中圖版必修3《全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

第一節(jié) 全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 GPS的出現(xiàn) ， 為軍事現(xiàn)代化提供了強有力的支持 。 現(xiàn)代戰(zhàn)爭中 ， GPS被成功地應(yīng)用于導彈的精確制導 、 軍事部署與調(diào)度 、 戰(zhàn)略決策與指揮等一系列軍事行動中 。 從軍用到民用 全球定位系統(tǒng)無所不在 GPS的應(yīng)用遠不止軍事方面 ， 它還可以用于飛機 、 汽車 、 船舶行駛中的定位與導航；可以為行人 、 探險者 、 旅游者確定方位及目標；能夠幫助郵遞員 、 送貨商迅速找到目的地 信息社會中 ， GPS正在步入我們的日常生活 。 【 學習目標 】 1.了解全球定位系統(tǒng)的概念和組成 。 2 結(jié)合實例了解全球定位系統(tǒng)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用 。 一 、 全球定位系統(tǒng) (GPS) 1 概念：利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來獲得地面某點經(jīng)緯度和 的系統(tǒng) 。 2 組成：由 3個相對獨立的部分組成 系統(tǒng)組成 具體設(shè)備 具體作用 空間部分 21顆工作衛(wèi)星， 3顆備用衛(wèi)星，共同運行于 個軌道面上 不間斷地向地面監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送各自與定位相關(guān)的參數(shù)和時間信息 地面監(jiān)控系統(tǒng) 1個主控站， 3個注入站， 5個監(jiān)控站 和控制衛(wèi)星上的各種設(shè)備的工作及衛(wèi)星的運行 用戶設(shè)備部分 顯示接收機的經(jīng)緯度、高度、運動方向和 等信息 6 GPS接收機 速度 高程 監(jiān)測 二 、 全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 1 GPS的特點： 、 高精度 、 自動測量 。 2 GPS的主要功能：定位和 3 GPS的應(yīng)用領(lǐng)域 (1)軍事： GPS最初建立的目的是為軍事應(yīng)用 。 (2)測量：具有測量精度高操作簡便 、 儀器便于攜帶 、 全天候操作 、 信息自動 、 存儲等優(yōu)勢 。 (3)交通： GPS可對車輛進行跟蹤 、 調(diào)度管理 ，合理分配車輛 。 全天候 導航 接收 (4)求救： GPS可對消防人員 、 救護人員 、 交通警察進行 、 (5)農(nóng)業(yè)： GPS引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)后產(chǎn)生了 “ 精準農(nóng)業(yè)耕作 ” 。 (6)娛樂： GPS走入了人們的日常生活 ， 成為人們出行 、 旅游 、 探險的好幫手 。 應(yīng)急 調(diào)遣 下圖是 GPS衛(wèi)星星座圖。讀圖，回答下列問題。 (1)GPS由三大子系統(tǒng)組成 ， 除空間部分外 ， 還有哪些部分 ？ (2)空間部分共有多少顆衛(wèi)星 ， 其中工作衛(wèi)星多少顆 ， 備用衛(wèi)星多少顆 ？ (3)GPS用戶接收機接收到這些信息后 ， 經(jīng)過計算便可以求出自身所在地點的哪些信息 ？ 要點 (1)輕巧識記 地面監(jiān)控 用戶設(shè)備 要點 (2)讀圖說明 24 21 3 要點 (3)輕巧識記 三維位置 、 三維方向 、 運動速度和時間信息 。 讀材料 ， 根據(jù)所學知識 ， 完成下列問題 。 材料一 各國衛(wèi)星導航系統(tǒng)比較 。 衛(wèi)星導航系統(tǒng) 衛(wèi)星數(shù)量 定位精度 系統(tǒng)進展 研制國家 北斗系統(tǒng) 35顆 10米 2007年發(fā)射兩顆北斗導航衛(wèi)星， 2008年左右滿足中國及周邊地區(qū)用戶需求 中國 伽利略 系統(tǒng) 30顆 小于1米 1999年歐盟公布了 “ 伽利略 ” 計劃，現(xiàn)在 “ 伽利略 ” 系統(tǒng)正在建設(shè)中 歐盟 格洛納斯(GLONA SS)系統(tǒng) 24顆 1015米 目前 GLONASS系統(tǒng)已有 17顆衛(wèi)星在軌運行，計劃2008年全部部署到位 俄羅斯 GPS系統(tǒng) 24顆 5米 1994年， GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)已布設(shè)完成?