版高中地理 第三章 地理信息技术应用 第三节 全球定位系统及其应用学案 中图版必修.docx

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版高中地理第三章地理信息技术应用第三节全球定位系统及其应用学案中图版必修

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。

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

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

（1）空间星座：

由21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4颗GPS卫星的信号。

（2）地面监控系统：

包括1个主控站、3个注入站和5个监控站。

（3）用户系统（接收设备）

①组成：

包括接收机硬件、GPS数据处理软件等。

②接收机

类型

判断

1．全球定位系统的主要作用是定位和导航。

（　√　）

2．要实现地面接收机的定位，地面观测者最少要接收到4颗GPS卫星的信号。

（　√　）

3．GPS卫星发送的导航定位信号是一种可供无数用户共享的信息资源。

（　√　）

4．北斗卫星导航系统能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，但受天气影响较大。

（　×　）

二、全球定位系统与定位导航

1．精度

（1）静态导航定位：

达到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：

达到毫微秒级精度。

2．应用

最初用于军事目的，目前已扩展到以下领域：

（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、精细农业服务等。

思考

　举例说明GPS在大地测量中的作用。

答案　GPS定位不受地形、地物限制，用于大地测量准确方便。

例如喜马拉雅山主峰珠穆朗玛峰最新高度8844.43米，就是运用GPS技术测得的。

探究点　全球定位系统及其应用

阅读下面的三则材料，分析完成下列问题。

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”攻破马奇诺防线，把40万英法联军包围在法国的敦刻尔克海滩上。

从26日至31日都是大雾天气，浓厚的云雾笼罩在海峡上空，加上油库燃烧形成的黑烟，使德军战斗机找不到轰炸目标。

到4日上午，联军共撤出34.6万人，有人说是浓雾创造了奇迹。

材料二　据有关报道，第二次海湾战争中，伊拉克军方点燃巴格达周围浇灌石油的战壕来阻碍美军事行动，但美专家指出烟雾对美军使用的卫星制导导弹没有任何影响。

材料三　在第二次海湾战争中，许多美国飞行员在被击落后还能得以生还，人们常常惊羡于美国人的神奇。

1．材料一和材料二中同样是烟雾，为什么能阻滞德军的袭击，而不能对美军的轰炸产生影响？

答案　“二战”时的德军飞行员主要依靠人眼的视力发现目标，一旦有低层烟雾出现，人会看不清地面的物体。

而第二次海湾战争中，因为美军采用了全球定位系统（GPS），能提供精密的三维坐标、速度和时间，并且具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点，因而不受烟雾的影响。

2．在材料三中美军是如何确定飞行员的位置并进行救援的？

答案　美军用的是GPS技术。

因为当时多国部队是跨国界、跨地区作战，对地理环境相当陌生，仅依靠地图的作用是有限的，正是因为有了手持型GPS接收机的帮助，才使许多美国士兵得以生还。

3．GPS提供了哪些信息使其能应用于导航？

答案　GPS提供的定位信息主要有经度、纬度和高程。

1．全球定位系统的特点

2．全球定位系统的应用

应用领域

作用

救援

广泛应用于消防、救护、交通疏导、搜寻自然灾害及突发事故中失踪人员、渔船救助等突发事件方面

交通

航海

①GPS航海自主导航系统：

向用户提供船舶的位置、航速、航向和时间信息，也包括海图、航迹显示等。

②港口管理和进港引导系统：

主要用于港口、码头的船舶高度调整、进港船舶引导，以确保航行安全和秩序。

③航路交通管理系统：

主要用于近海和内河船舶导航和管理

航空

实现最佳空域划分与管理、空中交通流量管理以及飞行路线管理，保证了空中交通管制的安全性和灵活性

公共

交通

实时播放路况信息、自动匹配最优行车路线，能最大限度地满足乘客的要求，从而减少空载率，降低能源消耗

旅游探险

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；野外探险者可以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

