全球定位系統(tǒng)是美國國防部研制的一種全天候的，空間基準(zhǔn)的導(dǎo)航系統(tǒng)，可滿足位于全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續(xù)地精確地確定三位位置和三位運(yùn)動(dòng)及時(shí)間的需要。中圖版高二地理上冊(cè)全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)如下：
1.全球定位系統(tǒng)的組成
全球定位系統(tǒng)各組成部分的關(guān)系：
2.GPS進(jìn)行空間定位的方法
由于衛(wèi)星的位置可精確得知，在GPS觀測(cè)中，我們可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個(gè)方程式，解出觀測(cè)點(diǎn)的位置(X,Y,Z)?？紤]到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差，實(shí)際上有4個(gè)未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個(gè)方程式進(jìn)行求解，從而得到觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。圖3—1—7顯示了GPS接收機(jī)的定位原理。
3.GPS信號(hào)的接收
當(dāng)接收機(jī)處于3顆以上的衛(wèi)星交叉測(cè)量范圍時(shí)，就能顯示所處位置。圖3—
1—6顯示了所接收的衛(wèi)星信號(hào)情況，接收機(jī)處于某顆衛(wèi)星的精確測(cè)量范圍中時(shí)，它接收這顆衛(wèi)星的信號(hào)就較強(qiáng)。GPS接收機(jī)只收不發(fā)信號(hào)，故不受衛(wèi)星系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)的控制，用戶數(shù)量也不受限制。
探究二 全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用
1.全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn)
GPS技術(shù)具有全天候、高精度和自動(dòng)測(cè)量的特點(diǎn)。
(1)全球、全天候工作。全天候指包括所有復(fù)雜天氣在內(nèi)的各種天氣。GPS全天候是指GPS不受天氣限制，在任何氣候條件下都能使用或工作。
(2)能為用戶提供連續(xù)、實(shí)時(shí)的三維位置、速度和精密時(shí)間，不受天氣的影響。
(3)定位精度高：單機(jī)定位精度優(yōu)于10米，采用差分定位，精度可達(dá)厘米級(jí)和毫米級(jí)。 (4)功能多，應(yīng)用廣：隨著人們對(duì)GPS認(rèn)識(shí)的加深，GPS不僅在測(cè)量、導(dǎo)航、測(cè)速、測(cè)時(shí)等方面取得更廣泛的應(yīng)用，而且其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。
2.全球定位系統(tǒng)的主要功能
主要功能是定位和導(dǎo)航。
3.全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用
全球定位系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，在應(yīng)用時(shí)主要利用了其定位和導(dǎo)航功能。具體如下表所示：
(1)GPS在汽車導(dǎo)航中的應(yīng)用
GPS系統(tǒng)的智能調(diào)度功能，使裝有GPS的出租汽車配備合理，能最大程度地滿足乘客的要求，從而減少了空載率，降低能源消耗，節(jié)省運(yùn)行成本，并使行車、乘車安全系數(shù)大大提高。當(dāng)車輛在營運(yùn)途中出現(xiàn)機(jī)械故障、交通事故或人員意外受傷等情況時(shí)，可通過GPS及時(shí)采取救援措施。GPS系統(tǒng)還能監(jiān)控聲音，對(duì)于司機(jī)不文明用語或刁難、欺騙乘客等行為，通過GPS遙控監(jiān)督，對(duì)司機(jī)及時(shí)發(fā)出警告，責(zé)令其立即改正。一旦車輛遭劫或被盜，跟蹤監(jiān)視系統(tǒng)和車載報(bào)警系統(tǒng)會(huì)不斷地將車輛位置、前進(jìn)路線以及緊急報(bào)警信號(hào)等，發(fā)送到監(jiān)控中心，以便通過衛(wèi)星定位跟蹤，鎖定車輛的具體位置并報(bào)警，甚至發(fā)出遙控鎖車指令，使車輛強(qiáng)行熄火，停止行駛。?
