2022届高考湘教版高中地理一轮复习： 全球定位系统及其应用 学案

第三节　全球定位系统及其应用

学习目标：1.了解全球定位系统的概念、组成、发展历程、基本原理。　2.理解全球定位系统在定位导航中的广泛应用。(重点、难点)　3.培养学生的科学素养，激发学生探索科学的欲望。

1．全球定位系统

(1)概念

具有在海、陆、空进行全方位、实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。

(2)组成

(3)GPS接收机的常见类型

2．全球定位系统与定位导航

(1)定位精度

①静态导航定位：厘米级甚至毫米级精度。

②动态定位：达到1米以内精度。

③速度测量：达到厘米级精度。

④时间测量：毫微秒级精度。

(2)应用

①交通、邮电、地矿、建筑、农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业。

②监测地壳的微小移动，帮助预报地震。

③与GIS、RS结合，为资源调查、工程管理、精细农业服务。

(1)空间星座、用户系统、地面监控系统、传感器是全球定位系统的组成部分。  (　　)

(2)在对我国西部一些地区进行科考时，使用全球定位系统，其优点主要是通过全球定位系统可以随时读取各种信息资料。              (　　)

(3)物流公司建立物流GPS网络平台，当货主交付货物后，物流公司将GPS设备与货物捆绑运输，并提供给货主提货单和GPS网络查询密码。货主和物流公司可以随时随地通过GPS网络查询货物当前的运输位置。              (　　)

(4)对地壳运动进行精确观测采用的主要技术是遥感技术。

  (　　)

(5)汽车卫星导航系统的功能包括  (　　)

①确定汽车的行驶路线　②显示汽车运行中的位置　③能够大大缩短汽车的通行里程　④对汽车进行踪迹监控

A．①②③   B．①②④

C．①③④   D．②③④

提示：(1)×　全球定位系统由3个相对独立的部分组成，即空间星座、地面监控系统和用户系统。

(2)×　全球定位系统的优点是能够连续不断地为用户提供准确的三维坐标、时间等信息。

(3)√　货主和物流公司可以随时随地通过GPS网络按货单号和密码查询货物当前的运输位置。

(4)×　对地壳运动进行精确观测的基准站、基本站与区域站在我国分布的范围较广，但又相对集中在我国地质不稳定的地区，显然是通过对地壳运动的精确观测，判断各站点之间的距离位移，进行地震监测和预报，而各站点之间距离位移的监测则需要用GPS技术。

(5)B　[汽车中的导航装置可显示城市道路图和该车的位置，因而可帮助驾驶者选择合理的行车线路，缩短通行时间，但不能缩短通行里程；另外计算机控制中心能对安装有GPS接收装置的汽车进行踪迹监控。]

材料　春节前夕的最后一次航天发射，以北斗三号“一箭双星”的完美入轨告终。这是北斗三号的第五和第六颗卫星，也是整个北斗卫星导航系统的第二十八和第二十九颗卫星。2018年，北斗卫星导航系统工程迎来了高密度发射的组网年。按照计划，今年长三甲系列运载火箭将通过10次飞行，将18颗北斗导航卫星送入轨道。

问题1　(地理实践力)我国北斗导航系统的主要功能是什么？其原理是什么？

提示：定位和导航。工作卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算，求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。

问题2　(地理实践力)运用数学原理，要计算出地面静止物体的位置，至少根据几颗卫星提供的资料？要进一步提高定位精度，并迅速计算出运动物体的空间位置、运行速度和运行方向，至少有几颗卫星提供资料？

提示：3颗。4颗。空间位置的定位需要空间三轴直角坐标系，即三维空间。这样必须由3颗卫星从三轴的方向来测定空间某点的地理坐标，故所使用的卫星不能少于3颗。根据4颗卫星提供资料，可迅速计算出运动物体的空间位置。

[归纳总结]　全球定位系统的概念、工作过程、用途及特点 

1．结合所学知识，完成(1)～(2)题。

(1)下列关于全球定位系统组成的叙述，正确的是(　　)

A．全球定位系统由24颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成

B．全球定位系统由空间部分、地面监控系统和用户设备部分组成

C．全球定位系统由平台、传感器、信息传输接收装置、数字或图像处理设备以及相关技术等组成

D．GPS卫星星座由24颗工作卫星组成

(2)通常确定地球上任何一点的地理位置应该具备的三个数据是(　　)

