當(dāng)你旅游或野外考察時(shí)，通常用哪些方法來辨別方向或確定你所在的位置？這些方法有什么不足？ 現(xiàn)在有沒有更簡(jiǎn)單、更準(zhǔn)確的方法？ 手持型 GPS機(jī) 車載型 GPS機(jī) 1.在一個(gè)平面直角坐標(biāo)系上，確定點(diǎn)的位置，需要知道幾個(gè)值？ 2.在一個(gè)空間三維坐標(biāo)系上，確定點(diǎn)的位置，需要知道幾個(gè)值？ 3.要精確知道一個(gè)人在地球上的位置，必須知道幾個(gè)值？至少需要幾顆衛(wèi)星？ （分組討論、主動(dòng)探究） Y X A X Y Z 衛(wèi)星定位的基本原理 簡(jiǎn)單地說就是用戶同時(shí)向已知其位置的 3個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星分別進(jìn)行距離測(cè)量，然后再以該衛(wèi)星為球心，以所測(cè)得的距離為半徑，在空間畫出 3個(gè)球面，則該 3個(gè)球面的相交點(diǎn)，就是用戶的所在位置了。 通常應(yīng)用三顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行定位，但要保證對(duì)目標(biāo)實(shí)時(shí)觀測(cè)（諸如提供目標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)等）， 則需要至少四顆衛(wèi)星的信號(hào)。 衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展的回顧 1957年世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功， 40多年來，人造地球衛(wèi)星技術(shù)在通信、氣象、資源勘察、導(dǎo)航、遙感、大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)、天文學(xué)和軍事科學(xué)等眾多領(lǐng)域，得到了極廣泛應(yīng)用。 人造地球衛(wèi)星的出現(xiàn)，首先引起了各國(guó)軍事部門的高度重視。 1958年底，美國(guó)海軍武器實(shí)驗(yàn)室，開始著手建立為美國(guó)海軍艦艇導(dǎo)航的衛(wèi)星系統(tǒng)，即 “ 海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng) ” （Navy Navigation Satellite SystemNNSS）。由于該系統(tǒng)衛(wèi)星都通過地極，也稱 “ 子午 (Transit)衛(wèi)星系統(tǒng) ”。 1964年該系統(tǒng)建成，并在美國(guó)軍方啟用。 1967年美國(guó)政府批準(zhǔn)該系統(tǒng)解密，提供民用。該系統(tǒng)不受氣象條件的限制，自動(dòng)化程度高，具有良好的定位精度。 衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展的回顧 盡管 NNSS在導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展中具有劃時(shí)代的意義，但由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目少（ 5-6顆），運(yùn)行軌道低（ 1000km ） ,觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)（ 1.5小時(shí)），無法提供連續(xù)實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航，同時(shí)獲得一次導(dǎo)航解讀的時(shí)間長(zhǎng)，難以滿足軍事要求，尤其是高動(dòng)態(tài)目標(biāo)（飛機(jī)、導(dǎo)彈等）導(dǎo)航要求。 為滿足軍事和民用對(duì)連續(xù)實(shí)時(shí)和三維導(dǎo)航的迫切要求，1973年美國(guó)國(guó)防部開始組織陸?？