全球定位系统及其应用.docx
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1、全球定位系统及其应用高二地理教案:全球定位系统及其应用教学设计 本文题目: 高二地理教案:全球定位系统及其应用 【教学构思】本节课主要结合教学内容和课标理念,充分发挥学生的动力优势,采纳结合实际的方法进行教学,培育学生的地理思维实力,达到教养性、教化性、发展性的目的,同时把学生熟识的地理事物、地理现象引入课堂,引导学生对比分析,培育学生联系实际的实力、综合评价的实力以及学生小组的协作实力。 教材分析全球定位系统及其应用是第三章的第三节,在内容上比较独立,前后联系不大,车载导航比较接近生活, 全球定位系统是地理信息系统的核心技术之一。本节教学内容是初步了解地理信息技术的前提和基础。 1.地理信息
2、技术是现代地理科学探讨的关键技术。地理信息技术科学体系主要由地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、全球定位系统(GPS)三方面的核心技术组成。此三种技术的综合应用又称为3S技术,3S技术也是数字地球的关键技术。 2.全球定位系统以其高技术含量及全方位、定位三维导航与定位功能而广泛应用于旅游交通、军事和野外勘探等众多领域。 【教学设计】 一、教学目标 (一)学问与技能: 1.能用自己的语言说明全球定位系统的概念,并初步了解其工作原理; 2.能说出全球定位系统的三个组成部分及其主要功能; 3 能说出GPS接收机的主要种类及其主要用途; 4. 能举例说明全球定位系统在定位导航中的作用。 (二)过程与
3、方法: 1通过读“GPS组成示意图”,分析全球定位系统的组成,并探讨该系统的功能; 2通过多种媒体收集有关资料,列出探讨探讨我国导航定位技术的发展; 3通过“车载GPS功用”的案例,初步相识全球定位系统的定位导航原理及作用。 (三)情感看法和价值观 1. 通过对全球定位系统奇妙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; 2. 通过对快速发展的中国定位导航技术的学习,增加学生的民族自信念和爱国情感 二、教学重难点 重点:结合实例说出全球定位系统(GPS)在定位导航中的应用。 难点:全球定位系统的工作原理。 三、教学方法 读图分析法、探究法、阅读法 四、导-教学过程 学问体系; 学
4、习供应 一、全球定位系统 1、全球定位系统的概念 2、全球定位系统的组成 3、全球定位系统的特点 4、GPS接收机依据用途分类 二、全球定位系统与定位导航 1、静态导航定位 2、动态导航定位 3、举例说明GPS的用途 学问结构 一、全球定位系统 1、全球定位系统是具有在 、 、 进行全方位、 三维导航与定位功能的新一代 系统。 2、全球定位系统的组成 系统结构 空间位置 组 成 全球定位系统 空间 由2l颗 和3颗在轨备用卫星组成,24颗卫星匀称分布在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 用 户 导航型接收机、测地型接收机、授时接收机 3、依据用途分类,GPS接收机分为 接收
5、机、 接收机和 收机。 类 型 应 用 特 点 导航型接收机 用于运动载体的导航,分为车载型、航海型、星载型 能够实时给出载体 ,价格便宜,应用广泛 测地型接收机 用于精密 测量和精密 测量 高,仪器结构困难,价格较贵 授时接收机 用于 及无线电通讯 供应高精度 二、全球定位系与定位导航 1、最初用于军事目的 定位能达到厘米级甚至是毫微级精度, 定位能达到米级至亚米级精度, 能达到毫微秒级精度。 2、目前GPS 系统的应用已经非常广泛,也逐步深化到我们的日常生活中。如 应用类型 应用领域 应用的作用 航海导航 向用户供应 、 、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
6、中心的跟踪、搜寻和救援 航空导航 空域 、着陆、机场 和管理 实现空域划分、空中交通流量管理、 “ 活动”解答 阅读指导GPS的起源 在卫星定位系统出现之前,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 缺点: 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),介绍: 1973年美国国防部制定了GPS安排。 3.GPS发展历程 GPS实施安排共分三个阶段: 第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年,共放射了4颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。 其次阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年,又接连放射了7颗试验卫星。研制
7、了各种用途的接收机。试验表明,GPS定位精度远远超过设计标准。 第三阶段为好用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星放射胜利,表明GPS系统进入工程建设阶段。1993年底好用的GPS网即(21+3)GPS星座已经建成,今后将依据安排更换失效的卫星。 4. 我国的卫星导航定位系统: 名称: 你了解多少: 阅读指导手持型 CPS 接收机 优点: 功能: 【阅读指导】车载GPS的功用 功能: 应用: 【 阅读指导 】 GPS 在航海、航空导航中的应用 航海应用 功能: 航空应用 空域航路、着陆、机场监视和管理实现空域划分、空中交通流量管理、飞行路径管理。 典题赏析: 1999年3月27日,
