第三节 全球定位系统及其应用教学目标

第三章 地理信息技术应用 第三节 全球定位系统及其应用

第三节 全球定位系统及其应用（教案）

【基本说明】

1、所属模块：必修3 2、年 级：

高二 3、出版单位：湖南教育出版社

4、所属章节：第三章第三节

5、学

时

数：1课时 【教学设计】

（一）、教学目标

1、知识和技能：

A、了解全球定位系统的概念，并能够简要说明全球定位系统的起源与发展。

B、能说出全球定位系统的三个组成部分及其主要功能。

C、能说出GPS接收机的主要种类及其主要用途。

D、能举例说明全球定位系统在定位导航中的作用。

E、能举例说明全球定位系统在日常生活中的作用。

2、过程与方法：

A、通过阅读教材中提供的资料并上网搜索GPS相关信息，阐述全球定位系统起源与发展。

B、通过读“GPS组成”示意图，分析全球定位系统的组成，并讨论各子系统的功能。

C、通过多媒体收集有关资料，列出讨论提纲，探讨我国导航定位技术的发展。

D、能过“车载GPS功用”的案例，初步认识全球定位系统的定位导航原理及作用。

E、通过上网搜索有关全球定位系统应用的信息，归纳全球定位系统的主要用途。

3、情感态度价值观：

A、通过全球定位系统神奇功能及广泛应用领域的介绍，激发学生的求知欲和科学探究精

神。

B、通过“迅速发展的中国定位导航”的学习，增强学生的民族自信心和爱国情感。

(二)、内容分析

1、教材分析

A、主要内容

本节教材的重要内容是全球定位系统的应用，主要内容：一是全球定位系统的概述，教材在导入一段材料后精要地给出了全球定位系统概念，紧接着介绍了导航与定位技术的发展；还图文并茂地介绍了全球定位系统的组成，以阅读资料形式介绍了全球定位系统的新发展。二是全球定位系统的定位导航，教材紧扣这两个功能，以阅读的形式重点介绍了全球定位系统在交通运输、航海、航空中的导航定位应用。

B、知识框架

全全球定位系统

概念及特点

球组成

定位发展

系车载GPS的功用

统全球定位系统与定位导航

及

GPS在航海、航空导航中的应用

应其他用途

用

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C、地位与作用

地理信息技术是地理科学一个分支学科，也是现代地理学研究的根本技术，它是由地理信息系统（GIS）、遥感（RS）和全球定位系统（GPS）组成。本节在学生初步了解地理信息技术内涵和发展状况的基础上，帮助学生比较系统地了解GPS的概念、发展等基础知识及在重要领域的应用，培养必备的地理信息素养。

2、教学重点

能够举例说明全球定位系统（GPS）在定位导航中的应用。

3、教学难点

GPS的工作原理与应用。

（三）、学情分析

1、对于学习本节知识，学生主要存在以下几个方面的问题：

（1）相关知识不足。学生对全球定位系统（GPS）非常感兴趣，但是对这一全新的地理信息获取技术的认识是陌生的。不仅与初中地理中没有涉及相关知识有关，而且与前面已学的地理知识存在一定的跨越性。在教学过程中，如果教学方法处理得不当，会让一部分兴趣不高的学生因难而退，失去学习的兴趣。

（2）从能力上看，本节的学习，要求学生具有较强的空间想象力和收集、分析、加工信息的能力。全球定位系统的应用领域十分广泛，但在日常生活中，学生接触全球定位系统知识十分有限。再加上受现实教学条件的限制，在实际的学习中，需要学生发挥较强的空间想象力和信息的收集、分析、加工的能力。体现在对“阅读”理解，“活动”的实施以及对GPS各应用领域情况掌握等方面。

2、鉴于以上的学情，在实际教学中，教师要积极创设情景，收集大量学生感兴趣的资料和图片，加强感性认识，调动学生的学习兴趣，发挥学生学习的主体作用。由于GPS的技术含量高，教师可依据课程标准有选择地引导学生突破学习中的难点。

