第三节 全球定位系统及其应用多媒体教案及点评

第三节 全球定位系统及其应用教学设计

课件的顺序：10、角色扮演

11、假设你是士兵—军事上的应用

12、假设你是导游假设你旅游或野外探险爱好者—提问 13、假设你是动物专家— 14、物流企业的视频 15、大坝的变形监测--- 16、总结应用广泛-讨论GPS的弊 17、GPS产品 18、与GPS的第一次亲密接触 19、智力大闯关 20、课后活动作业布置。

教学过程：

请问在座的同学有没有同学能够准确告诉大家，我们郴州三中所在位置的经纬度和海拔高度分别是多少？我可以告诉大家，经度113 02 02、1E纬度25 48 35、2N海拔152米我为什么知道得这么清楚呢？因为我有它，它可不是一台普通的手机，它是一种全新的现代定位工具---GPS手持机，那么今天我们将一起探讨学习GPS---必修三

第三节

全球定位系统及其应用.

板书：第三节 全球定位系统及其应用

一、基本概念

到底什么是GPS？请看教材P95，全球定位系统(Global positioning system，简称GPS)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。请同学们说说，从全球定位系统的概念中，你可以看出GPS的主要功能是什么？（定位和导航），那么全球定位系统的“定位”，这个位到底怎么定？

请同学们想一想

1.在一个平面直角坐标系上，要确定一个点的位置，需要知道几个参数值？2个

2.那么在一个空间三维坐标系上，要确定一个点的位置，需要知道几个参数值？3个

3同样的道理，如果要想准确知道一个静止目标物在地球上的位置，你必须知道几个参数值？3个，哪三个？经度、纬度、海拔，那我们用什么来确定这三个参数值？用卫星，这三个参数值的确定实际上就决定了定位一个静止目标物至少需要三颗卫星，这三颗卫星定位一点，就是GPS的卫星定位原理

板书：二、定位原理

请看教材P96，教材中提到在用GPS进行定位导航的时候，要想获得准确的三维信息（经度、纬度和高程），必须接收到4颗GPS卫星的信号，

我们刚才讲三颗卫星是确定静止目标物的位置，那么如果你要确定动态目标物连续运动的位置，就需要4颗GPS卫星的星号。请同学们再回忆一下，GPS的主要功能除了刚才所讲的定位功能以外，还有什么功能？（导航）请同学们再想一想，对于静止目标物位置的确定GPS主要发挥它的什么功能？那么对于动态目标物而言，GPS主要发挥它的什么功能？（导航）因为GPS能够实现连续的定位，在地球上就可以知道任一时刻目标用户所在的位置，这个时刻目标物在这里点A，等会它在点B，再等会在点C，这样一来在地球上就会形成连续的行进线路，导航也就开始了，所以说定位是导航的基础

对于GPS，要实现它的定位导航功能，GPS的组成部分应该有机联系，缺一不可，请看教材P96到P97的主体内容，并思考GPS包括哪三个组成部分，每个部分各有什么作用？

板书：三、系统组成

同学们说说：GPS包括哪三个组成部分？

学生答：第一部分是空间部分，第二部分是地面监控系统，第三个部分是用户系统即GPS接收机；

空间部分由24颗卫星组成，高度大约为2万多千米，俗话说得好“站得高望得远”，正由于这24颗卫星的分布高度高，所以在全球任何地方，任何时间都可以监测到4颗以上卫星的信号，这就为全球定位系统全方位、全天候的定位提供了可能

第二部分是地面监控系统，包括1个主控站相当于人的大脑，3个注入站相当于人的双手，5个监控站相当于人的眼睛，这三个部分分工明确，共同协作。（首先监控站负责监测和控制卫星上各种设备是否正常工作，以及卫星是否沿预定轨道运行，并将观测数据传给主控站，主控站收集并处理观测数据，编制信息传送给注入站，注入站又将这些信息注入到卫星，所以说地面监控系统是空间部分和用户系统之间的纽带。）

第三个部分是用户系统即GPS接收机

GPS接收机种类很多，按照不同的标准有不同的分类方法，那么根据用途分类，GPS接收机可以分为哪三种？请看教材P98请问这是哪一类接收机？

第一种是导航型接收机，目前这种接收机应用最广泛，按具体用途又可以分为车载型、航海型、航空型和星载型，这就是我们所熟悉的哪一种？（车载GPS），如果你拥有它，就能掌控天下路；

