地理必修ⅲ湘教版3.3全球定位系统及其应用教案概要
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高中地理湘教版必修三第三章《第三节全球定位系统及其应用》优质课公开课教案教师资格证面试试讲教案1教学目标(一)知识与技能1. 能够用自己的语言说明全球定位系统的概念、起源和发展,并初步了解其工作原理;2. 能说出全球定位系统的三个组成部分及其主要功能;3. 能说出GPS接收机的主要种类及其主要用途,并初步学会使用手持型GPS接收设备;4. 了解全球定位系统的应用领域,能举例说明全球定位系统在定位导航和日常生活中的作用。
(二)过程与方法1.通过阅读教材资料和上网搜索GPS相关信息及我国导航定位技术的发展,阐述全球定位系统的起源、发展和主要用途,提高自主学习能力;2.通过交流和展示自主学习活动的成果,提高语言表述能力;3.通过模拟定位游戏,掌握GPS的定位原理,提高地理空间思维能力和定向能力;4.通过GPS接收设备的现场体验活动,学会GPS接收设备的基本使用方法,提高合作学习和分析解决地理问题的能力;5.通过案例探究GPS的应用领域,认识全球定位系统的地位导航原理及作用,提高探究解决问题的能力和思维创造力。
(三)情感态度与价值观1.通过全球定位系统神奇功能和广泛应用领域的介绍,激发求知欲和科学探究精神;2.通过对北斗导航卫星系统的了解,增强民族自信心和爱国情感。
2学情分析1高一学生经过近一年的学习后,具备一定的空间思维能力和地理素养,在明确的任务驱动下,普遍有较强的自主学学能力、合作学习能力和动手实践能力;2.通过对前两节地理信息系统和遥感技术的学习,学生对地理信息技术有较强的求知欲望,对生活中的GPS有浅显的了解,但缺乏深入理解全球定位系统的功能和应用,需要尝试通过对GPS手持设备(装有GPS芯片和GPS定位导航软件的智能手机)实际操作体验来完成对学习重难点的突破。
3重点难点【学习重点】1.全球定位系统的基本组成和工作原理;2.全球定位系统的功能及其在日常生活中的作用;3.全球定位系统的应用领域及其在定位导航中的作用;。
全球定位系统及其应用
一、教学目标
1.理解全球定位系统的概念。
2.距离说明全球定位系统在定位导航和日常生活中的作用。
二、学情分析
高一学生对GPS的原理认识很浅,不过对其应用相对熟悉一些,特别是手机GPS和手机地图的使用,高中生的认知能力有所提高,可以通过小组探讨学习方式,使对知识掌握更好一些。
课堂上注意及时掌握学生学习情况,并作及时反馈。
三、重点难点
1、GPS原理。
2、GPS应用。
四、教学方法
讲练结合法、自主探究法、小组合作法、电化教学等
五、教学过程
导入:利用随身携带的手机GPS功能进行定位。
1、PPT展示GPS信号接收机和讲解如何读取信号接收机
2、说明本节课的课程目标
3、认识GPS
根据PPT自主学习问题,各小组讨论学习。
(3-5分钟)
提问学生,了解学生自主学习情况
4、讲解概念,并当堂练习,之后进行知识小结
5、根据PPT展示问题,开展小组自主学习
提问并进行讲解。
再一次进行知识小结。
6、当堂练习
7、布置作业
六、教学反思
根据本节课的内容讲解,学生对知识的运用相对掌握好一些,但对其原理掌握得还是不够到位。
3.3 全球定位系统及其应用 学案(湘教版必修3)[学习目标] 1.了解全球定位系统的主要组成部分及主要工作原理。
2.能举例说明全球定位系统在定位导航中的作用。
【自学导引】一、全球定位系统1.概念全球定位系统,简称GPS ,是具有在海、陆、空进行全方位、实时①____________与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。
2.组成GPS 由空间星座、地面控制系统和用户系统三部分组成,它们具有不同的空间位置、组成和分布特点。
二、全球定位系统与定位导航1.最初设计目的:⑲________目的。
2.精度(1)静态导航定位:能达到⑳______级甚至○21__________级的精度。
(2)动态定位:能达到○22____米以内的精度。
(3)速度测量:能达到○23________精度。
(4)时间测量:能达到○24________级精度。
