单元活动 全球定位系统与交通运输教学设计实例

曹甸高级中学

朱永平高一地理教案

第四单元

人类活动的地域联系

单元活动 全球定位系统与交通运输

【课程标准】

举例说出全球定位系统（GPS）在定位导航中的应用。

【教学目标】

１、了解全球定位系统（GPS）的概念。

２、了解全球定位系统（GPS）的组成。

３、了解全球定位系统（GPS）的基本工作过程。学会使用GPS手持机，看懂其显示的信息

培养学生的实践，探险能力，能够科学有效地运用GPS。

4、举例说出全球定位系统（GPS）在定位导航中的应用。

【教学重、难点】

1、

全球定位系统的构成

2、全球定位系统在军事、民用方面的应用

【教学方法】

比较分析法、启发式谈话法、讲解法、案例分析法。

【教学过程】

【情境创设】

在目前军事、交通当中，人们越来越离不开一个高科技成果----那就是全球定位导航系统，同学们知道全球定位导航系统有几个以及它们在实践中的作用吗？

【学生回答】过程略。

【教师介绍】目前全球定位导航系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的伽利略系统、中国的北斗系统，目前已建成最成熟、应用最广的就是美国的GPS系统，全球定位导航系统在交通运输中的最主要作用就是定位、导航。

【问题讨论】①、美国的GPS系统由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？

②、美国的GPS系统有何特点？

【学生讨论、发言】过程略。

【教师提问、总结】教师对学生的发言进行点评，适时总结，并投影显示：

①、美国的GPS系统由空间卫星系统，地面监控系统，用户设备系统等三部分组成；

(1)空间卫星系统作为空间部分，由均匀分布在6个轨道平面上的24颗高轨道工作卫星构成，该卫星系统能够保证在地球的任一地点向使用者提供4颗以上可视卫星。GPS工作卫星组网保障全球任一时刻、任一地点都可对4颗以上的卫星进行观测（最多可达11颗），实现连续、实时地导航和定位。

（2）地面支撑系统作为地面监控部分，由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的一个主单元活动

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控站、五个监测站和三个信息注入站构成。

①主控站是根据各监控站提供的GPS卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入站自身的工作状态数据。根据这些数据，完成各项工作：如及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站；控制和协调监测站间、注入站间的工作，检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将导航电文发给了gps用户系统；诊断卫星工作状态，改变偏离轨道的卫星位置及姿态，调整备用卫星取代失效卫星。 ②监测站是用GPS接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差，采集气象数据，并将观测数据传送给主控点，5个监控站均为无人守值的数据采集中心。

③信息注入站

接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星。

（3）用户设备系统主要由GPS卫星接收机和GPS数据处理软件等组成。它接受GPS卫星发射的信号，经数据处理完成定位和导航功能。

②、美国的GPS系统有陆、海、空全方位、全天候、高精度、自动化、高效益等特点。

【问题讨论】

目前美国的GPS系统主要用于哪些方面？具体的作用是什么？

【学生阅读思考、小组讨论并发言】过程略。

【教师总结】教师对学生的发言进行点评，并投影显示主要内容：

在军事上GPS的应用：军事是GPS技术最早的应用领域,主要是为各种军事活动提供定位导航.在现代战争中，不仅陆、海、空三军，而且许多高科技武器弹药等，也都开始采用GPS技术进行定位导航. 在交通上的应用：航海是GPS导航应用的最大用户，现在很难想象那艘船舶不装备GPS导航系统和设备。A、GPS自助导航系统，向用户提供位置、航速、航向和时间信息，以及海涂航迹显示等。B、港口管理和进港引导系统，主要用于港口、码头的船舶高度整理、进港船舶引导，以确保航行安全和秩序。C、航路管理系统，主要用于近海和内河船舶导航和管理。有了跟踪监视系统，一旦发生海难，船舶可将有关信息及时准确地送到有关地救援中心，以便实施海上紧急搜救工作。

GPS还在陆、空上有很大的作用，GPS导航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪、提供出行路线功能和导航、信息查询、话务指挥和紧急救援等许多功能。

GPS在旅游探险中的应用：GPS接收机是旅游、探险者的好帮手。利用GPS，旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在的位置，确定的前往目的地的最优行进方式和路线。野外探险者则可以快捷的找到合适的道路和宿营地点，并在出现险情时迅速定位、报警，求得快捷的救援行动。

【讨论】：如何使用GPS手持机？如何建立航点？

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【学生分组讨论、发言】：过程略。

【教师总结】教师对学生的发言进行点评，并投影显示主要内容：

A:开机接收卫星信号，显示〈收星画面〉如图4-4-9所示

收星画面是开机后的第一个画面，表示卫星的分布与接收状态。接收到的卫星不能低于3颗，要选屋外无障碍物的地区接收。

卫星方位：上北下南，左西右东

卫星仰角：

中心相当于所处位置正上方，大圆代表地平线，中间圆为45度仰角

卫星编号：图中数字表示地平线上方的卫星，数字反白表示卫星未收到

黑框条图：表示接收到的卫星信号的强弱，黑条越高，代表信号越强；如果是白框条，表示该颗卫星正处于跟踪状态；如果黑条和白框条都没有，表示还未收到卫星信号。一般来说，圆圈中卫星越靠近中心，则表示接收到的卫星信号越强。如图4-4-10中接收到10颗卫星，而且信号比较强。

B:连续按[翻页]键或[退出]键,切换至<数据查询画面>,如图1-3所示，其上表示了接收点的信息，有：

航向：运动时的方向，它的角度是以正北为0°，顺时针逐渐增加，正东为90°，正西为270°，因此运动时可以据此来判断北的方向。 航速：为固定显示数据不能更改，当接收卫星后卫星会自动根据你的运动情况测定该值。

航程：相当于里程表，记录航行过的实际路程。

高度：显示你所处点的海拔高度。图1-3中高度是17m 坐标：接收点的经纬度。图1-3中坐标是N32°36′53.9″E120°54′19.2″。

时间：采用卫星钟授时。

C:[定位]键，显示〈标定位置画面〉如图1-4所示，图中显示航点编号为005、经纬度为N32°03.232′，E118°45.923′等信息

D:移动[光标]键至航点编号处，按[输入]键确定，按上下[光标]键可对航点名称进行重新编号，最后再按[输入]键确定

E:移动[光标]键选中[平均]处，[平均]反白处，按[输入]键确定，此时机器开始自动平滑，提高定位精度

F:[误差]处为平滑参考值，数字越小，精度越高，待[误差]处数字固定不变或达到期望值，此时光标在[存入]处，按[输入]键，存点完毕。

建立航路点

第一种方法：按[定位]键记录各个位置,建立航路点。方法参照上节所述. 第二种方法：直接输入经纬度建立航路点

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A、开机接收卫星信号，显示〈收星画面〉。

B、连续按[翻页]键或[退出]键，直到显示〈功能设定画面〉

C、移动[光标]键选中[航点],按[输入]键确定，显示〈航点画面〉

D、移动[光标]键选中航点编号，按[输入]键确定，用[光标]键选择所要的航点编号，按[输入]键确定。

E、移动[光标]键选中经纬度，进行经纬度编辑，输入航路点的经纬度，方法同上，按[输入]键确定

F、最后移动[光标]键选中画面下部的[完成]，按[输入]键确定，录入完成，回到〈功能设定画面〉。

【教师课堂小结】：本节主要介绍了GPS的原理和组成系统，同时也了解了GPS的应用，最主要的就是是你们了解GPS手持机的使用。

【课后作业】：阅读课本第113页活动内容，并完成相应问题。

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