單元活動全球定位系統與交通運輸【民生新聞】GPS的出現，為軍事現代化提供了強有力的支持。現代戰爭中，GPS被成功地應用于導彈的精確制導、軍事部署與調度、戰略決策與指揮等一系列軍事行動中。GPS的應用遠不止軍事方面，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.結合實例，掌握GPS的基本工作原理。2.結合實例，理解GPS在交通、旅游、軍事、野外勘測等領域中的應用。3.學會使用GPS手持機定位和導航的操作步驟。一、全球定位系統的構成1．概念：是利用________來獲取地面____________及

其______并用于____________的系統。2．組成(1)空間衛星系統：由_____顆衛星組成，其中工作衛

星21顆，備用衛星3顆，保證地面上任何地點、任何

時間都可觀測到____顆以上衛星，并接收到衛星連續

播發的______________。(2)地面監控系統：由_________、_________和______

_________組成。(3)用戶設備系統：主要由_______________機和GPS

數據處理軟件等組成。衛星群經緯度坐標高程定位和導航244GPS導航信號主控站監控站信息注入站GPS衛星接收星歷參數三維位置全方位高精度高效益二、GPS的應用1．軍事：是GPS技術最早的應用領域，主要是為

各種軍事活動提供___________。2．交通(1)民用GPS主要用于交通車輛導航管理、航空器

的____________。(2)航海是GPS的最大用戶，有___________系統、

港口管理和進港引導系統、航路交通管理系統、

___________系統等。(3)GPS空中導航：實現了________________與管

理、空中交通流量管理以及______________。定位導航定位及導航自主導航跟蹤監視最佳空域劃分飛行路線管理4．其他應用領域：__________、野外勘測、緊

急救援、___________生態研究等方面。三、學用GPS手持機1．熟悉GPS_________。2．定位(1)首先應選擇室外無_________的地點，以確保

能夠同時接收到的衛星數量不低于____顆，而且

衛星信號良好。(2)按[開機鍵]，顯示[收星]界面，切換至[數據查

詢]界面，屏幕中即顯示_____________________

(三維位置)。大地測量農業監控功能鍵障礙物4緯度、經度、海拔高度經、緯度導航全球定位系統的工作原理下圖是GPS衛星星座圖。讀圖，回答下列問題。(1)GPS由三大子系統組成，除空間部分外，還有哪些部分？(2)空間部分共有多少顆衛星，其中工作衛星多少顆？備用衛星多少顆？(3)GPS用戶接收機接收到這些信息后，經過計算便可以求出自身所在地點的哪些信息？讀材料，根據所學知識，完成下列問題。材料一各國衛星導航系統比較。衛星導航系統衛星數量定位精度系統進展研制國家北斗系統35顆10米2007年發射兩顆北斗導航衛星，2008年左右滿足中國及周邊地區用戶需求中國伽利略系統30顆小于1米1999年歐盟公布了“伽利略”計劃，現在“伽利略”系統正在建設中歐盟格洛納斯(GLONASS)系統24顆10～15米目前GLONASS系統已有17顆衛星在軌運行，計劃2008年全部部署到位俄羅斯GPS系統24顆5米1994年，GPS衛星導航系統已布設完成。現在正研制第二代GPS系統，需再發射8顆衛星美國材料二

2007年11月28日新華網電歐洲議會近期為發展“伽利略”衛星系統提供24億歐元(約合35億美元)資金預算，隨后，美國軍方計劃大幅升級全球定位系統(GPS)以抗衡不久前獲得重要資助的歐洲“伽利略”衛星定位系統研發計劃。(1)美國計劃升級全球定位系統的原因是什么？(2)美國計劃升級后的全球定位系統包括多少顆衛星？其由哪幾部分組成？(3)全球定位系統有哪兩大功能？解析：

美國計劃升級全球定位系統是與歐洲“伽利略”衛星定位計劃相抗衡。美國計劃升級的全球定位系統共有32顆衛星。無論哪個國家的衛星定位系統都是由三部分組成。全球定位系統的功能是定位和導航。答案：

(1)與歐洲“伽利略”衛星定位計劃相抗衡，保持美國在全球定位系統領域內的優勢。(2)32顆。由空間部分、地面控制系統、用戶設備(接收設備)三部分組成。(3)定位和導航兩大功能。1.讀GPS衛星定位示意圖，回答下列問題。(1)全球定位系統主要由空間星座、________系統和用戶設備部分三部分組成。它具有對海、陸、空進行全方位、實時__________的功能。(2)地面監控系統包括5個________站、1個________站和3個________站，主要擔負著對衛星及其各種設備監測與調控的任務。(3)用戶系統用于接收GPS衛星發射的信號。GPS接收機包括________、________等用戶設備，能夠捕獲到GPS衛星的信號，實時計算出________、速度以及________。(4)目前中國正積極參與________合作開發研制的“伽利略”計劃，該系統空間星座由________顆衛星組成。解析：