3.应用领域最初设计主要用于 ,目前GPS 已在○25________________________,以及○26______________________________等部门和行业得到广泛应用。
科学家用它来监测○27______的微小移动,从而帮助预报○28__________。
GPS 与○29______、○30______结合,可以为资源调查、工程管理、精细农业服务等。
【课堂练习】1.下列行为可应用GPS 的是( )①精准农业 ②地震预报 ③飞机编队表演 ④预报台风位置A .②③④B .①③④C .①②④ D.①②③2、全球定位系统的空间部分由分布在距地面20200千米的6个轨道面上的多少颗卫星组成 A 、3 B 、4 C 、12 D 、243、全球定位系统由3个相对独立的部分组成,即A 、空间部分、地面监控系统和用户设备部分B 、空间部分、地面监控系统和地下设备部分C 、空间部分、电视、电话系统和用户设备部分D 、行星和卫星部分、地面监控系统和用户设备部分4、GPS 的全称是A 、地理信息系统B 、文字处理系统C 、全球定位系统D 、地球卫星系统5、目前,GPS 的主要功能是A 、定位和导航B 、定位和找矿C 、天气预报D 、地质测量6、研制GPS 的最初目的是用于A 、军事B 、气象服务C 、地质勘探D 、海洋观察学生姓名: 班级: 组别: 等级:7、与传统的手工测量手段相比,GPS技术具有的特点是A、测量精度高,操作复杂B、仪器体积大,不便于携带C、全天候操作,信息自动接收、存储D、中间处理环节较多且复杂8、GPS技术对交通的主要作用有A、增加能源消费B、降低行车速度C、导航D、加快运车速度9、当前,发达国家已开始把GPS技术引入农业生产,该农业生产被称为A、精准农业耕作B、粗放农业耕作C、密集农业耕作D、商品农业耕作10、GPS逐渐走进了人们的日常生活,成为人们出行、旅游、探险的好帮手,其原因正确的是A、GPS接收机的小型化以及价格的降低B、GPS可以帮助人们降低旅游成本C、GPS可以增加人们的旅游距离D、GPS可使旅游者更具安全感GPS最初是为军事应用而建立的,至今仍然由美国国防部控制。
3.3 全球定位系统及其应用教学目的:1.了解GPS原理。
2.了解GPS在各个部门中的应用。
重点与难点:GPS应用教学过程:地理信息技术是现代地理科学研究的主要技术手段之一,包括:GPS、RS、GIS,三者的结合即为数字地球。
[问题]你对GPS了解多少?GPS定位原理是什么呢?[阅读]探索活动。
实际上三颗卫星即可实现定位,但为了提高精度,减少误差,一般要求四颗,用于定位的四颗卫星即为定位星座。
一、全球定位系统1、介绍:GPS,美国从本世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994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一代卫星导航与定位系统。
目前的全球覆盖率为98%,它能够实时测量“四度”:经度、纬度、高度、速度。
2、组成:(1)空间部分:使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。
21+3颗卫星均为近圆形轨道,运行周期约为11小时58分,分布在六个轨道面上(每轨道面四颗),轨道倾角为55度。
卫星的分布使得在全球的任何地方,任何时间都可观测到四颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图形。
这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
(2)地面监控部分包括四个监控间、一个上行注入站和一个主控站。
监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。
监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。
主控站设在范登堡空军基地。
主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据,利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和时钟改正值。
上行注入站也设在范登堡空军基地。
