2017-2018学年高中地理湘教版三教学案：第三章 第三节 全球定位系统及其应用 含答案

第三节全球定位系统及其应用
一、全球定位系统
1．概念
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。

2．组成
系统
结构
组成和分布功能
空间星座由21颗工作卫星
和3颗在轨备用
卫星组成
为全天候定位提供可能
地面控制系统1个主控站
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
3个注入站
在每颗卫星运行至上空时，
将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、GPS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
计算出三维坐标、速度以及
时间
3．GPS接收机的常见类型
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：达到1米以内精度。

（3)速度测量：达到厘米级精度。

（4）时间测量:毫微秒级精度。

2．应用
（1)交通、邮电、地矿、建筑、农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业。

(2)监测地壳的微小移动，帮助预报地震。

(3）与GIS、RS结合，为资源调查、工程管理、精细农业服务。

知识点一
错误!错误!
——-————情景导入先思考-——————
2015年12月25日从国土部获悉,我国首个具有完全自主知识产权的北斗精准导航和精密定位服务系统，日前在广东完成连续运行卫星定位导航服务系统(GDCORS)88个基准站及其运行控制中心的北斗升级改造工程,并通过专家验收。

(1)上述材料体现了北斗系统的哪些功能？
提示:精准导航和精密定位.
（2)如何确定地物的精准位置？
提示：确定地物的经度位置、纬度位置和海拔即可.
—-—————核心要点掌握好——--——-
全球定位系统的功能、工作过程、用途及特点
概念利用GPS卫星，在全球范围内进行实时导
航和定位的系统
组成及工作过程
用途为各类用户提供精密的三维坐标、速度和
时间
工作特点全能性、全球性、全天候、连续性和实时
性
在区域地理环境研究中的应用在区域环境中利用较多的是为导航服务,地面监控系统把信息传给GPS卫星，得出处理后的考察点的地理位置和高程，获得精确数据，从而确定位置和前进方向，进而导航
--—-———方法技巧很重要———-—-—
GPS接收机界面解读
一般在GPS接收机上能读出以下几项信息，以下图为例：
(1)经纬度位置:如上图所示，GPS接收机所在的经纬度位置是（39°58′27。

9″N,116°18′50。

2″E).
（2）高度：如上图所示，GPS接收机所在的高度是H＝109 m±5.7 m，即为103.3 m～114。

7 m.
（3)搜索到的卫星：卫星分布图描绘了GPS接收机所处位置（圆心）仰望天空能搜索到的卫星，大圆表示地平线，小圆为抬头以45°角仰望天空的范围，越靠近圆心，卫星信号越强，图片表示当前能搜索到第02、07、08、11、20、27、28、31号八颗卫星.卫星号是卫星发射时的序号,最大序号已经大于24。

（4）信号强弱：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02、07、08、11、20、27、28、31号八颗卫星的信号，其中第02号和第20号卫星的信号比较弱。

—--—--—应用体验不可少———-—-—
欧盟计划在2016年完成欧洲伽利略全球卫星导航系统全部卫星的组网。

伽利略系统建成后，将和美国全球定位系统（GPS)、俄罗斯格洛纳斯系统、中国北斗卫星导航系统共同构成全球四大卫星导航系统，为用户提供更加高效和精确的服务。

据此回答1～2题。

1．GPS最初是为军队应用而建立的，提供美国士兵配备的GPS 接收机接收到信号的空间卫星至少( ）
A．3 颗B．4颗
C．5颗D．6颗
2．我国北斗卫星导航系统除能够提供精准的定位和导航外，还能够提供的服务有( ）
①授时②测速③农作物长势监测④气温异常监测
A．①②B．③④
C．①④D．②③
解析:1.B 2.A 第1题，在用GPS导航定位时，要想获得准确的三维信息（经度、纬度和高程），必须接收到4颗GPS卫星的信号。

