“全球定位系统及其应用”教材解析

　　一、知识构建“全球定位系统及其应用”主要阐述内容包含：了解全球定位系统（GPS）的技术原理与特点，重点分析全球定位系统在国民经济生产中的应用；了解世界各国全球卫星定位导航系统发展现状（拓展知识）。

　　1.全球定位系统（GPS）的技术原理与特点

　　GPS是GlobalPositionSystem的缩写，即全球卫星定位系统。GPS最早是美国于1973年开始研制、供陆海空三军共同使用的一种高精度卫星导航定位系统。它是在“子午仪卫星导航定位”技术上发展起来的具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。GPS是一项高科技成果，美国在海湾战争中有效地应用了这一技术，在“沙漠风暴”行动中，美军和多国部队在轰炸机、战斗机、直升机远程陆地攻击导弹、战车、坦克上装备了7000台GPS接收机。海湾战争以后，GPS系统普遍被各国所重视，并已开始由单一的军事用途转向商业开发与应用。

　　GPS系统由空间星座、用户接收设备、无线数据通讯设备及地面监视控制设备四部分组成。空间星座是由美国发射的、运行在2.2万千米上空6条准同步轨道上的24颗卫星，它可以覆盖全球，由这24颗卫星发出可供全球、全天候、三维立体和高精度的卫星导航定位信号。用户接收设备只需要接到24颗卫星中的其中3颗卫星信号，就能够确定接收机所处位置的准确数据，这些数据信息通过无线数据传输系统传送到控制指挥中心，由控制指挥中心的设备进行数据分析与处理，并通过中心系统配置的地理信息系统和高分辨率电子显示器，将用户接收机的实时位置显示在电子地图上。

　　2.全球定位系统（GPS）的应用

　　（1）特点：全天候、高精度（民用码：利用差分技术，可以得到小于5米的精度）、自动测量、实时性。

　　（2）功能：近年来GPS在国内外得到十分广泛的应用，在各个领域发挥了极大的作用，已成为信息时代不可缺少的部分，被誉为二十世纪以来继计算机之后又一项对人类进步有重大影响的成果和发明，它为解决人类在地球上的定位问题提供了重要的技术手段。那么，全球卫星定位系统究竟给人们带来了什么？

　　（3）定位：可比较准确地确定某地的经纬度和海拔高度。

　　（4）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？”

　　（5）应用：军事、交通、娱乐、测量、救援、工程建设、野外救援、农业、渔业生产等方面。

　　3.世界各国全球卫星定位导航系统发展现状

　　当前，世界上正在运行的全球卫星定位导航系统主要有两大系统：一是美国的GPS系统；二是俄罗斯的GLONASS（格鲁纳斯）系统。近年来，欧盟也提出了有自己特色的“伽利略”全球卫星定位计划。因此，未来密布在太空的全球卫星定位系统将形成美、俄、欧操纵的GPS、“格鲁纳斯”、“伽利略”三大系统相互竞争的局面。而我国的“北斗一代”导航系统则是世界上第一个区域性卫星导航系统。

　　二、目标导航

　　知识与技能：读GPS定位示意图，说出全球定位系统的组成部分和全球定位系统的定位依据与特点；依据材料，举例说出全球定位系统在军事、交通、娱乐、测量、救援等方面的应用；通过案例分析，说出全球定位系统在农业中的应用。

　　过程与方法：在地理课堂教学中，除了使学生掌握系统的地理知识之外，还应注意有目的、有意识地发展学生的智力，培养学生的能力，使学生获得较高的发展水平，掌握独立思考、独立研究的本领。结合本章节内容，加强对学生地理观察能力、地理思维能力、空间想象能力和记忆能力等的培养。全球定位系统是新型现代地理信息技术成果，大多数同学对它的特点与应用并不了解，在教学过程中应多以案例、图片、视频等材料增强他们的感性认识，锻炼地理观察能力、地理思维能力。结合课本提到的应用案例帮助学生加强地理思维能力、空间想象能力的培养。

　　情感、态度与价值观：应通过促使学生学习现代地理信息技术的基础知识，了解最新地理技术发展成果。培养学生学以致用的观点，报效祖国的热情，以及终生学习的良好习惯。

　　三、重难疑点

　　1.教学重点

　　掌握全球定位系统（GPS）的基本原理，要求学生理解对地球表面上的点定位需要三颗卫星，了解地球表面上点的运动状态则至少需要四颗卫星。在教学安排中应重点突出对全球定位系统（GPS）广泛应用的分析与理解，如全球定位系统（GPS）在测量、军事、农业、交通、救援等方面的应用原理与注意事项等。尤其注意提醒学生分析清楚全球定位系统（GPS）与地理信息系统（GIS）及遥感系统（RS）间的区别与联系。