它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。
这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次。
(3)用户设备:GPS接收机。
P78和P80图。
二、GPS应用:1、特点:全天候、高精度(民用码:利用差分技术,可以得到小于5米的精度)、自动测量、实时性。
《全球定位系统及其应用》教学设计一、教材分析(一)教材的地位与作用《全球定位系统及其应用》选自湘教版地理必修三第三章《地理信息技术应用》第三节。
本章安排在《区域可持续发展》之后,旨在使学生理解3S技术在区域可持续发展中的重要性。
3S技术越来越广泛地应用于社会生产和生活等诸领域,必将成为高考命题的重要内容之一。
本课是在GIS、RS之后和数字地球之前的一课,为《数字地球》的学习奠定了基础,是本章中重要的组成部分。
(二)课标要求举例说出全球定位系统在定位导航中的应用。
(三)教材处理1、通过第二次世界大战和第二次海湾战争中的两个战争片段导入新课,吸引学生兴趣,便于学生进入学习主题。
2、通过阅读专栏“导航与定位技术的发展”使学生弄清全球定位系统的来龙去脉。
通过活动专栏“卫星导航定位系统的新时代”激发学生的民族紧迫感和民族自豪感。
3、利用图文资料介绍全球定位系统的组成和基本工作过程,而对较为复杂的工作机制,不做深入研究。
4、重点介绍全球定位系统在交通运输、航海、航空导航中的应用,不涉及复杂的原理,只介绍定位导航的主要功能。
二、学情分析本节位于本章第三节,学生在前面已经学习了地理信息系统及其应用和遥感及其应用,对地理信息技术已有了一定的认识。
因此,学生接受本节知识难度不大。
而且,本节课与社会生产生活以及区域可持续发展关系密切,学生会有较高的探究热情。
课堂不涉及复杂的原理和工作机制,学生应该能顺利完成探究活动。
三、教学目标和重点难点的确立(一)教学目标依据课程标准的要求、课程资源和学生的实际情况,确立教学目标如下:1、知识与技能:解释全球定位系统的概念,并初步了解其工作原理;说出全球定位系统的三个组成部分及其主要功能;说出GPS 接收机的主要种类及其主要用途;举例说明全球定位系统在定位导航中的应用。
2、过程与方法:通过示意图分析全球定位系统的组成,并讨论该系统的功能;通过收集资料,讨论我国导航定位技术的发展;通过“车载GPS的功用”和“GPS在航海、航空领域的应用”等案例,认识全球定位系统在定位导航中的应用。
第三节全世界定位系统及其应用【学习目标】⒈认识全世界定位系统( GPS)特色、主要功能和应用的领域。
⒉举例说出全世界定位系统(GPS)在定位导航中的应用。
【学习重难点】全世界定位系统( GPS)在定位导航中的应用。
【学习流程】【自主先学】自主先学一:全世界定位系统( GPS)是由哪三部分构成的?自主先学二:简述全世界定位系统(GPS)的特色。
自主先学三:全世界定位系统( GPS)的主要功能是什么?【组内研学】全世界定位系统( GPS)的主要应用于哪些领域?【沟通促学】沟通促学一:GPS在航海、航空导航中是怎样应用的?沟通促学二:物流公司使用GPS 有什么启迪?沟通促学三:依据 GPS 的工作原理与GPS 在物流公司中应用的启迪,我们四周还有哪些工作能够应用GPS,并简单描绘在这些工作中应当怎样应用GPS。
【反应评学】1.以下相关全世界定位系统构成的表达,正确的选项是()A .全世界定位系统由 24 颗卫星、航天飞机、空间试验室等构成B.由主控站、监控站和信息注入站构成C.主要由 GPS 卫星接收机和 GPS 数据办理软件等构成D.GPS主要由空间卫星系统、地面监控系统、用户设施系统构成2.构成 GPS 接收机硬件的两大单元是()A.接收机硬件、数据办理软件B.天线单元、接收单元C.发射单元、接收单元D.接收单元、办理单元3.不论是在飞机或汽车上,仍是在野外观察旅游途中,只需拥有手机大小的 GPS 信号接收机,你就能随时知道()A .自己所在地的季节B.自己所在地的天气C.自己所在地的地理坐标D.自己所在地的天气4.拥有全能性、全世界性、连续性和及时性特色的是()A .遥感技术B.地理信息系统C.全世界定位系统D.数字地球5.到当前为止,我国已成功发射了数颗北斗导航试验卫星,北斗卫星导航系统除能够供给精准的定位、测速外,还可以够供给的服务包含()①授时②通服气务③农作物长势展望④气温异样监测A .①② B.③④ C.①④ D.②③ 6.读图,回答相关问题。
