1、第三節(jié)全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用,第三章 地理信息技術(shù)應(yīng)用,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.了解全球定位系統(tǒng)的概念、組成。 2.能舉例說明全球定位系統(tǒng)在定位導(dǎo)航中的作用。,一、全球定位系統(tǒng),內(nèi)容索引,課堂訓(xùn)練,專項(xiàng)提能14GPS手持機(jī)示意圖的判讀,二、全球定位系統(tǒng)與定位導(dǎo)航,一、全球定位系統(tǒng),1.概念：具有在海、陸、空進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí) 與 功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。 2.組成 (1)空間星座：由 顆工作衛(wèi)星、3顆備用衛(wèi)星組成。要獲得運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)的準(zhǔn)確的三維信息，必須接收到 顆GPS衛(wèi)星的信號(hào)。 (2)地面控制系統(tǒng)：包括1個(gè) 、3個(gè)注入站和5個(gè)監(jiān)控站。,三維導(dǎo)航,定位,21,4,主控站,(3)用戶系統(tǒng)(接收設(shè)備),接

2、收機(jī)類型,導(dǎo)航型接收機(jī)：用于 導(dǎo)航，實(shí)時(shí)給出載體的 位置和速度 測地型接收機(jī)：用于精密 和精密工程測量， 定位精度高 授時(shí)接收機(jī)：利用GPS衛(wèi)星提供的 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 授時(shí)，多用于天文臺(tái)及無線電通訊,組成：包括接收機(jī)硬件、 軟件等。,GPS數(shù)據(jù)處理,大地測量,運(yùn)動(dòng)載體,高精度時(shí)間,讀“GPS衛(wèi)星星座示意圖”，回答下列問題。 (1)GPS是_的簡稱，是 具有在海、陸、空進(jìn)行_、 _與_功能的新 一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。,答案,全球定位系統(tǒng),全方位,實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航,定位,(2)GPS的空間星座由_顆工作衛(wèi)星、_顆備用衛(wèi)星組成，在全球的任何地方、任何時(shí)間都可監(jiān)測到_顆以上的衛(wèi)星。在GPS導(dǎo)航定位時(shí)，要想獲得

3、準(zhǔn)確的三維信息，必須接收到_顆GPS衛(wèi)星的信號(hào)，它們被稱為_。,答案,21,3,4,4,定位星座,(3)全球定位系統(tǒng)可以提供哪些方面的信息？,答案,地球表面任何一點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、高程和速度。,知識(shí)點(diǎn)撥GPS的組成和工作原理,讀“GPS衛(wèi)星定位示意圖”，完成下列問題。 (1)全球定位系統(tǒng)主要由空間星座、地面控制系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)三部分組成。它具有對海、陸、空進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)_的功能。它最初的設(shè)計(jì)主要是出于_目的。 (2)地面監(jiān)控系統(tǒng)包括5個(gè)_站、 1個(gè)_站和3個(gè)_站，主要擔(dān) 負(fù)著對衛(wèi)星及其各種設(shè)備監(jiān)測與調(diào) 控的任務(wù)。,三維導(dǎo)航與定位,軍事,監(jiān)控,主控,注入,答案,答案,(3)用戶系統(tǒng)用于接收GPS發(fā)

4、射的信號(hào)。GPS接收機(jī)包括_、_等用戶設(shè)備。,答案,解析,接收機(jī)硬件,GPS數(shù)據(jù)處理軟件,地面監(jiān)控系統(tǒng)包括1個(gè)主控站、3個(gè)注入站和5個(gè)監(jiān)控站。在全球的任何地方、任何時(shí)間都可以監(jiān)測到4顆以上的衛(wèi)星，這就為全天候的全球定位提供了可能。在用GPS導(dǎo)航定位時(shí)，要想獲得準(zhǔn)確的三維信息(經(jīng)度、緯度和高程)，必須接收到4顆GPS衛(wèi)星的信號(hào)，這4顆衛(wèi)星稱為定位星座。,二、全球定位系統(tǒng)與定位導(dǎo)航,靜態(tài)導(dǎo)航定位： 級(jí)甚至毫米級(jí)精度 動(dòng)態(tài)定位：達(dá)到 以內(nèi)精度 速度測量：達(dá)到 級(jí)精度 時(shí)間測量：毫微秒級(jí)精度,2.應(yīng)用,交通、 、地礦、 、農(nóng)業(yè)、 、土地管理、 、 公安等部門和行業(yè) 監(jiān)測 的微小移動(dòng)，幫助預(yù)報(bào)地震 與G