第2题，我国北斗卫星导航系统除能够提供精准的定位和导航外,还能够进行授时和测速。

农作物长势监测应用的是遥感技术，气温异常监测应用的是气象卫星。

全球定位系统(GPS）是利用卫星在全球范围内实时进行导航、定位的系统。

据此完成3~4题。

3．GPS与地图最基本的差异是（)
A．空间模型B．数据模型
C．阅读速度D．空间分析能力
4．通常确定地球上任何一点的地理位置应该具备以下三个数据（)
A．经度、距离、海拔
B．经度、纬度、海拔
C．纬度、相对高度、距离
D．到两极、赤道的距离和等高线
解析：3。

B 4。

B 第3题，GPS是一种数据模型。

第4题，每一个地点都是一个三维空间，即包括经度、纬度和海拔。

错误!错误!错误!
-—-————情景导入先思考——--—-—
挪威首都奥斯陆曾发生过一起救护车失窃事件。

当时窃贼在奥斯陆市中心发现一辆救护车上空无一人，而且车门敞开，于是蹿上汽车扬长而去。

没想到,他还没开多远就听见身后的警笛声越来越响,再抬头一看，空中竟然还有一架警察直升机在他头顶盘旋。

原来，这辆救护车上安装了GPS设备。

(1）请描述出警察抓捕盗车贼的信息在GPS系统中各组成部分间的传递过程.
提示:被盗救护车上的GPS将其三维坐标、运动速度和方向提供给空间星座，空间星座将信息传递给监测站,监测站将数据传递给主控站，主控站将数据传递给警方的GPS。

(2）警察是如何追上窃贼的？
提示：当救护车司机发现车辆被盗时，立即报警;警方启动GPS 监控系统和该市的电子地图，确定被盗车辆的位置、速度以及航向
等信息,传递给警方，警方结合GIS系统，确定最佳抓捕路径并提供给地面警车和直升机驾驶员实施抓捕。

-————-—核心要点掌握好—--—-——
全球定位系统的应用
-——————方法技巧很重要——-————
“3S”技术的选取方法
技术
手段
应用过程实质
RS 收集信息的感
知手段
“看”一面
GIS 分析、对比、计
算数据源
“想、算"一面
GPS定位、导航定“点”(单个、多个)
在做从“3S"技术中选取适当手段之类的题目时，看其工作对象是“点"还是“面”，是“点”则选用GPS,如导航、珠峰高度测量等，如果是“面”则需看突出监测方面还是需处理计算才能得出结果，如果监测森林火灾则应选用RS,要在某城市规划大型商业中心应选用GIS。

——-————应用体验不可少—-—-———
物流公司是经营货物流通与运输的企业.在承运货物中,物流公司建立物流GPS网络平台,当货主交付货物后,物流公司将GPS设备与货物捆绑运输，并提供给货主提货单和GPS网络查询密码。

据此完成1～2题。

1．当货物装到运输车辆后,货主和物流公司都可以随时随地通过GPS网络按货单号和密码查询( )
A．物流公司的地理位置B．货物所在地的天气
C．货物当前的运输位置D．货主所在的地理坐标
2．驾驶员利用车载GPS设备( )
A．上因特网浏览信息B．制定运输路线
C．接收天气预报D．了解货运行情
解析:1.C 2.B 第1题，货主和物流公司可以随时随地通过GPS 网络按货单号和密码查询货物当前的运输位置。

第2题,驾驶员利用
车载GPS设备,输入货物运输的起止点，可以制定运输路线。

3．随着我国小汽车的日益增多,汽车GPS导航服务已成为一种新兴的服务，汽车GPS导航定位管理系统主要由车载GPS自主定位，结合无线电通信系统对车辆进行调度管理和跟踪。

该业务已经应用于城市公共汽车（出租车)调度管理、家用汽车出游导航等。

下图为GPS工作原理图。

读图回答下列问题。

（1）根据材料说出GPS的主要功能.
（2）目前,我国部分大城市堵车现象较严重。

GPS对开车出行有什么作用？
(3)旅游行车途中有突发事件时，GPS可以发挥什么作用?
解析：第（1)题，GPS的主要功能是定位、导航，可为用户提供精确的位置信息，为行驶提供明确的方向。

