位系统吗？
不是。全球定位系统共由三个部分组成： 空间星座、地面控制系统和用户系统。汽车 导航仪属于用户系统的一种——导航型接收 机。
(2)现在汽车导航仪已经成为许多汽车的标 准配置，汽车导航是全球定位系统在生活中 的应用之一，你能谈谈全球定位系统有什么 优点吗？
全球定位系统具有海、陆、空全方位、 全天候、高精度、自动化、高效益等优点。
②每个卫星
轨道上各有 几颗卫星? 它们两两相 隔多少度?
( 4颗；90°)
●合作探究
阅读下列材料，探究以下问题。
武朋的表哥是个“驴友”，喜欢自驾车旅游， 上周表哥刚从西藏自驾游回来。可武朋知道表哥 是个标准的“路盲”，他怎么能驾车行走正确的 路线呢？表哥说，他有个宝贝——汽车导航仪， 就是全球定位系统。
近海和内河船舶导航和管理
应用 领域
作用
实现最佳空域划分与管理、空中交通流量
航空 管理以及飞行路线管理，保证了空中交通
交
管制的安全性和灵活性
通
实时播放路况信息、自动匹配最优行车路
公共
线。能最大限度地满足乘客的要求，从而
交通
减少空载率，降低能源消耗
应用 领域
作用
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
旅游 式和路线：野外探险者可以快捷地找到合
探险 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
应用 领域
作用
为各种军事活动定位、导航，如许多高科技武
军事 器配备了GPS系统，精确制导，大大提高了命中
率
生产和 可以利用GPS系统发展“精准农业”，精确地喷
工程建 洒化肥和农药；同时也广泛运用在工程定位、
(3)用GPS对汽车准确定位至少需要几颗卫星？
4颗。4颗卫星获取准确的三维信息(经 度、纬度和高程)
3、全球定位系统主要特点
提供三维坐标、速度和时间，并 且具有全能性（陆地、海洋、航空和航 天）、全球性、全天候、连续性、实时 性。
二、全球定位系统与定位导航
1.定位精度 （1）静态导航定位：厘米级甚至 毫米 级精度。 （2）动态定位：1米内的精度。 （3）速度测量： 厘米 级精度。 （4）时间测量：毫微秒级精度。
公司都加入到营救行动中，他们通过跟踪手机信 号发现手机用户的地点。这是斯里兰卡首次在救 援中利用高技术手段并获得成功。此外，摩根士 丹利公司香港总部的35名员工也依靠国际漫游手 机，最后成功获救。据此完成（1）～（2）题。
（1）材料中提到的这些发出求救信号，帮助救援人
员发现他们的手机具有的特殊功能是（ B ）
A.彩信
B.GPS定位
C.求救
D.拍照
（2）在救援中应用GPS全球定位技术可以帮助救援者
（ A） ①快速确定位置 ②快速赶到并实施救援 ③减少
生命财产损失 ④消除灾害影响
A.①②③
B.①②④
C.①③④
D.②③④
2、 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。结合所学知识完成下题。
（1）.GPS系统是哪些技术的结晶（ D ）
收集各监控站对GPS卫星的全部观 测数据，利用这些数据计算GPS卫 星的轨__道__和卫星时钟数据
获取GPS卫星观测数据，并将数据 传送至主控站
3个注入站
将_导__航__数__据_及主控站的指令注入到 卫星
GPS接收机包括接 用户 收机硬件、GPS数 系统 据处理软件等用户
设备
用于接收GPS卫星发射的信号
材料二 精准施肥与常规施肥效益比较表。
施肥量 肥料成 项目 (千克/ 本(元/
公顷) 公顷)
其他 产量(千 成本 克/公顷) (元/
公顷)
总收益 (元/公 顷
净收益 (元/公顷)
精准 施肥
218.30
651.36
9473.44
4406. 85
11557. 60
6499.39
常规 施肥
361.35 1205.25
设 测量领域，提高工程建设的效率和精确性