按用途分，第二种是测地型接收机，这种接收机主要用于精密测量

按用途分，第三种是授时接收机，多用于天文台和无线电通讯

对于GPS，我们已经了解了它的基本概念、定位原理和系统组成，接下来我们将进一步了解GPS在国民经济建设和社会生活等各个领域中的广泛应用。

板书：四、广泛应用

目前随着全球定位系统的不断改进，以及硬件、软件的不断完善，GPS的应用领域正在不断地开拓。

请同学们结合教材及你对GPS的了解，就它的定位与导航功能你能想到有哪些方面的应用？

同学们提到的应用领域很多，老师认为总体上归为三类：GPS主要是在国防建设、国民经济建设和日常生活中得到了广泛的应用；

那么不管你是将GPS应用到哪个领域，目的就只有一个---就是要充分利用GPS技术的导航和定位功能来服务我们的生产和生活，不过角色不同，服务的目的就不同，假设现在每个同学手上都有一台GPS接受机，请你扮演不同的角色，谈谈你将如何利用你手中的这个全新的定位导航工具来服务你的生产和生活？

假设你是士兵，你将用GPS干什么？GPS的最初设计主要是出于军事目的，所以目前空间部分的24颗卫星仍旧由美国国防部所控制，但是其他国家为了终结美国对GPS的垄断，也开始研发或者已建立了类似的卫星导航定位系统，请问中国有自己的卫星定位系统吗？有，叫什么名字？北斗一号，对所以到目前为止，除了美国、俄罗斯，中国是世界上第三个拥有卫星导航定位系统的国家，这说明中国在高科技领域已经进入世界的领先行列，老师希望你们在不久的将来能够为我国GPS的发展和繁荣作出你们的贡献。

假设你是导游，你将用GPS来干什么？

假设你旅游或野外探险爱好者，你将用GPS来干什么？

在日常生活中，当你外出旅游或者野外探险的时候，为了不迷失方向，请问你通常用哪些方法来辨别方向或确定你所在的位置？这些方法分别存在什么不足？（GPS、指南针、地图、北极星、树的年轮稀密、太阳和手表、----）方法很多，但是GPS这种简单的仪器

定位最准确，使用最方便，不管你在荒芜人烟的沙漠中还是在茂密的森林里，你是在白天还是晚上；你是在晴天还是阴天，GPS都可以实时进行定位和导航，请问GPS的定位和导航具有什么特点？全天候、全方位、高精度、实时性，所以在外出旅游或者野外探险的时候，GPS是你忠实的向导。

假设你是一名家长，你将用GPS来干什么？

假设你是一名动物专家，你将用GPS来干什么？为了摸清云南丽江老君山滇金丝猴的活动范

围，中科院有关动物专家给滇金丝猴佩戴了GPS卫星定位项圈，科研人员只要通过互联网就可以持续追踪猴群研究和掌握滇金丝猴的活动范围，为设立保护区提供参考

假设你是一个生活在社会治安很差的国家，你将用GPS来干什么？

老师也来凑凑热闹，假如我是某物流企业的一名管理者，我将用GPS来监控我的司机和车辆以及货物，请看视频GPS让物流运输过程透明化---通过观看刚才的视频，司机、车辆的一举一动，物流公司是尽收眼底，所以有人说RS是人眼的延续，GPS是上帝的天眼，我觉得对于GPS，这样的美称当之无愧。

从同学们刚才的大胆设想来看，GPS的应用领域确实广泛，实际上

当前GPS技术也广泛应用于测绘领域，GPS技术给测绘界带来了一场革命，请问在测绘领域中，按用途分类，我们用的是哪一类GPS接收机？（测地型接收机），请问你如何利用GPS技术来监测大坝的变形？在大坝变形监测这个案例中，GPS主要发挥了它的什么功能？（定位）GPS技术能够准确定位，除了确定目标点的经纬度以外，还可以确定什么？（海拔高度）

假设这是一个V字形的大峡谷，请问你如何利用GPS技术准确测量它的深度？（利用GPS在峡谷的最低处准确定位测量，测出它的海拔高度，同样的办法，测出峡谷最高处的海拔高度，两高度相减就可以得到该峡谷的精确深度）请问在大峡谷深度的测量中，除了这种测量方法以外，还有没有其他的方法？请具体说明（用长尺，用绳子，用温度计、用气压计---）这些测量方法都可行，但是最简单、最精确的测量方法还是利用什么工具？（GPS）

GPS除了以上用途以外，还有很多的用途，对于GPS应用领域的广泛性，美国前副总统戈尔曾经说过这样一句话“GPS的应用仅受到人们想象力的限制”，所以GPS的应用领域确实非常广泛，刚才我们了解的都是GPS有利的应用实例，那么请问GPS的应用是不是百利无一害？不是，请同学们先前后左右相互讨论2分钟，待会请同学谈谈你的理由，