第（2)题，利用GPS 可引导驾驶,掌握前方路况。

第（3)题，旅游行车途中遇到突发事件时，利用GPS可把自己的位置告知施救人员；施救人员也可利用GPS找到受困人员的位置，并获得实施救援的最佳路线.
答案：（1）为用户提供精确的三维坐标（经度、纬度、高程)和道路行进方向。

(2）引导驾驶;随时掌握前方路况，提高出行效率。

(3）确定突发事件的位置;为要赶赴突发事件现场的车辆、人员选择最佳路线并进行导航,有利于有关人员及时到达现场,处理、控制突发事件.
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。

右图是装备了军用GPS接收机的美国驻伊士兵图。

据此回答1~3题。

1．获取GPS系统观测数据的是（）
A．空间卫星B．主控站
C．监控站D．注入站
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（）
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．①②④B．①②③
C．②③④D．①③④
3．配备GPS接收机的美国士兵，获取信息的过程是( )
①工作卫星获取信息②监控站③主控站计算和改正参数④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
解析：1。

C 2.B 3.A 第1题，监控站的功能是获取GPS卫星的观测数据并传给主控站。

第2题，美国士兵可获得工作卫星提供的自身所在地点的三维位置、三维方向、运动速度、时间信息,不包括伊军士兵的位置.第3题,GPS的工作过程，首先是工作卫星获取信息,然后传给监控站再由监控站传给主控站，经计算和改正参数后由注入站注入空间卫星就可传给用户,用户用GPS接收机接收信息。

目前，许多休闲俱乐部围绕GPS功能相继推出“穿越”“寻宝”“野外拓展”等都市游戏，丰富了人们的周末生活,提高了人们的生活品位，深得户外运动爱好者的欢迎。

据此完成4～5题。

4．这些户外运动爱好者手中的GPS接收机的硬件由________ 组成（)
①天线单元②接收单元③主控站④监控站
A．①②B．③④
C．②③D．①③
5。

若某户外运动爱好者手中的GPS接收机界面如右图所示，则其位于( ）
A．江汉平原B．江淮平原
C．华北平原D．江南丘陵
解析：4。

A 5.B 第4题，GPS接收机的硬件由天线单元、接收单元组成，主控站和监控站属于GPS的组成部分。

第5题，图中信息表明，该地大约位于(32°N，118°E），应为江淮平原.
6．在日本大地震后，宫城县牡鹿半岛以外约175 km的海床向东南方向移动了约30 m。

获取这一数据的主要地理信息技术是（)
A．GIS技术B．GPS技术
C．RS技术D．GSM技术
解析：选B GPS技术可以监测地壳运动的方向与速度，从而在大地测绘中有广泛的应用。

美国将花80亿美元提升全球定位系统(GPS),升级周期为十年，升级后的GPS更可靠，更准确，定位精准至三英尺之内.据此完成7～
8题。

7．下列不属于全球定位系统的组成部分的是（)
A．空间星座B．用户系统
C．地面监控系统D．传感器
8．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：7.D 8。

A 全球定位系统由3个相对独立的部分组成，即空间星座、地面监控系统和用户系统;全球定位系统能够连续不断地为用户提供准确的三维坐标、时间等信息.
2015年7月15日，我国成功发射两颗北斗导航卫星,使北斗导航系统的卫星总数增至19颗。

结合北斗定位系统示意图，完成9～10题。

9．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信息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．①③C．①④D．②④
10．下列不属于北斗卫星导航系统组成部分的是( )
①信号接收机②北斗卫星③传感器④车载移动电话
A．①②B．①③C．①④D．③④
解析：9.A 10。

D 第9题,①②属于定位、导航的功能,③属于RS的功能，④属于GIS的功能。

第10题，卫星导航系统由空间星座（导航卫星)、地面监控系统和用户系统三部分组成。

一、选择题
在“神舟六号”的飞船返回舱座椅的边上，放置着两个白色的包,这就是飞船紧急情况下着陆时保护航天员生命安全的救生包，在
救生包中有GPS定位仪等。

据此回答1~2题。

1．救生包中GPS定位仪的作用是( )
A．随时知道所在地的地理坐标B．随时知道所在地的气候C．随时知道所在地的天气D．随时知道所在地的季节
2．目前GPS的主要功能是( )
A．定位和导航B．定位和找矿
C．天气预报D．地质测量
解析：1.A 2.A 第1题，飞船返回舱着陆时,航天员可利用GPS 定位仪，随时知道着陆地的地理坐标。

