第三节 全球定位系统及其应用第二课时教学实录

第三节

全球定位系统及其应用

学案

课前自主探究

一、全球定位系统

1.全球定位系统（简称GPS）是具有海、陆、空进行

、

三维导航与

功能的新一代卫星与定位系统。

2.GPS由三部分组成

（1）空间星座由

颗工作卫星，

颗备用卫星组成。在用GPS导航定位时，必须观测到

颗GPS卫星，这4颗卫星称为

星座。

（2）地面监控系统包括

个监控站、

个主控站和

个注入站。主控站收集各监控站对GPS卫星的全部

数据，利用这些数据计算GPS卫星的

和

数据；注入站在每颗卫星运行至上空时，将

数据及

的指令注入到卫星。

（3）用户系统用于接收GPS卫星发射的

。GPS接收机包括

、

等用户设备。GPS接收机能够捕捉到GPS卫星的信号，实时地计算出

、

及

。

3.根据用途分类，GPS接收机有以下几种：

（1）导航型接收机：主要用于运动载体的

，能够实时给出载体的

和

。按具体用途又可分为

、

、

和

四种。

（2）测地型接收机主要用

测量和

测量。

（3）授时接收机，主要利用GPS卫星提供的高精度

进行授时，多用于

及无线电通讯。

二、全球定位系统与定位导航

1.GPS的最初设计主要用于

。

2.GPS应用领域正在不断地拓展，目前已在

、

、

、

，以及

、

、

、

、

等部门和行业得到广泛应用，而且也逐步深入到我们的日常生活中。

参考答案

一、1.全方位

实时

定位

2.（1）21

3

4

定位（2）5

1

3

观测

轨道

卫星时钟

导航

主控站

（3）信号

接收机硬件

GPS数据处理软件

三维坐标

速度

时间

3.（1）导航

位置

速度

车载型

航海型

航空型

星载型（2）精密大地

精密工程（3）时间标准

天文台

二、1.军事思考讨论

1.在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间是怎样传递的？

答：汽车中的GPS用户设备接收了GPS卫星信息，解算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送至服务中心。服务中心再根据汽车所在的位置，及时通过语言提示为汽车导航。

2.行驶于亚丁湾海域的某货轮遭遇海盗袭击，其向我护航舰队发出求救信号后，我护航舰队可通过哪种地理信息技术获取货轮和海盗船的精确位置、航行速度和方向，及时赶往货轮所在海域实施护航？

答：全球定位系统（GPS）

3.广州亚运单双号限行首次演练于2010年7月17日至20日展开，广州市政府规定违规上路的车主依规罚款200元扣3分，被罚半小时内不到车场停放或不驶离限行区域将会吃到连环罚单。为确保此制度的顺利实施，可利用哪些技术作为保障？

答：GIS和GPS技术。

交通

邮电

地矿

建筑

农业

气象

土地管理

金融

公安

知识要点突破

知识点１

全球定位系统

1.全球定位系统的概念和特点

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。

全球定位系统的特点：

（1）全球、全天候工作。

（2）能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，不受天气的影响。

（3）定位精度高：单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。

（4）功能多、应用广：随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量、导航、测速、测时等方面广泛的应用，而且其应用领域还在不断扩大。

2.全球定位系统的组成

系统结构

全球

定位系统

GPS卫星

星座

地面监

控系统

空间

地面

GPS信号接收机

（1）GPS卫星星座

用户

导航型接收机、测地型接收机、授时接收机

空间位置

组成和分布

由21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

由分布在全球的5个地面站（包括5个监控站、1个主控站和3个注入站，主控站和注入站都位于监控站里）组成

由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，GPS卫星星座记作（21+3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间的夹角为60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内，各颗卫星之间的升交角距相差90度。一轨道平面上的卫星比两边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。

在两万千米高空的GPS卫星，当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为12恒星时。这样对地面观测者来说每天将提前大约4分钟见到同一颗GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时，为了结算测站的三维坐标必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布，对定位精度有一定的影响。对于某地某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段叫做“间隙段”。但这种时间间隙是很短暂的，并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精密、连续实时的导航定位测量。GPS工作卫星的编号和试验卫星基本相同。

（2）地面监控系统

对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历——描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准——GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再用导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括1个主控站、3个注入站和5个监控站。

（3）GPS信号接收机

GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。

GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备即GPS信号接收机，就可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同，用户要求的GPS信号接收机也各有差异。目前世界上已有几十家工厂生产GPS接收机，产品也有几百种。这些产品可以按照原理、用途、功能等来分类。

