学年高二地理必修三学案与检测31《全球定位系统的应用》中图版.docx

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学年高二地理必修三学案与检测31《全球定位系统的应用》中图版

第一节　全球定位系统的应用

[学习目标]　1.结合教材相关内容，了解全球定位系统的基本工作原理和组成。

2.联系生活中的实例，说明全球定位系统在定位导航中的应用。

一、全球定位系统

自主预习

1．全球定位系统即①GPS。

它是利用卫星网络来获得地面某点②经纬度和③高程的系统。

2．全球定位系统由3个相对独立的部分组成，即④空间部分、⑤地面监控系统和⑥用户设备部分。

空间部分由分布在距地面20200千米的⑦6个轨道面上的⑧24颗卫星组成；用户设备部分为GPS接收机，接收3颗卫星的信号可确定接收机所在点位的位置；如果接收4颗或4颗以上的卫星信息，可计算出运动状态中接收机的速度。

思考　GPS导航定位获取的三维信息是什么？

它和通常所说的地理位置有什么区别？

答案　三维信息是指所在地的经度、纬度和高程。

我们所说的地理位置除经纬度位置、海拔高度外，还指某地的海陆位置、经济地理位置等内容。

合作交流

下图是“GPS卫星星座图”。

读图，回答下列问题。

（1）GPS由三大子系统组成，除空间部分外，还有________系统和________部分。

（2）空间部分共有______颗卫星，其中，工作卫星______颗，备用卫星________颗，平均分布在__________个轨道平面上，每个卫星轨道上有________颗卫星。

卫星的分布保证地面上任何地点、任何时间都可以测到________颗以上的卫星。

（3）GPS工作卫星不间断地发送各自与______________相关的参数和______________信息，GPS用户接收机接收到这些信息后，经过计算便可以求出自身所在地点的____________位置、________方向以及________速度和______________信息等。

（4）GPS的控制部分是__________，其主要作用是什么？

答案　

（1）地面监控　用户设备

（2）24　21　3　6　4　4

（3）定位　时间　三维　三维　运动　时间

（4）地面监控系统　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。

反思归纳　全球定位系统的组成及工作原理

（1）组成

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，能够提供精确的三维坐标、速度和时间，如下表所示：

系统结构

组成与分布

主要作用

全球定位系统

空间部分

由分布在距地面20200千米的6个轨道面上的24颗卫星（其中3颗备用）组成

不间断地发送各自与定位相关的参数和时间信息

全球定位系统

地面监控系统

由1个主控站、3个注入站和5个监控站组成

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

GPS接收机

接收到3颗卫星的信息，可知所在点的位置；接收到4颗或4颗以上卫星的信息，可计算运动速度。

此外还可显示一些附加数据，如距离和航向

（2）基本工作原理

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。

具体如下图所示：

练习巩固

GPS技术具有全天候、高精度和自动测量的特点，因此它作为先进的测量手段和新的生产力，已经由国防建设领域迅速融入到国民经济建设和社会发展的各个领域。

据此回答下列问题。

（1）无论是在飞机或汽车上，还是在野外考察、旅行，只要拥有手掌大小的GPS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．自己所在地的气候