科学 研究
可以监测地壳运动等
●典例剖析
阅读材料，回答(1)～(2)题。 材料一 精准农业是当今世界农业发展的潮流， 它是一种由信息技术支持，根据空间变异定位、定时、 定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系 统，它包括精确播种、精确施肥、精确灌溉、精确收 获等环节，是实现农业向低耗、高效、优质、安全转 变的重要途径。它将农业带入数字和信息时代，是 21 世纪农业的重要发展方向。
①航空航天技术
②无线电通信技术
③计算机技术
④基因工程
A.①②④
B.①③④
C.②③④
D.①②③
（2）.配备GPS接收机的美国士兵随时都可获
得工作卫星提供的（ B ）
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
2011年5月1日新华社电，乌鲁木齐 以蝗虫为主的草原害虫发生面积将达170 万亩，较上年增加14万亩，为历年之最。 针对往年飞机灭蝗时定位不准，有时误 将农药撒入池塘等问题，今年在蝗虫发 生的高密度区域采用卫星定位系统，精 确掌握防治区域。与此同时，新疆还积 极使用治蝗新技术，在低密度发生区推 广使用微孢子等生物药剂制蝗害。据此 材料回答3～4题。
课堂巩固：
在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知
自己所处的具体位置信息（ B ）
A. 指南针
B. GPS设备
C. 遥感图像 D. 地形图
2015年10月7日，俄罗斯海军里海舰
队4艘护卫舰发射26枚“口径NK”巡航导弹，
击中了1500公里外的叙利亚境内目标，是
因为采取了（ ） B
A、RS技术
B、GPS技术
C、GIS技术 D、空间分析技术
2、系统组成
24颗卫星
空
用
间
户
星
设
座
备
地 1个主控站 面 3个注入站 控 5个监控站 制
组成
功能
空间 星座
由_2_1_颗工作卫星， 3颗备用卫星组成
保证地面上任何地方、任何时间都 可监测到_4__颗以上卫星，为全天 候的全球定位提供可能。
地面 控制 系统
1个主控站 5个监控站
答案：A
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
3．上述治蝗实例中，主要采用了“3S”技 术中的( )
A．遥感技术 B．卫星技术 C．遥感技术和卫星定位技术 D．地理信息系统 解析：不同物体的电磁波特性是不同的， 利用这一点可以分辨蝗虫发生区域及密度大 小；再结合卫星定位系统精确掌握防治区域。 答案：C
4．卫星遥感技术之所以能够感知地面蝗虫 的危害和分布情况是因为( )
救援 寻自然灾害及突发事故中失踪人员、渔
船救助等突发事件方面
应用 领域
作用
①GPS航海自主导航系统：向用户提供船
舶的位置、航速、航向和时间信息，也包
括海图、航迹显示等；②港口管理和进港 交航
引导系统：主要用于港口、码头的船舶高 通海
度整理、进港船舶引导，以确保航行安全
和秩序；③航路交通管理系统：主要用于
GPS接收机
（1）组成：包括接收机硬件、GPS数据处理软件 等用户设备。
（2）类型：包括 导航型接收机 、测地型接收航海型 航空型 星载型
测地型接收机 天线单元 接收单元
授时接收机
请思考：读
右图，①相 邻两个GPS 星座卫星轨 道平面之间 的夹角是多 少度?( 60°)
8882.78
4406. 85
10836. 99
5224.89
精准
－
－
－
143.05 539.89
常规
590.66
0 720.61 1274.50
(1)为了精确和快速地对大面积的田区进行频繁监 测，判断田间作物生长情况和产量的空间分布状 况，需要使用的地理信息技术是( )
A．GPS
B．GIS
C．RS
D．数字地球