，F(xiàn)在正研制第二代 GPS系統(tǒng)，需再發(fā)射 8顆衛(wèi)星 美國 材料二 2007年 11月 28日新華網(wǎng)電 歐洲議會近期為發(fā)展 “ 伽利略 ” 衛(wèi)星系統(tǒng)提供 24億歐元(約合 35億美元 )資金預(yù)算 ， 隨后 ， 美國軍方計劃大幅升級全球定位系統(tǒng) (GPS)以抗衡不久前獲得重要資助的歐洲 “ 伽利略 ” 衛(wèi)星定位系統(tǒng)研發(fā)計劃 。 (1)美國計劃升級全球定位系統(tǒng)的原因是什么 ？ (2)美國計劃升級后的全球定位系統(tǒng)包括多少顆衛(wèi)星 ？ 其由哪幾部分組成 ？ (3)全球定位系統(tǒng)有哪兩大功能 ？ 解析： 美國計劃升級全球定位系統(tǒng)是與歐洲“ 伽利略 ” 衛(wèi)星定位計劃相抗衡 。 美國計劃升級的全球定位系統(tǒng)共有 32顆衛(wèi)星 。 無論哪個國家的衛(wèi)星定位系統(tǒng)都是由三部分組成 。 全球定位系統(tǒng)的功能是定位和導航 。 答案： (1)與歐洲 “ 伽利略 ” 衛(wèi)星定位計劃相抗衡 ， 保持美國在全球定位系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)勢 。 (2)32顆 。 由空間部分 、 地面控制系統(tǒng) 、 用戶設(shè)備 (接收設(shè)備 )三部分組成 。 (3)定位和導航兩大功能 。 1.讀 GPS衛(wèi)星定位示意圖 ， 回答下列問題 。 (1)全球定位系統(tǒng)主要由空間星座 、 _系統(tǒng)和用戶設(shè)備部分三部分組成 。 它具有對海 、陸 、 空進行全方位 、 實時 _的功能 。 (2)地面監(jiān)控系統(tǒng)包括 5個 _站 、 1個_站和 3個 _站 ， 主要擔負著對衛(wèi)星及其各種設(shè)備監(jiān)測與調(diào)控的任務(wù) 。 (3)用戶系統(tǒng)用于接收 GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號 。GPS接收機包括 _、 _等用戶設(shè)備 ， 能夠捕獲到 GPS衛(wèi)星的信號 ， 實時計算出_、 速度以及 _。 (4)目前中國正積極參與 _合作開發(fā)研制的 “ 伽利略 ” 計劃 ， 該系統(tǒng)空間星座由_顆衛(wèi)星組成 。 解析： 本題考查了 GPS的用途 、 系統(tǒng)組成 、工作原理等知識 ， 我們可采用聯(lián)想和對比的方法進行歸納解答 。 答案： (1)地面監(jiān)控 三維導航與定位 (2)監(jiān)控 主控 注入 (3)接收機硬件 GPS數(shù)據(jù)處理軟件 三維坐標 時間 (4)歐洲聯(lián)盟 30 閱讀下列材料 ， 回答相關(guān)問題 。 1998年 10月 ， 國家測繪局選派精干得力的測量員參加了 1998年雅魯藏布大峽谷科學探險考察 ，主要目的是對大峽谷進行實地測量 。 最終測得大峽谷的極值深度有 6 009米 ， 長度為 504.6千米 ， 用實測數(shù)據(jù)證明了大峽谷為世界峽谷之最 。 (1)這次測量所得的峽谷極值深度可靠性強 ，原因是測量過程中運用了什么技術(shù) ， 該技術(shù)的最大優(yōu)勢是什么 ？ (2)雅魯藏布大峽谷從板塊構(gòu)造觀點看 ， 位于什么處 ？ (3)該峽谷生物資源豐富的原因是什么 ？ 要點 (1)輕巧識記 GPS 測量精度高 要點 (2)溫故知新 板塊交界 要點 (3)溫故知新 板塊交界 緯度低 ， 山地垂直差異顯著 ， 降水豐富 。 中國國家 GPS技術(shù)研究中心首次借助 GPS高科技手段 ， 為目前正處于地殼活躍期的青藏高原進行 “ 體檢 ” 。 科學家們經(jīng)過 10年觀察 ， 精確地測定出了目前青藏高原的垂直運動和水平運動的年平均速率 。 測定結(jié)果表明 ， 青藏高原地殼整體上在向北 、向東運動 。 喜馬拉雅山塊體以每年大約 3.4厘米的速率相對亞歐板塊北偏東 30 左右的方向運動 ， 隆升的平均速率為每年 8 12毫米；西藏板塊以每年 2.8厘米左右的速率相對亞歐板塊的東北方向移動 ， 隆升速率為每年 4 7毫米 。