　　2.教学难点

　　主要集中在对全球定位系统（GPS）测量、军事、农业、交通、救援等方面的应用原理与注意事项等内容的分析。在教学方法方面，可以考虑采取学生分组合作探究的方法进行学习与交流。学生由于自身认识方面的局限，容易对全球定位系统（GPS）与地理信息系统（GIS）及遥感系统（RS）间的原理与应用产生混淆。例如，由于汽车电子导航产品的广泛使用，学生容易将汽车电子导航产品与GPS定位仪混为一谈。其实汽车电子导航产品的设计与原理应属于地理信息系统，定位导航只是其中的一项功能，其功能的范畴远大于单纯的定位。

　　3.教学疑点

　　在中图版必修三中，本节案例研究中选取的几个实例，如精准农业、电子导航等并不完全只是GPS功能的体现，其中也结合了如地理信息系统、遥感方面的知识，容易对还未学习相关知识的学生的理解与掌握造成一定困扰。

　　四、不同版本教材内容对比分析（见表1）

　　五、教学建议

　　1.方法参考

　　（1）分组合作探究学习法。将学生分成若干个学习合作小组，课前安排学生进行课本知识的预习。本章节重在掌握全球定位系统的原理与应用，在汽车电子导航大发展的今天。大多数学生对于全球定位系统（GPS）并不陌生，可以采用分组合作探究学习法，设计一些教学情境，激发学生求知、探索的欲望。【探究问题】

　　*当你外出旅游或者野外探险的时候，通常用哪些方法辨别方向或确定你所在位置？（可以利用太阳、月亮、北极星、植物、指南针、手表、GPS定位仪等）

　　*的士运输公司如何才能有效对车辆进行监控？（安装GPS定位系统）

　　*运用所学知识，想一想怎样才可以精确测量出珠穆朗玛峰的准确高度？

　　*在野外如何救助失踪人员？

　　*农业耕种应用系统：为什么美国农民选择在夜晚耕种作物……

　　在问题设计方面应按照教学计划安排层层递进，同时配合直观的图片、视频等现代媒体以获得良好的教学效果。

　　（2）案例教学法。课前让学生搜集有关全球定位系统在各领域的应用实例。学生介绍全球定位系统在军事、测量、交通、娱乐、救援等方面的应用案例。

　　【应用案例】

　　以色列气候干旱，降水较少。但在农业方面获得很大成功。具体做法：通过技术手段获取农田水分状况的信息。计算机系统通过数据分析，做出决策。精确地给农田施加适量的水，从而既节约水资源，又获得较大产出。以色列从而成为欧洲的厨房和花园。

　　根据案例提问：采用何种手段，获知哪块区域农田需水？采用GPS等手段对农业生产有哪些影响？你是否还能举出其它有关GPS技术在农业中的应用？

　　2.图表使用

　　（1）全球定位系统空间卫星分布图（中图版）。空间星座是由美国发射的、运行在2.2万千米上空6条准同步轨道上的24颗卫星，它可以覆盖全球，由这24颗卫星发出可供全球、全天候、三维立体和高精度的卫星导航定位信号（可引导学生了解卫星轨道分布情况）。

　　（2）全球定位系统定位示意图。在地球表面上的任何一固定位置，要对其进行精确定位至少需要3颗空间卫星，如果要对一运动物体进行精确定位至少需要4颗空间卫星。全球定位系统可以进行四维座标的准确测量。

　　（3）全球定位系统终端设备数据图（图3）。图3中“三维卫星位置”反映的是测量地点准确的经纬度位置；高度指的是测量地点准确的海拔高度；右侧部分圆圈表示地平圈与地平高度45°的范围；出现的数字代码表示目前能接受到信号的卫星代号；下方表示各卫星的信号强度。

　　六、思考与练习

　　为了规划鸟类自然保护区，在获取了不同鸟类的觅食半径等资料后，准确划定保护区范围可以采用的效率最高的技术手段是：

　　.手工绘图

　　解析：本题重点结合实例考查三种现代地理信息技术的原理与应用，考生答题应注重审题，题中的关键词包括有“在获取了…后；准确划定…范围；效率最高的”。结合课本知识，要准确划定保护区范围就不仅仅是定位的问题，还包括运用电子地图规划、整理的功能。因此，完成这项内容效率最高的技术手段是GIS。选择A。作者：徐志华，本文来自《全球定位系统》杂志