版高中地理第三章地理信息技术的应用第一节全球定位系统的应用学案中图版必修30713517.docx

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版高中地理第三章地理信息技术的应用第一节全球定位系统的应用学案中图版必修30713517

第一节　全球定位系统的应用

课程标准

举例说出全球定位系统（GPS）在定位导航中的应用。

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。

[基础知识梳理]

教材梳理1　全球定位系统

阅读教材P74～P76“全球定位系统”，填写下列知识。

1.概念：

利用卫星网络来获得地面某点经纬度和高程的系统。

2.组成：

系统结构

组成

功能

空间部分

21颗工作卫星，3颗备用卫星，共同运行于6个轨道面上

不间断地向地面监控系统发送各自与定位相关的参数和时间信息

地面监

控系统

1个主控站，3个注入站，5个监控站

监测和控制卫星上的各种设备的工作及卫星的运行

用户设

备部分

GPS接收机

显示接收机的经纬度、高度、运动方向和速度等信息

【图表解读】

1.读教材“图3-1-3全球定位系统的卫星星座”，据图说明全球定位系统的空间部分的组成及作用。

提示　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24颗卫星（其中3颗备用）组成，每个卫星轨道面上各有4颗卫星。

卫星轨道均为接近正圆的椭圆，运行周期约为11小时58分。

卫星的分布使全球的任何地点、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，这就提供了在时间上和空间上连续的全球导航能力。

2.读教材“图3-1-6GPS接收机的信号解读”，据图分析：

（1）说出该地经纬度和高度及误差。

（2）说出图示卫星数量及信号强度。

提示　

（1）该图表示接收机所在的经度为116°18′50.2″E、纬度为39°58′27.9″N。

接收机所在的高度为109m，误差为5.7m。

（2）卫星分布图描绘了在你所处位置（圆心）仰望天空能搜索到的8颗卫星，大圆表示地平线，小圆为抬头以45°角仰望天空的范围，越靠近圆心，卫星信号越强。

数字表示被接收到信号的卫星编号，黑色柱的长短表示信号强弱，一般能收到4～8颗卫星的信号。

教材梳理2　全球定位系统的应用

阅读教材P76～P79“全球定位系统的应用”，填写下列知识。

1.GPS的特点：

全天候、高精度、自动测量。

2.GPS的主要功能：

定位和导航。

3.GPS的应用领域：

（1）军事：

GPS最初建立的目的是为了军事应用。

（2）测量：

具有测量精度高；操作简便；仪器体积小，便于携带；全天候操作；信息自动接收、存储等优势。

（3）交通：

―→

（4）救援：

GPS可对消防人员、救护人员、交通警察进行应急调遣。

（5）农业：

GPS引入农业生产后产生了“精准农业耕作”。

（6）娱乐：

GPS走进了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的好帮手。

[预习效果自测]

在第36届世界空间科学大会上，武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室主任、中国两院院士李德仁指出，我国的二代导航定位系统将由12颗卫星组成，到2020年建成我国类似的独立自主的全球导航定位系统。

据此回答1～2题。

1.GPS卫星星座的工作卫星和在轨备用卫星分别是（　　）

A.21颗和3颗B.22颗和2颗

C.21颗和4颗D.22颗和4颗

2.有关全球定位系统的功能或特点的叙述，错误的是（　　）

A.服务过程有定时、间断性特点

B.对陆地、海洋、航空和航海领域均能服务

C.能为用户提供精密的三维坐标

D.服务范围有全球性、实时性特点

解析　第1题，GPS卫星星座由24颗卫星组成，其中21颗工作卫星，3颗备用卫星。

第2题，GPS具有能够为海、陆、空提供全方位、全天候、高精度的三维位置、速度及时间数据等的特点。

答案　1.A　2.A

3.已知GPS卫星的运行周期约为11小时58分，则地面观测者要见到同一颗GPS卫星，应该（　　）

A.每天推迟4分钟B.每天同一时刻

C.每天提前4分钟D.每天提前13小时2分钟

解析　GPS卫星的运行周期约为11小时58分，运行2周则为23小时56分，同人们日常使用的一个太阳日（24小时）相差4分钟，因此，地面观测者要见到同一颗GPS卫星，应该提前4分钟。