(2)为了对农业生产进行精确施肥，减小化肥使用 总量，提高经济效益，需要借助的地理信息技术 是( )
A．GPS
B．GIS
C．RS
D．数字地球
解析：第(1)题，结合“精确”“快速”和 “监测”等关键词可以判断，需要使用的地 理信息技术是RS(遥感)。第(2)题，精确施 肥就是根据不同地块土壤的肥力状况、农作 物生长情况，精确、定点地投放肥料，需要 借助GPS(全球定位系统)。
答案：(1)C (2)A
课堂巩固
1.2004年年底，印度洋海啸所带来的灾难让世人震 惊，但这场灾难中也发生了一些幸运的事情：当人 们在灾难面前惊恐万分的时候，有一些人则利用现 代手段死里逃生。
据斯里兰卡海啸救援机构人员称，36名英国游客 被困在斯里兰卡南部海滨的希克杜沃海滩，其中一 名游客的手机发出求救信号，帮助救援人员发现了 他们的地点。海啸救援中心负责人表示，海啸发生 后，当地的所有电话
A．农作物遭受蝗虫灾害后，反射光谱会发 生一定特性的变化
B．卫星分辨率高，可以拍摄到比较清晰的 照片
C．卫星直接指挥飞机进行灭蝗工作，无需 人工参与
D．如果采用飞机遥感，探测的范围会更大
解析：农作物遭受蝗虫灾害，反射光谱会发 生一定特性的变化，因此在卫星上使用光学 仪器和电子仪器，接收农作物辐射或反射的 电磁波信号，以图像胶片记录下来传送给地 面，最后经过分析即可对地面蝗虫的危害和 分布情况做出判断。
2.应用 （1）主要用途：用于 交通 、邮电、地矿、建筑 及 农业 、气象、土地管理 、金融、公安等部门和行 业，且逐步深入日常生活。 （2）其他用途： ①帮助预报地震。 ②与RS、GIS结合，为 资源调查 、工程管理、精 细农业服务等。
GPS的主要应用领域
应用领域
作用
广泛应用于消防、救护、交通疏导、搜
一、全球定位系统 二、全球定位系统与定位导航
学习目标
1.了解全球定位系统的概念和组成。 2.了解GPS接收机的主要种类及其主要用途 3.结合实例理解全球定位系统的应用
一、全球定位系统 一、全球定位系统
1、概念 （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 。
(1)汽车导航仪是全球定位系统吗？
不是。全球定位系统共由三个部分组成： 空间星座、地面控制系统和用户系统。汽车 导航仪属于用户系统的一种——导航型接收 机。
(2)现在汽车导航仪已经成为许多汽车的标 准配置，汽车导航是全球定位系统在生活中 的应用之一，你能谈谈全球定位系统有什么 优点吗？
全球定位系统具有海、陆、空全方位、 全天候、高精度、自动化、高效益等优点。
②每个卫星
轨道上各有 几颗卫星? 它们两两相 隔多少度?
( 4颗；90°)
●合作探究
阅读下列材料，探究以下问题。
武朋的表哥是个“驴友”，喜欢自驾车旅游， 上周表哥刚从西藏自驾游回来。可武朋知道表哥 是个标准的“路盲”，他怎么能驾车行走正确的 路线呢？表哥说，他有个宝贝——汽车导航仪， 就是全球定位系统。
近海和内河船舶导航和管理
应用 领域
作用
实现最佳空域划分与管理、空中交通流量
航空 管理以及飞行路线管理，保证了空中交通
交
管制的安全性和灵活性
通
实时播放路况信息、自动匹配最优行车路
公共
线。能最大限度地满足乘客的要求，从而
交通
减少空载率，降低能源消耗
应用 领域
作用
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
旅游 式和路线：野外探险者可以快捷地找到合
探险 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
应用 领域
作用
为各种军事活动定位、导航，如许多高科技武
军事 器配备了GPS系统，精确制导，大大提高了命中
率
生产和 可以利用GPS系统发展“精准农业”，精确地喷
工程建 洒化肥和农药；同时也广泛运用在工程定位、
(3)用GPS对汽车准确定位至少需要几颗卫星？