军事

为各种军事活动定位、导航，如许多高科技武器配备了GPS系统，精确制导，大大提高了命中率

生产和工

程建设

可以利用GPS系统发展“精准农业”，精确地喷洒化肥和农药；同时也广泛运用于工程定位、测量领域，提高工程建设的效率和精确性

科学研究

可以监测地壳运动等

“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。

技术手段

应用过程

实质

RS

收集信息的感知手段

“看”一面

GIS

分析、对比、计算数据源

“想、算”一面

GPS

定位、导航

定“点”（单个、多个）

读“车载GPS导航监控原理示意图”，回答1～2题。

1．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

2．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

答案　1.C　2.B

解析　第1题，M表示地理信息系统的生成过程：

由纸质地图进行数字化处理，并经过相应的信息处理，生成电子地图。

第2题，交通监控中心监控车辆的行驶状况，主要通过随时掌握车载GPS所在地的地理坐标。

2017年天津全运会上，北斗卫星导航应用技术为赛事提供全面保障。

据此完成1～2题。

1．北斗卫星导航系统除能够提供精确的定位、测速外，还能够提供的服务包括（　　）

①授时　②通信服务　③农作物长势监测　④气温异常监测

A．①②B．③④

C．①④D．②③

2．在应用地理信息系统进行城市道路规划时，最适合作为基准图件的是（　　）

A．行政区划图B．人口密度图

C．遥感影像D．商业分布图

答案　1.A　2.C

解析　第1题，农作物长势监测和气温异常监测通过遥感技术可实现。

第2题，遥感影像能及时真实地反映城市道路现状，以此为基准图件制作出的规划才能切合实际。

热力图是利用手机基站定位，获取该区域的用户数量来渲染地图颜色，实时描述人群分布密度和变化趋势的一种地图。

下图为“某区域热力图”。

某游客从下图A处驱车赶往B处，其手机地图提示“前方1千米处行驶非常缓慢”。

完成3～4题。

3．该游客手机地图发出该提示信息需利用的地理信息技术有（　　）

A．GPS和RSB．GIS和RS

C．GPS和GISD．GIS、RS和GPS

4．通过对热力图提供的大数据进行分析，不能（　　）

A．确定道路拥堵状况B．评估区域商业价值

C．核定区域游客数量D．助力交通部门决策

答案　3.C　4.C

解析　第3题，手机地图发布该提示信息需要利用GPS对车辆进行定位，还需要利用GIS对线路状况信息进行分析、处理。

第4题，热力图能实时描述人群分布密度，而游客数量是不断变化的，通过对热力图提供的大数据进行分析，并不能核定区域游客数量。

5．阅读材料，回答问题。

“下一辆车离本站还有1.2千米，约3分钟内到达。

”这是记者2013年在上海公交71路凯旋路站看到的一块约1.1米高、2米长的智能化电子站牌上显示的内容。

2分钟后，电子站牌再次显示：

“下一辆车离本站400米，1分钟内到达。

”40多秒后，记者看到离本站60米开外的一辆71路公交车缓缓驶来。

（1）智能化电子站牌采用了哪一种地理信息技术？

（2）结合其他地理信息技术的使用，电子站牌将会更加智能化。

请你设想一下，电子站牌还可以具备哪些智能化功能？

答案　

（1）GPS技术。

（2）结合地理信息系统等的使用，电子站牌除了能告知乘客下班车位置、到站时间，还可以提供沿途施工、车辆抛锚、天气、新闻、广告等信息；还可以配备数字电视，解除乘客等车时的枯燥乏味。

图表特征：

“3S”图像往往作为考查的载体，用来考查“3S”技术的应用。

在遥感图像中，遥感影像图是根据遥感影像绘制的图形；GIS图像主要是根据GIS的图层叠加原理，展示不同的图层；GPS多以材料为背景，图像呈现不多，一般仅通过手持机界面图或工作流程图来考查，但与RS和GIS的综合应用所得的图像也是较为常见的考查方式。