［P95阅读点拨］

导航与定位技术的发展

1.古代的定位方式

千百年来，人们一直试图找到一种可以精确确定自己位置的方法。遥远的古代，人们对广袤的大地知之甚少，加上交通条件极其落后，人们很少远行。那时，在野外定向主要是寻找一些标志，比如高山、河流、峡谷，以及一些人工制作的路标等，然后在简单的地图上确定自己的位置。航海更是受到定向和导航技术的制约，为了防止迷路，船只不得不紧贴着海岸航行，依靠灯塔导航，远洋航海更是无从谈起。

后来人们利用夜空的星辰来确定方位。其中，利用北极星定位就是一个重要方法。但使用这种方法的限制很多，必须是夜晚，而且是晴朗的夜空才行。

指南针和六分仪的诞生改变了观星定向的落后状况。指南针可以指明南北方向，利用它人们可以轻易地知道自己前进的方向。而六分仪可以通过测量太阳、星辰的天体高度角的变化来确定观察者所处的纬度。由于六分仪无法确定经度，为了解决这个问题，英国政府曾经

用巨额的“悬赏”来“寻找”这个发明，直到l 8世纪中叶，人们终于发明了一种确定经度的仪器——精确记时计。这种仪器利用不同时区的地方时与本初子午线之间的时差来确定经度。利用这些发明确定方位，人类可以大胆地驰骋于大地和海洋之中，地球的神秘面纱一点一点地被揭开了。

2.在全球定位系统出现之前，远程导航与定位主要用无线电导航系统。

(1)无线电导航系统。

罗兰-C：工作在100 kHz，由三个地面导航台组成，导航工作区域2 000 km，一般精度200～300 m。

Omega(奥米茄)：工作在十几千赫，由八个地面导航台组成，可覆盖全球。精度几英里。

多普勒系统：利用多普勒频移原理，通过测量其频移得到运动物参数(地速和偏流角)，推算出飞行器的位置，属自备式航位推算系统。误差随航程增加而累加。

缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高。

(2)卫星定位系统。

最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统(TRANSIT)，1958年研制，1964年正式投入使用。由于该系统卫星数目较少(5～6颗)、运行高度较低(平均1 000 km)、从地面站观测到卫星的时间间隔较长(平均1.5 h)，因而它无法提供连续的实时三维导航，而且精度较低。为满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求，1973年美国国防部制定了GPS计划。

(3)GPS发展历程。

GPS计划共分三个阶段：

第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星，研制了地面接收机及建立了地面跟踪网。

第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途的接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过了设计标准。

第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。1 993年底实用的GPS网即(21+3)GPS空间星座已经建成，此后将根据计划更换失效的卫星。

迁移应用

1.我国已经颁布了《国土资源“十一五”规划纲要》，纲要指出，要建成数字中国地理空间框架，初步形成“天上看、地上查、网上管”的国土资源管理运行体系。由此可见3S技术

将在今后国土整治中发挥重要作用。据此回答(1)～(5)题。

（1）下列说法，正确的是

(

A.GPS技术是地图的延伸

B.RS技术是地图的延伸

C.GPS技术可以为用户提供精确的三维坐标

D.GPS技术可分别处理RS技术及GIS技术提供的图像和数据

(2)遥感技术可应用的领域有

(

A.人口普查

B.导航定位

C.三峡工程建设及规划

D.确定考察地点的高程

(3)对长江流域进行洪涝灾情报道的理想途径是

(

A.卫星导航定位技术

B.航空遥感技术

C.坐飞机目测

D.水上坐快艇监测

(4)要对“三北”地区荒漠化土地发展进行宏观监控，宜选用的地理信息技术是

(

) A.地理信息系统(GIS)

B.全球定位系统(C.卫星遥感定期拍摄

D.不确定

(5)无论是在飞机上或汽车上，还是在野外考察旅行，只要拥有手掌大小的GPS信号接收机，你就能随时知道

(

A.自己所在地的海拔和天气

B.自己所在地的天气和地理位置

C.自己所在地的地理位置和海拔

D.自己所在地的天气和气候

【答案】

(1)C

(2)C

(3)B

(4)C

【解析】

第(1)题，RS技术是人们感知地物能力的扩展；GIS技术是地图的延伸，可分别处理RS和GPS技术提供的图像和数据；GPS技术可以精确测定经纬度和高程，建立三维坐标。第(2)题，遥感技术可以运用于资源普查、灾害监测、环境监测、工程建设及规划、军事侦察，海上交通、海洋渔业等方面。第(3)题，遥感技术是进行洪涝灾情监测的理想途径，坐飞机目测和快艇监测，范围有限，不能了解长江流域灾情的总体状况。第(4)题，对土地资源进行调查、监控是遥感技术的应用领域。第(5)题，GPS技术可以确定经纬度和海拔，对天气和气候不具备监测和预报功能。