杖姡餐芯拷⑿乱淮l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的計(jì)劃，這就是目前所稱的 “ 導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距 /全球定位系統(tǒng) ” （ Navigation Satellite Timing and ranging / Global Positioning System）簡(jiǎn)稱全球定位系統(tǒng)（ GPS）。 主控站： 1個(gè) 監(jiān)測(cè)站： 5個(gè) 注入站： 3個(gè) 一、全球定位系統(tǒng)的系統(tǒng)組成 空間部分 地面監(jiān)控系統(tǒng) 用戶設(shè)備部分 全球定位系統(tǒng) 由 24顆衛(wèi)星組成（其中 3顆備用），分布在 6個(gè)軌道平面上。 主要是 GPS接收機(jī) 提供與定位相關(guān)的參數(shù)和時(shí)間信息 主要用于監(jiān)測(cè)和控制衛(wèi)星及其各種設(shè)備的運(yùn)行 可以確定接收機(jī)所在點(diǎn)的位置、速度、到航路終點(diǎn)的距離和航向等信息 二、接收機(jī)信號(hào)的解讀與操作 表示接收機(jī)所在的經(jīng)緯度位置 數(shù)字表示被接收信號(hào)的衛(wèi)星編號(hào)，黑色柱長(zhǎng)短表示信號(hào)的強(qiáng)弱。 衛(wèi)星分布圖描繪了在你處位置（圓心）仰望天空能搜索到的衛(wèi)星，大圓表示地平線，小圓為抬以 45 角仰望天空的范圍，越靠近中心，衛(wèi)星信號(hào)越強(qiáng)。 美國(guó)認(rèn)為這是對(duì)它的威脅，這是和美國(guó) GPS系統(tǒng)的脆弱性相聯(lián)系的。與歐洲的 “ 伽利略 ” 、俄羅斯的 “ 格洛納斯 ” （ GLONASS）系統(tǒng)相比，美國(guó) GPS系統(tǒng)的抗干擾能力較弱，因?yàn)樵谝话闱闆r下，從衛(wèi)星反饋到地面的信號(hào)很小，如果對(duì)方采取瞄準(zhǔn)式干擾、阻塞式干擾或欺騙式干擾，都會(huì)使 GPS接收機(jī)無法正常工作，從而使其導(dǎo)航定位精度降低或產(chǎn)生誤導(dǎo)。例如對(duì)方用裝有模仿 GPS信號(hào)發(fā)生裝置的飛機(jī)不斷在特定空域飛行，因飛機(jī)離地面近信號(hào)比衛(wèi)星強(qiáng)得多，就可以干擾 GPS終端的信號(hào)接收。特別是美國(guó) GPS系統(tǒng)各星之間信號(hào)頻率和調(diào)制方式相同。 其他國(guó)家的衛(wèi)星定位系統(tǒng) 歐洲的 “ 伽利略 ” 、俄羅斯的 “ 格洛納斯 ” 、中國(guó)的 “ 北斗 ” 等全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)也在發(fā)展， “格洛納斯 ” 系統(tǒng)在上世紀(jì) 70年代就開始研制、 1984年首顆衛(wèi)星就已入軌、從 1993年到 2000年先后有 24顆衛(wèi)星并網(wǎng)，它在其他性能方面也不是吃素的，而 “ 伽利略 ” 系統(tǒng)也大有后來居上的味道。 三、全球定位系統(tǒng)的作用、功能和特點(diǎn)： 特點(diǎn)： （ 1）全天候， 不受天氣影響； （ 2）全球覆蓋； （ 3） 三維定速定時(shí) 高精度； （ 4） 快速省時(shí) 高效率； （ 5）應(yīng)用廣泛、多功能。 作用：可以快速精確地確定地面某點(diǎn)的 位置 （經(jīng)度、緯度）和高程 ，甚至速度、距離和航向等。 主要功能： 定位和導(dǎo)航 1、 1999年 3月 27日，北約部隊(duì)一架 F117A隱形戰(zhàn)斗機(jī)被南聯(lián)盟防空部隊(duì)擊落。飛行員跳傘后在腳觸地的一剎那，通過手持式信號(hào)發(fā)射器發(fā)出緊急呼救信號(hào)，當(dāng)間諜衛(wèi)星把呼救信號(hào)傳送到北約空襲南聯(lián)盟指揮所后，美軍立即安排了救援行動(dòng)。 6小時(shí)后，當(dāng)一架 EA6B電子干擾機(jī)發(fā)現(xiàn)飛行員的準(zhǔn)確位置時(shí)，一架 MH60G搜索與救援直升機(jī)降落在飛行員面前，將飛行員接上直升機(jī)并安全返回基地。據(jù)此回答： （ 1）飛行員發(fā)出的呼救信號(hào)是 系統(tǒng)信號(hào)，該系統(tǒng)包括三大部分 、 、 。 （ 2）北約轟炸的科索沃，其氣候?qū)儆?，該氣候的形成原因是 。 鞏固練習(xí)： GPS 空間部分 地面監(jiān)控部分 用戶設(shè)備部分 地中海氣候冬季受西風(fēng)帶的影響，夏季受副熱帶高壓的控制 四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 1、軍事方面 隨著衛(wèi)星技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，戰(zhàn)爭(zhēng)的陸、海、空三維空間已發(fā)展到陸、海、空、天、電（磁）五維空間。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)航天司令部統(tǒng)一指揮了約 70顆衛(wèi)星，支援陸?？兆鲬?zhàn)，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)也因此被稱為 “ 第一次空間戰(zhàn)爭(zhēng) ” 。顯然，誰(shuí)擁有 “ 制信息權(quán) ” ，誰(shuí)就能掌握高技術(shù)戰(zhàn)場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)，而 “ 制信息權(quán) ” 又離不開 “ 制天權(quán) ” 。 “制天權(quán) ” 與美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)也有著密不可分的聯(lián)系，如果衛(wèi)星被毀或 “ 致盲 ” 它就會(huì)癱瘓，因此，美國(guó)在打 “ 衛(wèi)星戰(zhàn) ” 方面比誰(shuí)都起勁。 作用：給航行中的軍艦、飛機(jī)及導(dǎo)彈等設(shè)施提供定位和導(dǎo)航信息；同時(shí)也應(yīng)用于野外行進(jìn)中的單兵和移動(dòng)裝置的定位及跟蹤 轟炸前后的巴格達(dá)衛(wèi)星圖 案例閱讀： GPS在交通運(yùn)輸中的作用 四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 車載型 GPS機(jī) 2、交通方面 四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 3、測(cè)量方面 本次測(cè)量除采用 1975年時(shí)的傳統(tǒng)測(cè)量方法外，還采取 GPS測(cè)量系統(tǒng)。 珠穆朗瑪峰高度最新測(cè)量結(jié)果為8844.43米 參數(shù)：珠穆朗瑪峰峰頂巖石面高程測(cè)量精度 0.21米；峰頂冰雪深度 3.50米。 原 1975年公布的珠峰高程數(shù)據(jù)停止使用。 2005年 10月 9日上午 10時(shí)，國(guó)家測(cè)繪局局長(zhǎng)陳邦柱宣布珠穆朗瑪峰高度最新測(cè)量結(jié)果： 地處北回歸線以北 5 ，在崇山峻嶺之間，幽深而綿長(zhǎng)地躺臥著一條 “ 巨龍 ” 世界上最深和最長(zhǎng)的峽谷，1998年 10月，中國(guó)國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)將這一世界最大峽谷科學(xué)地定名為 雅魯藏布大峽谷。 其峽谷核心河段平均深度為 5000米，最深處達(dá) 5382米，峽谷長(zhǎng) 496.3千米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了此前認(rèn)為是世界第一的秘魯科爾卡大峽谷（深 3200米）。雅魯藏布大峽谷最窄處為74米 ，一般寬在 80至 200米之間。 世界上最大的峽谷美國(guó)科羅拉多大峽谷 ,也是地球上自然界 7大奇景之一。 該大峽谷全長(zhǎng) 347千米 ,寬 6至 29千米 ,深 1600米 ,位于美國(guó)西部亞利桑那州北部的凱巴布高原。 雅魯藏布江大峽谷的基本特點(diǎn)可以用十個(gè)字來概括：高、壯、深、潤(rùn)、幽、長(zhǎng)、險(xiǎn)、低、奇、秀。 通過 GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對(duì)遇有險(xiǎn)情或發(fā)生事故的車輛進(jìn)行緊急援助。