5、IS、RS結(jié)合，為 、工程管理、 服務(wù),1.定位精度,厘米,厘米,1米,郵電,氣象,金融,地殼,資源調(diào)查,精細(xì)農(nóng)業(yè),建筑,閱讀下面的三則材料，分析完成下列問題。 材料一濃霧協(xié)助英法聯(lián)軍創(chuàng)造了“九日奇跡”。1940年5月24日，德軍以“閃電戰(zhàn)”攻破馬奇諾防線，把40萬英法聯(lián)軍包圍在法國的敦刻爾克海灘上。從26日至31日都是大霧天氣，濃厚的云霧籠罩在海峽上空，加上油庫燃燒形成的黑煙，使德軍戰(zhàn)斗機(jī)找不到轟炸目標(biāo)。到4日上午，聯(lián)軍共撤出34.6萬人，有人說是濃霧創(chuàng)造了奇跡。 材料二據(jù)有關(guān)報(bào)道，第二次海灣戰(zhàn)爭中，伊拉克軍方點(diǎn)燃巴格達(dá)周圍澆灌石油的戰(zhàn)壕來阻礙美軍事行動(dòng)，但美專家指出煙霧對美軍使用的衛(wèi)星制導(dǎo)

6、導(dǎo)彈沒有任何影響。 材料三在第二次海灣戰(zhàn)爭中，許多美國飛行員在被擊落后還能得以生還，人們常常驚羨于美國人的神奇。,(1)材料一和材料二中同樣是煙霧，為什么能阻滯德軍的襲擊，而不能對美國的轟炸產(chǎn)生影響？,答案,“二戰(zhàn)”時(shí)的德軍飛行員依靠人眼的視力發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，一旦有低層煙霧出現(xiàn)，人會(huì)看不清地面的物體。而第二次海灣戰(zhàn)爭中，因?yàn)槊儡姴捎昧巳蚨ㄎ幌到y(tǒng)(GPS)，能提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間，并且具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，因而不受煙霧的影響。,(2)在材料三中美軍是如何確定飛行員的位置并進(jìn)行救援的？,答案,美國人用的是GPS技術(shù)。因?yàn)楫?dāng)時(shí)多國部隊(duì)是跨國界、跨地區(qū)作戰(zhàn)，對地理環(huán)境

7、相當(dāng)陌生，僅依靠地圖的作用是有限的，正是因?yàn)橛辛耸殖中虶PS接收機(jī)的幫助，才使許多美國士兵得以生還。,(3)GPS提供了哪些信息使其能應(yīng)用于導(dǎo)航？,答案,GPS提供的定位信息主要有經(jīng)度、緯度和海拔高度。,拓展提升全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用,專項(xiàng)提能14GPS手持機(jī)示意圖的判讀,(1)找功能鍵。使用GPS手持機(jī)首先要認(rèn)識(shí)各功能鍵，其次利用功能鍵找到所需界面。 (2)找位置。經(jīng)緯度位置：如圖所示，GPS接收機(jī)所在地的經(jīng)緯度位置是(320323.2N,1184554.6E)。 高度：如圖所示，GPS接收機(jī)所在地的高度是17 m。,讀圖方法,找,(1)析衛(wèi)星 搜索到的衛(wèi)星：衛(wèi)星分布圖描繪了GPS接收機(jī)所處位置

8、(圓心)仰望天空能搜索到的衛(wèi)星，大圓表示地平線，小圓為抬頭以45角仰望天空的范圍，越靠近圓心，衛(wèi)星信號(hào)越強(qiáng)。,析,(2)析信息 信號(hào)強(qiáng)弱：數(shù)字表示被接收到信號(hào)的衛(wèi)星編號(hào)，在顯示屏下部的黑框條圖中，黑條越高，表示接收到的衛(wèi)星信號(hào)越強(qiáng)，如果沒有框條，則表示還未收到衛(wèi)星信號(hào)。,析,GPS手持機(jī)的使用方法(參照上圖) (1)首先熟悉并學(xué)會(huì)使用GPS功能鍵。各功能鍵如上圖所示，定位時(shí)，選擇室外無障礙物的地點(diǎn)，以確保能夠同時(shí)接收到的衛(wèi)星數(shù)量不低于4顆。 (2)按【開機(jī)鍵】以后，便顯示(收星)界面，如圖所示。 (3)收到衛(wèi)星信號(hào)后，將顯示屏中的界面切換至(數(shù)據(jù)查詢)界面，如圖所示，即可了解相關(guān)內(nèi)容。,答,下