知识点2

全球定位系统与定位导航

1.GPS静态导航定位与动态导航定位

静态定位中，GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变，接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，利用GPS卫星在轨的已知位置，计算出接收机天线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机所在的运动物体叫做载体(如航行中的船舶、空中的飞机、行走的车辆等)。载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动，接收机用GPS信号实时测得运动载体的状态参数(瞬间三维位置和三维速度)。

2.GPS的应用领域

(1)GPS在军事领域中的应用。

GPS最早就是为军事服务而设计的，虽然它的发展时间只有短短十几年，但目前在军事领域中，GPS的作用和地位已经是无可取代的了，它已经成为现代军事的一个重要组成部分，成为各国军事领域争相建设的“制高点”。在多次军事行动中，美军使用了大量先进的精确制导武器，其命中精度、工作效率和威力等令世人震撼，而GPS正是这些武器及其发射平台大量采用的制导或导航定位方式。在军事领域中，GPS主要运用于导航定位、精确制导、作战部队定位与调度以及救援等几个方面。

(2)GPS在交通领域的应用。

交通领域现在正成为GPS应用中增长最快的领域。GPS在交通中主要应用于车辆的定位和导航。GPS定位导航系统与电子地图、无线电通讯网络及计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能。

车辆跟踪：利用GPS和电子地图可以实时显示车辆的实际位置，可对重要车辆和货物进行跟踪，也可以帮助追踪失窃的车辆。

提供出行路线规划和导航：GPS可以提供包括自动规划和人工设计的路线。也能提供信息查询，查询资料可以文字、语言及图像的形式显示，并在电子地图上显示其位置。车辆上安装GPS后，可以精确地显示其所在的位置，有的精度甚至可以达到米级。有的系统还具有可视的电子导向地图，通过这种地图可以了解自己的位置，还可以由系统自动给出最佳路线，如遇到特殊情况，如收到交通堵塞的信息时，系统还可以根据路况设计出其他的替代路线。

交通指挥：装备了GPS的公共交通工具、物流车等，通过GPS可以随时明确自己的位置，而且通过通讯装置把信息传递到交通指挥中心，实现交通的实时监控和进行高效率的交通指挥、调度。

紧急援助：通过GPS定位和监控管理系统，可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧

急援助。公安、消防、医疗急救也可以通过GPS迅速确定各辆警车、消防车、救护车的位置，在第一时间制订到达目的地的最快路线，缩短反应时间，以化解险情，减少损失。在铁路运输中，装载在火车上的GPS定时将火车所在的位置信息不断地发送到控制中心，然后中心计算机根据这些数据，合理安排各条铁路的使用计划，可以有效地提高各条铁路的使用效率，大大减少火车相撞事故的发生。

(3)GPS在大地测量与制图领域中的应用。

GPS为测量学带来了前所未有的革命，借助GPS使得原来需要几小时甚至几天的工作现在只要几分钟就可以轻松完成了。

利用GPS还可以建立起GPS控制网，一类是全球或全国性的高精度GPS网，这类GPS网中相邻点距离约在数千千米至上万千米之间，其主要任务是作为全球高精度坐标框架或全国高精度坐标框架，为全球性地球动力学和空间科学方面的研究工作服务，或用以研究地区性的板块运动或地壳形变规律等问题。另一类是区域性的GPS网，包括城市或矿区GPS网、GPS工程网等，这类网中的相邻点间的距离为几千米至几十千米，其主要任务是直接为国民经济建设服务。

另外，利用GPS可以观察到许多用一般仪器无法察觉到的断层和地壳活动，结合这些数据可以绘制出高精度的地质图，为各类地质考察带来方便。

(4)GPS与精确农业。

GPS可以应用于土壤养分的分布调查，在播种前，可用一种适用于在农田中运行的采样车辆按一定的要求在农田中采集土壤样品。车辆上配置GPS接收机和计算机，计算机中配置GIS软件。采集样品时，GPS接收机把样品采集点的位置精确地测定出来，将其输入计算机，计算机依据地理信息系统将采样点标定，绘出一幅土壤样品点位分布图。

GPS可以监测作物产量，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结穗数和产量，同时GPS接收机记录下收割该株玉米所处的位置，通过计算机最终绘制出一幅关于每块土地的产量分布图。通过和土壤养分含量分布图的综合分析，可以找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。

