全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用2

全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用[教學(xué)目標(biāo)]一、知識與技能了解GPS的基本原理；能舉例說明GPS在定位導(dǎo)航中的應(yīng)用。二、過程與方法以GPS在日常生活的應(yīng)用為例，培養(yǎng)學(xué)生嘗試從學(xué)習(xí)和生活中發(fā)現(xiàn)地理問題的意識，并通過列表比較的方法，培養(yǎng)和提高學(xué)生的分析、歸納和概括能力。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀以新技術(shù)在地理學(xué)的應(yīng)用為例，激發(fā)學(xué)生探究地理問題的興趣和動(dòng)機(jī)，了解地理信息技術(shù)在現(xiàn)代社會生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)合作精神，提高科學(xué)素養(yǎng)。[教學(xué)重點(diǎn)]全球定位系統(tǒng)（GPS）在定位導(dǎo)航中的應(yīng)用（舉例說明）。[教學(xué)難點(diǎn)]全球定位系統(tǒng)GPS的基本原理。[教學(xué)媒體與教具]多媒體[課時(shí)安排]2課時(shí)[講授過程]第一課時(shí)新課導(dǎo)入：地理信息技術(shù)是現(xiàn)代地理科學(xué)研究的主要技術(shù)手段之一，包括：GPS、RS、GIS，三者的結(jié)合即為數(shù)字地球。板書三節(jié)全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用問題思索：你對GPS了解多少？GPS定位原理是什么呢？板書：一、全球定位系統(tǒng)概述講述：美國從本世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國獨(dú)霸全球戰(zhàn)略重要組成。目前的全球覆蓋率為98%，它能夠?qū)崟r(shí)測量“四度”：經(jīng)度、緯度、高度、速度。分組討論：GPS由哪幾部分組成的？各部分的功能是什么？學(xué)生發(fā)言，教師指導(dǎo)：（1）空間部分：使用24顆高度約2.02萬千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。21+3顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運(yùn)行周期約為11小時(shí)58分（顧及地球自轉(zhuǎn)，地球-衛(wèi)星的幾何關(guān)系每天提前4min重復(fù)一次），分布在六個(gè)軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為55度。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時(shí)間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形。這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。?）地面監(jiān)控部分包括四個(gè)監(jiān)控間、一個(gè)上行注入站和一個(gè)主控站。監(jiān)控站設(shè)有GPS用戶接收機(jī)、原子鐘、收集當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理的計(jì)算機(jī)。監(jiān)控站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。主控站設(shè)在范登堡空軍基地。主控站主要任務(wù)是收集各監(jiān)控站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘改正值。上行注入站也設(shè)在范登堡空軍基地。它的任務(wù)主要是在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時(shí)把這類導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天進(jìn)行一次。（3）用戶設(shè)備：GPS接收機(jī)。歸納：GPS系統(tǒng)采用“時(shí)間同步、單程測距”的原理來實(shí)現(xiàn)定位。簡單地說就是用戶同時(shí)向已知其位置的3個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星分別進(jìn)行距離測量，然后再以該衛(wèi)星為球心，以所測得的距離為半徑，在空間畫出3個(gè)球面，則該3個(gè)球面的相交點(diǎn)，就是用戶的所在位置了。投影：名詞鏈接：“時(shí)間同步”，是指衛(wèi)星上的時(shí)鐘與用戶設(shè)備內(nèi)的時(shí)鐘是精確同步的（譬如說校準(zhǔn)到兩者之間幾萬年才差1秒鐘）?！皢纬虦y距”，是指從導(dǎo)航衛(wèi)星上發(fā)出的無線電測距信號在傳播到用戶設(shè)備的這一單向行程中，就可以把它們之間的距離測量出來。通常應(yīng)用三顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行定位，但要保證對目標(biāo)實(shí)時(shí)觀測（諸如提供目標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)等），則需要至少四顆衛(wèi)星的信號。第二課時(shí)新課導(dǎo)入：GPS具有全天候、高精度、自動(dòng)測量、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)。目前GPS主要功能是定位和導(dǎo)航。導(dǎo)航是一個(gè)技術(shù)門類的總稱，它是引導(dǎo)飛機(jī)、船舶、以及個(gè)人安全、準(zhǔn)確地沿著選定的路線，準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地的一種手段。導(dǎo)航的基本功能是回答三個(gè)問題：我現(xiàn)在在哪里？我要去哪里？如何去？板書：二、GPS應(yīng)用分組討論：你了解哪些應(yīng)用？或者根據(jù)其定位與導(dǎo)航功能你能想到有哪些應(yīng)用？學(xué)生發(fā)言，教師指導(dǎo)】：1）軍事：GPS最初就是為軍事應(yīng)用而建立的，主要用來給航行中的軍艦、飛機(jī)及導(dǎo)彈等設(shè)施提供定位和導(dǎo)航信息。后方司令部可通過全球定位系統(tǒng)，時(shí)刻掌握在前線的特種部隊(duì)的位置。隊(duì)員一旦面臨危險(xiǎn)，立刻派出救援部隊(duì)，在空中待命的導(dǎo)彈輸入數(shù)據(jù)，就可對敵方進(jìn)行精度達(dá)10m的轟炸。（2）測繪：GPS技術(shù)給測繪界帶來一場革命，測量精度高；操作簡便；儀器體積小、便于攜帶；全天候操作；信息自動(dòng)接受、存儲，減少了繁瑣的中間處理環(huán)節(jié)。（3）交通：關(guān)鍵是導(dǎo)航。租車服務(wù)、物流配送等許多行業(yè)利用GPS技術(shù)，就可以對車輛進(jìn)行跟蹤、調(diào)度管理，合理分配車輛，從而以最快速度響應(yīng)用戶的乘車或配送請求，降低能源消耗，節(jié)省營運(yùn)成本。（4）救援：關(guān)鍵是定位。利用GPS定位技術(shù)，可對消防人員、交通警察進(jìn)行應(yīng)急調(diào)遣，從而提高緊急事件處理部門對火災(zāi)、犯罪現(xiàn)場、交通事故等緊急事件的響應(yīng)效率。（5）農(nóng)業(yè)：“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作”和捕魚的應(yīng)用。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化條件下，由于衛(wèi)星遙感定位技術(shù)的發(fā)展而興起，是信息技術(shù)與地理學(xué)、農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物生理學(xué)和土壤學(xué)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測，以實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物生長發(fā)育、病蟲害、水肥以及相應(yīng)環(huán)境變化動(dòng)態(tài)分析，經(jīng)過判斷和決策，實(shí)施田間作業(yè)的精細(xì)管理。精指數(shù)量的精細(xì)，準(zhǔn)表示對空間位置的標(biāo)定。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的復(fù)雜系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)低耗、高效、優(yōu)質(zhì)、安全的重要途徑。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是把先進(jìn)的技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程有機(jī)結(jié)合，形成一個(gè)具有多目標(biāo)、多層次、開放循環(huán)、人機(jī)物相匹配的農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系