9、圖為GPS手持機(jī)界面圖，界面上的時(shí)間為北京時(shí)間。讀圖，完成(1)(2)題。 (1)此時(shí)，持有GPS手持機(jī)者所在地形區(qū)為 A.江漢平原 B.江淮平原 C.華北平原 D.江南丘陵,讀圖訓(xùn)練,答案,解析,從手持機(jī)界面圖上可以看到的信息有：海拔17米，緯度320323.2N，經(jīng)度1184554.6E，北京時(shí)間16時(shí)59分11秒。根據(jù)經(jīng)緯度很容易判斷該地位于江淮地區(qū)。,(2)如果此日全球晝夜平分，那么此地離日落還約有 A.56分鐘 B.1小時(shí) C.1小時(shí)1分鐘 D.1小時(shí)5分鐘,如果此日全球晝夜平分，那么該地應(yīng)該地方時(shí)18時(shí)日落，根據(jù)該地與120E相差1145.4，該地地方時(shí)比北京時(shí)間晚大約5分鐘，所以

10、此地離日落還約有1小時(shí)5分鐘。,答案,解析,教材P9798活動(dòng)探究 提示我國導(dǎo)航定位技術(shù)發(fā)展的討論提綱,活動(dòng)指導(dǎo),A組我國導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展歷程 我國的航天科技事業(yè)在逐步建立和發(fā)展中，目標(biāo)是躋身于世界先進(jìn)水平的行列，成為世界空間強(qiáng)國之一。從1970年4月把第一顆人造衛(wèi)星送入軌道以來，我國已成功地發(fā)射了100多顆不同類型的人造衛(wèi)星，為空間大地測量工作的開展創(chuàng)造了有利條件。 B組我國GPS技術(shù)在大地測量方面的應(yīng)用 在大地測量方面，利用GPS技術(shù)開展國際聯(lián)測，建立全球性大地控制網(wǎng)，提供高精度的地心坐標(biāo)，測定和精確大地水準(zhǔn)面。我國建成了平均邊長約100千米的A級(jí)網(wǎng)，提供了亞米級(jí)精度地心坐標(biāo)基準(zhǔn)；在A級(jí)

11、網(wǎng)的基礎(chǔ)上，又布設(shè)了邊長為30100千米的B級(jí)網(wǎng)；A、B級(jí)GPS網(wǎng)點(diǎn)都聯(lián)測了幾何水準(zhǔn)。為我國各部門的測繪工作，建立各級(jí)測量控制網(wǎng)，提供了高精度的平面和高程三維基準(zhǔn)。我國已完成西沙、南沙群島各島嶼與大陸的GPS聯(lián)測，使海島與全國大地網(wǎng)聯(lián)成一個(gè)整體。,C組我國GPS技術(shù)在工程測量方面的應(yīng)用 在工程測量方面，應(yīng)用GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)，布設(shè)精密工程控制網(wǎng)，用于城市和礦區(qū)油田地面沉降監(jiān)測、大壩變形監(jiān)測、高層建筑變形監(jiān)測、隧道貫通測量等精密工程。加密測圖控制點(diǎn)，應(yīng)用GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)(簡稱RTK)測繪各種比例尺地形圖和用于施工放樣。 D組我國GPS技術(shù)在航空攝影測量方面的應(yīng)用 在航空攝影測量方面，應(yīng)

12、用GPS技術(shù)進(jìn)行航測外業(yè)控制測量、航攝飛行導(dǎo)航、機(jī)載GPS航測等航測成圖的各個(gè)階段。,E組我國GPS技術(shù)在地球動(dòng)力學(xué)方面的應(yīng)用 在地球動(dòng)力學(xué)方面，GPS技術(shù)用于全球板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測和區(qū)域板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測。我國已開始用GPS技術(shù)監(jiān)測南極洲板塊運(yùn)動(dòng)、青藏高原地殼運(yùn)動(dòng)、四川鮮水河地殼斷裂運(yùn)動(dòng)，建立了中國地殼形變觀測網(wǎng)、三峽庫區(qū)形變觀測網(wǎng)、首都圈GPS變形監(jiān)測網(wǎng)等。GPS技術(shù)已經(jīng)用于海洋測量、水下地形測繪。我國的全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范已于1992年10月1日起實(shí)施。 此外，在軍事、交通、郵電、地礦、煤礦、石油、建筑以及農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、公安等部門和行業(yè)，在航空航天、測時(shí)授時(shí)、物理探礦、資源測

