第三节 全球定位系统及其应用
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。
全球定位系统及其应用(课件)
(2)全球定位系统地面监控系统
由均匀分布在美国本土和三大洋的美军
基地上的1个主控站、3个注入站、5个 监测站构成。该系统的功能是：对空间
卫星系统进行监测、控制，并向每颗卫 星注入更新的导航电文。
（3）、GPS接收机的类型
手机和手表上的 GPS
手持型的 GPS
测绘使用的 GPS
GPS 信 号 接 收 机
航空与航海使用的 GPS
(三）全球定位系统的特点是什么
(1)全球，全天候工作 (2)能为用户提供连续、实时的三维位置、三
维速度和精密时间，不受天气的影响。 (3)定位精度高： (4)功能多，应用广：测量、导航、测速、测时
等方面取得更广泛的应用．
二、全球定位系统与定位导航
1、GPS在军事上的应用 2、民用GPS 3、GPS在交通上的应用 4、GPS在旅游探险中的应用
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. 点导航
知识点导航
（二）全球定位系统的组成
系统结构 空间 位置
组成和分布
全 GPS 球 卫星 定 星座
空 间
位 地面 地
系 统
监控 系统
面
GPS信 号接收
机
用 户
由2l颗工作卫星和3颗备用卫星组 成，24颗卫星均匀分布在6个轨道 平面内
由分布在全球的5个地面站(包括5 个监控站、1个主控站和3个注入 站组成
《全球定位系统及其应用》 讲义
《全球定位系统及其应用》讲义一、全球定位系统（GPS）的概述全球定位系统，简称 GPS，是一种基于卫星的导航系统，它能够为地球上的用户提供精确的定位、导航和定时服务。
GPS 系统由美国国防部开发和维护，最初是为军事目的而设计的，但现在已经广泛应用于民用领域，成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
GPS 系统由三个主要部分组成：空间部分、地面控制部分和用户设备部分。
空间部分由 24 颗卫星组成，这些卫星分布在 6 个轨道平面上，每个轨道平面上有 4 颗卫星。
这些卫星不断地向地球发送信号，用户设备通过接收这些信号来确定自己的位置。
地面控制部分负责监测和控制卫星的运行，确保卫星的轨道和时钟保持准确。
用户设备部分则包括各种 GPS 接收器，如手机、汽车导航系统、手持 GPS 设备等，用户通过这些设备接收卫星信号并计算自己的位置。
二、GPS 的工作原理GPS 的工作原理基于三角测量原理。
当用户设备接收到来自至少 4颗卫星的信号时，它可以通过测量信号的传播时间来计算与每颗卫星的距离。
由于卫星的位置是已知的，用户设备可以利用这些距离信息通过三角测量来确定自己的位置。
具体来说，卫星会发送包含其位置和时间信息的信号。
用户设备接收到信号后，会测量信号的到达时间，并根据信号的传播速度（光速）计算出与卫星的距离。
通过同时接收到来自多颗卫星的信号，用户设备可以建立多个距离方程，然后通过求解这些方程来确定自己的位置坐标（经度、纬度和高度）。
此外，GPS 还可以提供速度和方向信息。
通过连续测量位置的变化，用户设备可以计算出用户的移动速度和方向。
三、GPS 的精度和误差GPS 的精度取决于多种因素，包括卫星的几何分布、信号传播环境、接收器的性能等。
在理想条件下，民用 GPS 接收器的定位精度可以达到几米甚至更精确。
然而，在实际应用中，由于建筑物、山脉、树木等障碍物的遮挡，以及大气折射等因素的影响，GPS 的精度可能会受到一定程度的降低。
PPT课件 高中地理 3.3 全球定位系统及其运用
20世纪80年代，苏联也建立了 自己的卫星定位导航。目前，欧洲 也在建立自己的卫星定位导航系统， 称为“伽利略计划”。而我国也成 功地研制了“北斗导航系统”，并 投入运营，这标志着中国在这一领 域也已经处于世界先进水平。
北 斗 卫 星 导 航 系 统 示 意 图
“北斗”卫星的战略运用
1.组成：包括三大部分 空间部分、地面控制部分、用户设备部分
液晶显示，导 不需要地面 航画面清晰， 设备，只要 配有背景灯， 收到卫星信 方便夜间操作，号，就能快 功能齐全 速定位，不 受天气、行 政区域的限 制
空间部分
为了减少误差，一般要求4颗卫星， 用于定位的4颗卫星称为定位星座。
返回
各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55º ，轨道平面间距60º 。