監(jiān)控臺(tái)的電子地圖可顯示求助信息和報(bào)警目標(biāo)，規(guī)劃出最優(yōu)援助方案，并以報(bào)警聲、光提醒值班人員進(jìn)行應(yīng)急處理。 4、緊急援助 四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 案例： 2005年 8月 10日傍晚六點(diǎn)左右，飛達(dá) GPS監(jiān)控中心接到要求查詢粵 S4HXXX車輛位置的電話，原來駕駛該車輛的趙先生當(dāng)天下午被一伙歹徒劫持了，這伙歹徒打電話給趙先生的親人勒索金錢，飛達(dá)監(jiān)控中心迅速查出該車輛停放在惠州市惠環(huán)鎮(zhèn)離莞惠公路約 100米的地方，并將情況通知了公司的負(fù)責(zé)人。傍晚七點(diǎn)半，飛達(dá)公司人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，利用先進(jìn)的專用設(shè)備，很快發(fā)現(xiàn)該車輛，為了不打草驚蛇，指示監(jiān)控中心將車輛斷油斷電。后來，在當(dāng)?shù)鼐斓拇罅ψ凡断?，將一名探聽虛?shí)的賊抓獲。警察根據(jù)他提供的指示很快找回了被劫持了的趙先生，人和車都完好無損。經(jīng)審訊，該團(tuán)伙共有八人，專門伺機(jī)對(duì)東莞的車主進(jìn)行綁架勒索，已多次作案，想不到這次栽在衛(wèi)星定位手里。 在 2006年的 “ 五一 ” 黃金周， 12位北京戶外運(yùn)動(dòng)愛好者在內(nèi)蒙古庫(kù)布其沙漠進(jìn)行徒步穿越時(shí)被困，其中一位隊(duì)員不幸遇難。由于遇險(xiǎn)地點(diǎn)位于沙漠深處，給搜救工作帶來很大困難。所幸的是探險(xiǎn)隊(duì)員們隨身帶了 GPS全球衛(wèi)星定位手持機(jī)，通過 GPS定位準(zhǔn)確地向救援人員報(bào)告了遇險(xiǎn)地點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，救援人員也通過 GPS定位，在茫茫沙漠中找到了被困隊(duì)員。這次意外，讓更多人知道了 GPS這個(gè)名詞。如果沒有 GPS，在沒有向?qū)У那闆r下，這樣的沙漠穿越與救援幾乎是不可想象的。 在旅游及野外考察中的應(yīng)用 在旅游及野外考察中，比如到風(fēng)景秀麗的地區(qū)去旅游，到原始大森林、雪山峽谷或者大沙漠地區(qū)去進(jìn)行野外考察，GPS接收機(jī)是你最忠實(shí)的向?qū)А？梢噪S時(shí)知道你所在的位置及行走速度和方向， 使你不會(huì)迷失路途。 四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 5、農(nóng)業(yè)方面 （ 1）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作 利用 GPS技術(shù)，配合遙感技術(shù)（ RS）和地理信息系統(tǒng)（ GIS），能夠做到監(jiān)測(cè)農(nóng)作物產(chǎn)量分布、 土壤成分和性質(zhì)分布、做到合理施肥、播種和噴灑農(nóng)藥，節(jié)約費(fèi)用、降低成本、達(dá)到增加產(chǎn)量提高效益 的目的。利用差分 GPS技術(shù)可以做到：土壤養(yǎng)分分布調(diào)查 、 監(jiān)測(cè)作物產(chǎn)量 、合理施肥，精確農(nóng)業(yè)管理。 在作物生長(zhǎng)期的管理中，利用遙感圖象并結(jié)合 GPS可繪出作物色彩變化圖。利用 GPS定位采集一定數(shù)量 的土壤及作物樣品進(jìn)行分析，可以繪制出作物生長(zhǎng)的不同時(shí)期的土壤含量的系列分布圖。 這樣可以做到精確地對(duì)作物生長(zhǎng)進(jìn)行管理。 四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 5、農(nóng)業(yè)方面 （ 2）在林業(yè)管理方面的應(yīng)用 GPS技術(shù)在確定林區(qū)面積，估算木材量，計(jì)算可采伐木材面積，確定原始森林、道路位置， 對(duì)森林火災(zāi)周邊測(cè)量，尋找水源和測(cè)定地區(qū)界線等方面可以發(fā)揮其獨(dú)特的重要的作用。 