8、北约部队一架F一117A隐形战斗机被南联盟防空部队击落。飞行员跳伞后在脚触地的一刹那,通过手持型信号放射器发出紧急呼救信号,当间谍卫星把呼救信号传送到北约空袭南联盟指挥所后,美军马上支配了救援行动。6小时后,当一架EA一6B电子干扰机发觉飞行员的精确位置时,一架MH一60G搜寻与救援直升机着陆在飞行员面前,把飞行员接上直升机并平安返回基地。据此回答1一2题:1、飞行员发出的呼救信号是( ) A、GIS系统信号 B、GPS系统信号 C、RS系统信号 D、以上都不对 2、北约轰炸的科索沃,其气候属于( ) A、温带海洋性气候 B、温带季风气候 C、地中海气候 D、热带沙漠气候 (四)思维拓展 全球
9、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1一2题。 1、图中的甲、乙两区域是两颗卫星在某一时刻分别所覆盖的区域,其服务范围大小是( ) A、甲等于乙 B、甲大于乙 C、甲小于乙 D、无法确定 2、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、甲区域为暖和广袤的浅海,渔业和石油资源丰富 C、甲乙两区域均为热带草原,牧场广袤,牛羊成群 D、乙区域分布有世界最大的热带雨林区,但破坏较为严峻 全球定位系统与交通运输 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(教案)一、教材分析全球定位系统及其应用是人类活动地域联
10、系的最新发展,在当今社会日益普及,例如在很多学生的家庭用车中就有定位仪的运用。本节课要让学生明确全球定位系统的构成与优点;全球定位系统的应用领域;学会运用“GPS手持机”。二、教学目标1、学问目标:(1)知道全球定位系统的基本构成、定位导航原理、优越性及其应用领域。(2)了解GPS手持机的运用。2实力目标:学会运用GPS手持机,看懂其显示的信息3情感、看法和价值观目标:利用高科技成果激发学科学、用科学和探究科学奇妙的爱好和热忱。三、教学重点难点1、全球定位系统的构成。2、全球定位系统在军事、民用两方面的应用。3、学会运用GPS手持机。四、学情分析对于文科一般班的学生,其学问基础和文科小班是有相
11、当差距的,但本节课的学问是比较独立的,所以,在学习本节课的要求上,应当全体文科学生的要求是一样的。本节课的重点任务就是明确构成、知道应用领域、学会手持机GPS的运用。五、教学方法1、自主探究学习法、探讨法。2学案导学:见后面的学案。3、新授课教学基本环节:预习检查、总结怀疑情境导入、展示目标合作探究、精讲点拨反思总结、当堂检测发导学案、布置预习六、课前打算老师要打算好与本节课相关的所用的图片、电脑设备;学生做好预习学案,对全球定位系统有一个也许的了解,要达到预习学案的基本要求。七、课时支配:1课时八、教学过程(一)预习检查、总结怀疑检查了学生的预习学案,明确了学生对于全球定位系统的工作原理、全
12、球定位系统的维护、数据注入等怀疑的问题。(二)情景导入、展示目标。今日我们来了解全球定位系统(GPS)与交通运输的关系。1957年10月,世界上第一颗人造地球卫星的放射胜利,标记着空间科技的发展跨入了一个崭新的时代,随着人造地球卫星的不断放射,利用卫星定位测量已成为现实。定位技术的发展经验了卫星定位技术,卫星多普勒测量到现在的全球定位系统(GPS)全球定位系统是美国从本世纪70年头起先研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位实力的新一代卫星导航与定位系统。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,共同给列为2
13、0世纪“三大航天工程”。介绍完GPS的由来刚好向学生展示教学目标。(三)合作探究、精讲点拨。探究活动1将课本上GPS系统的组成转换成纲要形式。老师讲解:GPS的全称是“授时与测距导航系统全球定位系统”(navigationsystemtimingandranging-globalpositioningsystem)。它主要由三大子系统构成:空间卫星系统、地面监控系统、用户设备系统。(1)我们来逐一介绍:空间卫星系统作为空间部分,由匀称分布在6个轨道平面上的24颗高轨道工作卫星构成,各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55,轨道平面间距60。在每一轨道平面内,各卫星升交角距差90,任一轨道上的卫星比
14、西边相邻轨道上的相应卫星超前30。事实上,空间卫星系统的卫星数量要超过24颗,以便刚好更换老化或损坏的卫星,保障系统正常工作。该卫星系统能够保证在地球的任一地点向运用者供应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。看GPS卫星图4-4-2,它的两侧有两块双叶太阳能板,能自动双向定位,以保证卫星正常工作用电。完成探究学案空间卫星系统部分视察下图并探讨,老师提问,让学生说出地面监控系统,老师补充。(2)地面监控部分,由匀称分布在美国本土和三大洋的美军基地上的一个主控站、五个监测站和三个信息注入站构成。主
15、控站位于美国科罗拉多的斯平士(ColoradoSprings)的联合空间执行中心(CSOC),三个注入站分别设在大西洋、印度洋和太平洋的三个美国军事基地上,即大西洋的阿松森(Ascension)岛、印度洋的狄哥伽西亚(DiegoGarcia)和太平洋的卡瓦加兰(Kwajalein),五个监测站设在主控站和三个注入站以及夏威夷岛。主控站是依据各监控站供应的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。依据这些数据,完成各项工作:如刚好编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站;限制和协调监测站间、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GP
