ПОСОБИЕ

ПО ПРОВЕДЕНИЮ УРОКОВ ГЕОГРАФИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ  ГЛОНАСС /GPS НАВИГАТОРОВ

 

 

 

 

             Разработчики:  д.т.н., профессор Шахраманьян М.А.

учитель географии школы №444Познянский Б.Е.

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
МОСКВА

2008 год

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Пояснительная записка............................................................................................................................... 3

 

Урок №1. История ориентирования, создание спутниковых навигационных систем GPS (США) и ГЛОНАСС (РФ)............................................................................................................................................................... 5

 

РАЗВИТИЕ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ............................................................................................ 9

 

Урок №2. Принципы работы спутниковых навигационных систем.................................................... 10

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАВИГАТОРОВ..................................................................................................... 12

 

Урок № 3. Тема урока: Стороны горизонта. Ориентирование на местности...................................... 15

 

Урок № 4. Тема урока: Азимут и определение расстояний.................................................................... 17

 

Урок № 5. Тема урока: Изображение на плане неровностей земной поверхности............................. 20

 

Урок № 6. Тема урока: Составление плана пришкольного участка....................................................... 23

 

Урок № 7. Тема урока: Географическая карта.......................................................................................... 25

 

Урок № 8. Тема урока: Реки....................................................................................................................... 28

 

Урок № 9. Тема урока: Определение географических координат, направлений и расстояний с

помощью навигатора................................................................................................................................. 31

 

Внеклассная работа. Возможности использования GPS/ГЛОНАСС - навигаторов........................... 32

 

Внеклассная работа.  Какие игры возможны с использованием GPS – навигатора........................... 36

 

Литература.................................................................................................................................................. 38

 


 

 

Пояснительная записка

В настоящем пособии представлены методические разработки уроков географии в 6-9 классах, которые помогут учителю применить современные космические технологии в учебном процессе и во внеурочной работе школы.

Система GPS уже применяется на автомобильном, морском транспорте, авиации – для определения координат и маршрутов, для геологии и картографии и т.д., а также может успешно применяться в процессе обучения географии. При этом важным инструментом в процессе обучения является геоинформационная система (ГИС). Она обеспечивает сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственных данных, имеет большой набор функциональных возможностей, в которых реализуются современные космические технологии в учебном процессе.

Хотелось бы заглянуть в ближайшее будущее школьной географии и обозначить те современные телекоммуникационные системы, которые пока не применялись в образовании, однако, по моему мнению, обладают уникальным потенциалом использования именно в географической курсах, в неразрывной связи со школьным Интернетом. Данной технологией является GPS-навигация.

В школьном курсе географии я вижу возможности использования GPS/ГЛОНАСС-навигаторов именно в едином методическом комплексе с Интернетом. Использование GPS может наполнить новым смыслом, содержанием и географической мотивацией региональную и краеведческую составляющую школьного курса географии. В ходе проведения уроков с их использованием повышается мотивация и наглядность преподнесения материалов, обеспечивается интерактивная и рефлексивная деятельность дистанционных учащихся, обсуждения через Интернет становятся более привязанными к практике, к жизни. Например, за счёт показа на школьном Веб-сайте конкретных «экологических троп» с точными координатами значимых объектов, карт местности с маршрутными точками, привязанными к координатной системе Pulkovo 1942 (российский стандарт). Кроме того, обычный навигатор позволяет школьнику или учителю географии выполнить следующие действия:

Особенно интересная функция GPS для использования в географии. Основана на способности ежесекундно фиксировать точки по ходу движения и присваивать каждой точке совокупность различных временных и пространственных характеристик, относящихся именно к данному конкретному месту. В результате образуется так называемый «трек», то есть кривая непрерывная линия – траектория движения, состоящая из множества отдельных точек.

В школьном компьютерном классе ученики могут загрузить пройденный «трек» в стационарный компьютер через стационарные USB или COM-порты, сохранить его, наложить трек на привязанную к координатной оси карту местности, где стоит школа, либо, где совершался маршрут, распечатать карту с треком и проанализировать весь пройденный маршрут компьютерным методом с помощью специальной бесплатной программы OZI EXPLORER.