答案　C

（2019·泉州质检）智能手机一般具备拍照、网页浏览、地图查询、定位导航等功能。

下图是某智能手机的GPS功能显示图。

读图回答4～5题。

4.手机GPS功能的出现，说明（　　）

A.GPS技术已成为人们日常生活的必备工具

B.GPS技术可以扩大人们的出行范围

C.随着GPS技术的普及，民用GPS技术发展很快

D.有手机信号就能进行GPS定位导航

5.手机GPS能够实现的功能有（　　）

①网络实时监视　②所处位置获取　③失窃汽车查找　④行车路线追踪

A.①②B.③④

C.①③D.②④

解析　第4题，GPS的主要功能是定位、导航，这不是人们日常生活必备的，A错。

GPS技术本身不能扩大出行范围，B错。

随着GPS技术的普及，人们使用越来越方便，民用GPS技术发展很快，C对。

GPS定位至少需要4颗卫星，不是有信号就行，D错。

第5题，结合前面分析，GPS主要功能是定位、导航，可以知道位置，为行车路线导航，所以D对。

GPS没有监视功能，也没有查寻功能，①③错。

所以A、B、C错。

答案　4.C　5.D

探究点一　全球定位系统

【案例探究】结合图示探究：

（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】

1.全球定位系统的功能、工作过程及特点

概念

利用GPS卫星，在全球范围内进行实时导航和定位的系统

组成及工作过程

用途

为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间

工作特点

全能性、全球性、全天候、连续性和实时性

在区域地理环境研究中的应用

在区域环境中利用较多的是为导航服务，地面监控系统把信息传给GPS卫星，得出处理后的考察点的地理位置和高程，获得精确数据，从而确定位置和前进方向，进而导航

2.全球定位系统的优势分析

优势

含义

全能性

不管是陆地上，还是海洋上，都可以依靠GPS进行定位导航；不管是航空活动还是航天活动（低轨航天器），都可以使用GPS进行定位导航

全球性

GPS所服务和覆盖的空间范围，遍及地球上的每一个角落

全天候

不管是在什么样的气象、气候条件下，都能提供服务

连续性

GPS能够连续不断地提供定位导航服务

实时性

GPS提供的信息是瞬时的、同步的，不是历史上的、过去的信息

【即时巩固】　读下图，回答问题。

上图是苹果的一款GPS手机的GPS功能显示图，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路线，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有安全感

解析　人们出行、旅游、探险用到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。

答案　B

探究点二　全球定位系统的应用

【案例探究】　2017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。

2019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”。

结合材料探究：

全球定位系统的应用领域主要有哪些？

提示　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】　全球定位系统在定位导航中的作用

应用领域

功能表现

具体用途

军事

定位导航

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

定位

GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘探、地壳运动观测、地籍测量

交通

定位导航

对车辆进行跟踪、调度管理、合理分配车辆，从而以最快的速度响应用户的乘车或配送请求，降低能源消耗，节省营运成本。

同时GPS对车辆还具有导航功能

救援

定位

可对消防人员、救护人员、交通警察进行应急调遣，从而提高紧急事件处理部门对火灾、犯罪现场、交通事故等紧急事件的反应效率

农业

定位

实施“精准农业耕作”及捕鱼

娱乐

定位导航

随着GPS接收机的小型化以及价格的降低，GPS逐渐走进了人们的日常生活，甚至与手机合二为一，成为人们出行、旅游、探险的好帮手

【即时巩固】　北京时间2013年6月26日8时7分许，搭乘3名中国航天员的“神舟十号”载人飞船返回舱，在位于内蒙古中部草原上的“神十”任务主着陆场预定区域顺利着陆。

