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2019-2020年高中地理 3.3全球定位系統(tǒng)及其應用教案 新人教版必修3 狀元筆記衛(wèi)星信號傳播和接收不受天氣等因素影響，與其他定位、導航系統(tǒng)相比，GPS具有海、陸、空全方位，全天候、高精度、自動化、高效益等優(yōu)點。 空間星座是由24顆衛(wèi)星組成，是全球定位系統(tǒng)全部衛(wèi)星。定位星座至少有4顆衛(wèi)星，有時某地上空可能多于4顆衛(wèi)星，它們也共同起到定位導航的作用，準確度會更高。 基礎整理 本節(jié)內容包括兩部分：一是介紹全球定位系統(tǒng)的概念、組成，二是全球定位系統(tǒng)與定位導航。 綜合探究 1．我國國家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。 請你說說科學家們是如何利用GPS來研究喜馬拉雅山塊體和西藏板塊的運動方向和運動速度的。 探究：GPS定位原理類似于三球定位原理。由已知空間位置的GPS衛(wèi)星發(fā)射信號，在地面(或空中)的GPS接收機跟蹤接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，測量信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間，計算出衛(wèi)星到接收機的距離。如果接收到3顆衛(wèi)星的信號，GPS接收機可以利用三球定位原理，計算出接收機所在位置的經度、緯度和高程。如果接收到4顆衛(wèi)星的信號，GPS接收機還可以獲得定位時間。如果GPS接收機捕捉到4顆以上衛(wèi)星的信號，就可以提高定位精度。假如GPS接收機不斷地更新位置，就可以通過跟蹤接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，得到自己在不同位置的經度、緯度、高程與定位時間，進而算出移動方向和速度。 科學家們要把測地型GPS接收機固定在三個適當?shù)攸c的巖石上，構成三角形監(jiān)測網，CPS衛(wèi)星以每秒1 000次的速率不問斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，地面接收機收到這些信息，并測得接收到的衛(wèi)星每個信號的時間，便可自動計算出接收機所在地點的緯度、經度和高程。通過R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．某學校地理科研小組，為了更好地觀測天體，找到天體的準確位置，要利用GPS手持機測量學校天文臺的地理坐標。但他們在天文臺內測出的天文臺地理坐標還不如從地圖上查出的準確。你能給他們說明這是什么原因嗎? 探究：GPS空間衛(wèi)星由24顆衛(wèi)星組成。其中，工作衛(wèi)星21顆，備用衛(wèi)星3顆，平均分布在6個軌道上，每個軌道4顆衛(wèi)星，在半徑26 560千米的近圓形軌道上運行，運行周期為11小時58分鐘。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。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顆以上的GPS衛(wèi)星。如果不能同時接收到4顆衛(wèi)星的信號，則不能正確定位。 在天文臺內，由于天窗太小，GPS手持機不能同時接收到4顆衛(wèi)星的信息，故它不能正確地測量出天文臺的地理坐標。 思考發(fā)現(xiàn) 1．全球定位系統(tǒng)的全稱是“授時與測距離導航系統(tǒng)——全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”。在美國，全球衛(wèi)星定位技術與“阿波羅”飛船登月、航天飛機升空，共同被列為20世紀“三大航天工程”，也是當代世界航天航空技術、無線電駝通信技術和計算機技術的綜合結晶。 2．GPS的用戶系統(tǒng)（接收設備）就是用戶手中的各種各樣的GPS接收機，GPS接收機的種類很多，接接據(jù)點機的用途可分為導航型接收機、測地型接收機和授時型接收機；按接收機的載波頻率可分為單頻接收機和雙頻接收機；按接收機通道數(shù)可分為多通道接收機、序貫通道接收機、多路多用通道接收機；按工作原理還可以分成碼相關型接收機、平方型接收機、混合型接收機、干涉型接收機等。 3．全球定位系統(tǒng)的主要作用是定位導航，在學習這部分知識時要注意理論聯(lián)系實際，有條件的學?？膳浜弦巴饪疾欤瑢W習使用GPS手持機。在野外，利用GPS手持機，第一，可以隨時確定自己所處的位置（定位）；第二，可以幫助我們找到到達目的地的最佳路線和方向，順利到達目的地；第三，大多數(shù)GPS能夠顯示當?shù)氐娜粘鋈章鋾r間，便于合理安排出發(fā)、宿營時間；第四，GPS每秒更新一次當前地點的坐標信息，每一點的坐標與上一點坐標進行比較，就可以知道自己的前進方向。 衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的新時代 目前，美國的GPS是世界上最成熟的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)．但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)。 俄羅斯的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)——GLONASS于1995年12月開始運行。與GPS相比，GLONASS系統(tǒng)的精度比較低。且由于經費短缺。