(5)GPS在旅游与娱乐领域中的应用。

在旅游及野外考察中，GPS接收机可以帮助你随时掌握你所在的位置及行走的速度和方向，使你不会迷路。目前，欧美现在正在流行着一种全新的娱乐项目——GPS寻宝。

［P100阅读点拨］

1.车载GPS的功能

信息接收

信息发射

通过车载GPS，驾驶员车载电台把定位信息发可以在显示屏上及时查看车送给监控中心，监控中心将信辆所在的位置、运行轨迹、息在电子地图上显示出来，可速度、行进方向等

对车辆进行调度指挥

2.GPS在航海、航空导航中的应用

应用类型

应用领域

向用户提供船舶位置、航

速、航向、时间信息、海图、

航海应用

航迹显示等

把自己的位置和航向发送到航海管理中心

航空应用

空域航路、着陆、机场监视和管理等

[应用领域

城市公共汽车调度管理，旅游区车辆报警与调度，海关、公安、海防等部门对车辆的调度与监控等

应用作用

避免船只冲撞，确保航行安全

便于中心的跟踪、搜寻和救援

实现空域划分、空中交通流量管理以及飞行路径管理等

迁移应用

2.下列有关GPS应用领域的叙述，不正确的是(

A.GPS航海自主导航系统主要用于近海和内河船舶的导航和管理

B.应用GPS可以对农业进行监控

C.应用GPS有助于实施紧急救援

D.应用GPS可以精确地测量某山的海拔

【答案】

【解析】

民用GPS，主要用于交通车辆的导航管理、航空器的定位及导航，以及大地测量、野外勘测、紧急救援、旅游探险、农业监控、生态研究等方面；GPS航海自主导航系统，向用户提供位置、航速、航向和时间等信息，以及海图航迹显示等；航路交通管理系统，主要用于近海和内河船舶的导航和管理。

典型例题剖析

【例1】读GPS卫星定位示意图，回答下列问题。

（1）全球定位系统主要由空间星座、地面控制系统和用户系统三部分组成。它具有对海、陆、空进行全方位、实时

的功能。它最初设计主要是出于

目的。

（2）空间星座由

颗工作卫星和

颗备用卫星组成。在用GPS导航定位时，必须观测

颗GPS卫星。

（3）地面监控系统包括5个

站，1个

站和3个

站，主要

担负着对卫星及其各种设备监测与调控的任务。

（4）用户系统用于接收GPS卫星发射的信号。GPS接收机包括

、

等用户设备。

（5）目前中国正积极参加与

合作开发研制的“伽利略”计划，该系统空间星座由

颗卫星组成。

【解析】

本题考查了GPS的用途、系统组成等知识，我们可采用联想和对比的方法进行归纳解答。

【答案】

（1）三维导航与定位

军事（2）21

3

（4）接收机硬件

GPS数据处理软件（5）欧洲联盟

【例2】（2011·广东模拟）阅读材料，完成下列问题。

2008年5月8日，奥运圣火成功登上世界最高峰珠穆朗玛峰（8844.43米），这是奥运史上的伟大壮举。严酷的自然条件给圣火登顶珠峰带来很多技术挑战。珠峰常规条件下的风速达16~17米/秒，相当于八九级大风，气温均在-30℃左右。为做好气象保障工作，气象部门在珠峰地区建成了立体气象自动观测站。运用GPS、RS等技术及时、高效地获取预报所需要的气象资料。

（1）读GPS数据显示屏图，说出GPS的主要功能。

（3）监控

主控

注入

（2）根据材料和所学知识，简述地形、气候条件对火炬手持圣火登顶、火炬燃烧、电视转播所带来的不利影响。

【解析】

GPS利用卫星在全球范围内实时进行导航和定位。GPS的主要功能是为用户提供全球性、全天候、连续性的定位和导航服务。

【答案】

（1）GPS主要为用户提供精密的三维坐标、速度和时间等。

（2）高海拔、低气温、突发暴风雪等增大了火炬手的体力消耗，增加了技术难度；低气压、缺氧、大风影响火炬的燃烧和传递；山地影响信号传输的质量；低温影响各种仪器设

备的正常运转。

【例3】自然地理环境对现代城市规划产生深刻的影响。据此回答（1）~（2）题。

（1）巴黎计划在其北部建一卫星城，其城市规划布局将采用上图D区的布局模式，主要考虑的环境要素是（

）

A.河流的流向

B.地形的起伏

C.人们的审美观念

D.主导风向

（2）该卫星城建好后，某出租车公司要在中心调度系统中快速查询本公司出租车的位置信息，所采用的技术是（

）

A.RS技术

C.无线电呼叫技术

D.GIS与

【解析】

第(1)题，巴黎位于西风带，常年受西南风控制，将工业区布局在城市的东北方向，即位于盛行风的下风向，是从风向的角度考虑的。第(2)题，要确定出租车的位置，需采用GPS；而要完成在中心调度系统中快速查找，则要用到GIS。