弊端：追踪逃课的学生，美国有了新办法，那就是强制性给他们带上无法自行摘除的GPS脚环，以随时监控他们的行动，许多教育界、法律界指出：监控学生的一举一动无疑是在侵犯学生的隐私，对的，所以有人担心将会引发今后类似GPS监控个人行踪的滥用，假如夫妻之间的手机都装上GPS，监控对方的一举一动的话，很容易影响夫妻之间的感情

假如车载GPS的电子地图不更新或者有错误的话，很可能本来南下的结果北上了，也可能带来不必要的麻烦：家住上海城小区的方向明的一次导航经历，颇有戏剧性。2007年秋天，他和几个朋友一起驾车去黄山玩。从黄山返回长沙时，他的GPS导航手机忽然“迷失方向”。本应南下的他们，在GPS导航手机的指引下竟然转道向北。走了几十公里后，越来越觉得不对劲的朋友们下车一问，才知道沿着那条路再往前走就是河南境地了。大家赶紧掉头回来，白白耗费俩哦部少时间和汽油

GPS信号是从空间传向地面的，它并不是万无一失，还是能够被干扰和破坏的。在“盟军行动”中，GPS信号可能受到了美军电子战飞机(如EA-6B)和无人驾驶干扰机的非故意干扰，美军事部门正在设法克服这个问题。这说明只要采取合适的措施就可干扰GPS系统，降低其定位精度，使依赖GPS进行导航定位或制导的武器系统偏离航向。俄罗斯在1997年莫斯科航展上展出了一种GPS干扰机，这种干扰机能干扰GPS和GLONASS卫星信号，能抑制数百公里以内接收机的正常工作。美国空军将设法购买这种干扰机，以找出对付它的办法。，

所以从哲学的观点来看，任何事物都有两面性，GPS也不例外，对于GPS的应用，我们应该辩证的看待，GPS的应用有利有弊，但是不管怎么说GPS的利大于弊还是弊大于利？（利

大于弊），所以我们应尽可能发挥它的优势正确使用它”。

通过前面对GPS的了解，我们知道GPS从军用到民用，无所不在，有专家预言，GPS将朝着功能更多，应用更广、价格更低、操作更方便的四个方向发展，以后将成为一种非常普遍的工具，那么请同学们大胆地想象一下，为了使GPS接收机方便人们出行时携带，市场上将可能出现哪些GPS产品----例如：GPS手机、手表、鞋子、相机、MP4、项链、钱包----

我们再换个角度想象一下，现在我们讲的是全球定位，那么我们能否把定位范围再扩大一点，假设将来我们人类移民到了月球上面、火星上面或者移民到太阳系中的其他星球上面，如果我们拥有GPS，那么我们能否进行星际间的定位呢？课后同学们再去探讨，对于感兴趣的同学还可以做一个相关内容的课题研究

接下来我们又回到这堂课的开头，前面老师讲到三颗卫星可以确定一个静止目标物的三维坐标，这三颗卫星定位一点类似三球定位原理，请同学们积极思考，看看我们班上有没有同学能够很好的理解这个三球定位原理， 结束语：好了，今天的课就讲到这里，这个内容我们以后活动课再继续探讨。这节课我们主要了解了GPS的基本概况以及GPS的广泛应用，可以说GPS的应用前景是无限的，接下来老师给同学们布置两项课外活动作业

A组同学：上网查找收集各种GPS接收机的图片，制作手抄报或者制作计算机演示文稿

B组同学：如果对GPS未来应用领域很感兴趣的话，可以利用课余时间查找一些相关资料，写一篇关于《畅想GPS在未来生活中的应用》的短文，争取向报刊杂志发表。老师给同学们提供一些相关网站，同学们可以把它抄下来方便课后资料的查找

附：与GPS有关的科普网站

1、www.gps168.com北京致强时代导航科技

2、www.gps.org.cn

中国GPS协会

3、www.mapday.com

北京图天科技有限公司

请一个同学谈谈

1、

GPS的应用对货运公司来说有什么好处？

可以监控司机的一举一动，防止司机干私活，防止司机虚报过路过桥费以及虚报油费和维修费，从而为货运公司节约成本，提高经济效益。

2、GPS的应用对司机来说又有什么好处？

即使初来乍到一个陌生的大城市有了车载GPS的导航功能，司机也不会迷失方向；如果司机和车辆遇有险情或者发生事故，监控中心的电子地图就会显示求助信息和报警目标，通过定位可以对司机和车辆进行紧急救援