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1、第一节全球定位系统的应用,中国地图出版社,SINOMAPS PRESS,普通高中课程标准实验教科书 地理 必修第3册,以美国为首的北约悍然使用5枚导弹袭击了中国驻南斯拉夫大使馆，那5枚导弹均匀地分布在我们的大使馆楼顶的扇面上，其中4枚当场爆炸，另有1枚未爆炸，使馆被夷为焦土，3位新闻工作者邵云环、许杏虎、朱颖当场牺牲。导弹的飞行、精确打击的实现，海湾战争中美国的两枚导弹先后攻击同一目标，后一枚导弹通过前一导弹炸开的洞钻入目标内部进行攻击，无不依赖于GPS。由于它的精确度目前已达到10米内，该系统曾被美军在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争中广泛运用，并发挥了巨大威力。为了提高精确度，美国国防部在
2、实际运行的时候，又增加4颗卫星，使得卫星总数达到28颗，精确度也相应地提高到了7米。再加上美军使用的是能更好弥补大气偏差的加密接收机，它们可以得到更精确的实时精度。,第三节 全球定位系统及其应用,思考？,1.在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？2.在一个空间三维坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？3.要精确知道一个人在地球上的位置，必须知道几个值？至少需要几颗卫星？（分组讨论、主动探究）,全球定位系统，即GPS（Global Positioning System），是利用卫星网络来获得地面某点的经纬度和高程的系统。它是美国20世纪70年代初开始研制，并于1994年全面建成
3、的。其主要目的是：为陆、海、空三大领域，提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通信等一些军事目的，是美国独霸全球战略重要组成。,一.全球定位系统的基本原理,GPS定位示意图,1.卫星定位的基本原理,GPS系统采用“时间同步、单程测距”的原理来实现定位。简单地说就是用户同时向已知其位置的3个导航卫星分别进行距离测量，然后再以该卫星为球心，以所测得的距离为半径，在空间画出3个球面，则该3个球面的相交点，就是用户的所在位置了。,通常应用三颗卫星的数据就可以进行定位，但要保证对目标实时观测（诸如提供目标运动数据等），则需要至少四颗卫星的信号。,2.全球定位系统的系统组成,全
4、球定位系统,3.全球定位系统的作用和特点：,特点：（1）全天候，不受天气影响；（2）全球覆盖；（3）三维定速定时高精度；（4）快速省时高效率；（5）应用广泛、多功能。,作用：可以快速精确地确定地面某点的位置（经度、纬度）和高程，甚至速 度、距离和航向等。,4.接收机信号的解读与操作,表示接收机所在的经纬度位置。,数字表示被接收信号的卫星编号，黑色柱长短表示信号的强弱。,卫星分布图描绘了在接收机所处位置（圆心）仰望天空能搜索到的卫星，大圆表示地平线，小圆为抬以45角仰望天空的范围，越靠近中心，卫星信号越强。,全球定位系统是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全
5、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”,能够实时测量“四度”：经度、纬度、高度、速度。,空间部分,各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55，轨道平面间距60。在每一轨道平面内，各卫星升交角距差90,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,地面监控部分,卫星上各种设备是否正常工作,是否一直沿预定轨道运行,要由地面设备监控,用户设备,用于精密大的测量,导航接收机,返回,手持型GPS接收机,3.用途和特
6、点：全能性、全球性、全天候、连续性、实时性 提供精密的三维坐标，三项速度和时间信息,它能够实时测量“四度”：经度、纬度、高度、速度,GPS功能,1、定位:2、导航:,我现在在哪里？,我要去哪里？如何去？,3.跟踪。跟踪-监视人或物体的运动。4.绘图。用于绘制世界地图。5.定时。提供精确的时间。,GPS特点,(1)全球,全天候工作(2)实时性,能提供连续、实时的三维位置、速度和精密时间，不受天气的影响。（3）高精度（4）自动测量,车载GPS的功用p100,使装有GPS的出租车配备合理，能最大程度的满足乘客的要求，从而减少了空载率，降低能源消耗，节省运行成本，并使行车、乘车安全系数大大提高等功能。