【答案】

(1)D

【例4】全球定位系统（GPS）是利用卫星在全球范围内适时进行导航、定位的系统。读图完成下题。

下面关于甲、乙两区域卫星图像的解析，正确的是（

）

A.甲区域位于乙区域的西北方向

B.甲区域为温暖广阔的浅海，渔业和石油资源丰富

C.乙区域分布有世界最大的热带雨林区，但破坏较为严重

D.甲乙两区域均为热带草原，牧场广阔，牛羊成群

【解析】

甲位于乙的东南方向，甲所在区域应位于东非赞比亚陆地，是热带草原，乙是亚马孙平原，为热带雨林。

【答案】

知识网络构建

课堂巩固训练

一、单项选择题

（2011·福建模拟）在美国，GPS全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月、航天飞机升空，共同被列为“三大航天工程”，据此回答1~3题。

1.在沙漠中搜寻救助迷路的人，应用的救援系统最好是(

A.数字地球系统

B.遥感系统

C.地理信息系统

D.全球定位系统

2.通过手持信号系统，救援队可以不断地得知遇险人员的位置，并很快到达遇险人员所在地，这主要是利用了GPS技术的哪一特征

(

A.全天候

B.连续性

C.全能性

D.全球性

3.若美军一辆装备了GPS的汽车被反美武装分子劫持，美军驻伊司令部不可采取的措施是(

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向劫持车发出警告

D.发动空袭

【答案】

1.D

2.B

【解析】

解答本题组的关键是掌握GPS的特点及应用。GPS可以为用户提供精准的三维坐标，具有全天候、连续性、全能性等优点，可用于汽车定位导航、遥控信息传输等。第1题，在沙漠中搜寻迷路人，首先要对目标进行三维定位。第2题，不断地获取遇险人员的三维坐标，来确定搜救路线和方向，这体现了全球定位系统具有连续性的特点。第3题，GPS通过卫星遥控传输信号，可完成定位、熄火、警告等各种任务，但GPS不是常规武器，并且对方手中有人质，不可贸然发动空袭。

读全球定位系统的卫星星座示意图，回答4~5题。

4.本图显示了全球定位系统中的（

）

A.空间部分

B.地面监控系统

C.GPS信号接收机

D.用户设备部分

【答案】

【解析】

图示为全球定位系统的卫星星座，这是其空间部分，此外还有地面监控系统和用户设备部分。

5.GPS卫星的分布使得在地球的任何地方，任何时间都可以观测到的卫星数至少（

）

A.4颗

B.3颗

C.6颗

D.2颗

【答案】

【解析】

GPS卫星的分布是24颗卫星分布在6个平面内，每个平面有4颗卫星。

6.图示系统的主要功能是（

）

A.不间断地发送各自与定位有关的参数和时间信息

B.监测和控制ＧＰＳ卫星是否正常工作和运行

C.接收ＧＰＳ卫星发回的时间和位置信息

D.调整运动速度和航向

【答案】

【解析】

卫星星座的功能是不间断地发送各自与定位有关的参数和时间信息。

7.如果GPS接收机接收到了3颗卫星的信号，那么(

A.经数据处理确定接收机的经纬度位置

B.计算并显示运动状态中接收机的运动速度

C.推测到航路终点的航向和速度

D.监测卫星是否正常工作和运行

【答案】

【解析】

3颗卫星的信号就完全可以确定接收机的经纬度位置。

二、综合题

8.读下图，回答下列问题。

(1)在一平面直角坐标系上，确定点A的位置，需要知道几个值？

。

(2)在一个三维坐标系上，确定点B的位置，需要知道几个值？

。

(3)要精确知道一个人在地球上的位置，需要知道几个值？

。实际上，这几个值就决定了定位一个人（或一辆汽车、一艘轮船）至少需要几颗卫星，试着解释其中的原因。

【答案】

（1）一个平面直角坐标系上，确定A点的位置，需要知道2个值

（2）一个三维坐标系上，确定B点的位置，需要知道3个值

（3）要精确知道一个人在地球上的位置，必须知道3个值

实际上这3个值就决定了定位一个人（或一辆车、一艘轮船）至少需要4颗卫星

通过接收卫星信号，可以知道接收者距卫星的距离，继而确定接收者所处的位置。因此，四颗卫星的信号就可以保证提供一个点的实时的定位信息。

9.阅读材料后回答问题。

某盗窃犯罪嫌疑人在青岛市南区盗窃了一辆汽车，30分钟后，在他行驶到城阳(青岛市的一个区)时被警察拦住，自认为没有留下蛛丝马迹的犯罪嫌疑人在被逮捕的时候还有些莫名其妙。原来他怎么也想不到，被盗的那辆汽车安装了GPS，从他盗窃该汽车的那一时刻起，他就成为了警察的监控目标。