3、困难和生成性问题预估

（1）学生在参与本课学习活动过程中的困难应该主要集中在地理空间想象力和地理信息收集、分析、加工的能力训练。

（2）学生的生成性问题可能会出现在对全球定位系统组成中的空间星座以及各组成部分的工作原理的理解。

（四）、教学方法

读图分析法、案例教学法、多媒体演示法、问题探究法、小组讨论法

【课堂导学】

引入新课：

伊拉克战争中引用GPS系统的典型案例

探究点一、全球定位系统

读教材P95的阅读材料“从军用到民用——全球定位系统无所不在”和图3—42“军用GPS”。在当今社会，GPS应用如此广泛，那么GPS是什么？它有什么功能？

1、概念：

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全球定位系统是具有在海、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、功能：

（1）定位：

（2）导航：是一个技术门类的总称，它是引导飞机、船舶、以及个人安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地的一种手段。

导航的基本功能是回答三个问题：

我现在在哪里？我要去哪里？如何去？

【提问】说一说全球定位系统有什么特点？

3、全球定位系统的特点有高精度、全天候、高效率、多功能、应用广泛等。

4、导航与定位技术发展的全过程

5、全球定位系统的组成

⑴组成

功能

系统结构

空间位置

组成

空间

部分

空间

由2l颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内

包括5个监控站、1个主控站和3个注入站

提供与定位相相关的参数和时间信息

监控卫星上的各种设备是否正常工作，卫星是否一直沿着预定轨道运行，要由地面设备进行监测与调控。

能够捕获到GPS卫星的信号，实时地计算出三维坐标、速度以及时间

全球定地面控

位制系统

系统

用户

系统

地面

用户

包括接收机硬件、GPS数据处理软件等用户设备

〖活动1〗根据教材P96图3-44，回答下列问题：

⑴相邻两个GPS星座卫星轨道平面之间的夹角是多少度?

⑵每个卫星轨道上各有几颗卫星?它们两两相隔多少度?

⑶要想获得准确的三维信息（经度、纬度和高程），必须接收到几颗 GPS卫星的信号？

4颗 GPS卫星的信号，这4颗卫星称为定位星座。

⑷无论是在飞机或汽车上，还是在野外旅行考察，只要拥有手机大小的GPS信号接受机，你就能随时知道自己所在地的：

A、季节 B、天气 C、地理坐标 D、气候

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【阅读活动】学生们阅读教材P98正文内容，完成表格

目前世界上已有几十家工厂生产GPS接收机，产品也有很多种类。请同学们阅读教材P98正文内容，完成下表：

⑵GPS接收机的种类

类 型

应 用

特 点

用于运动载体的导航，分为车能够实时给出载体 ，价格便导航型接收机

载型、航海型、星载型

宜，应用广泛 用于精密 测量和精 高，仪器结构复杂，价格较贵

测地型接收机

密 测量 授时接收机

用于 及无线电通讯

提供高精度

6、我国“北斗一号”卫星导航定位系统

探究点二、全球定位系统与定位导航

1、GPS在军事上的应用

GPS的最初设计主要是出于军事目的，GPS静态导航定位能达到厘米级甚至毫米级的精度，动态定位能达到1米以内的精度，速度测量能达到厘米级精度，时间测量能达到毫微秒级精度。

2、民用GPS 主要用于交通车辆导航管理、航空器定位及导航，以及大地测量野外勘测、紧急求援、旅游探险、农业监测、生态研究等方面。

⑴GPS在交通上的应用

应用类型

应用领域

向用户提供 、 、航

向信息、海图、海迹显示

把自己的位置和 发送到航海管理中心

便于中心的跟踪、搜寻和救援

应用的作用

航海导航

航空导航

空域 、着陆、机场 和实现空域划分、空中交通流量管理、

管理

⑵户外旅游探险

【基础巩固】

一、选择题

1．2009年3月，青岛公安局在车辆被盗1小时30分后找到失窃车辆，其利用的主要技术是( C ) A．地理信息系统

B．遥感技术

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C．全球定位系统 D．无线通讯技术

答案：

C GPS最初是为军事应用而建立的，至今仍然由美国国防部控制。许多美国驻伊士兵都装备了军用GPS接收机。结合所学知识完成2～7题。

2．美军士兵配备的GPS接收机接收到的信息至少由________颗空间卫星提供( B ) A．3 B．4 C．5 D．6 3．GPS系统中提供观测数据的是( C ) A．空间卫星 B．主控站