第三章地理信息技术应用3.3 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2.掌握主要组成部分及主要工作原理。
3.了解全球定位系统在目前的主要应用【重点难点】1.全球定位系统的组成2.全球定位系统的工作原理【课堂导学】1993年4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察卫星。
十几小时后,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。
阅读上面材料思考美国使用的这种卫星救援系统是什么?一、全球定位系统(一)概念【自主学习】阅读教材,什么是全球定位系统?全球定位系统是美国从本世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,目前的全球覆盖率为98%。
在美国,GPS全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月,航天飞机升空,共同位列为20世纪“三大航天工程”。
GPS与欧洲的“伽利略”、俄罗斯的“格洛纳斯”和中国的北斗卫星导航并称全球四大四大定位系统(二)GPS的组成GPS定位系统由GPS卫星空间部分(空间星座)、地面控制系统和用户GPS接收机(用户系统)三部分组成。
二.全球定位系统的功能【自主学习】阅读教材及下表,了解GPS 的功能 GPS应用领域 主要功能在林业管理方面的应用 GPS 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作用在合理施肥,精确农业管理方面的应用 依据农田土壤养分含量分布图,设置有GPS 接收机的“受控应用”的喷施器,在GPS 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。
(1)可以监测作物产量(计算机\产量监视器\GPS 接收机)(2)帮助合理施肥(3)应用于土壤养分的分布调查(GPS 接收机把样品的位置)在精确定时方面的应用每颗GPS 卫星上都有精密的原子钟,所以GPS 接受器可以接收到精确的时间信息1.车载GPS 的功用信息接收信息发射 应用领域 通过车载GPS 可以在屏幕上及时查看车辆所在的经纬度、运行车载电台把定位信息发给监控中心,在电子地图上显示出来,可对车辆进行城市公共汽车调度管理,旅游区车辆报警与调度,海关、公安、海防等部门使装有GPS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,并使行车、乘车安全系数大大提高等功能。
第三章第三节全球定位系统及其应用一、教学目标设计(一)知识与技能1、能够用自己的语言解释全球定位系统的概念,并初步了解其工作原理;2、了解GPS接收机的主要种类及其主要用途;3、举例说出全球定位系统(GPS)在定位导航中的应用4、能举例说明全球定位系统在日常生活中的作用。
(二)过程与方法1、通过读“GPS组成示意图”,分析全球定位系统的组成,并讨论各子系统的功能;、3、通过定位游戏的完成,掌握全球定位系统工作的基本原理;4、通过角色扮演让学生了解全球定位系统在日常生活中的作用;3、通过阅读教材中提供的资料和课件的展示,探讨我国导航定位系统的发展。
(三)情感、态度与价值观1、通过全球定位系统神奇功能及广泛应用领域的介绍,激发学生的求知欲和科学探究精神。
2、通过对中国“北斗”定位系统的介绍,增强学生的民族自信心和爱国情感。
二、教学重点1、全球定位系统的概念、基本组成和工作原理。
2、全球定位系统的主要应用。
三、教学难点:全球定位系统的应用四、教学方法:游戏法、实践法、多媒体辅助教学法、问题情境教学法、教授法等五、教学过程:新课导入:播放手机地图导航的语段语言,引出本节课要学习的全球定位系统。
一、全球定位系统1、概念是具有在海、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。
游戏:1、选出2名同学参加游戏。
2、蒙住第一个人的眼睛。
3、第二人指挥第一个人(被蒙眼人)通过障碍区域并到达指定地点(障碍区域由对手设置,可利用学生的手臂和腿设置高低不同的障碍。
