全球定位系统的应用课件.ppt

1、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以美国为首的北约悍然使用5 5枚导弹袭击了中国驻南斯拉夫大使馆，枚导弹袭击了中国驻南斯拉夫大使馆，那那5 5枚导弹均匀地分布在我们的大使馆楼顶的扇面上，其中枚导弹均匀地分布在我们的大使馆楼顶的扇面上，其中4 4枚当场枚当场爆炸，另有爆炸，另有1 1枚未爆炸，使馆被夷为焦土，枚未爆炸，使馆被夷为焦土，3 3位新闻工作者邵云环、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

2、一目标，后一枚导弹通过前一导弹炸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，无不依赖于开的洞钻入目标内部进行攻击，无不依赖于GPSGPS。由于它的精确度。由于它的精确度目前已达到目前已达到1010米内，该系统曾被美军在海湾战争、科索沃战争、阿米内，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，美国国防部在实际运行的时候，又增加国防部在实际运行的时候，又增加4 4颗卫星，使得卫星总数达到颗卫星，使得卫星总数达到2828颗，精确度也相应地提高到了颗，精

3、确度也相应地提高到了7 7米。再加上美军使用的是能更好弥米。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。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。第三节第三节 全球定位系统及其应用全球定位系统及其应用1.在一个平面直角坐标系上，确定在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？点的位置，需要知道几个值？2.在一个空间三维坐标系上，确定在一个空间三维坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？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？至少需要几颗卫置，必须知道几个值？至少需要几颗卫

4、星？星？（分组讨论、主动探究）（分组讨论、主动探究）全球定位系统，即全球定位系统，即GPS（Global Positioning System），是利用卫星网络来获得地面某点的经），是利用卫星网络来获得地面某点的经纬度和高程的系统。它是美国纬度和高程的系统。它是美国20世纪世纪70年代初开年代初开始研制，并于始研制，并于1994年全面建成的。年全面建成的。其主要目的是：为陆、海、空三大领域，提其主要目的是：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，报收集、核爆监测和应急通信等一些军事目的

5、，是美国独霸全球战略重要组成。是美国独霸全球战略重要组成。一一.全球定位系统的基本原理全球定位系统的基本原理GPS定位示意图定位示意图1.卫星定位的基本原理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。2.全球定位系统的系统组成全球定位系统的系统组成空间空间部分部分地面地面监控监控系统系统用户用户设备设备部分部分全球定位系统全球定位系统由由24颗卫星组成（其颗卫星组成（其中中3颗备用），分布颗备用）

6、，分布在在6个轨道平面上个轨道平面上主要是主要是GPS接收机接收机提供与定位提供与定位相关的参数相关的参数和时间信息和时间信息主要用于监测和主要用于监测和控制卫星及其各控制卫星及其各种设备的运行种设备的运行可以确定接可以确定接收机所在点收机所在点的位置、速的位置、速度、到航路度、到航路终点的距离终点的距离和航向等信和航向等信息息特点：（特点：（1）全天候，不受天气影响；）全天候，不受天气影响；（2）全球覆盖；）全球覆盖；（3）三维定速定时高精度；）三维定速定时高精度；（4）快速省时高效率；）快速省时高效率；（5）应用广泛、多功能。）应用广泛、多功能。作用：可以快速精确地确定地面某点的作用：可以

7、快速精确地确定地面某点的位置（经度、纬度）和高程，甚至速位置（经度、纬度）和高程，甚至速 度、距离和航向等。度、距离和航向等。4.接收机信号的解读与操作接收机信号的解读与操作 表示接收表示接收机所在的经纬机所在的经纬度位置。度位置。数字表示被接收信号的卫星编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。号，黑色柱长短表示信号的强弱。全球定位系统是美国从本世纪全球定位系统是美国从本世纪70年代开始研制，历年代开始研制，历时时20年，耗资年，耗资200亿美元，于亿美元，于1994年全面建成，具有在年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新海、陆、空进行全方位实时三维

8、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一代卫星导航与定位系统。目前的全球覆盖率为98%。在美国在美国,GPS全球卫星定位技术与全球卫星定位技术与“阿波罗阿波罗”飞船登月飞船登月,航天飞机升空航天飞机升空,共同给列为共同给列为20世纪世纪“三大航天工程三大航天工程”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各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55，轨道平面间距，轨道平面间距60。在每一轨道平面内，各卫星升交角距差在每一轨道平面内，各卫星升交角距差90 为了减少误差，一般要求为了减少误差，一般要求4颗卫星，颗卫星，用于定位的用于定位的4

9、颗卫星称为定位星座。颗卫星称为定位星座。返回返回地面监控部分卫星上各种设备是否正常工作卫星上各种设备是否正常工作,是否是否一直沿预定轨道运行一直沿预定轨道运行,要由地面设备监控要由地面设备监控用户设备类型类型应用应用用于用于运动载体运动载体的导航，分为车的导航，分为车载型、航海型、航空型和星载载型、航海型、航空型和星载型型能够实时给出载体的能够实时给出载体的位置位置和和速度速度，价格便宜，应用，价格便宜，应用广泛广泛测地接收机测地接收机定位精度高，仪器结构复定位精度高，仪器结构复杂，价格较贵杂，价格较贵授时接收机授时接收机用于天文台及无线电通讯用于天文台及无线电通讯利用利用GPS卫星提供的高精