在“神舟十号”飞船返回舱座椅的边上，放置着两个白色的包，这就是飞船紧急情况下着陆时保护航天员生命安全的救生包，在救生包中有GPS定位仪等。

据此回答

（1）～

（2）题。

（1）救生包中GPS定位仪的作用是（　　）

A.随时知道所在地的气候B.随时知道所在地的地理坐标

C.随时知道所在地的天气D.随时知道所在地的季节

（2）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

解析　第

（1）题，GPS能够提供准确的地理坐标，不能提供气候、季节、天气状况等信息。

第

（2）题，GPS用途广泛，目前的主要功能还是在定位和导航上，找矿、天气预报、地质测量只是间接的功能。

答案　

（1）B　

（2）A

晨背索引

1.说出全球定位系统的功能、工作过程及特点。

2.说出全球定位系统的优势。

3.说出全球定位系统在定位导航中的作用。

对点练一　全球定位系统

1.（2019·泉州高二检测）我国一探险队相隔一个小时看到GPS接收机分别显示如下界面。

关于该考察队的叙述正确的是（　　）

A.地处黄土高原向东南方向行进

B.地处华北平原，行进的相对高度达到800米

C.地处长江中下游平原，有可能遭遇台风天气

D.地处内蒙古高原，当地此时已是黑夜

解析　根据两图中的经纬度的变化判断，考察队向南、向东移动，应是向东南方向行进，A对。

根据经纬度判断，地处黄土高原区，图中的高差变化约223米。

夏季19点是黄昏时间。

答案　A

2.（2019·吉林高二检测）考察队所用手持式全球定位系统信号接收机显示如下界面，据此判断该考察队可能（　　）

地理坐标　39°30′31′N

82°30′50′E

海拔　1468m

误差　7m

A.在喜马拉雅山测量珠峰高度B.在柴达木盆地调查地质构造

C.在塔里木盆地勘探石油D.在河西走廊寻找地下水

解析　根据全球定位系统信号提供的三维坐标信息，喜马拉雅山在北纬30度以南，塔里木盆地主要在东经90度以西，河西走廊主要在东经95度以东，考察队应位于塔里木盆地。

答案　C

对点练二　全球定位系统的应用

（2019·福州高二检测）下图为“120急救指挥中心对某次马拉松比赛出救示意图”，读图完成3～5题。

3.救护车司机要想随时确定自己所处的地理坐标，需要拥有（　　）

A.计算机技术B.GPS信号接收机

C.地理信息系统D.遥感

4.通常确定地球上任何一点的地理位置应该具备以下三个数据（　　）

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

5.关于全球定位系统在交通运输中的作用的说法错误的是（　　）

A.车辆跟踪B.合理分配车辆

C.降低能耗D.提高运营成本

解析　第3题，救护车只要有GPS信号接收机，就能利用定位卫星，收到自己的地理坐标，随时知道自己所处的位置。

第4题，通常确定地球上任何一点的地理位置，要知道该地点的经度、纬度和海拔高度。

第5题，根据全球定位系统可以合理分配车辆，进行车辆跟踪，进行合理线路分配，进而降低能耗，降低运营成本。

答案　3.B　4.B　5.D

课后作业

基础冲A练

1.（2019·浙江学考）沙漠中的探险者要确定自己所处的位置，可以借助的地理信息技术是（　　）

A.遥感B.全球定位系统

C.地理信息系统D.数字地球

解析　定位是全球定位系统的基本功能，所以，沙漠中的探险者要确定自己所处的位置，可以借助的地理信息技术是全球定位系统。

答案　B

2.GPS是进行野外考察与探险的重要工具，其作用是（　　）

A.随时知道自己所在地的地理坐标

B.随时知道自己所在地的气候

C.随时知道自己所在地的地形

D.随时知道自己所在地的水位状况

解析　GPS可为野外工作者提供自己所在地的三维坐标（经度、纬度、海拔）。

答案　A

3.在下列选项中，可以利用全球定位系统监测的是（　　）

A.山体位移B.地震震级

C.震源深度D.地震烈度

解析　GPS可以测量山体的微小移动。

答案　A

（2019·衡阳高二检测）2019年3月底，搭载首颗新一代北斗导航卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射。