Например, компьютер нарисует реальный гипсометрический профиль по пройденной траектории при изучении темы реки. Для этого можно пройти с навигатором от уреза воды, через прирусловой вал, пойму, к водоразделу и получить наглядный профиль дельты реки в виде графического файла, обменяться такими файлами с участниками проекта из школ других регионов, сделать выводы о характере образования дельты рек в различных природных условиях.

Всего в работе представлено 11 тем – уроков базового курса основной школы, которые соответствуют программе по географии, рекомендованной Министерством Образования РФ. Целью данной разработки является применение систем GPS и ГЛОНАСС в образовательном процессе школы. Наиболее успешно космические технологии систем GPS и ГЛОНАСС применяются при изучении тем:

Такие уроки с применением космических технологий предусматривают индивидуализацию обучения, дают учащимися практические навыки работы с GPS-приёмником, помогают приблизить деятельность учащихся к современным исследованиям, расширить географическую область знаний, поднять практическую значимость предмета географии, усилить творческое мышление.

Также дан перечень Практических работ на местности с применением GPS/ГЛОНАСС-навигатора. Большие возможности представлены в данной статье по применению данной технологии в жизни, в реальных условиях, в различных спортивных играх, прогулках, походах, экскурсиях даже в незнакомой местности (городе).

Хочу отметить в заключении, что погодные условия на навигатор не влияют, прибор способен «видеть» спутники и в туман, и в дождь.

При соответствующем теоретическом и методическом сопровождении, системное использование Интернета и GPS-навигатора позволяет придать школьному процессу современный характер, а улучшение «имиджа» российской школы в глазах учеников XXI века я рассматриваю как одну из важнейших задач модернизации учебно-воспитательного процесса.

 


 

Урок №1. История ориентирования, создание спутниковых навигационных систем GPS (США) и ГЛОНАСС (РФ).

 

Задачи урока. Познакомить учащихся с методами ориентирования в древности: примитивными методами ориентирования в море и применение радиосигналов для определения положения объектов на земле. Спутниковые навигационные системы разных стран..

 

Оборудование. Прибор GPS‑навигатор, карта полушарий.

 

Содержание и ход урока.

Рассказ учителя.

ПРЕДИСТОРИЯ

Проблема определения своего местоположения на поверхности земли актуальна для человечества уже не одну тысячу лет. Предки современного человека достигли самых удаленных точек почти всех континентов, заселили лежащие посреди океанов острова, преодолели крупнейшие пустыни и уходящие в небо горные вершины. Но как они ориентировались на бесконечных просторах планеты? Первое, что приходит в голову, -использование естественных ориентиров: солнца, луны, звезд. Современный городской (да и сельский) житель растерял практически все знания об окружающем мире, накопленные тысячами поколений предков, и вот почему.

В журнале «Вокруг света» была статья о древних полинезийских мореходах и методах их ориентирования. Перед морским путешественником стояла задача преодолеть 300 км по океану, чтобы попасть в ту или иную часть огромного архипелага, состоящего из тысячи похожих друг на друга островов. Из навигационного вооружения на его судне не было ничего, а Полярная звезда в Южном полушарии не видна…

Оказалось, что ночью абориген наблюдал, как те или иные звезды закатываются в море за кормой его катамарана, а при свете солнца уверенно определял направление волн, подгоняемых дуновением вполне конкретного пассата, рожденного за тысячи миль от суденышка. Где-то на полпути до цели по мере приближения к острову начинал изучать изменение свечения дна океана, а за 50 км - пробовал на вкус морскую воду. В результате применения таких несложных приемов моряк в назначенное время оказывался у цели путешествия, успешно решив задачу поиска иголки (острова) в стоге сена (среди тысячи островов). При этом в поле его зрения отсутствовали такие ориентиры, как береговая линия или другие острова…

 

ПРИМИТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОРИЕНТИРОВАНИЯ В МОРЕ

На самом деле не только мы, дети XXI века, но и жители городов древней Месопотамии не обладали твердыми знаниями и навыками ориентирования в море. Однако задача преодоления водных преград постоянно требовала от них активных действий. Если при форсировании реки заблудиться было трудно: оба берега постоянно в зоне видимости и можно ориентироваться по складкам местности на обоих берегах (из-за вращения Земли, вернее, из-за кориолисова ускорения один берег всегда несколько выше другого) - то в открытом море потеряться проще простого.