在森林中進(jìn)行常規(guī)測(cè)量相當(dāng)困難，而 GPS定位技術(shù)可以發(fā)揮它的優(yōu)越性，精確測(cè)定森林位置 和面積，繪制精確的森林分布圖。 （ 3） GPS技術(shù)用于森林防火 它是在飛機(jī)的環(huán)動(dòng)儀上安裝熱紅外系統(tǒng)和 GPS接收機(jī)， 使用這些機(jī)載設(shè)備來確定火災(zāi)位置，并迅速向地面站報(bào)告。 （ 4）魚群定位 四、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 6、休閑娛樂 把全球定位系統(tǒng)（ Global Positioning System - GPS）比喻成八爪魚，是因?yàn)樗|及的行業(yè)相當(dāng)廣泛，非 “ 八爪 ” 以蔽之，可以說人類的想像力有多寬，其應(yīng)用就有多廣。目前掌上型導(dǎo)航接收機(jī)已經(jīng)問世?？赏痪脮?huì)生產(chǎn)出手表式的 GPS導(dǎo)航接收機(jī)。攜帶和使用就更方便?？梢哉f， GPS的應(yīng)用將進(jìn)入人們的日常生活，其應(yīng)用前景非常廣闊。 GPS的應(yīng)用，也許僅受人們的想像力制約。 2.利用 GPS衛(wèi)星定位時(shí)，地面上任何一點(diǎn)，在任一時(shí)刻，地面上空至少有（ ） A.一顆 GPS衛(wèi)星 B.二顆 GPS 衛(wèi)星 C.三顆 GPS衛(wèi)星 D.四顆 GPS衛(wèi)星 3.無論是在飛機(jī)或汽車上，還是在野外考察旅行，只要擁有手機(jī)大小的 GPS信號(hào)接收機(jī)，你就能隨時(shí)知道 A.自己所在地的季節(jié) B.自己所在地的天氣 C.自己所在地的地理坐標(biāo) D.自己所在地的氣候 4.遙感的優(yōu)點(diǎn)有 用途廣 手段多，獲得的信息量大 不受地面條件限制 成本低、效益大 A. B. C. D. 5、 1993年 4月，巴勒斯坦解放組織領(lǐng)導(dǎo)人阿拉法特的座機(jī)在飛行途中不幸遇上沙暴，飛機(jī)被迫降落在撒哈拉大沙漠里。與阿拉法特失去聯(lián)系的巴勒斯坦解放組織總部使盡渾身解數(shù)尋找未果，最后只好借助美國(guó)的偵察衛(wèi)星。十幾小時(shí)之后，才在茫茫沙漠中找到了迫降飛機(jī)的準(zhǔn)確位置，使阿拉法特獲救。據(jù)此回答（ 1）（ 2）題： （ 1）美國(guó)使用的這種衛(wèi)星救援系統(tǒng)是（ ） A.數(shù)字地球系統(tǒng) B.RS遙感系統(tǒng) C.GIS地理信息系統(tǒng) D.GPS全球定位系統(tǒng) （ 2）撒哈拉大沙漠，位于（ ） A.西亞阿拉伯半島 B.非洲大陸南回歸線附近 C.非洲大陸北回歸線附近 D.澳大利亞南回歸線附近 開放性作業(yè)： 列表比較 GPS在下列領(lǐng)域中的應(yīng)用和特點(diǎn) 領(lǐng)域 主要作用 特點(diǎn) 案例 軍事 測(cè)量 交通 救援 農(nóng)業(yè) 休閑 GPS的空間部分的組成 6個(gè)軌道面 平均軌道高度20200km 軌道傾角 55 周期 11h 58min（ 顧及地球自轉(zhuǎn)，地球 -衛(wèi)星的幾何關(guān)系每天提前 4min重復(fù)一次） GPS的空間部分 GPS的空間部分 GPS衛(wèi)星星座 設(shè)計(jì)星座： 21+3 21顆正式的工作衛(wèi)星 +3顆活動(dòng)的備用衛(wèi)星 保證在每天 24小時(shí)的任何時(shí)刻，在 高度角 15以上，能夠同時(shí)觀測(cè)到 4顆以上衛(wèi)星 Block IIR Block IIA Block IIA Block IIR Block IIF Block IIR 不同類型的 GPS衛(wèi)星 GPS的地面監(jiān)控部分 地面監(jiān)控部分 （ Ground Segment） 組成 主控站： 1個(gè) 監(jiān)測(cè)站： 5個(gè) 注入站： 3個(gè) 通訊與輔助系統(tǒng) G P S 衛(wèi)星注入站監(jiān)測(cè)站主控站主控站 監(jiān)測(cè)站注入站大西洋太平洋印度洋GPS的地面監(jiān)控部分 地面監(jiān)控部分 （ Ground Segmen