（2）具有全天候、高精度和自动测量等特点的地理信息技术是（　　）

A．遥感技术B．地理信息系统

C．全球定位系统D．数字地球

（3）利用GPS可以（　　）

A．进行自然资源调查、环境监测

B．监测地球板块运动状态和地壳变形

C．预报自然灾害，对农作物估产

D．处理和管理地理数据，方便用户查询、检索

答案　

（1）C　

（2）C　（3）B

解析　第

（1）题，GPS手持机可以显示携带人的地理坐标、海拔高度等信息。

第

（2）题，可以采用排除法来选择出正确的答案。

第（3）题，调查自然资源、监测环境，预报自然灾害、对农作物估产的技术手段是遥感，处理和管理地理数据，方便用户查询、检索的是地理信息系统。

二、全球定位系统的应用

自主预习

GPS具有⑨全天候、⑩高精度和⑪自动测量的特点，目前GPS的主要功能是⑫定位和⑬导航。

其被广泛应用到：

（1）军事领域：

给航行中的军舰、飞机及导弹提供定位和导航信息。

（2）测量：

与传统的手工测量手段相比，具有测量精度⑭高；操作简便；便于携带；⑮全天候操作；信息自动接收、存储等优势。

（3）交通：

对车辆跟踪、调度管理，节省成本。

（4）救援：

提高对⑯火灾、⑰犯罪现场、⑱交通事故的反应效率，在恶劣场所对失踪人员有效搜寻、救援。

（5）农业：

发达国家开展“⑲精准农业耕作”：

利用GPS获取农田信息。

计算机分析处理数据，决策出农田地块的管理措施，精确施肥、喷药。

达到降低农业⑳生产成本，降低

环境污染的目的。

渔民有了GPS，能准确测定鱼群位置。

（6）娱乐：

出行、旅游、探险的好帮手。

思考　利用GPS如何实现“精准农业耕作”？

答案　利用GPS进行农田信息定位获取，包括产量监测、土样采集等；计算机系统通过对数据的分析处理，决策出农田地块的管理措施；然后把产量和土壤状态信息装入带有GPS设备的喷施器中，精准地给农田地块施肥、喷药。

合作交流

2012年9月28日在澳大利亚BlueScopeSteel钢铁公司的厂房里，无人操作的起重机牢牢夹起体积庞大的钢板，准确地放置于目标地点，这就应用了澳大利亚GPS生产商LocAtA公司开发生产的新产品——超高精度的地面GPS定位系统。

2011年日本“3·11”大地震为有观测史以来日本最大规模的地震，本次日本大地震的救援工作，各国救援队都广泛应用GPS定位器，利用GPS全球定位系统快速精确定位灾民，高效完成救援，充分利用“黄金72小时”。

根据以上材料及所学知识，分析探究：

全球定位系统的应用领域主要有哪些？

答案　全球定位系统主要的应用领域有：

军事、测量、交通、救援、农业、娱乐等。

反思归纳　全球定位系统的应用领域

领域

作用

军事

主要用来给航行中的军舰、飞机及导弹等设施提供定位和导航信息，同时也广泛应用于野外行进中单兵和移动装备的定位及跟踪

测量

测量精度可以达到厘米级的程度，广泛应用于大地测量、资源勘探、地壳运动观测、地籍测量等领域

交通

可以对车辆进行跟踪、调度管理，合理分配车辆，为汽车提供导航服务

救援

利用全球定位系统对消防人员、救护人员、交通警察进行应急调遣，提高紧急事件处理部门对火灾、犯罪现场、交通事故、交通堵塞等紧急事件的反应效率；装有GPS设备的特种车辆、渔船可在遇到突发事件时进行报警、定位；对失踪人员实施有效搜寻、救援