指定地点放置苹果。
承转:通过刚才的游戏我们体验到了定位的乐趣,但也应该体会到团队合作的重要性,要想赢得比赛需要多人默契的配合才能获胜,GPS的工作过程也是如此。
2、组成:(1)空间部分:使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。
21+3颗卫星均为近圆形轨道,卫星的分布使得在全球的任何地方,任何时间都可观测到四颗以上的卫星。
定位原理:GPS定位原理是什么呢?[阅读]探索活动。
地理ⅲ湘教版3一、教材分析1、本课在整个课程体系中的地位和作用地理信息技术是地理科学内部不可分割的组成部分,是地理科学进展的研究手段和关键技术。
地理信息系统、遥感、全球定位系统是地理信息技术的三大核心部分,而地理信息系统和遥感技术的应用离不开全球定位系统的支持。
科学的教学目标具有良好的导向和鼓舞作用。
依照课标要求,结合教材内容和学生实际,我拟定了如下的三维教学目标:2、教学目标(1)知识与技能●能够用自己的语言说明全球定位系统的概念,并初步了解其工作原理。
●能简要说明全球定位系统的起源与进展。
●能说出全球定位系统的三个组成部分及其要紧功能。
●能说出GPS接收机的要紧种类及其要紧用途。
(2)过程与方法●通过阅读教材中提供的资料并上网搜索GPS相关信息,阐述全球定位系统起源与进展。
●通过读“GPS组成”示意图,分析全球定位系统的组成,并讨论各子系统功能。
●通过多媒体收集有关资料,列出讨论提纲,探讨我国导航定位系统的进展。
(3)情感态度与价值观:●通过全球定位系统奇异功能及广泛应用领域的介绍,激发学生的求知欲和科学探究精神。
●通过“迅速进展的中国定位导航”的学习,增强学生的民族自信心和爱国情感。
3、重点、难点重点:全球定位系统的组成及其作用。
难点:全球定位系统(GPS)的差不多原理二、教学过程(一)新课导入阅读95页阅读材料,从军用到民用—全球定位系统无处不在。
在日常生活中,你接触过GPS吗?(通过学生积极发言生活中的事例,激发学生爱好,初步了解GPS,引入新课。
)(二)讲授新课活动一:探究GPS概念【角色扮演】假设你是(士兵、导游、家长……)【问题探究】当你外出旅行或者野外探险的时候,为了不迷失方向,请问你通常用哪些方法来辨别方向或确定你所在的位置?(通过日常生活中常见的问题,激发学生的爱好并引入GPS概念。
)1、概念——全球定位系统(Global Positioning System简称GPS )是利用卫星,在全球范畴内实时进行导航、定位的系统。
第三节全球定位系统及其应用状元笔记卫星信号传播和接收不受天气等因素影响,与其他定位、导航系统相比,GPS具有海、陆、空全方位,全天候、高精度、自动化、高效益等优点。
空间星座是由24颗卫星组成,是全球定位系统全部卫星。
定位星座至少有4颗卫星,有时某地上空可能多于4颗卫星,它们也共同起到定位导航的作用,准确度会更高。
基础整理本节内容包括两部分:一是介绍全球定位系统的概念、组成,二是全球定位系统与定位导航。
综合探究1.我国国家GPS技术研究中心首次借助GPS高科技手段,为目前正处于地壳活跃期的青藏高原进行“体检”。
科学家们经过10年观察,精确地测定出了目前青藏高原的垂直运动和水平运动的年平均速率。
请你说说科学家们是如何利用GPS来研究喜马拉雅山块体和西藏板块的运动方向和运动速度的。
探究:GPS定位原理类似于三球定位原理。
由已知空间位置的GPS卫星发射信号,在地面(或空中)的GPS接收机跟踪接收GPS卫星发射的信号,测量信号从卫星到接收机天线的传播时间,计算出卫星到接收机的距离。
如果接收到3颗卫星的信号,GPS接收机可以利用三球定位原理,计算出接收机所在位置的经度、纬度和高程。
如果接收到4颗卫星的信号,GPS接收机还可以获得定位时间。
如果GPS接收机捕捉到4颗以上卫星的信号,就可以提高定位精度。
假如GPS接收机不断地更新位置,就可以通过跟踪接收GPS卫星发射的信号,得到自己在不同位置的经度、纬度、高程与定位时间,进而算出移动方向和速度。
科学家们要把测地型GPS接收机固定在三个适当地点的岩石上,构成三角形监测,CPS 卫星以每秒1 000次的速率不问断地发送自身的星历参数和时间信息,地面接收机收到这些信息,并测得接收到的卫星每个信号的时间,便可自动计算出接收机所在地点的纬度、经度和高程。