7、,航海应用P100,3GPS系统的营救范例1993年4月，巴勒斯坦解放组织领导人阿拉法特的座机在飞行途中不幸遇上沙暴，飞机被迫降落在撒哈拉大沙漠里与阿拉法特失去联系的巴勒斯坦解放组织总部使尽浑身解数寻找未果，最后只好借助美国的侦察卫星十几小时之后，才在茫茫沙漠中找到了迫降飞机的准确位置，使阿拉法特获救美国使用的这种卫星救援系统正是屡见奇功的“导航星”全球定位系统，即GPS由于它全球定位及时准确，被称为“当代观音.印度洋地震引发的海啸所带来的灾难让世人震惊。这场灾难中也发生了一些幸运的事情：36名英国游客被困在斯里兰卡南部海滨的希克杜沃海滩，其中一名游客的手机帮助救援人员发现了他们的地点。,(1
8、)当奔驰的车辆行驶在车流熙攘的高速公路上时，司机启动自动驾驶系统，就可悠然自得地读书看报。车辆能自动与前车保持距离，自动刹车或超车，自动驾驶系统能够精确到厘米。在不打搅车内乘客读书看报的情况下，它能自动选择一条能避免堵塞的道路前进。到达目的地后它会自动报告：“您已到达。”这些听起来犹如神话，其实它都依赖于来自太空的信号。这种高度精确的太空信号就是由比GPS更先进的欧洲“伽利略”卫星导航系统提供的。(2)汽车安装上GPS接收机，不仅能利用电子地图知道自己的方位和其他街区的车辆行驶状况，从而绕开堵车地区，选择最便利的路线行驶，还能在遇到劫匪报警时向警方提供自己精确的所在位置，使警方尽快赶+到(3)
9、GPS电子站牌现身上海街头:下一辆车离本站还有1.2千米,越3分钟内到达.上海的许多 出租车上装备了GPS系统.公司可以根据GPS对出租车定位,并提供无线电联系以及电子地图,在农业方面GPS也有用武之地以往飞机向农田喷洒农药，用人在地面摇动红旗做方位指示，经常由于不够准确造成喷洒效率低，而有GPS定位仪后，合理分布航线,飞机可以按事先设计好的经纬度，利用定位仪确认坐标后喷洒，大大提高了喷洒效率,大大节省飞机作业的费用,喷杀化肥农药时,减少重叠,避免浪费,避免过多的用量影响农作物生长.,当你旅游或野外考察时，通常用哪些方法来辨别方向或确定你所在的位置？这些方法有什么不足？现在有没有更简单的方法？
10、,思考？,(1)热爱旅游的人们已经将更多的目兴投向人迹罕至的地区高山、峡谷、沙漠、戈壁等在地广人稀没有任何参照物可用以辨别方向的情况下，极易迷失方向,危险无时无刻不存在,手持GPS接收机沿着机中记录的安全轨迹小心行进，从而可以安全返航。(2)利用GPS，旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在的位置，确定前往目的地的最优行进方式和路线。可以随时知道你所在的位置及行走速度和方向，使你不会迷失路途。目前掌上型导航接收机已经问世。可望不久会生产出手表式的GPS导航接收机。携带和使用就更方便。可以说，GPS的应用将进入人们的日常生活，其应用前景非常广阔。打开GPS的电源，这时显示屏上会看到你头顶上空的
11、GPS卫星分布图，及接收卫星信号的强弱程度。按一下翻页键，进入空白画面，在这里，你可以时刻看到自己所行走过的轨迹，你可以时刻看到自己目前所在地的经纬度、高度、行走的方向、速度、日出、日落等数据。当你确定所要寻找的目标点后，进行导航设定，导航画页上会出现一个直接指向目标点的箭头，此刻，你会明确的知道自己走偏了多少角度，及时改正行走路线，到达目的地。,GPS应用举例,思考与讨论：车载GPS有哪些用途？,附录：,应用举例GPS在交通运输中的作用,功能示意图,1.车辆跟踪,利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多
12、窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪，利用该功能可对重要车辆和货物运输进行跟踪。,规划出行路线是汽车导航系统的一项重要辅助功能，包括：自动线路规划：由驾驶员确定起点和终点，由计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等。人工线路设计：由驾驶员根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等，自动建立线路库。线路规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计线路，并同时显示汽车运行路径和运行方法。,2.提供出行路线的规划和导航,为用户提供主要物标，如旅游景点、宾馆、医院等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。查询资料可以文字、语言及图像的形式显示，并在电子地图上显示其位置。同时，监测中心可以利用监测控制台对区域内任意目标的所在位置进行查询，车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。,3.信息查询,指挥中心可以监测区域内车辆的运行状况，对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可随时与被跟踪目标通话，实行管理。,4.话务指挥,通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图可显示求助信息和报警目标，规划出最优援助方案，并以报警声、光提醒值班人员进行应急处理。,5.紧急援助,