В поисках сырья и рынков сбыта жители междуречья устремились в океан. Перемещаясь от известного побережья к неизвестному, шумерские мореходы запоминали встречающиеся им визуальные образы, в частности особенности строения береговой черты, и расширяли свои познания о прибрежной ойкумене. Подобный метод в XV веке применили португальцы, проложившие за 100 лет дорогу вдоль побережья Африки в богатую товарами Индию. Конечную точку каждого своего плавания они отмечали на берегу каменным столбом - падраном. Каждая последующая экспедиция должна была пройти дальше предшествующей. Соревнование со столбами-падранами продолжалось до тех пор, пока Васко да Гама не обогнул мыс Игольный и не повернул свои корабли на север к столь долгожданной Индии.

Естественно, ориентироваться по береговым знакам, имеющим определенную форму, цвет, а зачастую и надписи, намного легче, чем пытаться различить между собой похожие как близнецы остроконечные вершины прибрежных скал или не менее схожие по своим очертаниям приветливые бухты. Приближенно (на глаз) определив дистанцию и направление по специальным ориентирам на берегу, мореплаватель мог достаточно точно сказать, в какой точке своего путешествия он находится.

Однако подобный метод годился лишь при каботажном (прибрежном) плавании. Но финикийцев оно уже не могло удовлетворять, так как кратчайшее расстояние между двумя торговыми точками зачастую разделяло Средиземное море, а в торговле, как известно, время - деньги. Вероятно, именно финикийцы первыми пустились в дальнее плавание, сознательно потеряв из виду берег. Новые задачи потребовали и новых средств ориентирования в открытом море. В Северном полушарии мореплавателям очень пригодилась Полярная звезда, расположенная над осью вращения Земли и потому обладающая рядом полезных свойств, а именно: - с высокой точностью (до 1 град) указывает направление на север; широта места, с которого ведется наблюдение, равна высоте Полярной звезды над горизонтом. Собственно, зная направление и определяя даже примитивными способами скорость судна, можно рассчитать с приемлемой погрешностью, в какой точке маршрута находится корабль в тот или иной период плавания.

Однако в северных морях в осенне-зимний период чистое небо - явление достаточно редкое, поэтому изобретенный китайцами магнитный компас (первоначально его устанавливали на сухопутные повозки, передвигаясь по лишенной ориентиров бескрайней степи) весьма пригодился викингам и предопределил заселение ими Исландии, Гренландии и, кратковременно, Северной Америки.

С развитием астрономии, математики и механики люди стали применять получаемые знания для наблюдения за поведением небесных светил. Идея оказалась исключительно простой: для ориентации на поверхности земли достаточно было измерить высоту двух светил (например, звезд), разнесенных по азимуту на 90 градусов. Одинаковая высота звезды могла быть зафиксирована наблюдателем, находящимся на окружности - основании конуса, в верхушке которого и располагалась звезда. Окружности - основания конусов двух звезд - пересекались на земной поверхности в двух точках, разнесенных на тысячи километров друг от друга. Следовательно, для высокоточного определения местоположения наблюдателя на поверхности земли требовалось всего-то - знать с высокой точностью высоту светил в момент измерений и время самого измерения. Появление высокоточных астрономических таблиц, высокоточного измерителя углов - теодолита (позднее - секстанта) и часов с постоянным ходом - хронометра позволило окончательно решить поставленную задачу. Погрешность измерений координат места по светилам не превышала единиц километров.