第2题，目前,GPS的最主要应用是在定位和导航方面。

读下图,完成3~4题.
3。

此图是一款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
4．手机GPS功能的出现,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线路,不必担心迷路
C．GPS技术可以扩大人们的出行范围
D．GPS技术可以使旅游者玩电子游戏
解析：3。

B 4。

B 第3题，GPS有定位和导航功能，接收信号时，需要先通过卫星进行定位；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;中国已掌握了研发GPS手机的技术。

第4题，人们出行、旅游、探险时用到GPS技术，有利于旅游者选择旅游线路.
“皖电东送”工程西起安徽淮南，经皖南、浙北、江苏到达上海,全长656 km。

该工程大量应用地理信息技术,凭借精确的定位,为勘察设计、施工及决策提供准确的数据来源，为电力系统信息化管理提供可靠的依据。

据此回答5～6题.
5．“皖电东送”工程大量应用的地理信息技术包括（)
A．全球定位系统和地理信息系统
B．全球定位系统和遥感
C．遥感和地理信息系统
D．全球定位系统、地理信息系统和遥感
6．安徽省建设能源产业基地,实施“皖电东送”工程的有利区位条件有( ）
①安徽省煤炭资源丰富②临近长江三角洲，消费市场广阔③浙北段位于山地,施工难度大④水能资源充沛
A．①②B．②③
C．③④D．①④
解析：5。

A 6.A 第5题，由材料可知，“皖电东送"工程凭借精确的定位,进行勘察设计、施工及决策,并实施电力系统信息化管理.可以判断应用了全球定位系统和地理信息系统。

第6题，“皖电东送"工程西起安徽淮南，经皖南、浙北、江苏到达上海,淮南是煤
炭产地，临近长江三角洲，消费市场广阔。

北斗卫星导航系统简称北斗系统，英文名称为BeiDou Navigation Satellite System,缩写为BDS。

北斗系统是中国自主建设、独立运行，与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，可在全球范围内全天候、全天时，为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务.据此回答7～8题.
7．北斗系统可用于（）
①交通运输②搜索营救③调度指挥④导弹发射
A．②③④B．①②③④
C．①②D．③④
8．当前,北斗卫星导航系统未能完成的服务是（）
A．为全球提供民用定位、导航服务
B．提高救灾物资快速投放的精确度
C．为科研机构提供准确的授时服务
D．为研究动物的迁徙提供科学依据
解析：7。

B 8.A 第7题，交通运输、搜索营救、调度指挥、导弹发射等都涉及定位、导航的问题，因此这些都是北斗系统所能胜任的工作.第8题，北斗系统是我国的卫星导航系统，主要功能是提供区域性定位、导航服务,目前还不能为全球提供服务。

二、综合题
9．阅读材料，完成下列各题。

材料我国的塔克拉玛干沙漠中有许多废弃的古城遗址。

新疆某旅行社准备向游客推出一条新的大漠观光和古城遗址旅游探险路线.
(1)如果你是该旅行社的决策者,你将会添置些什么新设备,又如何确定这条路线？
(2）导游服务人员在迷路时怎样使用新设备才能回到先前的路线上来？
解析：本题考查了GPS的应用。

若开辟旅游探险路线，应添置GPS手持机,专门设定若干合适路线。

若迷失路途，可打开GPS手持机，找到正确路线。

答案：(1)购置GPS手持机，先请专业人员勘探出两至三条较合适的路线，并且在每条路线上的若干标志点按GPS手持机的定位键,以便记录下这些标志点的数据信息，从而自动建立起这些路线上的一个个航点。

(2）打开GPS手持机，依次激活勘探过的那些线路，GPS手持机会自动告诉你，往什么方向走多远就可走到某条线路上的最近一个航点。

学必求其心得，业必贵于专精。