C．监控站 D．信息注入站

4．配备GPS接收机的美军士兵随时都可获得工作卫星提供的( B ) ①三维位置

②三维方向

③运动速度和时间

④伊军士兵位置

A．①②④ B．①②③

C．②③④ D．①③④

5．配备GPS接收机的美军士兵获取信息的过程是( A ) ①工作卫星获取信息

②临控站

③主控站计算和改正参数

④信息注入站

⑤空间卫星

⑥GPS接收信息

A．①—②—③—④—⑤—⑥

B．②—③—④—⑤—⑥—①

C．③—④—⑤—⑥—①—②

D．④—⑤—⑥—①—②—③

6．若一位美军士兵要使用GPS接收机获取信息，正确的操作步骤是( A ) ①寻找尽量开阔的地点

②按[开机键]显示[收星]界面，观察收到卫星信号的质量

③将显示屏中的界面切换至[数据查询]界面

④读数，确定所要的信息

A．①②③④

B．④①②③

C．③④①②

D．④③②①

7．若美军一辆装备了GPS的汽车被反美武装分子劫持，美军驻伊司令部不应采取的措施是( D ) A．启动GPS跟踪系统，锁定车辆具体位置

B．发出遥控锁车指令，使车辆强行熄火

C．通过GPS向劫持者发出警告

D．发动空袭

解析：

本组题主要考查对GPS系统的工作原理和操作流程的掌握情况。由于GPS系统的空间星座是由均匀分布在6个轨道面上的24颗卫星组成，因此地面上的任何一点在每一瞬间都可以至少看到4颗卫星；监控站的主要功能是获取工作卫星采集的数据并传递给主控站；主控站的主要功能是①计算星历和卫星钟的改正参数，②控制卫星并在卫星发生故障时及时调用备用卫星，③兼有监控站的功能；信息注入站的主要功能是为工作卫星注入改正参数；因GPS接收机获取的信息是无线电波，因此应当在空旷的地带才能保证信号良好；发动空袭将会造成车内的美方人员伤亡。

答案：

2.B 3.C 4.B 5.A 6.A 7.D 53

第三章 地理信息技术应用 第三节 全球定位系统及其应用

2011年12月2日我国连续成功发射10颗北斗导航系统组网卫星，标志着北斗导航系统进入密集发射组网阶段，预计到2020年建成由30颗卫星组成的覆盖全球的北斗卫星导航系统。读北斗卫星导航系统工作原理示意图，回答8～10题。

8．下列属于北斗卫星导航系统组成部分的是(

)。

①北斗导航卫星

②GPS信号接收机

③地面控制站

④车载移动电话

A．①②③

B．①③④

C．①②④

D．②③④

9．北斗卫星导航系统根据________颗卫星提供的资料，运用数学原理就可以计算出地面静止物体的位置；根据________颗卫星提供的资料，除了可以进一步提高定位的精准度外，还可以迅速计算出运动物体的空间位置。(

)。

A．3

3

B．3

4

C．4

3

D．4

4 10．下列事件中，不需要利用北斗卫星导航系统的是(

)。

A．台风“鲇鱼”位置及移动路径

B．前往利比亚撤侨包机航向的确定

C．云南大理森林大火扑救方案的制定

D．舟曲特大山洪地质灾害救灾时救援物资的投放

解析

第1题，卫星导航系统由空间部分(导航卫星)、地面控制部分(地面控制站)和用户设备部分(GPS信号接收机)组成。第2题，北斗卫星导航系统运用3颗卫星提供的资料可以计算出地面静止物体的位置；运用4颗卫星提供的资料，可以迅速计算出运动物体的空间位置。第3题，云南大理森林大火扑救方案的制定需要结合遥感和地理信息技术，

不需要利用北斗卫星导航系统。

答案

8.A

9.B

10.C

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