通过R时间地检测,便可以精确计算出青藏高原岩体的运动速度和运动方向。
2.某学校地理科研小组,为了更好地观测天体,找到天体的准确位置,要利用GPS手持机测量学校天文台的地理坐标。
湖南省衡阳市八中高中地理3.3 全球定位系统及其应用导学案湘教版必修3【学习目标】3.了解GPS接收机的主要种类及其主要用途。
4.能举例说明全球定位系统在定位导航和日常生活中的应用。
【自主学习】(请同学们仔细阅读教材P95——P101内容,独立完成以下内容)一、全球定位系统(GPS)1.概念:全球定位系统是具有在海、陆、空进行、的新一代卫星导航与定位系统。
2.系统组成:GPS由(24颗卫星)、(1个主控站、3个注入站、5个监控站)、(接收设备)三个部分组成。
在用GPS导航定位时,要想获得准确的三维信息(经度、纬度和高程),必须接收到颗GPS卫星的信号,这颗卫星称为3.GPS接收机分类:按照不同的标准,有不同的分类方法,根据用途分类,GPS接收机有以下几种:。
二、全球定位系统与定位导航GPS的最初设计主要是出于,随着对其技术的进一步改进,GPS应用领域正在不断地拓展,目前已在,以及农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业得到广泛应用,而且也逐步深入到我们的日常生活中。
【合作探究】一、请同学们利用课堂5分钟时间,交流自主学习内容,互相解疑析惑,补充问题答案,列出小组不能解决的问题。
二、小组合作讨论探究问题探究点一全球定位系统的组成、特点、应用原理【探究材料】1.GPS系统共有24颗在轨卫星,相邻两个GPS星座卫星轨道之间的夹角为________度。
2.每个卫星轨道上各有________颗卫星,两两相隔约为________度。
3.全球定位系统有哪几部分构成?4.全球定位系统的特点是什么?探究点二全球定位系统与定位导航【探究材料】材料一浓雾协助英法联军创造了“九日奇迹”。
1940年5月24日,德军以“闪电战”攻破马其诺防线,把40万英法联军包围在法国的敦刻尔克海滩上。
这时德军离港口仅10英里。
但在5月24日中午,希特勒却下令部队停止前进,直到5月26日下午才取消命令又继续前进。
利用这两天时间,联军在沙滩上布置好环形防线,掩护撤退。
全球定位系统及其应用[学习目标定位]1.了解全球定位系统的概念、组成。
2.能举例说明全球定位系统在定位导航中的作用。
一、全球定位系统 自主预习1.概念:具有在海、陆、空进行全方位、实时①三维导航与②定位功能的新一代卫星导航与定位系统。
2.组成 (1)空间星座:由③21颗工作卫星、3颗备用卫星组成。
要获得运动的点的准确的三维信息,必须接收到④4颗GPS 卫星的信号。
(2)地面控制系统:包括1个⑤主控站、3个注入站和5个监控站。
(3)用户系统(接收设备)a .组成:包括接收机硬件、⑥GPS 数据处理软件等。
b.接收机类型⎩⎪⎨⎪⎧ 导航型接收机:用于⑦运动载体导航,实时给出 载体的位置和速度测地型接收机:用于精密⑧大地测量和精密工 程测量,定位精度高授时接收机:利用GPS 卫星提供的⑨高精度时间 标准进行授时,多用于天文台及无线电通讯3.思考教材P 97~98活动提出的问题。
合作探究读“GPS 卫星星座示意图”,回答下列问题。
(1)GPS 是________________的简称,是具有在海、陆、空进行________、________________与________功能的新一代卫星导航与定位系统。
(2)GPS 的空间星座由________颗工作卫星、________颗备用卫星组成,在全球的任何地方、任何时间都可监测到________颗以上的卫星。
在GPS 导航定位时,要想获得准确的三维信息,必须接收到________颗GPS 卫星的信号,它们被称为________________。
(3)全球定位系统可以提供哪些方面的信息?答案 (1)全球定位系统 全方位 实时三维导航 定位(2)21 3 4 4 定位星座(3)地球表面任何一点的经度、纬度、海拔高度和速度。
反思归纳 GPS 的组成和工作原理 练习巩固 读“GPS 卫星定位示意图”,完成下列问题。
(1)全球定位系统主要由空间星座、地面控制系统和用户系统三部分组成。
第三节全球定位系统及其应用