问题探讨: 按照理论,我们知道要保证地面各点能 接收到信息只要3颗卫星就可以了,为什么我 们要用4颗卫星呢? 当GPS收到3颗卫星的信号，它只能 计算出2维坐标：经度和纬度，这时它可 能还会显示高度数据，但这数据是无效的。 当GPS能够收到4颗及以上卫星的信号时， 它能计算出本地的3维坐标：经度、纬度、 高度。
一、全球定位系统
（1）全球定位系统的组成 （2）全球定位系统的的基本原理 二、全球定位系统与定位导航
一、全球定位系统(GPS) Global positioning system 1.概念：具有海陆空进行全方位、实时三维导航与
定位功能的新一带卫星导航与定位系统。@
通俗地说：
利用卫星， 在全球范围 内适时进行 导航、定位 的系统
全球定位系统是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年， 耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行 全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。 目前的全球覆盖率为98%。 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,共同给列为20世纪“三大 航天工程” 它能够实时测量“四度”：经度、纬度、高度、速度。
高中地理必修二课件 3.3全球定位系统及其应用
GPS测量原理
GPS的定位原理与“三边测量术”原理相似。不同的是3颗卫星代替了3 个村子，地图上平面的圆变成了三维的球面。
如图GPS接收机接收GPS卫星A、B、C传来的信号，计算出接收机与 它们之间的距离，然后分别以3颗卫星为球心，以该卫星到接收机之间的距离为 半径，“绘制”3个巨大的球体。3个球体会交于两点，其中那个与地球表面相 交的点就是这台GPS接收机所处的位置，然后通过计算得到该接收机所处的经 纬度。卫星D测量GPS接收机所在的高程。
3.2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
练习
一、全球定位系统
1. 概念和发展
(1)概念：
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
(2)发展：
2. 组成：
空间星座 地面控制系统 用户系统
3. 特点： 全球性、全天候 、连续性、
静态定位中， GPS 接收机在捕获和跟踪 GPS 卫星 的过程中固定不变，接收机高精度地测量 GPS 信 号的传播时间，利用 GPS 卫星在轨的已知位置， 解算出接收机天线所在位置的三维坐标。
而动态定位则是用 GPS 接收机侧定一个运动物体 的运行轨迹。 GPS 信号接收机所位于的运动物体 叫做载体（如航行中的船舰，空中的飞机，行走的 车辆等）。载体上的 GPS 接收机天线在跟踪 GPS 卫星的过程中相对地球而运动，接收机用 GPS 信 号实时地测得运动载体的状态参数（瞬间三维位置 和三维速度）
2 . GPS 的用途
高中地理第三章地理信息技术应用第三节全球定位系统及其应用教案2湘教版必修
全球定位系统及其应用
一、教学目标
1.理解全球定位系统的概念。
2.距离说明全球定位系统在定位导航和日常生活中的作用。
二、学情分析
高一学生对GPS的原理认识很浅，不过对其应用相对熟悉一些，特别是手机GPS和手机地图的使用，高中生的认知能力有所提高，可以通过小组探讨学习方式，使对知识掌握更好一些。
课堂上注意及时掌握学生学习情况，并作及时反馈。
三、重点难点
1、GPS原理。
2、GPS应用。
四、教学方法
讲练结合法、自主探究法、小组合作法、电化教学等
五、教学过程
导入：利用随身携带的手机GPS功能进行定位。
1、PPT展示GPS信号接收机和讲解如何读取信号接收机
2、说明本节课的课程目标
3、认识GPS
根据PPT自主学习问题，各小组讨论学习。
（3-5分钟）
提问学生，了解学生自主学习情况
4、讲解概念，并当堂练习，之后进行知识小结
5、根据PPT展示问题，开展小组自主学习
提问并进行讲解。
再一次进行知识小结。
6、当堂练习
7、布置作业
六、教学反思
根据本节课的内容讲解，学生对知识的运用相对掌握好一些，但对其原理掌握得还是不够到位。
《全球定位系统及其应用》 讲义
《全球定位系统及其应用》讲义一、全球定位系统（GPS）的概述全球定位系统，简称 GPS，是一种基于卫星的导航系统，它能够为全球范围内的用户提供精确的位置、速度和时间信息。
GPS 最初是由美国国防部开发的，主要用于军事目的，但随着技术的不断发展和普及，它已经广泛应用于民用领域，如交通运输、测绘、农业、救援等。
GPS 系统由三部分组成：空间部分、地面控制部分和用户设备部分。
空间部分由 24 颗卫星组成，这些卫星分布在 6 个轨道平面上，每个轨道平面上有 4 颗卫星。