警察是怎样根据全球卫星定位系统(GPS)提供的信息将盗车犯罪嫌疑人逮捕的?请你大体说说警察破案的经过。

。

【答案】

车载GPS(全球卫星定位系统)随时监控、报告每一辆安装了GPS的汽车精确的经纬度位置，当车主发现了汽车被盗并报案后，警察就可以根据全球卫星定位系统(GPS)提供的信息，准确定位被盗汽车的所在位置，发现、追踪并逮捕盗车犯

罪嫌疑人。

知能拓展阅读

35颗

“北斗”定位九州方圆

我国开始建设拥有自主知识产权的全球卫星导航系统——北斗卫星导航系统，这也是我国自主建立的第一代卫星导航定位系统。这是记者在日前闭幕的2006年珠海航展上从有关部门获得的消息。中国为何要建设卫星导航系统呢？

卫星导航定位系统涉及政治、经济、军事等领域，对维护国家利益具有重大意义。

世界上第一个全球卫星导航系统是美国从1973年开始实施的GPS系统，军民两用。但长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号——也就是说，地球上任何一个目标的准确位置，只有美国人掌握，其他国家只知道个“大概”。

为打破美国的垄断，俄罗斯耗资30多亿美元建起了自己的全球卫星导航系统。2002年，欧盟启动了伽利略全球卫星导航定位系统计划，将在2008年投入运营，预计投资36亿欧元。2003年，我国与欧盟签署了有关伽利略计划的合作协定，目前双方合作项目已有14个。

我国自上世纪80年代引进首台GPS接收机以来，已成为GPS应用大国。作为一个拥有广阔领土和海域的国家，中国有能力也有必要拥有自己的全球定位系统。

卫星导航系统是重要的空间基础设施，它综合了传统天文导航定位和地面无线电导航定位的优点，相当于一个设置在太空的无线电导航台，可带来巨大的社会经济效益。目前世界上只有少数国家具备自主建设卫星导航系统的能力，正在运行的有美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统，欧洲的伽利略全球卫星定位计划也在紧锣密鼓地进行。

自2000年以来，我国已成功发射了3颗“北斗导航试验卫星”，建成了北斗导航试验系

统。该系统可在服务区域内任何时间、任何地点，为用户确定其所在的地理经纬度信息，并提供双向短报文通信和精密授时服务。目前，系统已在测绘、电信、水利、公路交通、铁路运输、渔业生产、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。

据介绍，正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供两种服务方式，即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度为0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务信息。北斗卫星导航系统与GPS和GLONASS系统最大的不同，在于它不仅能使用户知道自己的所在位置，还可以告诉别人自己的位置在什么地方，特别适用于需要导航与移动数据通信场所，如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等。

课后强化作业

一、单项选择题（本大题共18小题，每小题2分，共36分）

1.GPS卫星星座的工作卫星和在轨备用卫星分别是(

A.21颗和3颗

B.22颗和2颗

C.21颗和4颗

D.24颗和4颗

【答案】

【解析】

GPS卫星星座有21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星。

2.有关全球定位技术的叙述，正确的是（

）

A.它不属于信息技术

B.它属于遥感技术

C.它由信息源、数据处理、数据库、空间分析、表达等简要程序组成

D.具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点

【答案】

【解析】

全球定位技术具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点。

3.利用GPS卫星定位时，地面上任何一点，在任一时刻，地面上空至少有（

）

A.一颗GPS卫星

B.二颗GPS卫星

C.三颗GPS卫星

D.四颗GPS卫星

【答案】

【解析】

利用GPS卫星定位时至少要有4颗卫星才能行。

4.无论是在飞机上或汽车上，还是在野外考察旅行，只要拥有手机大小的GPS信号接

收机，你就能随时知道（

）

A.自己所在地的季节

B.自己所在地的天气

C.自己所在地的地理坐标

D.自己所在地的气候

【答案】

【解析】

GPS信号接收机能够提供精确的三维坐标。

（2011·四川模拟）2009年4月15日零点16分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号”运载火箭，成功将第二颗北斗导航卫星送入预定轨道。它的成功发射，对于北斗卫星导航系统建设具有十分重要的意义。中国“北斗”的问世和不断完善，将逐步打破美国GPS一统天下的局面。读右图，回答5~7题。