状元笔记
卫星信号传播和接收不受天气等因素影响,与其他定位、导航系统相比,GPS具有海、陆、空全方位,全天候、高精度、自动化、高效益等优点。
空间星座是由24颗卫星组成,是全球定位系统全部卫星。
定位星座至少有4颗卫星,有时某地上空可能多于4颗卫星,它们也共同起到定位导航的作用,准确度会更高。
基础整理
本节内容包括两部分:一是介绍全球定位系统的概念、组成,二是全球定位系统与定位导航。
综合探究
1.我国国家GPS技术研究中心首次借助GPS高科技手段,为目前正处于地壳活跃期的青藏高原进行“体检”。
科学家们经过10年观察,精确地测定出了目前青藏高原的垂直运动和水平运动的年平均速率。
请你说说科学家们是如何利用GPS来研究喜马拉雅山块体和西藏板块的运动方向和运动速度的。
探究:GPS定位原理类似于三球定位原理。
由已知空间位置的GPS卫星发射信号,在地面(或空中)的GPS接收机跟踪接收GPS卫星发射的信号,测量信号从卫星到接收机天线的传播时间,计算出卫星到接收机的距离。
如果接收到3颗卫星的信号,GPS接收机可以利用三球定位原理,计算出接收机所在位置的经度、纬度和高程。
如果接收到4颗卫星的信号,GPS接收机还可以获得定位时间。
如果GPS接收机捕捉到4颗以上卫星的信号,就可以提高定位精度。
假如GPS接收机不断地更新位置,就可以通过跟踪接收GPS卫星发射的信号,得到自己在不同位置的经度、纬度、高程与定位时间,进而算出移动方向和速度。
科学家们要把测地型GPS接收机固定在三个适当地点的岩石上,构成三角形监测,CPS 卫星以每秒1 000次的速率不问断地发送自身的星历参数和时间信息,地面接收机收到这些信息,并测得接收到的卫星每个信号的时间,便可自动计算出接收机所在地点的纬度、经度和高程。
通过R时间地检测,便可以精确计算出青藏高原岩体的运动速度和运动方向。
2.某学校地理科研小组,为了更好地观测天体,找到天体的准确位置,要利用GPS手持机测量学校天文台的地理坐标。
但他们在天文台内测出的天文台地理坐标还不如从地图上查出的准确。
你能给他们说明这是什么原因吗?
探究:GPS空间卫星由24颗卫星组成。
其中,工作卫星21颗,备用卫星3颗,平均分
布在6个轨道上,每个轨道4颗卫星,在半径26 560千米的近圆形轨道上运行,运行周期为11小时58分钟。
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。
要实现地面接收机的定位,地面观测者最少要见到4颗卫星,因为要解算观测站点的三维坐标,必须观测到4
颗以上的GPS卫星。
如果不能同时接收到4颗卫星的信号,则不能正确定位。
在天文台内,由于天窗太小,GPS手持机不能同时接收到4颗卫星的信息,故它不能正确地测量出天文台的地理坐标。
思考发现
1.全球定位系统的全称是“授时与测距离导航系统——全球卫星定位系统”。
在美国,全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月、航天飞机升空,共同被列为20世纪“三大航天工程”,也是当代世界航天航空技术、无线电驼通信技术和计算机技术的综合结晶。
2.GPS的用户系统(接收设备)就是用户手中的各种各样的GPS接收机,GPS接收机的种类很多,接接据点机的用途可分为导航型接收机、测地型接收机和授时型接收机;按接收机的载波频率可分为单频接收机和双频接收机;按接收机通道数可分为多通道接收机、序贯通道接收机、多路多用通道接收机;按工作原理还可以分成码相关型接收机、平方型接收机、混合型接收机、干涉型接收机等。
3.全球定位系统的主要作用是定位导航,在
学习这部分知识时要注意理论联系实际,有条件
的学校可配合野外考察,学习使用GPS手持机。
在野外,利用GPS手持机,第一,可以随时确定
自己所处的位置(定位);第二,可以帮助我们找
到到达目的地的最佳路线和方向,顺利到达目的
地;第三,大多数GPS能够显示当地的日出日落
时间,便于合理安排出发、宿营时间;第四,GPS
每秒更新一次当前地点的坐标信息,每一点的坐
标与上一点坐标进行比较,就可以知道自己的前
进方向。
卫星导航定位系统的新时代
目前,美国的GPS是世界上最成熟的卫
星导航定位系统.但其他国家也开始研发或
已建立了类似的卫星导航定位系统。
俄罗斯的卫星导航定位系统——GLONASS于1995年12月开始运行。