10、卫星提供的高精度时间进行授时度时间进行授时用于精密大的测量用于精密大的测量 导航接收机导航接收机返回返回应用领域应用领域性能性能优点优点功能功能手持型手持型GPS接受机多为接受机多为导航使用导航使用夜晶显示，导夜晶显示，导航画面清晰，航画面清晰，配有背景灯，配有背景灯，方便夜间操作，方便夜间操作，功能齐全功能齐全不需要地面不需要地面设备，只要设备，只要收到卫星信收到卫星信号，就能快号，就能快速定位，不速定位，不受天气、行受天气、行政区域的限政区域的限制制能够计算当地的国能够计算当地的国际标准时间，处于际标准时间，处于运动状态还能指出运动状态还能指出正北方，并将经过正北方，并将经过的地点、路线记

11、录的地点、路线记录下来，方便返回时下来，方便返回时用；计算两点的距用；计算两点的距离，实现坐标系之离，实现坐标系之间的相互转换；计间的相互转换；计算日出、日落时间算日出、日落时间手持型手持型GPS接收机接收机3.3.用途和特点：用途和特点：全能性、全球性、全天候、连续性、实时性全能性、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它能够实时测量“四度四度”：经度、纬度、高度、速：经度、纬度、高度、速度度GPS功能1、定位:2、导航:我现在在哪里？我要去哪里？如何去？我要去哪里？如何去？3.跟踪。跟踪跟踪。跟踪-监视人或

12、物体的运动。监视人或物体的运动。4.绘图。用于绘制世界地图。绘图。用于绘制世界地图。5.定时。提供精确的时间。定时。提供精确的时间。GPS特点(1)全球全球,全天候工作全天候工作(2)实时性实时性,能提供连续、实时的三维能提供连续、实时的三维位置、速度和精密时间，不受天气位置、速度和精密时间，不受天气的影响。的影响。（3）高精度）高精度（4）自动测量）自动测量信息接收信息接收信息发射信息发射应用领域应用领域通过车载通过车载GPS可以在屏幕上可以在屏幕上及时查看车辆及时查看车辆所在的经纬度、所在的经纬度、运行轨迹、速运行轨迹、速度、行进方向度、行进方向车载电台把定车载电台把定位信息发给监位信息发

13、给监控中心，在电控中心，在电子地图上显示子地图上显示出来，可对车出来，可对车辆进行调度指辆进行调度指挥挥城市公共汽车城市公共汽车调度管理，旅调度管理，旅游区车辆报警游区车辆报警与调度，海关、与调度，海关、公安、海防等公安、海防等部门对车辆的部门对车辆的调度与监控调度与监控车载车载GPS的功用的功用p100使装有使装有GPS的出租车配备合理，能最大程度的满足乘客的的出租车配备合理，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，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。并使行车、乘车安全系数大大提高等功能。应用应用类型类型

14、应用领域应用领域应用作用应用作用向用户提供船舶的向用户提供船舶的位置位置、航航速速、航向航向、时间信息、海图、时间信息、海图、海迹显示海迹显示避免船只冲撞，避免船只冲撞，确保航行安全现确保航行安全现在在很难想象那艘船舶很难想象那艘船舶不装备不装备GPS导航系统导航系统和设备和设备 把自己的位置和航向发送到把自己的位置和航向发送到航海管理中心航海管理中心便于中心的跟踪、便于中心的跟踪、搜寻和救援搜寻和救援航空航空应用应用p100空域航路、着陆、机场监视空域航路、着陆、机场监视和管理和管理实现空域划分、实现空域划分、空中交通流量管空中交通流量管理、飞行路径管理、飞行路径管理理航海航海应用应用P10

15、03GPS系统的营救范例系统的营救范例 1993年年4月，巴勒斯坦解放组织领导人阿拉法特的座月，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

16、功的卫星救援系统正是屡见奇功的“导航星导航星”全球定位系全球定位系统，即统，即GPS由于它全球定位及时准确，被称为由于它全球定位及时准确，被称为“当当代观音代观音.印度洋地震引发的海啸所带来的灾难让世人震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：惊。这场灾难中也发生了一些幸运的事情：36名英国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。一名游客的手机帮助救援人员发现了他们的地点。(1)当奔驰的车辆行驶在车流熙攘的高速公路上时，司机启动当奔驰的车辆行驶在车流熙攘的

17、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。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：免堵塞的道路前进。到达目的地后它会自动报告：“您已到您已到达。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这种高度精确

