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3教案

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3.3 全球定位系统及其应用
教学目的：
1.了解GPS原理。
2.了解GPS在各个部门中的应用。
重点与难点：
GPS应用
教学过程：
地理信息技术是现代地理科学研究的主要技术手段之一，包括：GPS、RS、GIS，三者的结合
即为数字地球。
[问题]你对GPS了解多少？
GPS定位原理是什么呢？[阅读]探索活动。
实际上三颗卫星即可实现定位，但为了提高精度，减少误差，一般要求四颗，用于定位的四
颗卫星即为定位星座。
一、全球定位系统
1、介绍：GPS，美国从本世纪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%，它能够实时测量“四度”：经度、纬度、高度、速度。
2、组成：
（1）空间部分：使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形
轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55
度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良
好定位解算精度的几何图形。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。（2）地面监控部分
包括四个监控间、一个上行注入站和一个主控站。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收
集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测
数据并将这些数据传送至主控站。主控站设在范登堡空军基地。主控站主要任务是收集各监
控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和时钟改正值。上
行注入站也设在范登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据
及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次。
（3）用户设备：GPS接收机。
P78和P80图。
二、GPS应用：
1、特点：全天候、高精度（民用码：利用差分技术，可以得到小于5米的精度）、自动测量、
实时性。
2、功能：
（1）定位：
（2）导航：是一个技术门类的总称，它是引导飞机、船舶、以及个人安全、准确地沿着选定
的路线，准时到达目的地的一种手段。
导航的基本功能是回答三个问题：
我现在在哪里？我要去哪里？如何去？

3、具体应用：定位与导航。
[问题]你了解哪些应用？或者根据其定位与导航功能你能想到有哪些应用？
军事：1999年科索沃战争中大量使用。
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后方司令部可通过全球定位系统，时刻掌握在前线的特种部队的位置。队员一旦面临危险，
立刻派出救援部队，在空中待命的导弹输入数据，就可对敌方进行精度达10M的轰炸。
测绘：有哪些优势？有哪些具体应用领域？
交通：关键是导航
救援：关键是定位
农业：精准农业耕作：什么是精准农业耕作？其优势在哪里？
娱乐：
案例研究：问题：反映了哪些用途？为什么能够粗准地飞行？