 

ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОСИГНАЛОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ НА ЗЕМЛЕ

Понятно, что в XX веке, в условиях значительных скоростей и интенсивного судоходства, отягощенного ведением боевых действий на море, погрешность в десятки километров не могла удовлетворять судоводителей, и в 1943 году на побережье США появляется первая радионавигационная система. Принцип ее работы был достаточно прост. Береговые передающие станции излучали радиосигнал в виде пачки импульсов через строго определенные промежутки времени; на судне эти сигналы принимали и путем несложных манипуляций с временем прихода сигналов определяли с погрешностью в несколько километров разность расстояний до двух или более передающих станций, что позволяло судить о местоположении корабля в море.

Со временем точность определения местоположения объектов на земной поверхности с помощью РНС выросла до сотен, а вскоре и единиц метров, однако РНС имели один весьма существенный недостаток - ограниченную дальность действия. Нет, конечно, были созданы цепочки радионавигационных систем, зоной действия которых было практически все Северное полушарие (СССР) или земной шар (США - «Омега»). Однако сигналы РНС излучали на СДВ-частотах, что негативно отражалось на точности определения положения судов в море, да и содержание таких систем оказалось достаточно дорогим удовольствием. Выходом из создавшегося положения стало размещение излучающих станций в космосе.

 

СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (СНС)

Проблема использования для целей навигации подвижных ориентиров, вынесенных в космическое пространство, приобрела практическое решение после запуска 4 октября 1957 года первого в мире советского искусственного спутника Земли (ИСЗ).

В США 1959 году на орбиту выведен первый навигационный искусственный спутник Земли, а в 1964 году вступила в эксплуатацию система для обеспечения американских атомных ракетных подводных лодок «Поларис». Для коммерческой эксплуатации СНС была предоставлена в 1967 году, причем количество гражданских пользователей вскоре существенно превысило число военных. К концу 1975 года на круговых околоземных орбитах (высотой около 1000 км) находилось шесть навигационных космических аппаратов.

Российская система ведет свое летосчисление с 1967 года, когда был выведен на орбиту первый навигационный спутник «Космос-192». Полностью система введена в эксплуатацию в 1979 году в составе четырех космических аппаратов, выведенных на круговые орбиты высотой 1000 км. Система позволяла наблюдателю каждые 1,5-2 часа определять координаты своего места, точность определения достигла 80-100 м, позже система дооснащена аппаратурой для обнаружения терпящих бедствие объектов, оборудованных радиобуями, излучающими специальные сигналы.

Таким образом, со времен средневековых мореходов способ определения координат объекта на поверхности Земли принципиально не изменился, а лишь значительно облегчился благодаря широкому применению вычислительных устройств и чувствительной приемной аппаратуры.

 

СПУТНИКОВАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА GPS

Развитие космических технологий создало возможность запускать на орбиту спутники Земли. К началу 70‑х годов оказалось, что стоявшая на вооружении армии США спутниковая навигационная система имела много недостатков. Это невысокая точность определения координат и большие промежутки времени между наблюдениями. Для преодоления недостатков в 1978 году была создана система нового поколения HABCTAР.

GPS – спутниковая поисковая система, составленная из совокупности 24 спутников, помещённых на орбиту американским Министерством обороны, и наземных станций слежения, объединённых в общую сеть. Глобальная система определения координат (GPS) была первоначально предназначена для военных целей, но в 80‑х годах XX века правительство сделало систему доступной для гражданского использования. Глобальная система определения координат работает в любых метеорологических условиях, в любой точке мира, 24 часа в день. Никаких ограничений на использование системы определения координат не существует. В состав системы входят:

  1. космический сегмент 24 спутника
  2. сеть наземных станций слежения и управления
  3. собственно GPS – приёмник (аппаратура потребителей)

Около 100 компаний производят 600 типов приемной аппаратуры, которая используется в самых различных отраслях человеческой деятельности: от авиации и транспорта до строительства и земледелия. Мировой рынок продаж продукции, связанной с системой GPS, составляет около $20 млрд.

GPS предназначена для высокоточного определения трех координат места, составляющих векторы скорости и времени различных подвижных объектов. США предоставляют систему в стандартном режиме для гражданского, коммерческого и научного использования без взимания за это специальной платы. Космический сегмент образован орбитальной группировкой из 31 космического аппарата, которые находятся на 6 круговых орбитах высотой около 20 тыс. км. Период обращения космических аппаратов - 12 часов.