下图为某冰川所在区域遥感影像。

图中甲点所处的地形是（　　）

A．山谷B．山脊C．冲积扇D．盆地

下图为某冰川所在区域遥感影像。

图中甲点所处的地形是（　　）

A．山谷　B．山脊　C．冲积扇　D．盆地

要求判断一个点的地形。

1.冰川块状分布，伸出多处冰舌，可知图示区域冰川作用活跃。

2．根据成像原理，地势较低的山谷光线较暗，地势较高的山脊光线明亮。

甲处光线较暗，应为山谷。

A

（2017·银川调研）现代地理信息技术已经广泛应用于地理环境的研究，服务于日常生产生活。

读图，回答

（1）～

（2）题。

（1）利用图甲可以（　　）

A．了解地形和地貌特征，开展土地资源调查

B．监测风沙和干旱灾害，进行灾情预测分析

C．确定时间和空间定位，进行路线筛选导航

D．测算经济和人口数据，确定商业网点布局

（2）有关图乙车载导航仪及其所示电子地图，下列说法正确的是（　　）

A．车载导航仪借助GIS实现精确定位

B．车载导航仪通过RS获得交通信息

C．电子地图可以实现人机交互功能

D．电子地图不能显示自然地理信息

答案　

（1）A　

（2）C

解析　第

（1）题，图甲是遥感影像图。

遥感主要是人的视力的延伸，用它可以获取图像，了解地形和地貌特征，开展土地资源调查。

B选项中的灾情预测分析、C选项中的路线筛选、D选项中的测算经济和人口数据只能由GIS来完成。

第

（2）题，车载导航仪借助GPS获得交通信息，实现精确定位，再通过电子地图呈现出来，实现人机交互的功能；电子地图也能显示河流、湖泊等自然地理信息。

2017年9月16日，第六届中国卫星导航与位置服务年会暨首届卫星应用国际博览会传来消息，我国北斗卫星导航全球系统正式启动建设，计划今年发射四颗全球组网卫星，拉开面向全球服务的帷幕。

结合“‘北斗’定位系统示意图”，完成1～2题。

1．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

2．该系统适用的领域有（　　）

①铁路运输　②渔业生产　③勘探　④森林防火

A．①④B．②③

C．①②③D．①②③④

答案　1.D　2.D

解析　第1题，信号接收机属于用户系统，北斗卫星属于空间星座，这都属于北斗导航卫星系统的组成部分。

第2题，该系统已在测绘、电信、水利、公路交通、铁路运输、渔业生产、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。