农业

利用GPS进行农田信息定位获取，经计算机系统分析处理，决策出农田地块的管理措施，从而精确地给农田地块施肥、喷药；渔业生产中，应用GPS可准确测定鱼群位置

娱乐

GPS是人们出行、旅游、探险的好帮手。

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。

野外探险者可快捷地找到合适的道路和宿营地点，并在发生险情时，迅速定位、报警，以便及时、有效地得到救援

练习巩固

结合下图完成

（1）～（3）题。

（1）北斗卫星导航系统的用途是（　　）

①为用户提供实时的空间位置　②为交通运输的调度指挥提供移动数据　③服务于资源勘查、动态监测和有关部门的规划决策　④为用户提供各种分类信息的查询

A．①②B．①③

C．①④D．②④

（2）下列不属于北斗卫星导航系统组成部分的是（　　）

①信号接收机　②北斗卫星　③传感器　④车载移动电话

A．①②B．①③

C．①④D．③④

（3）下列属于北斗卫星导航系统应用范畴的是（　　）

①交通运输　②搜索营救　③调度指挥　④导弹发射

A．②③④B．①②③④

C．①②D．③④

答案　

（1）A　

（2）D　（3）B

解析　第

（1）题，①②属于北斗卫星导航系统的用途，③属于RS（遥感）的用途，④属于GIS（地理信息系统）的用途。

第

（2）题，卫星导航系统由空间星座（导航卫星）、地面控制系统和用户系统（信号接收机）组成。

第（3）题，北斗卫星导航系统可以用于交通运输、搜索营救、调度指挥、导弹发射等各个方面。

课堂小结

课堂检测

结合所学知识，完成1～3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

3．利用GPS可以（　　）

①大地测量　②地壳运动观测　③对车辆进行跟踪、调度　④预测地震发生　⑤野外救援

A．①②③④B．②③④⑤C．①②③⑤D．①③④⑤

答案　1.B　2.B　3.C

解析　第1题，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，其中，空间部分由分布在距地面20200km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。

第3题，GPS能观测地壳运动，但不能预报地震。

读下图，回答4～5题。

4．上图是诺基亚的一款GPS手机的GPS功能显示图，该手机的出现说明了（　　）

A．GPS技术已经成为人们日常生活的必备工具

B．随着GPS技术的普及，民用GPS技术发展很快

C．只有名牌的手机厂商才有能力开发GPS手机技术，中国目前还没有掌握此技术

D．手机GPS导航不需要通过GPS卫星，有手机信号就行

5．手机GPS功能的出现，说明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手机成为时尚

B．GPS技术可以帮助人们选择最合适的旅游线路，降低旅游成本

C．GPS技术可以扩大人们的出行范围

D．GPS技术可使旅游者更具安全感

答案　4.B　5.B

解析　本题组以实际的生活实例为背景，考查全球定位系统在交通领域的应用。

第4题，GPS有定位导航功能，接收信号时，首先需要卫星进行定位；GPS手机的出现，说明GPS已融入人们的生活，但并不是人们日常生活的必备工具；中国已经掌握了研发GPS手机的技术。

第5题，人们出行、旅游、探险时用到GPS技术，说明GPS技术具有定位、导航的实用价值，有利于旅游者选择旅游线路。

6．下图为GPS接收机显示的信息，读图回答下列问题。

（1）该目标的经纬度为________、________。

（2）GPS为用户提供三维坐标，三维坐标是指________。

（3）图中位于头顶处的卫星代号是________。

（4）图中卫星中，信号最强的三颗为________、__________、________。

信号最弱的两颗为________和________。

（写代号）

答案　

（1）39°58′27.9″N　116°18′50.2″E　

（2）经度、纬度、高度　（3）11　（4）8　11　28　2　20

40分钟课时作业

[基础过关]