Затраты на реализацию системы превысили 15 млрд долларов. С 1991 года оборудование стало доступно любому жителю России.

СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС

Летные испытания среднеорбитальной отечественной навигационной системы начались в октябре 1982 года запуском спутника «Космос 1413». В 1995 году было завершено развертывание СНС ГЛОНАСС до ее штатного состава - 24 космических аппаратов.

Систему ГЛОНАСС можно по праву назвать достоянием России, так как позволить себе что-либо подобное смогли только две страны мира - США и Россия. К сожалению, российские космические аппараты обладали меньшим временем функционирования на орбите, чем американские, поэтому в условиях слабого финансирования парк спутников системы ГЛОНАСС сократился до 10-12 единиц, притом, что минимально необходимое количество спутников на орбите для надежного определения места объектов составляет 18. Дело усугубляло отсутствие доступных широкому потребителю приемников российского производства. В результате США извлекали прибыль из аналогичной системы GPS, а Россия несла убытки.

В последние годы ситуация начала меняться к лучшему: на орбиту выводятся российские спутники с повышенным сроком службы (7-9 лет). В 2008 году с вводом в строй еще трех новых спутников орбитальная группировка составила 18 единиц. Это позволило принимать навигационный сигнал системы ГЛОНАСС на всей территории России непрерывно. Следующий важный рубеж - нарастить группировку до 24 спутников. Тогда система станет глобальной, охватывающей всю планету. А к 2011 году планируется увеличить группировку ГЛОНАСС до 30 спутников, что позволит решать все навигационные задачи своими силами, не зависеть от вывода ряда спутников на техническое обслуживание.

Основное назначение СНС второго поколения ГЛОНАСС - глобальная оперативная навигация приземных подвижных объектов: наземных (сухопутных, морских, воздушных) и низкоорбитальных космических. То есть любой объект (корабль, самолет, автомобиль или просто пешеход) в любом месте приземного пространства в любой момент времени способен всего за несколько секунд определить параметры своего движения - три координаты и три составляющие вектора скорости.

Благодаря использованию в бортовых эталонах времени и частоты КА атомных стандартов частоты в системе обеспечивается взаимная синхронизация радиосигналов, излучаемых орбитальной группировкой. На подвижном объекте принимаются сигналы не менее чем от четырех радиовидимых спутников.

Министерство финансов выделяет деньги на программу развития ГЛОНАСС, рассчитанную до 2011 года. Запуск новых спутников в России позволит ГЛОНАСС добиться более высокой точности определения координат объектов до 5 метров. Система ГЛОНАСС в первую очередь направлена на решение задач национальной безопасности, в обеспечении применения высокоточного оружия дальнего радиуса действия. С помощью ГЛОНАСС испытана новая крылатая ракета  оперативно-тактического комплекса Искандер‑М, поразившая цель с отклонением менее 1 метра.

Навигационное оборудование ГЛОНАСС используется: в системах слежения за местоположением транспортных средств, мобильных объектов; пунктах слежения за транспортом, оснащённым маяком; диспетчерских пунктов УКВ‑сети; в сотовой и спутниковой связи; при создании компьютерных карт; гидрометеоконтроле.

В настоящее время услуги систем GPS и ГЛОНАСС доступны любому человеку.

 

Проект «Галилео»

Монополия США на услуги спутниковой навигации для гражданских нужд может быть разрушена, так как европейцы, боясь, что США могут отключить её, приступили к строительству своей системы Galileo. В России такое беспокойство тоже присутствует, но гораздо в меньшей степени, так как GPS у нас не так обширно используется, для чего есть объективные причины и законодательные ограничения. И, во-вторых, у нас есть свой ГЛОНАСС. Причём в ближайшие годы его состояние может резко улучшиться. Система быстро развивается. К 2011 году количество спутников будет увеличено с 16 до 30, включая резервные.