(2)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)
通過實(shí)施精準(zhǔn)耕作，可在盡量不減產(chǎn)的情況下，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，有效避免資源浪費(fèi)，降低因施肥除蟲對(duì)環(huán)境造成的污染。
GPS可以應(yīng)用于土壤養(yǎng)分的分布調(diào)查，在播種前，可用一種適用于在農(nóng)田中運(yùn)行的采樣車輛按一定的要求在農(nóng)田中采集土壤樣品。車輛上配置GPS接收機(jī)和
計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)中配置GPS軟件。采集樣品時(shí)，GPS接收機(jī)把樣品采集點(diǎn)的位置精確地測(cè)定出來，將其輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)依據(jù)地理信息系統(tǒng)將采樣點(diǎn)標(biāo)定，繪出一幅土壤樣品點(diǎn)位分布圖。
GPS可以監(jiān)測(cè)作物產(chǎn)量，在聯(lián)合收割機(jī)上配置計(jì)算機(jī)、產(chǎn)量監(jiān)視器和GPS接收機(jī)，就構(gòu)成了作物產(chǎn)量監(jiān)視系統(tǒng)。對(duì)不同的農(nóng)作物需配備不同的監(jiān)視器，例如監(jiān)視玉米產(chǎn)量的監(jiān)視器，當(dāng)收割玉米時(shí)，監(jiān)視器記錄下玉米所結(jié)穗數(shù)和產(chǎn)量，同時(shí)GPS接收機(jī)記錄下收割該株玉米所處位置，通過計(jì)算機(jī)最終繪制出一幅關(guān)于每塊土地的產(chǎn)量分布圖。通過和土壤養(yǎng)分含量分布圖的綜合分析，可以找出影響作物產(chǎn)量的相關(guān)因素，從而進(jìn)行具體的田間施肥等管理工作。 GPS幫助合理施肥，便于農(nóng)業(yè)管理。設(shè)置有GPS接收機(jī)的噴施器在GPS的控制下，依據(jù)土壤養(yǎng)分含量分布圖，能夠精確地給田地的各點(diǎn)施肥，施用的化肥種類和數(shù)量由計(jì)算機(jī)根據(jù)養(yǎng)分含量分布圖控制。利用飛機(jī)進(jìn)行播種、施肥、除草等工作，代價(jià)昂貴。利用GPS對(duì)飛機(jī)精密導(dǎo)航，合理地布設(shè)航線，將大大節(jié)省飛機(jī)作業(yè)費(fèi)用，大約可以降低50%。具體應(yīng)用中，利用GPS定位技術(shù)可以使飛機(jī)在噴灑化肥和除草劑時(shí)減少重疊，節(jié)省化肥和除草劑用量，避免過多的用量影響農(nóng)作物生長，還可以減少轉(zhuǎn)彎重疊，避免浪費(fèi)，對(duì)于在夜間噴施，更有其優(yōu)越性，因?yàn)橐归g蒸發(fā)和漂移損失小，夜間植物氣孔張開，容易吸收除草劑和肥料，提高除草和施肥效率。依靠GPS進(jìn)行精密導(dǎo)航，引導(dǎo)農(nóng)機(jī)具進(jìn)行夜間噴施和田間作業(yè)，可以節(jié)省大量的農(nóng)藥和化肥。
(3)娛樂
旅游或野外考查，利用GPS，可以隨時(shí)知道自己所在的位置及行走速度和方向，使自己不迷失路途。
GPS接收機(jī)的小型化、操作簡便以及價(jià)格大幅度降低，使GPS手持機(jī)和手表式接收機(jī)等成為旅游、探險(xiǎn)者的好幫手。利用GPS，旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在位置，確定前往目的地的最優(yōu)行進(jìn)方式和路線。野外探險(xiǎn)者攜帶GPS接收機(jī)，可快捷地找到合適的道路和宿營地點(diǎn)，并在發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)，迅速定位、報(bào)警，以便及時(shí)、有效地得到救援。GPS還能準(zhǔn)確記錄每次攝影地點(diǎn)，并自動(dòng)計(jì)算出該地點(diǎn)每天日出、日落時(shí)間，為出游者在最佳地點(diǎn)和最佳時(shí)間拍攝到最理想的畫面提供幫助?？梢灶A(yù)言，GPS將成為時(shí)尚的高科技產(chǎn)品，并不斷地改變。
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