标志着北斗卫星导航系统已由区域运行向全球拓展。

据此回答4～5题。

4.北斗卫星导航系统能提供服务的领域，不包括（　　）

A.交通运输B.气象、渔业、林业

C.电信、水利、测绘D.人口普查

5.跟北斗卫星导航系统，具有相同功能的是（　　）

A.RSB.GPS

C.GISD.以上均不同

解析　第4题，北斗导航系统主要提供定位、导航、授时服务。

在交通、气象、海上生产、测绘等众多领域应用广泛。

第5题，美国的GPS系统与北斗系统提供相同的服务。

B正确。

答案　4.D　5.B

6.2014年1月3日，“泰山站”完成主体封顶。

2月8日上午11时国家海洋局宣布，中国南极泰山站正式建成开站。

泰山站位于中国南极中山站与昆仑站之间的伊丽莎白公主地，坐标，东经76°58′，南纬73°51′，海拔2621米。

据此完成下题。

可精确测量该站的地理坐标和海拔的地理信息技术是（　　）

A.GPSB.RS

C.GISD.GRS

解析　全球定位系统可以确定地点的三维坐标。

答案　A

由于精确农业优点多，其发展前景十分广阔，目前已在美国、英国、德国、荷兰、意大利等西方发达国家蓬勃兴起。

下图为“精确农业系统工作示意图”。

读图回答下题。

7.图中主要反映出（　　）

A.工业基础对农业生产的影响程度增强

B.土壤肥力对农业生产的影响程度增强

C.市场对农业生产的影响程度增强

D.技术对农业生产的影响程度增强

解析　图名是“精确农业系统工作示意图”，图中有GPS、电子图等地理信息技术的应用，故图中内容反映的是技术对农业的影响。

答案　D

8.某运动员在自行车上安装全球定位系统（GPS），并用每20秒自动记录一点的方式，将骑自行车所到之处记录下来。

右图是该运动员在山区公路上全力冲刺时GPS的点位记录。

GPS显示甲乙段最陡，乙丁两点海拔相同。

则图中坡最平缓的路段是（　　）

A.乙丙段B.丙丁段

C.丁戊段D.乙丁段

解析　由题中的信息可知，GPS显示甲乙段最陡，表现在图上是点位密度较大，说明甲到乙是一爬坡路段，因此可得知由甲到戊的地形剖面大致是：

据此分析可知丙丁段坡最缓。

答案　B

能力达标练

（2019·郑州调研）下图是车载导航仪面板示意图，行驶过程中始终显示车头朝上，指向标箭头随行车方向转动。

据此回答1～3题。

1.导航仪能及时显示汽车位置，主要依靠的技术是（　　）

A.遥感B.计算机

C.全球定位系统D.地理信息系统

2.汽车从当前位置行驶到百货大楼路程约为（　　）

A.800mB.1200m

C.1800mD.2000m

3.汽车在前方左拐弯后，导航仪面板上的指向标箭头朝向为（　　）

A.左上B.右上

C.左下D.右下

解析　第1题，遥感是利用地物反射率的差异获取地物实时分布状况的技术，地理信息系统的主要功能是数据查询和分析，全球定位系统的主要作用是对地物进行定位。

及时显示汽车位置主要依靠的是全球定位系统。

第2题，根据图中比例尺信息可知，图上1cm代表实际距离500m，对汽车当前位置与百货大楼之间的图上距离进行测量并进行相关计算即可。

第3题，导航仪面板上指向标的箭头始终朝向北，当汽车在前方左拐弯后，行驶方向为西南，而此时指向标箭头朝向右下。

答案　1.C　2.A　3.D

4.2019年，山东省高考试题运卷车，首次全部安装了定位系统，车辆只能沿规定的路线行走，车上安有监控，对车辆的一举一动全程实时监控，省教育厅工作人员在济南可看到车辆的一举一动。