基于北斗卫星导航系统的减灾防灾安全预警系统在我国灾害防治中已成功应用，并对我国灾害防治水平的提升产生了重大而深远的影响。

下图为“某地等高线地形图”。

据此完成3～4题。

3．该地区的地质灾害（　　）

A．发生频率随降水量的增多而减少

B．多分布于西部和北部的高山高原

C．可通过加强监测和预报避免损失

D．强度与地质构造和地形地貌有关

4．北斗卫星导航系统可用于灾害预警，主要是因为它能（　　）

A．及时发现地面变动，并传输位置信息

B．发布实时灾情信息，有利于救灾

C．分析灾害的成因，提出相应解决措施

D．根据灾害特点，模拟灾害发生的过程

答案　3.D　4.A

解析　第3题，根据图示经纬度和等高线数值可以确定，该地位于我国西南地区，多地震、滑坡、泥石流等地质灾害，其强度与地质构造和地形地貌有关。

第4题，北斗卫星导航系统能够进行空间定位，在灾害发生时能够及时发现地面变动，并传输位置信息，起到灾害预警的作用。

“因地形，用险制塞”是修筑长城的一条重要经验。

一支探险队对乙图中古长城遗址遗迹进行了考察。

读图结合相关知识，完成5～6题。

5．若乙图所示地区有古长城经过，你认为最可能的位置是（　　）

A．①B．②

C．③D．④

6．考察队员利用手中的GPS信号接收机，不可能完成的任务是（　　）

A．测定古长城的地理位置

B．测量古长城的海拔

C．确定考察队员的行进方向

D．获取古长城毁坏情况的图片

答案　5.B　6.D

解析　第5题，据甲图知，古长城沿山脊的走向分布，根据等高线分布判断①②位于山脊，而①沿等高线分布，②沿山脊走向分布，所以②为古长城经过位置。

第6题，GPS具有定位和导航功能，能测定古长城的地理位置和海拔，确定考察队员的前进方向；而获取古长城的毁坏情况需借助遥感技术。

读“我国地壳运动观测网图”，回答7～8题。

7．对地壳运动进行精确观测采用的主要技术是（　　）

A．遥感技术B．全球定位系统

C．地理信息系统D．数字地球

8．根据观测站的分布特点判断，建立地壳运动观测网最主要的目的是（　　）

A．泥石流、滑坡的监测和预报

B．大地高程测量

C．地震监测和预报

D．电离层研究

答案　7.B　8.C

解析　图中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。

而各站点之间的距离位移测量则需要用GPS技术。

（2017·北京朝阳区期末）某科技公司研发了一款手机软件。

人们通过该软件就能快速租用和归还一辆单车，完成一次几千米的市内骑行。

下图示意北京某用户在一天中的不同时段利用该软件查询到的同一区域单车分布状况。

据此回答9～10题。

9．图中不同时段单车分布存在差异的原因最可能是该区域（　　）

A．办公区集中B．住宅区集中

C．公交站点集中D．工业区集中

10．查询同一区域单车分布状况主要运用的地理信息技术是（　　）

A．GPS和GISB．RS和GPS

C．RSD．RS和GIS

答案　9.B　10.A

解析　第9题，从图中可以看出，该区域9：

43单车分布较稀疏，23：

11单车分布较密集，故该区域最可能为住宅集中分布区，白天人们骑单车上班，该区域停放单车较少，晚上人们骑单车下班，该区域停放单车较多。

第10题，RS的主要功能是获取信息，GPS的主要功能是定位和导航，GIS的主要功能是信息处理。

查询同一区域单车分布状况，需要运用的地理信息技术主要是GPS和GIS。

读下图，完成11～12题。

11．此图是一款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，我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

12．手机GPS功能的出现，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，不必担心迷路

C．GPS技术可以扩大人们的出行范围

D．GPS技术可以使旅游者玩电子游戏

答案　11.B　12.B

解析　第11题，GPS有定位和导航功能，接收信号时，需要先通过卫星进行定位；GPS手机的出现，说明GPS已融入人们生活，但并不是人们日常生活必备工具；我国已掌握了研发GPS手机的技术。

第12题，人们出行、旅游、探险时用到GPS技术，有利于旅游者选择旅游线路。

13．读“GPS系统工作流程图”，回答下列问题。

（1）填出图中甲、乙分别代表的内容。

甲：

____________________，乙：

____________________。

（2）GPS卫星星座中有________颗工作卫星，要想获得准确的三维信息，至少需要________颗定位卫星提供数据。

（3）如果你要进行一次探险活动，需要________型接收机，该类型接收机按具体用途还有哪几种？

（4）如果某人驾车自驾游时出现紧急情况，监控中心可通过车载GPS获取哪些信息？

答案　

（1）地面监控系统　GPS接收机

（2）21　4

（3）导航　车载型、航海型、航空型、星载型。

（4）车辆情况、出事地点等。

解析　第

（1）题，根据图中箭头的指向，具有监测控制功能的是地面监控系统，接收信号的是GPS接收机。

第

（2）题，在GPS系统中有21颗工作卫星；要获取精确的三维信息，至少需要4颗工作卫星提供数据。

第（3）题，探险需要导航型接收机。

第（4）题，监控中心可通过GPS获取车辆情况、出事地点、人员等信息。

14．2013年4月16日，一艘“MVSuez”号商船在支付210万美元赎金后被索马里海盗释放，后来又险遭另一帮海盗打劫，于是印度与巴基斯坦分别派出军舰“戈达瓦里”号及“巴布尔”号护航。

结合所学知识回答下列问题。

（1）被劫船只能迅速接近护航军舰，得益于地理信息技术中的________（简称）系统。

为什么？

（2）该系统可以向用户提供船舶的哪些基本信息？

（3）若你是某物流公司（经营货物流通与运输的企业）的总经理，你将如何在物流GPS网络平台上利用GPS系统来提高物流企业的工作效率与质量？

答案　

（1）GPS　它可以向航海管理中心发送自己的位置和航向，并获得护航舰艇编队的位置。

（2）船舶的位置、航速、航向和时间信息；海图、航迹显示。

（3）当货主交付货物后，将GPS设备与货物捆绑在一起运输，然后提供给货主提货单和GPS网络查询密码；当货物装上运输车辆后，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，从而提高物流企业的工作效率与质量。

解析　第

（1）题，“迅速”是关键词，得益于定位导航系统，它可以向航海管理中心发送自己的位置和航向，还可以获知护航舰艇编队的位置。

第

（2）题，“基本”是关键词，可根据教材相关知识回答。

第（3）题，由于GPS接收机在接收工作卫星发出信号的同时，也可以把其所在地点的经纬度、海拔、速度等信息不停地发送给工作卫星，因此与电子地图配合，可以随时查询货物的位置、运动方向和速度等信息。

因此，利用GPS系统的工作原理和定位方法，物流公司可以对货物的运输进行合理调配，提高工作效率和质量。

考点题点细目表

考点

题点

题目序号

地理信息技术应用

全球定位系统及其应用

1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14

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