地面控制部分包括主控站、监测站和注入站，它们负责监测卫星的运行状态、计算卫星的轨道参数，并将这些信息发送给卫星。
用户设备部分则是指各种接收GPS 信号的设备，如手机、车载导航仪、手持 GPS 接收机等。
GPS 系统的工作原理是通过测量卫星信号的传播时间来计算用户设备与卫星之间的距离，然后利用多颗卫星的距离信息和卫星的位置信息，通过三角测量的方法来确定用户设备的位置。
GPS 系统能够提供非常精确的位置信息，在理想条件下，其定位精度可以达到厘米级。
二、全球定位系统的应用领域1、交通运输在交通运输领域，GPS 发挥着至关重要的作用。
例如，汽车导航系统可以帮助驾驶员规划最佳路线，避免交通拥堵，提高出行效率。
此外，GPS 还可以用于车辆跟踪和监控，方便运输公司对车队进行管理，确保货物的安全运输。
在航空领域，GPS 可以为飞机提供精确的导航信息，帮助飞行员准确地到达目的地。
在航海领域，GPS 可以帮助船只避开危险区域，确保航行安全。
2、测绘测绘是 GPS 的一个重要应用领域。
传统的测绘方法需要大量的人力和物力，而且精度有限。
而 GPS 技术的出现，大大提高了测绘的效率和精度。
通过使用GPS 接收机，可以快速、准确地测量地面点的坐标，绘制出高精度的地图。
此外，GPS 还可以用于监测地壳运动、土地沉降等地质现象。
3、农业在农业领域，GPS 也有广泛的应用。
3.3 全球定位系统及其应用
知识点导航
全球定位系统及其应用 / / 全球定位系统应用
利用GPS进行大坝变形监测
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知识点导航
全球定位系统及其应用 / / 全球定位系统应用
目 录 面 板 开 关
海湾战争中美军几乎所有的坦克、装甲车、飞机、 海湾战争中美军几乎所有的坦克、装甲车、飞机、 舰船、各级指挥部和陆军小分队都装备了GPS接收机， GPS接收机 舰船、各级指挥部和陆军小分队都装备了GPS接收机， 总数超过5万部。在轨的16 GPS卫星 每天可提供19 16颗 卫星， 19小 总数超过5万部。在轨的16颗GPS卫星，每天可提供19小 时的三维数据，精度10 16米 测速精度0 .1米 时的三维数据，精度10 ~ 16米，测速精度0 .1米 / 秒。 知识点导航
目 录 面 板 开 关
四、全球定位系统应用
全球定位系统及其应用 / / 全球定位系统应用
目 录 面 板 开 关
假设你是(士兵、导游、家长……) 假设你是 士兵、导游、家长 士兵
知识点导航
全球定位系统及其应用 / / 全球定位系统应用
当你外出旅游或者野外探险的时候， 当你外出旅游或者野外探险的时候，为 了不迷失方向， 了不迷失方向，请问你通常用哪些方法来辨 别方向或确定你所在的位置？ 别方向或确定你所在的位置？
知识点导航
全球定位系统及其应用 / / 全球定位系统
课堂巩固： 课堂巩固： 在沙漠中迷路时， 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（ 自己所处的具体位置信息（ B ） GPS设备 A. 指南针 B. GPS设备 C. 遥感图像 D. 地形图 在海湾战争中， 在海湾战争中，美英联军的制导导弹 不受浓烟、沙尘的影响， 不受浓烟、沙尘的影响，是因为采取了 （B ） RS技术 GPS技术 A、RS技术 B、GPS技术 GIS技术 C、GIS技术 D、空间分析技术
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第三节全球定位系统及其应用
【教学构思】本节课主要结合教学内容和课标理念，充分发挥学生的动力优势，采用结合实际的方法进行教学，培养学生的地理思维能力，达到教养性、教育性、发展性的目的，同时把学生熟悉的地理事物、地理现象引入课堂，引导学生对比分析，培养学生联系实际的能力、综合评价的能力以及学生小组的协作能力。
教材分析《全球定位系统及其应用》是第三章的第三节，在内容上比较独立，前后联系不大，车载导航比较接近生活，
全球定位系统是地理信息系统的核心技术之一。
本节教学内容是初步了解地理信息技术的前提和基础。
1.地理信息技术是现代地理科学研究的关键技术。
地理信息技术科学体系主要由地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）三方面的核心技术组成。
此三种技术的综合应用又称为3S技术，3S技术也是数字地球的关键技术。
2.全球定位系统以其高技术含量及全方位、定位三维导航与定位功能而广泛应用于旅游交通、军事和野外勘探等众多领域。
【教学设计】
一、教学目标
（一）知识与技能：