GLONASS的在軌衛(wèi)星數(shù)目不斷減少，工作能力未能達到設計水平。 中國于xx年5月發(fā)射了“北斗一號”衛(wèi)星的備份星．與前兩顆“北斗一號”工作星組成了完整的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。至此，中國成為世界上第三個擁有衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的國家。“北斗一號”衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是一個區(qū)域性衛(wèi)星導航系統(tǒng)，只用于中國及其周邊地區(qū)。 歐洲正在實施“伽利略”計劃，建設歐洲自己的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)?！百だ浴庇媱濐A計投資32億歐元，發(fā)射衛(wèi)星30顆，于xx年建成并投入使用。該系統(tǒng)的設計能十分強大。甚至具有美國GPS所沒有的技術優(yōu)勢和服務范圍。2004年1月11日，該系統(tǒng)在我國長江航道上進行了部分功能的測試。 開展GPS主題活動 小組成員 可選擇的活動任務 可選擇的活動形式 A組 上網收集各種GPS接收機的圖片 上網收集有關GPS接收機的特點、用途等信息 整理、排版、打印收集到的圖片、文本信息 走訪調查當?shù)谿PS銷售、應用的單位與個人 到書店尋找有關GPS圖書雜志 到圖書館查找GPS的相關資料 …… 辦主題板報、墻報 出宣傳小冊子、畫報 制作計算機演示文稿（如PowerPoint文稿） 聯(lián)系使用GPS的單位或個人觀看GPS操作抄演示 聘請相關人員作專題報告 B組 C組 D組 …… 物流公司使用GPS的啟示 物流公司是經營貨物流通與運輸?shù)钠髽I(yè)。在貨物承運中，物流公司建立物流GPS網絡平臺，當貨主交付貨物后，物流公司將GPS設備與貨物捆綁運輸，并提供給貨主提貨單和GPS網絡查詢密碼。當貨物裝到運輸車輛后，貨主和物流公司都可以隨時通過網絡按貨號和密碼查詢貨物當前的運輸位置，大大提高了物流企業(yè)的工作效率與質量。 GPS就是這樣，可以巧妙靈活地運用于各個領域，包括生產、生活的各個環(huán)節(jié)。 根據(jù)GPS的工作原理與GPS在物流企業(yè)中應用的啟發(fā)，開展下面活動： 1．請你設想一下，我們周圍還有哪些工作可以應用GPS，并簡單描述在這些工作應該如何應用GPS。 2．如果你有興趣，自擬題目，寫一篇短文，暢想GPS在未來生活中的應用，向報刊投稿。 3．收集資料，填寫表格： GPS應用領域 主要功能 在海洋測繪中的應用 海洋測繪主要包括海上定位、海洋測量和水下地形測量。對海洋劃界、航道測量以及海洋資源勘深與開采、近海工程、海面變化、板塊運動以及海嘯等研究具有重要作用 在旅游及野外考察中的應用 在旅游及野外考察中，如到風景秀麗的地區(qū)去旅游，到原始大森林、雪山、峽谷或者沙漠地區(qū)考察，GPS接收機是你最忠實的向導，使你不會迷失 …… 問題探究 挪威首都奧斯陸曾發(fā)生過一起救護車失竊事件。當時竊賊在奧斯陸市中心發(fā)現(xiàn)一輛救護車上空無一人，而且車門敞開，于是躥上汽車揚長而去。沒想到，他還沒開多遠就聽見身后的警笛聲越來越響，再抬頭一看，空中竟然還有一架警察直升機在他頭頂盤旋。原來，這輛救護車上安裝了GPS設備。 【問題】警察是如何追上竊賊的? 導思：GPS不僅為用戶提供定位、導航功能，而且也可將其位置、速度、航向等信息傳遞給控制中心。 探究：被盜車輛的定位：當救護車司機發(fā)現(xiàn)車輛被盜時，立即報警；警方啟動GPS監(jiān)控系統(tǒng)和該市的電子地圖，確定被盜車輛的位置、速度以及行駛方向等信息并傳遞給警方地面警車和空中直升機駕駛員，提供最佳抓捕路徑。 警方交通工具的定位與導航：駕駛員們根據(jù)總部提供的最佳抓捕路徑和駕駛室內的電子地圖快速到達被盜車輛附近地區(qū)，并結合總部提供的被盜車輛的信息實施抓捕。 教材鏈接 1.民用車：駕駛安全，防盜，防劫。 交通部門：實現(xiàn)對公交車、出租車、長途客車定位監(jiān)控和調度。 金融、保險部門：對特種車輛，如運鈔車，要求實施嚴密監(jiān)控，裝上GPS能最大限度地實施監(jiān)管、調度和指揮，防止事故的發(fā)生，打擊盜竊、搶劫車輛等犯罪團伙，使車輛得到充分的保護。 公安、消防部門：對警車實施合理調度，科學合理地部署警力，與110報警臺直接連接，提高社會治安水平。 物流車管理：GPS物流系統(tǒng)將長途運輸與門對門的配送進行合理控制調度，如果監(jiān)控車輛行駛在非正常路線或進行其他計劃外的任務等將全部顯示在電腦顯示屏上。 監(jiān)測作物產量：在聯(lián)合收割機上配置計算機、產量監(jiān)視器和GPS接收機，就構成了作物產量監(jiān)視系統(tǒng)。對不同的農作物需配備不同的監(jiān)視器。例如監(jiān)視玉米產量的監(jiān)視器，當收割玉米時，監(jiān)視器記錄下玉米所接穗數(shù)和產量，同時GPS接收機記錄下收割該株玉米所處位置，通過計算機最終繪制出一幅關于每塊土地產量的產量分布圖。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量的相關因素，從而進行具體的田間施肥等管理工作。 合理施肥，精確農業(yè)管理：依據(jù)農田土壤養(yǎng)分含量分布圖，設置有GPS接收機的“受控應用”的噴施器，在GPS的控制下，依據(jù)土壤養(yǎng)分含量分布圖，能夠精確地給田地的各點施肥，施用的化肥種類和數(shù)量由計算機根據(jù)養(yǎng)分含量分布圖控制。 2.略。3.略。