13、定等領(lǐng)域，也都開展了GPS技術(shù)的研究和應(yīng)用。,教材P101102活動(dòng)探究 提示1.GPS還可以應(yīng)用在大地測量、地震監(jiān)測、地形測量、林業(yè)測量、水利監(jiān)測、國土資源調(diào)查、城建規(guī)劃勘測等多個(gè)方面，并提高工作效率。 資源調(diào)查：土地探測，如森林區(qū)、山坡地違規(guī)開發(fā)、查報(bào)工作。使用GPS可順利導(dǎo)航至可疑點(diǎn)，并直接查詢、調(diào)閱地圖等相關(guān)資料以用于研究判斷。 大地測量：利用GPS測定地球上任何點(diǎn)(包括地面上和海洋上)的位置并計(jì)算其間的距離，以及測定地球重力場和地球形狀、大小等。 林業(yè)面積測繪：GPS在林業(yè)面積測繪的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面，一是用于定位造林地塊(地塊位置和形狀)便于在地形圖上標(biāo)注具體的位置；二是利用GPS

14、求算面積。,森林防火：利用GPS進(jìn)行火場定位、火場布設(shè)、火場面積測量、火災(zāi)損失估算，精確度高，安全性強(qiáng)，能夠?qū)崟r(shí)、快速、準(zhǔn)確地測定火險(xiǎn)位置和范圍，為防火指揮部門提供決策依據(jù)，已被國內(nèi)外防火機(jī)構(gòu)廣泛采用。 監(jiān)測作物產(chǎn)量：在聯(lián)合收割機(jī)上配置計(jì)算機(jī)、產(chǎn)量監(jiān)視器和GPS接收機(jī)，就構(gòu)成了作物產(chǎn)量監(jiān)視系統(tǒng)。對不同的農(nóng)作物需配備不同的監(jiān)視器。例如監(jiān)視玉米產(chǎn)量的監(jiān)視器，當(dāng)收割玉米時(shí)，監(jiān)視器記錄下玉米所接穗數(shù)和產(chǎn)量，同時(shí)GPS接收機(jī)記錄下收割該株玉米所處位置，通過計(jì)算機(jī)最終繪制出一幅關(guān)于每塊土地產(chǎn)量的分布圖，再通過和土壤養(yǎng)分含量分布圖的綜合分析，可以找出影響作物產(chǎn)量的相關(guān)因素，從而進(jìn)行具體的田間施肥等管理工作。

15、 2.略。,3.GPS應(yīng)用領(lǐng)域及主要功能,知識(shí)小結(jié),課堂訓(xùn)練,2014年南京青奧會(huì)上，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用技術(shù)為賽事提供全面保障。據(jù)此完成12題。 1.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除能夠提供精確的定位、測速外，還能夠提供的服務(wù)包括 授時(shí)通信服務(wù)農(nóng)作物長勢監(jiān)測氣溫異常監(jiān)測 A. B. C. D.,答案,解析,1,2,3,農(nóng)作物長勢監(jiān)測和氣溫異常監(jiān)測通過遙感技術(shù)可實(shí)現(xiàn)。,2.在應(yīng)用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行城市道路規(guī)劃時(shí)，最適合作為基準(zhǔn)圖件的是 A.行政區(qū)劃圖 B.人口密度圖 C.遙感影像 D.商業(yè)分布圖,答案,解析,1,2,3,遙感影像能及時(shí)真實(shí)地反映城市道路現(xiàn)狀，以此為基準(zhǔn)圖件作出的規(guī)劃才能切合實(shí)際。,3.閱讀材料，回答問題。 “下一輛車離本站還有1.2千米，約3分鐘內(nèi)到達(dá)。”這是記者2013年在上海公交71路凱旋路站看到的一塊約1.1米高、2米長的智能化電子站牌上顯示的內(nèi)容。2分鐘后，電子站牌再次顯示：“下一輛