高中地理 第三章 地理信息技术应用 第三节 全球定位系

第三章地理信息技术应用第三节全球定位系统及其应用
1．GPS的概念、主要组成及工作过程。

2．GPS的工作原理及主要功能。

3．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。

一、全球定位系统
1．概念
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。

2．组成
(1)空间星座：由21颗工作卫星、3颗备用卫星组成，高度约2万千米；定位星座有4颗。

(2)地面控制系统：包括1个主控站，3个注入站和5个监控站。

(3)用户系统
①功能：用于接收GPS卫星发射的信号。

②组成：包括接收机硬件、GPS数据处理软件等。

③接收机类型
a．导航型接收机：用于运动载体的导航，实时给出载体的位置和速度。

b．测地型接收机：用于精密大地测量和精密工程测量。

c．授时接收机：利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时，多用于天文台及无线电通讯。

二、全球定位系统与定位导航
1．最初设计目的
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的精度。

(2)动态定位：能达到1米以内的精度。

(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)广泛应用：在交通、邮电、地矿、建筑，以及农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业中应用广泛。

(2)科学应用：监测地壳的微小移动，从而帮助预报地震。

(3)综合应用：GPS与GIS、RS结合，可为资源调查，工程管理、精细农业服务。

知识点一全球定位系统的特点、组成及功能
读教材P96图3－44，探究下列问题。

探究1 相邻的两个卫星轨道平面之间的夹角是多少度？
提示：相邻的两个卫星轨道平面之间的夹角是60°。

探究2 每个卫星轨道上各有几颗卫星？它们两两相隔多少度。

提示：每个卫星轨道上各有4颗卫星，两两相隔90°。

[总结深化]
1．全球定位系统的特点
2．全球定位系统主要工作过程
3．全球定位系统的构成及各自的功能
[学法指导] 图示法理解GPS三部分组成之间的关系
[对点演练]
中国北斗卫星导航系统是中国独立发展、自主运行，并与其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，是继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略之后的全球第四大卫星导航系统。

结合下图回答1～2题。

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

第2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(卫星信号接收机)组成。

知识点二全球定位系统的应用
读教材P100图3－50，探究下列问题。

探究1 车辆监测中心是如何对车辆实施调度与监控的？
提示：主要通过调度与监控网络技术获取车辆运行的基本信息，传输给网络服务中心，生成监控、调度指令，通过信息中转站将指令发出，车辆利用车载GPS接收指令。

探究2 车辆运行中出现紧急情况后，监控中心可以获取哪些信息？
提示：车辆出现紧急情况后，司机启动车载GPS报警装置，监控中心可显示出车辆情况、出事地点、车辆人员等信息。

[总结深化]
应用领域作用
救援广泛应用于消防、救护、交通疏导、搜寻自然灾害及突发事故中失踪人员、
1．“点”与“面”判断GPS
GPS的主要功能是定位和导航。

它的最大特点是工作对象是一个“点”或“多个点”，明显区别于RS和GIS技术的工作对象——“面”。

在“3S”技术中选取适当手段时，要看其工作对象是“点”还是“面”，如果是“点”则选用GPS，如果是“面”则选用RS或GIS。

2．“想”与“看”区分GIS、RS
GIS是地图的延伸，主要功能是进行空间数据的分析和处理。

对“事象”的发展变化进行预测、评估，需要计算、思考，即“想”，凡是需要“想”的选GIS。

RS是人的视力的延伸，主要功能是收集信息，即“看”，只“看”不用“想”的选用RS。

[对点演练]
读下图，回答1～2题。

1．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
2．手机GPS功能的出现，说明了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线路，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：1.B 2.B 第1题，GPS具有定位和导航功能，接收信号时，首先需要卫星进行定位；GPS手机的出现，说明GPS已融入人们的生活，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2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。

读车载GPS导航监控原理示意图，回答1～2题。

1．图中M表示( )
A．制作GPS接收机
B．分析交通状况
C．生成电子地图
D．计算三维坐标
2．车载GPS通过公共电信网络传给交通监控中心的信息是( )
A．车载GPS所在道路的拥堵状况
B．车载GPS所在地的地理坐标
C．车载GPS所在车辆的违章信息
D．车载GPS规划的导航路线
解析：1.C 2.B 第1题，纸质地图信息数字化与录入地名坐标信息可以生成电子地图。

第2题，车载GPS传给交通监控中心的信息是车载GPS所在地的地理坐标。

3．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个相对独立的部门组成，即空间星座、地面控制系统和用户系统部分
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
解析：选B 全球定位系统即GPS，它是利用卫星网络来获得地面某点的经纬度和高程的系统；全球定位系统由3个相对独立的部分组成，即空间星座、地面控制系统和用户系统；全球定位系统具有全天候、高精度和自动测量的特点；目前GPS的主要功能是定位和导航，这在各个应用领域如军事、测量、交通、救援、农业、娱乐等方面都有所体现。

科技日报2013年3月16日报道中国航天科技集团公司高级技术顾问、北斗卫星导航系统工程总设计师孙家栋向记者透露，我国已开始北斗全球卫星导航系统的开发，预计明年年底发射第一颗实验卫星。

据此回答4～5题。

4．下列不属于北斗卫星导航计划应用范畴的是( )
A．野外考察时用以空间定位
B．为行驶的汽车提供精确的速度、时间信息
C．为无线电移动手机用户提供实时的通信服务
D．为飞行中的民航客机提供三维坐标
5．“北斗一号”曾在舟曲泥石流救灾中起了重要作用，有关其作用的叙述不正确的是( )
A．确定泥石流的方向、速度
B．救灾部队利用携带的北斗卫星导航系统发回各种灾情和救援信息
C．监测救援部队的位置信息
D．可监测房屋倒塌及道路损毁状况
解析：4.C 5.D 第4题，我国北斗卫星导航系统的主要功能是区域性定位导航。

第5题，房屋倒塌及道路损毁状况监测主要应用遥感技术。

“北斗一号”可进行定向测速定位。

6．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。

（（需要截图）
(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。