Страны Европейского союза начали развертывание гражданской глобальной СНС «Галилео», опирающейся на свои собственные спутники. Предполагается, что она должна быть:

·                    независимой от GPS, но взаимодействующей с нею;

·                    управляемой под международным контролем (США пытаются установить полный или частичный контроль над этой системой);

·                    более точной и доступной, способной быстро обнаруживать и оповещать о неисправности элементов системы;

·                    рентабельной;

·                    открытой для участия других партнеров, в частности России (в последнее время наше участие в проекте не приветствуется).

Запуск первого КА состоялся в 2004 году, а начало эксплуатации системы ожидается в 2008 году.

 

РАЗВИТИЕ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ

Общее направление модернизации обоих спутниковых систем GPS и Глонасс связано с повышением точности навигационных определений, улучшением сервиса, предоставляемого пользователям, повышением срока службы и надёжностью бортовой аппаратуры спутников, улучшением совместимости с другими радиотехническими системами и развитием дифференциальных подсистем. Общее направление развития систем GPS и Глонасс совпадает, но динамика и достигнутые результаты сильно отличаются.

Совершенствование системы ГЛОНАСС планируется осуществлять на базе спутников нового поколения "ГЛОНАСС-М". Этот спутник будет обладать увеличенным ресурсом службы. Развитие применений спутниковой навигации практически во всех областях экономики во всем мире превращает глобальные навигационные спутниковые системы в глобальное средство, обеспечивающее социально-экономическое развитие всех стран мира. Появление в обозримом будущем навигационных систем в ряде других государств и в особенности Евросоюза, Китая открывает новые возможности потребителям, обеспечивая значительно более надежную и точную непрерывную навигацию в сложных условиях с ограниченной видимостью.

Наряду с очевидным требованием обеспечения совместимости всех спутниковых навигационных систем, т.е. обеспечения таких условий функционирования каждой из систем, чтобы они не создавали помех друг другу, появляется необходимость обеспечения взаимодополняемости всех глобальных и региональных спутниковых навигационных систем и их функциональных дополнений, в первую очередь ГЛОНАСС и GPS, Галилео.

Понятие взаимодополняемости включает в себя использование общих стандартов гражданских навигационных сигналов, систем координат и шкал времени, что позволит значительно упростить аппаратуру потребителя, снизить ее стоимость, массу, габариты, энергопотребление, технологии обработки информации. Фактически мы вплотную подошли к созданию Международной глобальной навигационной системы, состоящей из отдельных, независимо управляемых, самостоятельных национальных спутниковых навигационных систем, которые в отношении предоставления гражданских услуг работают по согласованным международным стандартам.

 

Закрепление:

1.      Какие спутниковые навигационные системы работают в мире?

2.      Что общего и в чём различие систем ГЛОНАСС и GPS?

3.      Каковы возможности применения СНС в различных военных и хозяйственных целях?

4.      В чём заключаются новые возможности для географической науки?

 

Задание на дом: Узнать о возможности использования навигаторов в жизни и хозяйственной деятельности людей.


Урок №2. Принципы работы спутниковых навигационных систем.

 

Задачи урока. Познакомить учащихся с принципами работы спутниковой навигационной системы, с её применением в различных хозяйственных и военных целях. Новые возможности географической науки. Использование навигаторов.

 

Оборудование. Прибор GPS‑навигатор и руководство по его использованию.

 

Содержание и ход урока.

Выступление ученика.  Принципы работы СНС (спутниковая навигационная система).

Сеть искусственных спутников, развёрнутая в околоземном пространстве, равномерно «покрывает» всю земную поверхность. Их орбиты вычисляются с очень высокой точностью, поэтому в любой момент времени известны координаты каждого спутника.

 

ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ

Радиопередатчик каждого спутника непрерывно излучает сигналы в направлении Земли. Эти сигналы принимаются приёмником, находящимся в некоторой точке земной поверхности, координаты которой нужно определить. В приёмнике измеряется время распространения сигнала спутника до приёмника. Радиосигнал, как известно, распространяется со скоростью света. Для определения месторасположения точки надо знать три координаты (плоские координаты X, Y и высоту Н). В приёмнике автоматически должны быть измерены расстояния до трёх спутников. Такой метод радиосвязи называется беззапросным.