结合所学知识，完成1～2题。

1．下列不属于全球定位系统的组成部分的是（　　）

A．空间部分B．用户设备部分

C．地面监控系统D．传感器

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（　　）

A．能为科学家提供准确精密的三维坐标

B．对陆地、天空和地下可以直接拍摄图片

C．服务过程有定时、间断性特点

D．通过全球定位系统可以随时读取各种信息资料

答案　1.D　2.A

解析　第1题，传感器是遥感技术的主要设备。

第2题，全球定位系统可以提供准确精密的三维坐标。

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。

下图是装备了军用GPS接收机的美国士兵。

结合所学知识完成3～5题。

3．关于GPS地面监控系统的叙述正确的是（　　）

A．主控站是无人值守的数据采集中心

B．监控站计算星历和卫星钟的改正参数

C．主控站兼有监控站的功能

D．信息注入站将每天监控站计算出的改正参数等，注入每颗GPS卫星

4．配备GPS接收机的美国士兵，获取信息的过程是（　　）

①工作卫星获取信息　②监控站　③主控站计算和改正参数　④信息注入站　⑤空间卫星　⑥GPS接收信息

A．①—②—③—④—⑤—⑥

B．②—③—④—⑤—⑥—①

C．③—④—⑤—⑥—①—②

D．④—⑤—⑥—①—②—③

5．若一位美国士兵要使用接收机获取信息，正确的操作步骤是（　　）

①尽量寻找开阔的地点　②按开机键显示收星界面，观察收到卫星信号的质量　③将显示屏中的界面切换至数据查询界面　④读数，确定所要的信息

A．①②③④B．④①②③

C．③④①②D．③④②①

答案　3.C　4.A　5.A

目前，发达国家已开始把GPS技术引入农业生产，即所谓的“精准农业耕作”。

结合所学知识，完成6～7题。

6．GPS在“精准农业耕作”中可（　　）

①获取农田信息　②分析处理获取的信息　③决策管理措施　④将产量和土壤状态信息装入带GPS设备的喷药、施肥设备

A．①②③④B．①④

C．②③④D．①②

7．“精准农业”与“石油农业”相比，可（　　）

A．忽视农田内农作物的差异

B．对同一农田内的作物统一施药

C．在不减产的情况下，增加生产成本

D．降低因施肥、除虫对环境造成的污染

答案　6.B　7.D

解析　本题组主要考查GPS系统在农业中的应用。

GPS主要是获取空间数据以进行空间定位，而决策管理措施是人的工作。

“精准农业耕作”就是将GPS技术引入农业生产实施精准耕作，可以在尽量不减产的情况下，降低生产成本，有效避免资源浪费，降低因施肥、除虫对环境造成的污染。

下图是“某地地形简图”，M点位于36.5°N。

两中学生分别到达P、M点，测量并计算出两点相对高度是288米。

读图回答第8题。

8．两学生测量当地的海拔高度，所用最便捷的技术是（　　）

A．遥感B．全球定位系统

C．地理信息系统D．数字地球

答案　B

解析　全球定位系统主要用于地物的位置、高程、运动速度、方向等的测量，海拔高低在GPS手持机上可直接显示出来。

9．阅读材料，回答下列问题。

材料一　车载GPS用户导航系统会突然失灵，造成行车中选错路线。

据GPS厂商说，事故与美国对卫星参数进行调整有关、并且有些零部件老化，导致下游GPS定位芯片出现计算错误而无法正常工作。

材料二　喀麦隆海关引进GPS设备监控从阿拉伯出港在喀麦隆境内的中转货物，并要求货物运输车辆上安装监控显示器。

（1）材料一“对卫星参数进行调整”和“GPS定位芯片计算”分别属于GPS的哪种组成部分完成的任务（　　）

A．空间卫星　地面监控系统

B．地面监控系统　空间卫星

C．地面监控系统　用户设备部分

D．用户设备部分　地面监控系统

（2）在GPS汽车导航过程中，数据信息在汽车、卫星和服务中心之间是如何传递的？

（3）根据自己的理解，说明GPS对行车的积极作用。

（4）根据材料二，试说明如何利用GPS系统提高物流企业的工作效率与质量。

答案　

（1）C

（2）汽车中的GPS用户接收了GPS卫星信息，计算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送至服务中心。

服务中心再根据汽车所在的位置及时为汽车提供导航。

（3）规划最佳行车路线，引导驾驶；及时掌握道路交通状况，了解出行目的地停车状况等。

（4）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。

这样当货物装到运输车辆后，货主和物流公司都可以随时随地通过网络按货单号和密码查询货物当前的运输位置，从而提高了物流企业的工作效率与质量。

解析　本题以与生活有关的实际材料为案例，考查了GPS的工作原理、组成与应用。

第

（1）题，对GPS卫星的调整是通过地面监控系统完成的，而下游GPS定位芯片是用户设备。

第

（2）（3）题，注意GPS信号传递中三者之间的关系和GPS对汽车的定位与导航作用。

正因为如此GPS可为行车提供路线选择、引导行驶等功能。

第（4）题，叙述过程注意GPS在货物流通中定位的应用。

[能力提升]