1．能用自己的语言解释全球定位系统的概念，并初步了解其工作原理；
2．能说出全球定位系统的三个组成部分及其主要功能；
3 能说出GPS接收机的主要种类及其主要用途；
4. 能举例说明全球定位系统在定位导航中的作用。
（二）过程与方法：
1通过读“GPS组成示意图”，分析全球定位系统的组成，并讨论该系统的功能；
2通过多种媒体收集有关资料，列出讨论探讨我国导航定位技术的发展；
3通过“车载GPS功用”的案例，初步认识全球定位系统的定位导航原理及作用。
（三）情感态度和价值观
1. 通过对全球定位系统神奇功能及广泛应用领域的介绍，激发学生的求知欲和科学探究精神；
2. 通过对迅速发展的中国定位导航技术的学习，增强学生的民族自信心和爱国情感
二、教学重难点
重点：结合实例说出全球定位系统(GPS)在定位导航中的应用。
难点：全球定位系统的工作原理。
三、教学方法
读图分析法、探究法、阅读法
四、导-教学过程
㈠知识体系；
学习提供
一、全球定位系统
1、全球定位系统的概念
2、全球定位系统的组成
3、全球定位系统的特点
4、GPS接收机根据用途分类
二、全球定位系统与定位导航
1、静态导航定位
2、动态导航定位
3、举例说明GPS 的用途
知识结构
一、全球定位系统
1、全球定位系统是具有在 、 、 进行全方位、 三维导航与定位功能的新一代 系统。
2、全球定位系统的组成
3、根据用途分类，GPS 接收机分为 接收机、
接收机和 收机。
二、全球定位系与定位导航
1、最初用于军事目的 定位能达到厘米级甚至是毫微级精度， 定位能达到米级至亚米级精度， 能达到毫微秒级精度。
2、目前GPS 系统的应用已经十分广泛，也逐步深入到我们的日常生活中。
如
㈡“ 活动”解答
[阅读指导]GPS的起源
在卫星定位系统出现之前，远程导航与定位主要用无线电导航系统。
1．无线电导航系统
缺点：
2．卫星定位系统
最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统(TRANSIT)，介绍：
1973年美国国防部制定了GPS计划。
3．GPS发展历程
GPS实施计划共分三个阶段：
第一阶段为方案论证和初步设计阶段。
从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。
研制了地面接收机及建立地面跟踪网。
第二阶段为全面研制和试验阶段。
从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星。
研制了各种用途的接收机。
实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。
第三阶段为实用组网阶段。
1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS 系统进入工程建设阶段。
1993年底实用的GPS网即(21+3)GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。
4.我国的卫星导航定位系统：
名称：
你了解多少：
［阅读指导］手持型 CPS 接收机
优点：
功能：
【阅读指导】车载GPS的功用
功能：
应用：
【阅读指导】 GPS 在航海、航空导航中的应用
航海应用
功能：
航空应用
空域航路、着陆、机场监视和管理实现空域划分、空中交通流量管理、飞行路径管理。
㈢典题赏析：
1999年3月27日，北约部队一架F一117A隐形战斗机被南联盟防空部队击落。
飞行员跳伞后在脚触地的一刹那，通过手持型信号发射器发出紧急呼救信号，当间谍卫星把呼救信号传送到北约空袭南联盟指挥所后，美军立即安排了救援行动。
6小时后，当一架EA一6B电子干扰机发现飞行员的准确位置时，一架MH一60G搜索与救援直升机降落在飞行员面前，把飞行员接上直升机并安全返回基地。
据此回答1一2题：1、飞行员发出的呼救信号是（）
A、GIS系统信号
B、GPS系统信号
C、RS系统信号
D、以上都不对
2、北约轰炸的科索沃，其气候属于（）
A、温带海洋性气候
B、温带季风气候
C、地中海气候
D、热带沙漠气候
（四）思维拓展
全球定位系统（GPS）是利用卫星在全球范围内适时进行导航、定位的系统。
读图完成1一2题。
1、图中的甲、乙两区域是两颗卫星在某一时刻分别所覆盖的区域，其服务范围大小是( )
A、甲等于乙
B、甲大于乙
C、甲小于乙
D、无法确定
2、下面关于甲、乙两区域卫星图像的解析，正确的是( )
A、甲区域位于乙区域的西北方向
B、甲区域为温暖广阔的浅海，渔业和石油资源丰富
C、甲乙两区域均为热带草原，牧场广阔，牛羊成群
D、乙区域分布有世界最大的热带雨林区，但破坏较为严重。