Спутники системы двигаются по точной орбите с периодом обращения 12 часов и передают информацию на Землю. Приёмники принимают эту информацию и, используя триангуляцию (разбивку на треугольники), вычисляют точное местоположение пользователя. По существу, приёмник сравнивает время, преданное спутником со временем, когда это время было отправлено. Разница во времени говорит приёмнику о том, как далеко находится спутник. Измерив такое расстояние ещё до нескольких спутников, приемник может определить положение пользователя и показать её на электронной карте навигатора.

Приёмник (GPS навигатор) должен быть привязан к сигналам, по крайней мере, трёх спутников для определения двух координат (широта и долгота). Имея четыре или больше спутников в поле зрения, приёмник может определить три координаты пользователя (широта, долгота и высота). Как только положение пользователя будет определено, система может вычислить другую информацию, типа скорости, курса, пройденного расстояния, расстояния до точки назначения, восхода солнца и времени заката и т.д.

Насколько точны GPS? Сегодняшние приёмники глобальной системы определения координат чрезвычайно точны благодаря своей параллельной многоканальности. 12 параллельных приёмников GPS способны поддерживать сигналы со спутников даже в плотной листве или городских зданиях. Некоторые атмосферные факторы и другие источники погрешности могут влиять на точность приёмников глобальной системы. К примеру, навигаторы Garmin имеют точность определения координат в пределах 15 метров.

Более новые модели приёмников (навигаторов) GPS с системой WAAS способны улучшить точность определения координат до 2-3 метров. Эта расположенная в космосе система предаёт информацию, обеспечивающую непрерывность спутниковых сигналов, а также данные корректировок, определяемые наземными станциями. Правительства США, Канады и других государств установили дифференциальные GPS-станции, предназначенные для передачи корректирующих сигналов. Эти станции работают в прибрежных районах, а также в бассейнах судоходных рек.

Точное определение времени навигации возможно при наличии синхронизации временных шкал спутника и приёмника. Для этого в состав аппаратуры спутника входят эталонные часы. Эталон времени приёмника менее точен, иначе его стоимость будет очень высокой, его необходимо включать только в течение процедуры измерений. Отметим в заключении, что погодные условия на него не влияют, прибор способен «видеть» спутники в туман и в дождь.

 

  1. Определение географических координат точки с точностью до тысячных минуты. Эта базовая функция любого навигатора. Из Интернета можно получить координаты различных объектов, имеющих географическую, природную, краеведческую, историческую, культурную или другую значимость.
  2. Определение расстояния до нужной точки и направление на неё. Незаменимая функция любого приёмника может быть использована в процессе школьных экскурсий, при выполнении индивидуальных исследовательских работ. Функция основана на способности навигатора в режиме поиска точки направить Вас экранной стрелкой к любому из объектов с известными координатами, а также указать точное расстояние до объекта от места расположения владельца навигатора.
  3. Определение абсолютной высоты своего положения на местности. Посещение местных «вершин» и сравнение по карте реальных показаний навигатора с «официальными данными» на картах.
  4. Определение темпа движения, площадей. С помощью навигатора можно оценить реальную скорость своего движения в м/с, максимальную и среднюю скорость, а также рассчитать площади в квадратных метрах между установленными точками.
  5. Вычерчивание пройденного маршрута в виде траектории. Особенно интересная функция навигатора для использования в географическом дистанционном исследовательском проекте. Основана на способности приёмника ежесекундно фиксировать точки по ходу движения и присваивать каждой точке совокупность различных временных и пространственных характеристик, относящихся именно к данному конкретному месту. В результате образуется так называемый «трек», то есть кривая непрерывная линия – траектория движения, состоящая из множества отдельных точек.

 

Применение СНС.

Очень сложно перечислить сферы деятельности человека, в которых уже используется и будет использоваться технология глобального позиционирования. Их великое множество.

 

Прежде всего, GPS и ГЛОНАСС разрабатывались и сейчас используется в военных целях. Военные и некоторые гражданские авторизованные пользователи имеют определённые преимущества в использовании, так как их приёмники принимают сигнал на частоте, которая модулируется с помощью кода. Ключи, которые используют коды, являются государственной тайной правительства США и используются только в военных целях. При использовании таких навигаторов повышается точность определения координат, в частности, за счёт учёта искажений, вносимых ионосферой земли.