本題考查了GPS的用途、系統組成、工作原理等知識，我們可采用聯想和對比的方法進行歸納解答。答案：

(1)地面監控三維導航與定位(2)監控主控注入(3)接收機硬件GPS數據處理軟件三維坐標時間(4)歐洲聯盟30全球定位系統的應用閱讀下列材料，回答相關問題。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，用實測數據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？該技術的最大優勢是什么？(2)雅魯藏布大峽谷從板塊構造觀點看，位于什么處？(3)該峽谷生物資源豐富的原因是什么？中國國家GPS技術研究中心首次借助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，導致青藏高原現今地質構造應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、地殼運動監測等方面的應用，因GPS系統具有連續性、全天候、實時性等方面的優點，故經連續性的定位測量，可以發現地殼運動現象，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地點的巖石上，構成三角形監測網，GPS衛星不間斷地發送各自與定位相關的參數和時間信息，地面接收機收到這些信息，并測得接收到的每個衛星信號的時間，便可自動計算出接收機所在地點的緯度、經度和高程。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挑戰。珠峰常規條件下的風速為16至17米/秒，相當于八、九級大風，氣溫均在－30℃左右。為做好氣象保障工作，氣象部門在珠峰地區建成了立體氣象自動觀測站，運用GPS、RS等技術及時、高效地獲取所需要的氣象資料。(1)讀下列“GPS數據顯示屏”圖，說出GPS的主要功能。(2)根據材料和所學知識，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、突發暴風雪等增大了火炬手的體力消耗、增加了技術難度；低氣壓、缺氧、大風影響火炬的燃燒和傳遞；山地影響信號傳輸的質量；低溫影響各種儀器設備的正常運轉。一、GPS定位原理：GPS的基本定位原理是：衛星不間斷地發送自身的星歷參數和時間信息，用戶接收到這些信息后，經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。要實現地面接收機的定位，地面觀測者最少要見到4顆衛星，因為要解算觀測站點的三維坐標，必須觀測到4顆以上GPS衛星，這4顆衛星稱為定位衛星。二、GPS的優點：由于衛星信號傳播和接收不受天氣等因素影響，GPS與其他定位、導航系統相比，具有海、陸、空全方位、全天候、高精度、自動化、高效益等優點。三、GPS的組成及功能四、PS、GIS和GPS的關系PS、GIS、GPS三者之間既相互聯系，又有區別，現歸納如下：遙感技術(RS)地理信息系統(GIS)全球定位系統(GPS)概念利用一定的技術裝備在航空器或航天器上對地物進行感知專門處理地理空間數據的計算機系統利用衛星在全球范圍內實時進行導航、定位的系統技術裝備遙感平臺、傳感器、遙感信息的傳輸與處理計算機軟件、硬件GPS空間衛星系統(空間部分)、地面監控系統(地面控制部分)、GPS信號接收機(用戶設備)工作流程電磁波→收集→傳輸→處理分析→成果信息源→數據處理→數據庫→空間分析→表達特征范圍大、速度快、周期短、限制少、應用廣①采集、管理、分析、輸出地理空間信息；②空間分析、多要素綜合、動態預測；③計算機系統支持海、陸、空全方位、全天候、高精度、自動化、高效益作用較短時間內獲得全面資料，以便及時安排防災、救災工作能對地理空間數據進行輸入、管理、分析和表達能為各類用戶提供精確的三維坐標、速度和時間應用領域農業、林業、水利、通訊、國土資源、地礦、軍事、交通、測繪、公安、能源、教育等各行業只有美國才有GPS全球定位系統的全稱是“授時與測距導航系統——全球定位系統”，簡稱GPS，是以衛星為基礎的無線電導航與定位系統，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星導航與定位系統。目前，美國的GPS是世界上最成熟的衛星導航定位系統，其他國家也開始研發或已建立了類似的衛星導航定位系統。如俄羅斯的GLONASS、中國的“北斗導航系統”、歐洲的“伽利略”計劃等，另外，印度、日本也正在建立自己的衛星導航定位系統。一、選擇題GPS最初是為軍事應用而建立的，至今仍然由美國國防部控制。下圖是裝備了軍用GPS接收機的美國駐伊士兵圖。結合所學知識完成1～2題。1．為GPS系統中提供觀測數據的是(

)A．空間衛星 B．主控站C．監控站 D．注入站2．配備GPS接收機的美國士兵隨時都可獲得工作衛星提供的(

)①三維位置

②三維方向③運動速度和時間

④伊軍士兵位置A．①②④ B．①②③C．②③④ D．①③④解析：監測站的功能是獲取GPS衛星的觀測數據并傳給主控站。美國士兵可獲得工作衛星提供的自身所在地點的三維位置、三維方向、運動速度、時間信息，而不是伊軍士兵的位置。答案：

1.C

2.B目前，發達國家已開始把GPS技術引入農業生產，即所謂的“精準農業耕作”。結合所學知識，完成3～4題。3．GPS在“精準農業耕作”中可(

)①獲取農田信息②分析處理獲取的信息③決策管理措施④將產量和土壤狀態信息裝入帶GPS設備的噴藥、施肥設備A．①②③④ B．①④C．②③④ D ．①②4．“精準農業”與“石油農業”相比，可(

)A．忽視農田內農作物的差異B．對同一農田內的作物統一施藥C．在不減產的情況下，增加生產成本D．降低因施肥、除蟲對環境造成的污染解析：該題組主要考查GPS系統在農業中的應用。GPS主要是獲取空間數據以進行空間定位，而決策管理措施是人的工作。“精準農業耕作”就是將GPS技術引入農業生產實施精準耕作，可以在盡量不減產的情況下，降低生產成本，有效避免資源浪費，降低因施肥、除蟲對環境造成的污染。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導航服務也被廣泛應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系統平臺，便可以規劃出最佳路徑，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，系統會根據事先設置好的最佳路徑給司機語音提示，當車輛偏離規劃路徑一定距離時，系統也會給出語音提示，用戶可根據需要重新規劃路徑或根據地圖的引導回到事先規劃好的路徑上。對經常行駛的最佳路徑可進行保存，下次用時可直接調出使用。用戶不僅可以在出門前查閱實時路況網站，檢查自己的計劃線路；還可以使用帶有動態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，只要發送一條短信，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，了解到自己所