5.有关北斗导航系统的叙述，正确的是(

A.北斗导航系统的关键装置是传感器

B.是一种专门处理空间数据的计算机系统

C.具有全能性、全天候、连续性、实时性的特点

D.广泛应用于资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等领域

6.下列不属于卫星定位技术应用范畴的是(

A.野外考察时用于空间定位

B.为行驶的汽车提供精密的速度、时间信息

C.为飞行的民航客机提供三维坐标

D.为无线移动电话用户提供实时的通信业务

7.2009年8月11日，“跨越—2009”系列跨区实兵检验性演习拉开帷幕，能为演习提供授时和定位、保密通讯的地理信息技术是(

A.遥感

B.北斗导航系统

C.地理信息系统

D.数字地球

【答案】

5.C

6.D

【解析】

该组题侧重考查全球定位系统的特点及应用。第5题，传感器是遥感技术的关键装置；地理信息系统是专门处理空间数据的计算机系统；资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等是遥感技术的应用。第6~7题，卫星定位系统可为用户提供精密的三维坐标、时间、速度。

目前，发达国家已开始把GPS技术引进到农业生产，即“精确农业”耕作，回答8~9题。

8.GPS在“精确农业”中的作用是（

）

A.农田信息定位获取

B.分析处理获得的信息

C.管理措施决策

D.估算农业产量

【答案】

【解析】

B、C项为GIS技术的作用，D项为RS技术的作用。

9.“精确农业”与“石油农业”相比（

）

A.忽视农田内农作物的差异

B.对同一农田内的作物统一施肥

C.在不减产的情况下，增加生产成本

D.降低因施肥除虫对环境造成的污染

【答案】

【解析】

依据农田土壤养分含量分布图和农作物病虫害分布图，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，并针对农作物的病虫害状况精确地喷洒农药，以减轻对环境的污染。

（2011·乌鲁木齐测验）荒漠化使土地自然生产力日渐丧失。下图为我国部分荒漠化土地分布图。读图完成10~11题。

10.防治土地荒漠化需要针对不同自然条件和各种外力作用的性质，采取因地制宜的措施。在①地区沙漠边缘的绿洲，适宜的措施是(

A.大力种植以乔木为主的植被，以防风固沙

B.合理利用水资源，发展节水农业

C.在缓坡地带，大力修建梯田

D.采取人工措施，增加冰川积雪的融化量

【答案】

【解析】

本题主要考查荒漠化的防治，难度中等。由题可知，①地边缘为绿洲，绿洲

区主要是灌溉农业，因此应发展节水农业，合理利用水资源，改善耕作和灌溉技术。恢复自然植被是防治荒漠化的有效措施，但不同区域具体措施不同。绿洲外围的沙漠边缘地带进行封沙育草；绿洲前沿地带营造乔、灌木结合的防沙林带；在绿洲内部建立农田防护林网；在水源缺乏的地区，可利用柴草、树枝或其他材料，在流沙地区设置沙障工程。

11.科研人员利用手中的GPS信号接收机，不可能完成的任务是(

．．．A.测定①地的地理位置

B.测量①地的海拔

C.确定科研人员的行进方向

D.获取①地荒漠化土地分布的图片

【答案】

【解析】

本题主要考查全球定位系统的应用，难度中等。全球定位系统能够确定任何时间，任何地物的经纬度位置、海拔、速度等，但是不能判断地物的分布，判断地物分布可采用遥感（RS）技术，故D项符合题意。

12.GPS逐渐走进了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的帮手，其原因正确的是(

A.GPS接收机的小型化以及价格的降低

B.GPS可以帮助人们降低旅游成本

C.GPS可使旅游者更具有安全感

D.GPS可以增加人们的旅游距离

【答案】

【解析】

随着GPS接收机的小型化以及价格的降低，GPS逐渐被人们接受和使用，成为人们出行、旅游的好帮手。

13.在地面部队配合下，美国对塔利班政权大至军事设施小至该组织重要成员的打击异常精确，其信息资料的精确性主要是依靠(

A.遥感技术

B.地理信息技术

C.全球定位系统

D.美国联邦特工的侦察

【答案】

【解析】

GPS技术最初是为军事应用而开发的，在对恐怖组织的打击中，GPS技术发挥了关键作用。

14.在西部科学考察时，使用全球定位系统，其优点主要是（

）

A.能为科学家提供准确精密的三维坐标

B.对陆地、天空和地下可以直接拍摄图片

C.服务过程有定时、间断性的特点

D.通过GPS可以随时读取各种信息资料

【答案】

A （2011·咸阳模拟）北京时间2010年11月27日晚8时，第16届广州亚运会顺利闭幕。广州市政府为保障交通的通畅，建立了智能调度与现场调度相结合的车辆调度指挥体系。同时亚运会的成功举办直接推进了广州中心城区“退二进三”产业转移……。据此完成15~16题。