16、S用户系统;诊断卫星工作状态,变更偏离轨道的卫星位置及姿态,调整备用卫星取代失效卫星。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。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。完成探究学案地面监控系统部分关于用户设备系统的学习,学生独立完成相应的探究学案。探究活动2学习本课“GPS的应用领域”,完成下列纲要,并思索为何携带GPS手持机的人员遇险时能得到刚好救援。老师介绍:GPS现在主要是用来定位、导航和测量。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供
17、应定位导航.在现代斗争中,不仅陆、海、空三军,而且很多高科技武器弹药等,也都起先采纳GPS技术进行定位导航.还扩展到成为目前精确制导武器复合制导的一种重要技术手段.例如:未配置GPS制导系统之前,美军的BGM-109C“战斧”巡航导弹的圆概论误差约为9米;在其“惯性地形匹配”制导系统中加入GPS后,其误差降至3米,制导精度大大提高。后来,GPS又起先发展到民用上。民用的GPS主要用于交通车辆导航管理、航空器的定位以及导航,以及大地测量、野外勘测、紧急求援、旅游探险、农业监控、生态探讨等方面。下面同学们完成探究学案的其次部分。(老师当堂检查完成状况)承转:大家完成的学案状况较好,下面我们来共同学
18、习学问窗的内容。看一看GPS在公共交通上的应用。它详细的例证了以上几个功能,如GPS系统的智能调度功能,使装有GPS的出租车配备合理,能最大程度的满意乘客的要求,从而削减了空载率,降低能源消耗,节约运行成本,并使行车、乘车平安系数大大提高等功能。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,旅游者可以在生疏的城市里快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途。野外探险者则可以快捷的找到合适的道路和宿营地点,并在出现险情时快速定位、报警,求得快捷的救援行动。思索:为何携带GPS手持机的人员遇险时能得到刚好救援。讲解并描述实例引起学生思索:余纯顺在罗布泊
19、探险遇难时离最近的补给站仅几百米。风沙淹埋了前人走过的踪迹。在茫茫荒漠中又渴又饿的他最终倒下了。假如当时他有一台中文显示GPS接收机,这种惨剧又何以发生?。在地广人稀没有任何参照物可用以辨别方向的状况下,危急无时无刻不存在,手持GPS接收机沿着机中记录的平安轨迹当心行进,从而可以平安返航。目前,很多休闲俱乐部围绕GPS功能相继推出穿越、寻宝、野外拓展等都市嬉戏,丰富了人们的周末生活,提高了人们的生活品位,深得户外运动爱好者的欢迎。从我国闻名科学家余纯顺在罗布泊探险遇难个事务可见GPS的重要用途。转承:GPS将成为时尚的高科技产品,并不断地变更人们的生活方式。下面我们来了解了一下GPS手持机,了
20、解GPS手持机的运用,即如何利用GPS手持机来定位和导航。探究活动3学习用GPS手持机定位和导航总体介绍:GPS接收机是用于接受GPS卫星定位信息的用户设备,其有两大主要用途:定位和导航。GPS12是美国GARMIN公司于1998年推出的全中文接收机,是目前国内市场上的一款主流机型。如预习学案图1所示,它的功能键:最上的是内置天线,左边从上到下有导航键、开机键和退出键;右边则是翻页键、定位键和输入键;中间是光标键;下面则是显示屏。GPS的主要用途是定位和导航。(学生同时复习预习学案最终的填图部分)首先我们来学习如何用GPS来定位:地球上的任何一个地点,都有特定的经度、纬度和高度。用GPS接收机
21、定位,具体步骤如下:1、开机接收卫星信号,显示收星画面如探究学案图1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;假如是白框条,表示该颗卫星正处于跟踪状态;假如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1-2中接收到10颗卫星,而且信号比较强。下
22、面完成图1的填图任务2、连续按翻页键或退出键,切换至数据查询画面,如图1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,顺时针渐渐增加,正东为90,正西为270,因此运动时可以据此来推断北的方向。航速:为固定显示数据不能更改,当接收卫星后卫星会自动依据你的运动状况测定该值。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2中高度是17m坐标:接收点的经纬度。图2中坐标是N323653.9E1205419.2。时间:采纳卫星钟授时。这就是定位,它不仅可以为你定位,而且可以为你导航,这样不管你是身处浩瀚的沙漠之中,还是在波浪滔天的大海上,都不会为
23、迷失方向而发愁。下面完成图2的填图任务通过完成探究学案然爱护区户外探险的探究活动并视察电脑展示的GPS手持接收机的画面,学生叙述利用GPS导航的两种方法(视课堂实际状况老师补充学生的叙述将此方法补充完整)。导航方法是:运用GPS接收机导航,首先要建立航路点,然后才能进行导航。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。其次种方法:干脆输入经纬度建立航路点A、开机接收卫星信号,显示收星画面如图1示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
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