[生活链接] 春种时节，新疆的棉花地里一台台拖拉机驾驶室里没人，但它却自己跑了起来，这就是安装了北斗导航农机自动驾驶系统的“超级播种机”，一台播种机一天差不多能播种150亩棉花。这套系统大致可以分为三个部分：一部分安装在拖拉机上，另一部分安置在卫星数据服务站，还有一部分则是太空中游走的卫星。系统利用卫星定位、机械控制、惯性导航技术，在作业时，使农机按照规划好的路线，自动调整行进方向。
课程标准 | 学习目标 | 核心素养 |
举例说明全球定位系统(GPS)在定位导航中的应用。 | 了解：全球定位系统种类，如中国的北斗导航系统，“伽利略系统”等。 知道：GPS的概念、主要组成及工作过程。 理解：GPS的工作原理及主要功能。 应用：学会利用GPS的工作原理分析其主要的应用领域，学会使用GPS接收机。 | 综合思维：归纳、总结全球定位系统的工作原理和用途。 地理实践力：利用智能手机进行实时导航。 |
自主预习固根基主干引导 夯基固本
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
系统结构 | 组成和分布 | 功能 |
空间星座 | 由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成 | 为全天候的全球定位提供可能 |
地面控制系统 | 1个主控站 | 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GPS卫星的轨道和卫星时钟数据 |
3个注入站 | 在每颗卫星运行至上空时，将导航数据及主控站的指令注入到卫星 | |
5个监控站 | 监测与调控卫星上的各种设备的工作、运行情况 | |
用户系统 | 包括接收机硬件、GPS数据处理软件等用户设备。硬件由天线单元和接收单元组成 | 捕获GPS卫星信号，实时地计算出三维坐标、速度以及时间 |
3．GPS接收机的常见类型
根据用途可将GPS接收机分为：导航型接收机、测地型接收机和授时接收机等。
[自我探究] 遥感技术与全球定位系统的区别是什么？
[答案] 遥感技术获取的常为呈面状的地理信息，其范围一般较大；全球定位系统获取的为点状的地理信息，非常精确。同时，遥感技术注重于“看”，是“人视力的延伸”；全球定位系统则主要是定位与导航。
二、全球定位系统与定位导航
1．最初设计目的：军事目的。
2．精度
(1)静态导航定位：能达到厘米级甚至毫米级精度。
(2)动态定位：能达到1米内的精度。
(3)速度测量：能达到厘米级精度。
(4)时间测量：能达到毫微秒级精度。
3．应用领域
(1)在交通、邮电、地矿、建筑、农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业得到广泛应用。
(2)监测地壳的微小移动，帮助预报北斗手机号定位地震。
(3)GPS与GIS、RS结合，为资源调查、工程管理、精细农业服务等。
1．下列属于全球定位系统组成部分的是( )
A．存储设备 B．信息传输装置
C．地面控制系统 D．传感器
答案 C
解析 传感器、信息传输装置是遥感技术系统的主要设备；存储设备是GIS硬件组成；GPS由空间星座、用户系统和地面控制系统三部分组成。
2．在南极地区，判断地理方位最好利用( )
A．指南针 B．北极星
C．太阳 D．GPS
答案 D
解析 GPS可以提供准确的三维坐标。
[教材P97～98活动]
我国导航定位技术发展的讨论提纲
小组 | 讨论主题 |
A组 | 我国导航定位技术的发展历程 |
B组 | GPS技术在大地测量方面的应用 |
C组 | GPS技术在工程测量方面的应用 |
D组 | GPS技术在航空摄影测量方面的应用 |
E组 | GPS技术在地球动力学方面的应用 |
…… | …… |
A组 我国导航定位技术的发展历程
我国的航天科技事业在逐步建立和发展中。从1970年4月把第一颗人造卫星送入轨道以来，我国已成功地发射了100多颗不同类型的人造卫星。
B组 GPS技术在大地测量方面的应用
在大地测量方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，提供高精度的地心坐标，测定和精确大地水准面。我国已完成西沙、南沙岛各岛屿与祖国大陆的GPS联测，使海岛与全国大地网连成一个整体。
C组 GPS技术在工程测量方面的应用
在工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区地面沉降监测，大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程。
D组 GPS技术在航空摄影测量方面的应用
在航空摄影测量方面，除应用GPS技术进行航测外，还控制测量、航摄飞行导航、机载GPS
航测等航测成图的各个阶段。
E组 GPS技术在地球动力学方面的应用
我国已开始用GPS技术监测南极洲板块运动、青藏高原地壳运动、四川鲜水河地壳断裂运动，建立了中国地壳形变观测网、三峡库区形变观测网、首都圈GPS形变监测网等。GPS技术已经用于海洋测量、水下地形测绘。我国的《全球定位系统(GPS)测量规范》已于1992年10月1日起实施。
此外，在军事、交通、邮电、地矿、建筑以及农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业，在航空航天、测时授时、物理探矿、资源测定等领域，也都开展了GPS技术的研究和应用。
[教材P101～102活动]
1．GPS还可以应用在大地测量、地震监测、地形测量、林业测量、水利监测、国土资源调查、城建规划勘测等多个方面，并提高工作效率。
资源调查：土地探测，如森林区、山坡地违规开发、查报工作。使用GPS可顺利导航至可疑之变异点，并直接查询、调阅地籍图等相关资料以利研究判断。
大地测量：利用GPS测定地球上任何点(包括地面上和海洋上)的位置，以及测定地球重力场和地球形状、大小等。
林业面积测绘：GPS在林业面积测绘的应用主要有两个方面，一是用于定位造林地块，地块位置和形状，便于在地形图上标注具体的位置；二是利用GPS求算面积。
森林防火：利用GPS进行火场定位、火场布兵、火场面积测量，火灾损失估算，精确度高，安全性强，能够实时、快速、准确地测定火险位置和范围，为防火指挥部门提供决策依据，已被国内外防火机构广泛采用。
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分布图，再通过和土壤养分含量分布图的综合分析，可以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。
2．畅想GPS新生活
GPS业界流行这样一句话“GPS的应用只受到人们想象力的限制”。随着GPS的发展，GPS已经不再只局限于行业应用，GPS更大的一部分市场是民用级的个人消费。车载机或者手持机，将是离我们最近的一种消费。
现在你已大体了解了手持GPS在实际生活中的主要用途，对照自己对理想生活的向往，以上功能中是否有可以满足的需求。
你基本可以确定是否需要买一个GPS了。有人会问：没有自备车，也不会开车，单纯为了旅游(自助游)去弄一个GPS是不是太奢侈了？实际上，像数码相机一样，新科技带给我们的是一个完全不同的生活方式。
3．GPS应用领域及主要功能
GPS应用领域 | 主要功能 |
在海洋测绘中的应用 | 海洋测绘主要包括海上定位、海洋测量和水下地形测量。对海洋划界、航道测量以及海洋资源勘探与开采、近海工程、海面变化、板块运动以及海啸等研究具有重要作用 |
在旅游及野外考察中的应用 | 在旅游及野外考察中，如到风景秀丽的地区去旅游，到原始大森林、雪山、峡谷或者沙漠地区考察，GPS接收机是你最忠实的向导。利用它，你可以随时知道所在的位置及行走速度和方向，使你不会迷失 |
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，寻水源和测定地区边界等方面可以发挥其独特的重要作用 |
在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，能够精确地给田地的各点施肥 |
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接收机可以接收到精确的时间信息 |
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