某同学骑自行车自甲地向乙地持续行进，进行野外地理考察。

该同学利用手持GPS接收机每间隔60秒自动记录一次位置。

图1是考察线路地质剖面图，图2是GPS所记录的位置分布图。

据此回答10～11题。

10．图1中①、②、③所对应的地质构造依次是（　　）

A．向斜、背斜和断层B．断层、向斜和背斜

C．背斜、向斜和断层D．背斜、断层和向斜

11．与图2相对应的剖面图是（　　）

A．a图B．b图

C．c图D．d图

答案　10.C　11.D

解析　第10题，从图1剖面可以看出，①地岩层向上拱起为背斜，②地岩层向下弯曲为向斜，③地岩层上下错动为断层，所以正确选项为C。

第11题，从图2可以看出，GPS接收机间隔60秒自动记录的位置远近不同，距离近的区域说明行进速度慢，为上坡路；距离远的区域说明行进速度快，为下坡路或平地。

这样，我们就可以根据甲、乙位置，判断相对应的剖面图是d图。

小强在一条较直的山路上骑自行车，车上安装全球定位系统（GPS），并用每6秒自动记录一点的方式，将自行车所到之处记录下来，再将这些资料下载到Google地球上展示。

读图完成12～13题。

12．小强在公路上全力冲刺，GPS的点位记录如上图公路上黑点所示。

小强所骑道路的高度剖面图最可能是下列选项中的（　　）

13．依GPS的记录，起点和终点的坐标分别为（28°26′34″N，118°E，112m）、（28°26′36″N,117°59′48″E,121m），小强的骑车方向（　　）

A．由西南向东北B．由东北向西南

C．由西北向东南D．由东南向西北

答案　12.B　13.D

解析　第12题，依据运动规律，上坡速度较慢，同样的时间，行驶的距离较短，黑点较密；下坡速度较快，黑点较稀。

则从图中各段黑点的密度可以判断：

甲乙段及丙丁段应为下坡；而乙丙段应为上坡，过丁后黑点最密集，应为坡度很陡的上坡路。

第13题，根据起点和终点的经纬度的指示，可以判定骑车方向为由东南向西北。

14．阅读材料，回答下列问题。

材料一　目前，美国的GPS、欧洲的“伽利略”、俄罗斯的“格洛纳斯”和中国的北斗卫星导航四大定位系统齐聚太空。

材料二　中国的北斗卫星系统仿真图。

（如右图）

材料三　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，而且车门是敞开的，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用直升机在他头顶盘旋。

原来，这辆救护车上安装了GPS设备。

（1）有关北斗导航系统的叙述，正确的是（　　）

A．北斗导航系统的关键装置是传感器

B．是一种专门处理空间数据的计算机系统

C．具有高精度、全天候、自动测量、实时性的特点

D．广泛应用于资源勘探、环境监测、自然灾害预报监测等领域

（2）为了对台风进行监测，我国采用的主要技术手段是（　　）

A．数字地球系统B．人工拍摄

C．GPSD．多媒体技术

（3）结合材料三，请描述出警察抓捕盗车贼的信息在GPS各组成部分间的传递过程。

（4）材料三中，警察是如何追上窃贼的？

答案　

（1）C　

（2）C

（3）被盗救护车上的GPS将其三维坐标、运动速度和方向提供给空间部分，空间部分将信息传递给监测站，监测站将数据传递给主控站，主控站将数据传递给警方的GPS。

（4）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、速度以及驶向等信息进而实施抓捕。

解析　在GPS中，各项数据的传递过程如下：

监测站获取GPS数据，并将数据送至主控站——控制、调度卫星→注入站——将主控站的改正参数等注入每颗卫星。