A．经度、距离、海拔

B．经度、纬度、海拔

C．纬度、相对高度、距离

D．到两极、赤道的距离和等高线

(1)B　(2)B　[第(1)题，全球定位系统由3个相对独立的部分组成，即空间部分、地面监控系统和用户设备部分，其中，空间部分由分布在距地面20 200 km的6个轨道面上的24颗卫星(其中3颗备用)组成；地面监控系统主要用于监测和控制卫星上各种设备是否正常工作，以及卫星是否沿预定轨道运行；用户设备部分为GPS接收机。第(2)题，每一个地点都是一个三维空间，包括经度、纬度和海拔。]

材料　某盗窃犯罪嫌疑人在青岛市市南区盗窃了一辆汽车，30分钟后，在他行驶到青岛市城阳区时被警察拦住，自认为没有泄露蛛丝马迹的犯罪嫌疑人在被逮捕的时候还有些莫名其妙。他怎么也想不到，被盗的那辆汽车安装了GPS，从他盗窃该汽车的那一刻起，就成为警察的监控目标。下图为GPS车辆监控管理与调度示意图。

问题1　(地理实践力)警察是怎样根据全球定位系统(GPS)提供的信息将盗车犯罪嫌疑人逮捕的？请你大体说说警察破案的经过。

提示：车载GPS(全球定位系统)随时监控、报告每一辆安装了GPS的汽车精确的经纬度位置，当车主发现汽车被盗报案后，警察就可以根据全球定位系统(GPS)提供的信息，准确定位被盗汽车所在的位置，发现、追踪并逮捕盗车犯罪嫌疑人。

问题2　(地理实践力)在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间是怎样传递的？GPS在交通方面有哪些作用？

提示：汽车中GPS用户设备接收了GPS卫星信息，算出车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送到服务中心，服务中心再根据汽车所在的位置，及时通过语音提示为汽车导航。GPS在交通方面可以实时播发路况信息，自动匹配最优行车路线；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。

“3S”技术的选取方法

在做从“3S”技术中选取适当手段之类的题目时，看其工作对象是“点”还是“面”，是“点”则选用GPS，如导航、珠峰高度测量等，如果是“面”则需看突出监测方面还是需处理计算才能得出结果，如果监测森林火灾应选用RS，要在某城市规划大型商业中心应选用GIS。

2．全球定位系统是现代战争中至关重要的装备。然而，过分依赖高科技，也可能导致军人的基本功丧失。许多美军官兵不会在传统地图上标注自己所在的位置，所以一旦GPS失灵，他们就会陷入十分危险的境地。据此完成(1)～(2)题。

(1)若一辆装备了GPS的汽车被恐怖分子劫持，美军不可采取的措施是(　　)

A．启动GPS跟踪系统，锁定车辆具体位置

B．发出遥控锁车指令，使车辆强行熄火

C．通过GPS向劫持者发出警告

D．使用精确制导炸弹袭击

(2)在现代战争中，美军可以利用导航型GPS进行(　　)

A．精确打击　　   B．搜寻目标

C．观测敌方工事   D．预报地震

(1)D　(2)A　[第(1)题，发动袭击将会造成车内的人员伤亡。第(2)题，搜寻目标和观测工事均需利用遥感技术；预报地震属于测地型接收机的应用领域。]

(教师独具)

题组1　全球定位系统

下图是华北地区某地实测的海拔数据分布。读图回答1～2题。

1．测量图中各地海拔，所用最精准、便捷的技术是(　　)

A．遥感　　　　　　　 B．全球定位系统

C．数字地球   D．地理信息系统

2．对图示区域地理特征的描述，正确的是(　　)

A．海拔：甲＞丙   B．坡度：甲＞乙

C．气温：丙＞丁   D．降水：乙＞丁

1．B　2.D　[第1题，全球定位系统可以测量一个地区的精确的三维坐标，即经度、纬度、海拔等。第2题，将图中高度相同的点连线，即可得到等高线地形图，由图可知，甲的海拔在200～300米之间，而丙的海拔在500～600米之间；甲坡等高线较乙坡稀疏，坡度较小。丙的海拔较丁高，正常情况下气温较低。乙坡位于东坡，是东南季风的迎风坡(华北地区)，而丁坡位于西坡，处于背风坡，所以乙坡的降水较多。]