4颗。4颗卫星获取准确的三维信息(经 度、纬度和高程)
3、全球定位系统主要特点
提供三维坐标、速度和时间，并 且具有全能性（陆地、海洋、航空和航 天）、全球性、全天候、连续性、实时 性。
二、全球定位系统与定位导航
1.定位精度 （1）静态导航定位：厘米级甚至 毫米 级精度。 （2）动态定位：1米内的精度。 （3）速度测量： 厘米 级精度。 （4）时间测量：毫微秒级精度。
公司都加入到营救行动中，他们通过跟踪手机信 号发现手机用户的地点。这是斯里兰卡首次在救 援中利用高技术手段并获得成功。此外，摩根士 丹利公司香港总部的35名员工也依靠国际漫游手 机，最后成功获救。据此完成（1）～（2）题。
（1）材料中提到的这些发出求救信号，帮助救援人
员发现他们的手机具有的特殊功能是（ B ）
A.彩信
B.GPS定位
C.求救
D.拍照
（2）在救援中应用GPS全球定位技术可以帮助救援者
（ A） ①快速确定位置 ②快速赶到并实施救援 ③减少
生命财产损失 ④消除灾害影响
A.①②③
B.①②④
C.①③④
D.②③④
2、 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。结合所学知识完成下题。
（1）.GPS系统是哪些技术的结晶（ D ）
收集各监控站对GPS卫星的全部观 测数据，利用这些数据计算GPS卫 星的轨__道__和卫星时钟数据
获取GPS卫星观测数据，并将数据 传送至主控站
3个注入站
将_导__航__数__据_及主控站的指令注入到 卫星
GPS接收机包括接 用户 收机硬件、GPS数 系统 据处理软件等用户
设备
用于接收GPS卫星发射的信号
材料二 精准施肥与常规施肥效益比较表。
施肥量 肥料成 项目 (千克/ 本(元/
公顷) 公顷)
其他 产量(千 成本 克/公顷) (元/
公顷)
总收益 (元/公 顷
净收益 (元/公顷)
精准 施肥
218.30
651.36
9473.44
4406. 85
11557. 60
6499.39
常规 施肥
361.35 1205.25
设 测量领域，提高工程建设的效率和精确性
科学 研究
可以监测地壳运动等
●典例剖析
阅读材料，回答(1)～(2)题。 材料一 精准农业是当今世界农业发展的潮流， 它是一种由信息技术支持，根据空间变异定位、定时、 定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系 统，它包括精确播种、精确施肥、精确灌溉、精确收 获等环节，是实现农业向低耗、高效、优质、安全转 变的重要途径。它将农业带入数字和信息时代，是 21 世纪农业的重要发展方向。
①航空航天技术
②无线电通信技术
③计算机技术
④基因工程
A.①②④
B.①③④
C.②③④
D.①②③
（2）.配备GPS接收机的美国士兵随时都可获
得工作卫星提供的（ B ）
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
2011年5月1日新华社电，乌鲁木齐 以蝗虫为主的草原害虫发生面积将达170 万亩，较上年增加14万亩，为历年之最。 针对往年飞机灭蝗时定位不准，有时误 将农药撒入池塘等问题，今年在蝗虫发 生的高密度区域采用卫星定位系统，精 确掌握防治区域。与此同时，新疆还积 极使用治蝗新技术，在低密度发生区推 广使用微孢子等生物药剂制蝗害。据此 材料回答3～4题。
课堂巩固：
在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知
自己所处的具体位置信息（ B ）
A. 指南针
B. GPS设备
C. 遥感图像 D. 地形图
2015年10月7日，俄罗斯海军里海舰
队4艘护卫舰发射26枚“口径NK”巡航导弹，
击中了1500公里外的叙利亚境内目标，是
因为采取了（ ） B