与GPS相比,GLONASS系统的精度比较低。
且由于经费短缺。
GLONASS的在轨卫星数目不断减少,工作能力未能达到设计水平。
中国于2003年5月发射了“北斗一号”卫星的备份星.与前两颗“北斗一号”工作星组成了完整的卫星导航定位系统。
至此,中国成为世界上第三个拥有卫星导航定位系统的国家。
“北斗一号”卫星导航定位系统是一个区域性卫星导航系统,只用于中国及其周边地区。
欧洲正在实施“伽利略”计划,建设欧洲自己的卫星导航定位系统。
“伽利略”计划预计投资32亿欧元,发射卫星30颗,于2008年建成并投入使用。
该系统的设计能十分强大。
甚至具有美国GPS所没有的技术优势和服务范围。
2004年1月11日,该系统在我国长江航道上进行了部分功能的测试。
开展GPS主题活动
小组成员可选择的活动任务可选择的活动形式
A组上收集各种GPS接收机的图片
上收集有关GPS接收机的特点、用途等信息
整理、排版、打印收集到的图片、文本信息
走访调查当地GPS销售、应用的单位与个人
到书店寻找有关GPS图书杂志
到图书馆查找GPS的相关资料
……办主题板报、墙报
出宣传小册子、画报
制作计算机演示文稿(如PowerPoint文稿)
联系使用GPS的单位或个人观看GPS操作抄演示
聘请相关人员作专题报告
B组
C组
D组
……
物流公司使用GPS的启示
物流公司是经营货物流通与运输的企业。
在货物承运中,物流公司建立物流GPS 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络查询密码。
当货物装到运输车辆后,货主和物流公司都可以随时通过络按货号和密码查询货物当前的运输位置,大大提高了物流企业的工作效率与质量。
GPS就是这样,可以巧妙灵活地运用于各个领域,包括生产、生活的各个环节。
根据GPS的工作原理与GPS在物流企业中应用的启发,开展下面活动:
1.请你设想一下,我们周围还有哪些工作可以应用GPS,并简单描述在这些工作应该如何应用GPS。
2.如果你有兴趣,自拟题目,写一篇短文,畅想GPS在未来生活中的应用,向报刊投稿。
问题探究
挪威首都奥斯陆曾发生过一起救护车失窃事件。
当时窃贼在奥斯陆市中心发现一辆救护车上空无一人,而且车门敞开,于是蹿上汽车扬长而去。
没想到,他还没开多远就听见身后的警笛声越来越响,再抬头一看,空中竟然还有一架警察直升机在他头顶盘旋。
原来,这辆救护车上安装了GPS设备。
【问题】警察是如何追上窃贼的?
导思:GPS不仅为用户提供定位、导航功能,而且也可将其位置、速度、航向等信息传
递给控制中心。
探究:被盗车辆的定位:当救护车司机发现车辆被盗时,立即报警;警方启动GPS监控系统和该市的电子地图,确定被盗车辆的位置、速度以及行驶方向等信息并传递给警方地面警车和空中直升机驾驶员,提供最佳抓捕路径。
警方交通工具的定位与导航:驾驶员们根据总部提供的最佳抓捕路径和驾驶室内的电子地图快速到达被盗车辆附近地区,并结合总部提供的被盗车辆的信息实施抓捕。
教材链接
1.民用车:驾驶安全,防盗,防劫。
交通部门:实现对公交车、出租车、长途客车定位监控和调度。
金融、保险部门:对特种车辆,如运钞车,要求实施严密监控,装上GPS能最大限度地实施监管、调度和指挥,防止事故的发生,打击盗窃、抢劫车辆等犯罪团伙,使车辆得到充分的保护。
公安、消防部门:对警车实施合理调度,科学合理地部署警力,与110报警台直接连接,提高社会治安水平。
物流车管理:GPS物流系统将长途运输与门对门的配送进行合理控制调度,如果监控车辆行驶在非正常路线或进行其他计划外的任务等将全部显示在电脑显示屏上。
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接穗数和产量,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产量分布图。
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。
合理施肥,精确农业管理:依据农田土壤养分含量分布图,设置有GPS接收机的“受控应用”的喷施器,在GPS的控制下,依据土壤养分含量分布图,能够精确地给田地的各点施肥,施用的化肥种类和数量由计算机根据养分含量分布图控制。
2.略。
3.略。