15.广州亚运会期间智能调度与现场调度相结合的车辆调度指挥体系，基于的现代地理信息技术是

(

③RS

④数字地球

①GPS

②A.②③

B.①②

C.③④

D.①③

【答案】

【解析】

本题主要考查地理信息技术的应用，难度中等。合理安排车辆的调度和指挥，需要对交通车辆进行定位，需要运用全球定位技术；而分析道路拥堵状况，需运用地理信息系统。结合选项可知，B项正确。

16.有关广州中心城区“退二进三”产业转移的理解，正确的是(

①进一步提升广州对珠三角的辐射力，夯实广州的国家中心城市地位

②推进服务、金融等第三产业加速发展

③改善大气、交通环境

④促进城市经济结构的调整，优化城市的经济结构

⑤美化城市，改善居民环境

A.①②

B.②③

C.②④

D.③⑤

【答案】

【解析】

本题主要考查产业转移的影响，难度中等。“退二进三”指的是发展第三产业，把第二产业向外地转移的现象。广州目前不属于国家的中心城市，故①错误；应推进广州第三产业的发展，故②正确；广州第二产业主要为劳动力密集型产业，对大气环境质量、交通不会有太大的影响，故③错误；第三产业得到发展，优化产业结构，故④错误；产业转移对美化城市作用不大，故⑤错误。结合选项可知，C项正确。

17.2011年国庆节期间，在八达岭长城上，游客利用手中的GPS信号接收机不可能完成的任务是（

）

A.了解古长城的地理位置

B.测量古长城的海拔

C.确定行进方向

D.测量古长城的长度

【答案】

【解析】

GPS信号接收机可以显示游客的地理位置，海拔及方向，但不具备测量长度的功能。

18.利用GPS卫星定位时，精确地确定地面上任何运动的点，在任一时刻，地面上空至少有

(

A.1颗GPS卫星

B.2颗GPS卫星

C.3颗GPS卫星

D.4颗GPS卫星

【答案】

【解析】

利用4颗卫星，可以确定地面上任何一点，在任一时刻，接收机所处的状态，如位置、速度等。

二、综合题（本大题共2小题，共14分）

19.（2011·山东模拟）材料一

中国第26次南极考察队于2009年10月11日从上海启程，乘坐“雪龙”号奔赴南极，先后完成了对长城站、中山站、昆仑站的科学考察任务，这是中国南极考察史上首次执行“一船三站”科考活动。2010年4月载誉归来。此次南极科考主要开展冰川、天文、测绘等科学观测与考察任务。其中天文项目需要完成四项任务：一是更新维护通讯、供电设备，以备接下来一年在无人值守的情况下完成自动观测任务；二是为明年安装大型望远镜设备选址并准备场地。三

材料二

在南极中山站前使用华测仪器的科考队员。

（1）南极科考队为明年安装大型望远镜设备选址并准备场地，应用的地理信息技术是

；考察队员监测南极冰川和海岸线变化要利用到的地理信息技术是

。

（2）“数字南极”的构建是我国南极科考的重要任务。对“数字南极”利用，叙述错误的为（

）

A.方便查阅南极地区的三维地图及地图信息

B.可以对附近地区冰川、海岸线的变化进行观察分析

C.为防止极冰融化提供治理的技术

D.对地物相关信息的分析采用数字化处理

（3）利用地理信息技术在对南极地区进行勘探研究中，除了上述应用外，还有哪些用途？试举两例。

。

【答案】

（1）GPS和GIS

（2）

（3）利用GPS测量观测点的海拔高度，确定科考队员的位置；利用RS探测资源状况；利用GIS绘制资源分布图。（举任意两例即可）

【解析】

第（1）题，选址过程中要通过GIS进行空间分析，位置的确定要应用GPS，监测环境的变化需要RS。第（2）题，“数字南极”不能提供治理极冰融化的技术，但能为极冰融化的治理提供有用的分析数据。第（3）题，可从GPS和RS以及GIS等技术的应用，结合南极科考现状进行分析。

20.下图是某GPS接收机上的信息，读后回答问题。（7分）

（1）图中的东经度和北纬度表达的是（

）

A.GPS卫星的位置

B.GPS接收机的位置

C.地面监控系统的位置

D.某一地理事物的位置

（2）此地春旱较多，请分析原因及解决措施。

。

【答案】

(2)原因：春季多大风，气温回升快，蒸发强；降水少；工农业发达，人口稠密，用水多。解决措施：跨流域调水，如南水北调；节约用水，防治水污染。