该过程中运用的地理信息技术为（　　）

A.GPSB.GIS

C.RSD.以上都可以

解析　GPS技术可用于定位和导航。

答案　A

5.公交车不报站、报错站导致乘客下错站一直是市民投诉较多的问题。

长沙公交车上日前广泛应用的GPS语音自动报站系统却能从根本上解决这个问题。

此项技术应用的全球定位系统的功能是（　　）

①定位　②授时　③导航　④测量

A.①②B.③④

C.①③D.②④

解析　全球定位系统用于自动报站是应用的定位和导航功能。

答案　C

读GPS手持机界面图，界面上的时间为北京时间。

读图，完成6～7题。

6.此时，持有GPS手持机者所在地形区为（　　）

A.江汉平原B.江淮平原

C.华北平原D.江南丘陵

7.如果此日全球昼夜平分，那么此地离日落还约有（　　）

A.56分钟B.1小时

C.1小时1分钟D.1小时5分钟

解析　第6题，从手持机界面图上可以看到的信息有：

海拔17米，纬度32°03′23.2″N，经度118°45′54.6″E，北京时间16时59分11秒。

根据经纬度很容易判断该地位于江淮地区。

第7题，如果此日全球昼夜平分，那么该地应该地方时18时日落，根据该地与120°E相差1°14′5.4″，该地地方时比北京时间晚大约5分钟，所以此地离日落还约有1小时5分钟。

答案　6.B　7.D

8.阅读材料，回答下列问题。

材料一　国内的汽车租赁业务起步较晚，骗租、骗盗、逾期不还车、租金无法收回、超出约定范围行驶等行为时有发生，成为目前制约国内汽车租赁行业发展的主要原因。

由深圳卫通达公司开发完成的GPSONE系统已经率先为汽车租赁行业的科学化管理进行实践，实现了与多种现代化技术手段的有机结合，很好地解决了制约我国汽车租赁业发展的难题，在为汽车租赁业提供安全护航的同时，也为汽车租赁业的规范化经营奠定了基础。

材料二　第九届中国（北京）国际园林博览会在北京西南部丰台区境内永定河畔绿色生态发展带一线举行，总面积267公顷。

集中表现我国园林事业取得的新成就。

（1）汽车租赁中心要随时掌握每一辆已租汽车的位置，利用的是哪一种地理信息技术（　　）

A.RSB.GIS

C.GPSD.DOS

（2）简述该系统为汽车导航过程中的工作原理。

（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，园博会期间北方出租车司机要想使自己的车子跑得快，获得较多收入，他的车上要安装什么？

应用的是什么地理信息技术？

解析　本题以与生活有关的实际材料为案例，考查GPS的工作原理、组成与应用。

第

（1）题，要掌握汽车的位置，需对它进行准确空间定位。

全球定位系统就是通过利用GPS卫星星座、地面监控系统和GPS接收机等组成部分完成定位导航功能的。

第

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

正因如此，GPS可为行车提供路线选择、引导行驶等功能。

第（4）题，出租车司机要想跑得快、多拉客人多收入，他就必须要随时知道自己的位置和各个路段车辆的多少及他所跑的路线，所以他要用全球定位系统和地理信息系统，车上要安装GPS接收机。

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，服务中心就可以查询汽车位置。

（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）他的车上要安装GPS接收机，应用全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）。

9.阅读材料后填写下列知识。

材料　中国国家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。

测定结果表明，青藏高原地壳整体上在向北、向东运动。

喜马拉雅山块体以每年大约3.4厘米的速率相对亚欧板块北偏东30°左右的方向运动，隆升的平均速率为每年8～12毫米；西藏板块以每年2.8厘米左右的速率相对亚欧板块东北方向移动，隆升速率每年为4～7毫米。

这种运动速率的差异，导致青藏高原现今地质构造以南北方向的挤压为主，东西方向的拉张为辅。

（1）请你运用板块构造学说解释一下青藏高原是如何形成的。

（2）请你大体说说科学家是如何利用GPS来研究喜马拉雅块体和西藏板块的运动方向和运动速度的。

解析　第

（1）题，关于青藏高原的形成有多种解释，依据板块构造理论，青藏高原的形成是由印度洋板块和亚欧板块相互挤压碰撞形成的。

第

（2）题，科学家可以利用全球卫星定位系统（GPS）精确地计算出岩层的运动方向和速度。

答案　

（1）青藏高原的形成是由印度洋板块和亚欧板块相互挤压碰撞形成的。

（2）方法大体是：

把测地型GPS接收机固定在三个适当地点的岩石上，构成三角形监测网，GPS卫星以每秒1000次的速率不间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。

通过长时间地检测，便可以精确计算出青藏高原岩体的运动速度和运动方向。