题组2　全球定位系统与定位导航

读车载GPS导航监控原理示意图，完成3～4题。

3．图中M表示(　　)

A．制作GPS接收机　　   B．分析交通状况

C．生成电子地图   D．计算三维坐标

4．车载GPS通过公共电信网络传给交通监控中心的信息是(　　)

A．车载GPS所在道路的拥堵状况

B．车载GPS所在地的地理坐标

C．车载GPS所在车辆的违章信息

D．车载GPS规划的导航路线

3．C　4.B　[第3题，纸质地图信息数字化与录入地名、坐标信息可以生成电子地图。第4题，车载GPS传给交通监控中心的信息是车载GPS所在地的地理坐标。]

我国将于2020年完成由35颗卫星组网的“北斗”全球卫星导航定位系统。据此完成5～6题。

5．有关北斗卫星导航系统的叙述，正确的是(　　)

A．北斗导航系统的关键装置是传感器

B．该系统是一种专门处理空间数据的计算机系统

C．具有全能性、全球性、全天候、连续性、实时性的特点

D．广泛应用于资源调查、环境监测、自然灾害监测等领域

6．利用北斗卫星导航系统可以(　　)

A．了解农作物的长势

B．监测西北地区的荒漠化

C．合理规划城市商业网点

D．精准发射导弹

5．C　6.D　[第5题，北斗卫星导航系统属于全球定位系统，其关键装置是空间卫星星座，关键装置为传感器的是遥感技术；处理空间数据的系统是地理信息系统；该系统属于定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性、实时性的特点，所以C正确；用于资源调查和灾害检测的是遥感系统。第6题，北斗卫星导航系统属于全球定位系统，利用北斗卫星导航系统可以精准发射导弹。了解农作物长势、监测西北地区荒漠化需要遥感系统，合理规划城市商业网点需要对地理数据进行分析，用到的是地理信息系统。]

(教师独具)

教材P97～98活动

我国导航定位技术发展的讨论提纲

A组　我国导航定位技术的发展历程

我国的航天科技事业在逐步建立和发展中。从1970年4月把第一颗人造卫星送入轨道以来，我国已成功地发射了100多颗不同类型的人造卫星，为空间大地测量工作的开展创造了有利条件。

B组　我国GPS技术在大地测量方面的应用

在大地测量方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，提供高精度的地心坐标，测定和精确大地水准面。我国已完成西沙、南沙群岛各岛屿与祖国大陆的GPS联测，使海岛与全国大地网连成一个整体。

C组　我国GPS技术在工程测量方面的应用在工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程。

教材P101～102活动

1．GPS还可以应用在大地测量、地震监测、地形测量、林业测量、水利监测、国土资源调查、城建规划勘测等多个方面，并提高工作效率。

资源调查：土地探测，如森林区、山坡地违规开发、查报工作。使用GPS可顺利导航至可疑之变异点，并直接查询、调阅地籍图等相关资料以利研究判断。

大地测量：利用GPS测定地球上任何点(包括地面上和海洋上)的位置并计算其间的距离，以及测定地球重力场和地球形状、大小等。

林业面积测绘：GPS在林业面积测绘的应用主要有两个方面，一是用于定位造林地块、地块位置和形状，便于在地形图上标注具体的位置；二是利用GPS求算面积。

森林防火：利用GPS进行火场定位、火场布兵、火场面积测量、火灾损失估算，精确度高，安全性强，能够实时、快速、准确地测定火险位置和范围，为防火指挥部门提供决策依据，已被国内外防火机构广泛采用。

监测作物产量：在联合收割机上配置计算机、产量监视器和GPS接收机，就构成了作物产量监视系统。对不同的农作物需配备不同的监视器。例如，监视玉米产量的监视器，当收割玉米时，监视器记录下玉米所结穗数和产量，同时GPS接收机记录下收割该株玉米所处位置，通过计算机最终绘制出一幅关于每块土地产量的分布图，再通过和土壤养分含量分布图的综合分析，可以找出影响作物产量的相关因素，从而进行具体的田间施肥等管理工作。

2．略

3．GPS应用领域及主要功能