這種運動速率的差異 ， 導致青藏高原現(xiàn)今地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)以南北方向的擠壓為主 ， 東西方向的拉張為輔 。 (1)請你運用板塊構(gòu)造學說解釋一下青藏高原是如何形成的 。 (2)請你大體說說科學家是如何利用 GPS來研究青藏高原巖體的運動方向和運動速度的 。 解析： 本題主要考查 GPS在大地測量 、 地殼運動監(jiān)測等方面的應(yīng)用 ， 因 GPS系統(tǒng)具有連續(xù)性 、 全天候 、 實時性等方面的優(yōu)點 ， 故經(jīng)連續(xù)性的定位測量 ， 可以發(fā)現(xiàn)地殼運動現(xiàn)象 ， 能精確計算出地殼運動的速度及方向 。 答案： (1)青藏高原的形成是由印度洋板塊和亞歐板塊相互擠壓碰撞形成的 。 (2)方法大體是：把測地型 GPS接收機固定在三個適當?shù)攸c的巖石上 ， 構(gòu)成三角形監(jiān)測網(wǎng) ，GPS衛(wèi)星不間斷地發(fā)送各自與定位相關(guān)的參數(shù)和時間信息 ， 地面接收機收到這些信息 ， 并測得接收到的每個衛(wèi)星信號的時間 ， 便可自動計算出接收機所在地點的緯度 、 經(jīng)度和高程 。 通過長時間地檢測 ， 便可以精確計算出青藏高原巖體的運動速度和運動方向 。 2 讀以下材料 ， 完成下列問題 。 材料 2008年 5月 8日 ， 北京奧運圣火成功登上世界最高峰 珠穆朗瑪峰 (8 844.43 m)， 這是奧運史上的偉大壯舉 。 嚴酷的自然條件對圣火登頂珠峰帶來很多的技術(shù)挑戰(zhàn) 。 珠峰常規(guī)條件下的風速為 16至 17米 /秒 ， 相當于八 、 九級大風 ， 氣溫均在 30 C左右 。 為做好氣象保障工作 ， 氣象部門在珠峰地區(qū)建成了立體氣象自動觀測站 ， 運用 GPS、 RS等技術(shù)及時 、 高效地獲取所需要的氣象資料 。 (1)讀下列 “ GPS數(shù)據(jù)顯示屏 ” 圖 ， 說出 GPS的主要功能 。 (2)根據(jù)材料和所學知識 ， 簡述地形 、 氣候條件對火炬手持圣火登頂 、 火炬燃燒 、 電視轉(zhuǎn)播的不利影響 。 答案： (1)GPS的主要功能：為用戶提供精密的三維坐標 、 速度和時間等 。 (2)高海拔 、 低氣溫 、 突發(fā)暴風雪等增大了火炬手的體力消耗 、 增加了技術(shù)難度；低氣壓 、缺氧 、 大風影響火炬的燃燒和傳遞；山地影響信號傳輸?shù)馁|(zhì)量；低溫影響各種儀器設(shè)備的正常運轉(zhuǎn) 。 1 GPS定位原理： GPS的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息 ， 用戶接收到這些信息后 ， 經(jīng)過計算求出接收機的三維位置 、 三維方向以及運動速度和時間信息等 。 要實現(xiàn)地面接收機的定位 ， 地面觀測者最少要見到 4顆衛(wèi)星 ， 因為要解算觀測站點的三維坐標 ， 必須觀測到 4顆以上 GPS衛(wèi)星 ， 這 4顆衛(wèi)星稱為定位衛(wèi)星 。 2 GPS的優(yōu)點： 由于衛(wèi)星信號傳播和接收不受天氣等因素影響 ，GPS與其他定位 、 導航系統(tǒng)相比 ， 具有海 、 陸 、空全方位 、 全天候 、 高精度 、 自動化 、 高效益等優(yōu)點 。 3全球定位系統(tǒng)的組成及功能 4全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 只有美國才有 GPS 全球定位系統(tǒng)的全稱是 “ 授時與測距導航系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng) ” ， 簡稱 GPS， 是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導航與定位系統(tǒng) ， 是具有在海 、陸 、 空進行全方位 、 實時三維導航與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng) 。 目前 ， 美國的GPS是世界上最成熟的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) ， 其他國家也開始研發(fā)或已建立了類似的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) 。 