18、的太空信号就是由比GPS更先进的欧洲更先进的欧洲“伽利略伽利略”卫星导航系统提供的。卫星导航系统提供的。(2)汽车安装上汽车安装上GPS接收机，不仅能利用电子地图知道自己的方接收机，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，使警方尽快赶所在位置，使警方尽快赶+到到(3)GPS电子站牌现身上海街头电子站牌现身上海街头:下一辆车离本站还有下一辆车离本站还有1.2千米千米,越越3分钟内到达

19、分钟内到达.上海的许多上海的许多 出租出租车上装备了车上装备了GPS系统系统.公司可以根据公司可以根据GPS对出租车定位对出租车定位,并提供无并提供无线电联系以及电子地图线电联系以及电子地图GPS应用应用领域领域主要功能主要功能在林业管在林业管理方面的理方面的应用应用GPS技术在确定林区面积，估算木材量，技术在确定林区面积，估算木材量，计算可采伐木材面积，确定原始森林、道计算可采伐木材面积，确定原始森林、道路位置，对森林火灾周边测量，寻找水源路位置，对森林火灾周边测量，寻找水源和测定地区边界方面可以发挥独特的重要和测定地区边界方面可以发挥独特的重要作用作用在合理施在合理施肥，精确肥，精确农业管

20、理农业管理方面的应方面的应用用依据农田土壤养分含量分布图，设置有依据农田土壤养分含量分布图，设置有GPS接收机的接收机的“受受控应用控应用”的喷施器，在的喷施器，在GPS的控制下，依据土壤养分含量的控制下，依据土壤养分含量分布图，能够精确地给田地各点施肥。分布图，能够精确地给田地各点施肥。(1)可以监测作物产量可以监测作物产量(计算机计算机产量监视器产量监视器GPS接收机接收机)(2)帮助合理施肥帮助合理施肥(3)应用于土壤养分的分布调查应用于土壤养分的分布调查(GPS接收机把接收机把样品的位置样品的位置)在精确定在精确定时方面的时方面的应用应用每颗每颗GPS卫星上都有精密的原子钟，所卫星上都

21、有精密的原子钟，所以以GPS接受器可以接收到精确的时间信接受器可以接收到精确的时间信息息在农业方面在农业方面GPS也有用武之地以往飞机向农田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，而有常由于不够准确造成喷洒效率低，而有GPS定位定位仪后，合理分布航线仪后，合理分布航线,飞机可以按事先设计好的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，大大提高经纬度，利用定位仪确认坐标后喷洒，大大提高了喷洒效率了喷洒效率,大大节省飞机作业的费用大大节省飞机作业的费用,喷杀化肥喷杀化肥农药时农药时,减少

22、重叠减少重叠,避免浪费避免浪费,避免过多的用量影响避免过多的用量影响农作物生长农作物生长.当你旅游或野外考察时，当你旅游或野外考察时，通常用哪些方法来辨别方向通常用哪些方法来辨别方向或确定你所在的位置？这些或确定你所在的位置？这些方法有什么不足？现在有没方法有什么不足？现在有没有更简单的方法？有更简单的方法？(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、高山、峡谷、沙漠、戈壁等峡谷、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，极易迷失方向向的情况下，极易迷失方向,危险无时无刻不存在

23、危险无时无刻不存在,手持手持GPS接收机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。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，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。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。携带和使导航接收机

24、。携带和使用就更方便。可以说，用就更方便。可以说，GPS的应用将进入人们的日常生活，其应用的应用将进入人们的日常生活，其应用前景非常广阔。前景非常广阔。打开打开GPS的电源，这时显示屏上会看到你头顶上空的的电源，这时显示屏上会看到你头顶上空的GPS卫星分卫星分布图，及接收卫星信号的强弱程度。按一下翻页键，进入空白画面，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、日己目前所在地的经纬度、高度、行走的方向、速度、日出

25、、日落落等数据。当你确定所要寻找的目标点后，进行导航设定，导等数据。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。道自己走偏了多少角度，及时改正行走路线，到达目的地。思考与讨论：思考与讨论：车载车载GPS有哪些用途？有哪些用途？附录：附录：功能示意图功能示意图 1.车辆跟踪车辆跟踪利用利用GPS和电子地图可以实时显示出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、还车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目

26、标移动，使目标始终原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪，利用该功能可对重要车多屏幕同时跟踪，利用该功能可对重要车辆和货物运输进行跟踪。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规划出行路线是汽车导航系统的一项重要辅助功能，包括：功能，包括：自动线路规划：由驾驶员确定起点和终点，由自动线路规划：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最快的路线、最简单的路线、通过高速公路

27、路段次数最少的路线等。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。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、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。查询资料可以文图上

28、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。制中心的电子地图上显示出来。3.信息查询信息查询 指挥中心可以监测区域内车辆的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度。指挥中心也可随时与被跟踪目标通话，实行管理。通话，实行管理。4.话务指挥话务指挥 通过通过GPS定位和监控管理系统可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、光提醒值班人助方案，并以报警声、光提醒值班人员进行应急处理。员进行应急处理。5.紧急援助紧急援助