A、RS技术
B、GPS技术
C、GIS技术 D、空间分析技术
2、系统组成
24颗卫星
空
用
间
户
星
设
座
备
地 1个主控站 面 3个注入站 控 5个监控站 制
组成
功能
空间 星座
由_2_1_颗工作卫星， 3颗备用卫星组成
保证地面上任何地方、任何时间都 可监测到_4__颗以上卫星，为全天 候的全球定位提供可能。
地面 控制 系统
1个主控站 5个监控站
答案：A
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
3．上述治蝗实例中，主要采用了“3S”技 术中的( )
A．遥感技术 B．卫星技术 C．遥感技术和卫星定位技术 D．地理信息系统 解析：不同物体的电磁波特性是不同的， 利用这一点可以分辨蝗虫发生区域及密度大 小；再结合卫星定位系统精确掌握防治区域。 答案：C
4．卫星遥感技术之所以能够感知地面蝗虫 的危害和分布情况是因为( )
救援 寻自然灾害及突发事故中失踪人员、渔
船救助等突发事件方面
应用 领域
作用
①GPS航海自主导航系统：向用户提供船
舶的位置、航速、航向和时间信息，也包
括海图、航迹显示等；②港口管理和进港 交航
引导系统：主要用于港口、码头的船舶高 通海
度整理、进港船舶引导，以确保航行安全
和秩序；③航路交通管理系统：主要用于
GPS接收机
（1）组成：包括接收机硬件、GPS数据处理软件 等用户设备。
（2）类型：包括 导航型接收机 、测地型接收航海型 航空型 星载型
测地型接收机 天线单元 接收单元
授时接收机
请思考：读
右图，①相 邻两个GPS 星座卫星轨 道平面之间 的夹角是多 少度?( 60°)
8882.78
4406. 85
10836. 99
5224.89
精准
－
－
－
143.05 539.89
常规
590.66
0 720.61 1274.50
(1)为了精确和快速地对大面积的田区进行频繁监 测，判断田间作物生长情况和产量的空间分布状 况，需要使用的地理信息技术是( )
A．GPS
B．GIS
C．RS
D．数字地球
(2)为了对农业生产进行精确施肥，减小化肥使用 总量，提高经济效益，需要借助的地理信息技术 是( )
A．GPS
B．GIS
C．RS
D．数字地球
解析：第(1)题，结合“精确”“快速”和 “监测”等关键词可以判断，需要使用的地 理信息技术是RS(遥感)。第(2)题，精确施 肥就是根据不同地块土壤的肥力状况、农作 物生长情况，精确、定点地投放肥料，需要 借助GPS(全球定位系统)。
答案：(1)C (2)A
课堂巩固
1.2004年年底，印度洋海啸所带来的灾难让世人震 惊，但这场灾难中也发生了一些幸运的事情：当人 们在灾难面前惊恐万分的时候，有一些人则利用现 代手段死里逃生。
据斯里兰卡海啸救援机构人员称，36名英国游客 被困在斯里兰卡南部海滨的希克杜沃海滩，其中一 名游客的手机发出求救信号，帮助救援人员发现了 他们的地点。海啸救援中心负责人表示，海啸发生 后，当地的所有电话
A．农作物遭受蝗虫灾害后，反射光谱会发 生一定特性的变化
B．卫星分辨率高，可以拍摄到比较清晰的 照片
C．卫星直接指挥飞机进行灭蝗工作，无需 人工参与
D．如果采用飞机遥感，探测的范围会更大
解析：农作物遭受蝗虫灾害，反射光谱会发 生一定特性的变化，因此在卫星上使用光学 仪器和电子仪器，接收农作物辐射或反射的 电磁波信号，以图像胶片记录下来传送给地 面，最后经过分析即可对地面蝗虫的危害和 分布情况做出判断。
2.应用 （1）主要用途：用于 交通 、邮电、地矿、建筑 及 农业 、气象、土地管理 、金融、公安等部门和行 业，且逐步深入日常生活。 （2）其他用途： ①帮助预报地震。 ②与RS、GIS结合，为 资源调查 、工程管理、精 细农业服务等。
GPS的主要应用领域
应用领域
作用
广泛应用于消防、救护、交通疏导、搜