如俄羅斯的 GLONASS、 中國的“ 北斗導航系統(tǒng) ” 、 歐洲的 “ 伽利略 ” 計劃等 ，另外 ， 印度 、 日本也正在建立自己的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) 。 一 、 選擇題 (2009臨沂質(zhì)檢 )下圖是華北地區(qū)某地實測的海拔數(shù)據(jù)分布圖 (單位：米 )。 讀圖回答1 2題 。 1 測量圖中各地海拔所用最精準 、 便捷的技術(shù)是 ( ) A 遙感 B 全球定位系統(tǒng) C 數(shù)字地球 D 地理信息系統(tǒng) 解析： 運用全球定位系統(tǒng)可以實時 、 準確地獲得地面某點的三維 (經(jīng)度 、 緯度 、 海拔 )數(shù)據(jù) 。 答案： B 2 對圖示區(qū)域地理特征的描述 ， 正確的是( ) A 海拔：甲丙 B 坡度：甲乙 C 氣溫：丙丁 D 降水：乙丁 解析： 本題需要將圖變成等高線圖 (如下圖 )，由圖中可以看出甲處海拔約 300米 ， 而丙處海拔大于 500米；乙處附近等高線較密集而甲處稀疏 ， 故坡度甲小于乙；丁處位于丙的西南側(cè)且海拔較低 ， 故氣溫高于丙；該山地大致呈南北走向 ， 乙坡處于山體的東側(cè) ， 處于夏季東南季區(qū)的迎風坡地帶 ， 降水較多 。 答案： D 目前 ， 發(fā)達國家已開始把 GPS技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn) ， 即所謂的 “ 精準農(nóng)業(yè)耕作 ” 。 結(jié)合所學知識 ， 完成 3 4題 。 3 GPS在 “ 精準農(nóng)業(yè)耕作 ” 中可 ( ) 獲取農(nóng)田信息 分析處理獲取的信息 決策管理措施 將產(chǎn)量和土壤狀態(tài)信息裝入帶 GPS設(shè)備的噴藥 、 施肥設(shè)備 A B C D 4 “ 精準農(nóng)業(yè) ” 與 “ 石油農(nóng)業(yè) ” 相比 ， 可( ) A 忽視農(nóng)田內(nèi)農(nóng)作物的差異 B 對同一農(nóng)田內(nèi)的作物統(tǒng)一施藥 C 在不減產(chǎn)的情況下 ， 增加生產(chǎn)成本 D 降低因施肥 ， 除蟲對環(huán)境造成的污染 解析： 該題組主要考查 GPS系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 。 GPS主要是獲取空間數(shù)據(jù)以進行空間定位 ， 而決策管理措施是人的工作 。 “ 精準農(nóng)業(yè)耕作 ” 就是將 GPS技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實施精準耕作 ， 可以在盡量不減產(chǎn)的情況下 ， 降低生產(chǎn)成本 ， 有效避免資源浪費 ， 降低因施肥 、 除蟲對環(huán)境造成的污染 。 答案： 3.B 4.D 二 、 綜合題 5 閱讀下列材料回答問題 。 材料 北京奧運期間 ， GPS導航服務(wù)也被廣泛應(yīng)用于出租車等車輛中 ， 司機出門前將出行的起點 、 終點輸入 GPS系統(tǒng)平臺 ， 便可以規(guī)劃出最佳路徑 ， 引導駕駛 ， 提高效率 。 GPS按 “ 距離最短 ” 、 “ 時間最短 ” 、 “ 沿重要道路行駛 ” 、 “ 是否要避開高速公路 ” 等多種路徑規(guī)劃的算法 ， 提供路線引導 。 當車輛行駛到路口或拐彎處時 ， 系統(tǒng)會根據(jù)事先設(shè)臵好的最佳路徑給司機語音提示 ， 當車輛偏離規(guī)劃路徑一定距離時 ， 系統(tǒng)也會給出語音提示 ， 用戶可根據(jù)需要重新規(guī)劃路徑或根據(jù)地圖的引導回到事先規(guī)劃好的路徑上 。 對經(jīng)常行駛的最佳路徑可進行保存 ， 下次用時可直接調(diào)出使用 。 用戶不僅可以在出門前查閱實時路況網(wǎng)站，檢查自己的計劃線路；還可以使用帶有動態(tài)交通信息接收功能的導航儀，隨時掌握前方路況；另外，目前也有移動電話運營商開通了實時路徑播報的服務(wù)，只要發(fā)送一條短信，就可以得到前方路段交通狀況的反饋信息。為奧運期間人們的日常出行提供了很大的便利。出行的時候，可以通過查詢這樣的信息系統(tǒng)，了解到自己所出行目的地停車的狀況。奧運期間，在重點地區(qū)，還會建設(shè)一些停車引導系統(tǒng)，方便市民的出行。 (1)下列屬于奧運期間 GPS對開車出行的作用的是 (多項選擇 )( ) A 規(guī)劃出最佳路徑 B 引導駕駛 C 隨時掌握前方路況 ， 提高效率 D 了解自己所