Военное применение сигналов позволяет улучшать контроль вооружённых сил посредством точного наведения оружия или армии на цель. Этими сигналами могут пользоваться все желающие. Однако при этом стоит учитывать, что может применяться частичное кодирование, глушение или изменение сигнала в определённом месте, например, в зоне войны во имя военных целей, что не позволит использовать систему в полной мере.

 

Морская и авиационная навигация. На сегодняшний день системы навигации на базе GPS и ГЛОНАСС широко используются на больших и малых морских судах, на коммерческих и любительских самолётах. Благодаря разработкам компании ACSA (Advanced Concept and System Architecture), систему GPS стало возможным использовать не только на поверхности, но и под толщей воды.

Таким образом, сфера применения приёмников расширилась. Теперь их можно использовать для выполнения подводных работ. На океанском дне эта система необходима для поисков затонувших кораблей или выполнения других технических операций, на суше применение навигационных устройств не менее важно.

 

Особое место занимает СНС в работе спасательных служб, позволяя существенно сократить затраты, связанные с поисковыми работами. К тому же, СНС помогает экономить время – ценнейший фактор при спасении людей. Устройства, которыми пользуются службы спасения, обеспечивают точность до 1 м. Более дорогостоящие модели могут установить координаты с точностью до нескольких сантиметров.

 

Персональная навигация. Имея персональный навигатор, любой человек может использовать систему глобального позиционирования в своих личных целях. Можно определить своё местоположение на местности, выяснить, как пройти или проехать к месту назначения, как отыскать конкретный объект или адрес. Персональной навигацией пользуются любители активного отдыха – рыболовы, охотники, туристы, велосипедисты, альпинисты и другие.

 

Научные цели. Достаточно интересным является их использование учёными и исследователями в качестве источника точного времени. Действительно, определение времени прохождения радиосигнала лежит в основе самой идеи СНС. С этой целью внутренние часы приёмника постоянно синхронизируются с прецизионными атомными часами, установленными на спутниках. Это позволяет обеспечить точность измерения времени от микро до наносекунд. Поэтому при проведении научных экспериментов становится возможным повсеместно иметь абсолютно точные отметки времени. Нельзя, конечно, забывать, что и информация о положении в ряде экспериментов тоже может представлять интерес.

 

Охранные системы. Современные автомобильные охранные системы всё чаще дополняются функцией, позволяющей совместно с технологией беспроводной связи получать информацию о местоположении охраняемого транспортного средства. Спутниковые охранно-поисковые системы гарантируют не только эффективную защиту автомобиля от угона, но и высокую результативность поисков угнанной машины.

 

Системы мониторинга автотранспорта. Установленные на автомобилях навигаторы позволяют осуществлять мониторинг их передвижения, прокладывают оптимальный маршрут следования в целях экономии топлива и контроля над работой водителей. С помощью такой системы можно контролировать перемещение грузов и всегда иметь информацию о том, как скоро ожидаемый груз доедет до точки назначения.

 

Слежение за любыми подвижными объектами. В настоящее время производятся специализированные миниатюрные навигаторы, которые можно прикреплять к ошейникам домашних животных, что даёт возможность выяснить их местоположение в любой момент времени. Также навигаторы могут использоваться и для контроля над детьми.

 

Спорт и игры. Широкое распространение приёмников GPS привело к появлению спортивной спутниковой навигации, соревнований по ориентированию на автомобилях и игры геокэшинг (поиск кладов и тайников по известным координатам).

 

Применение СНС в школьных проектах и уроках находится в непрерывной связи со школьным Интернетом.

 

Сообщение ученика.

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАВИГАТОРОВ

Еще несколько лет назад человек, идущий по лесу, запросто мог потерять ориентацию на местности и попасть в беду. Школьные знания по методам ориентирования, например по положению солнца, на небе, мху на коре деревьев или складкам местности, зачастую не давали должного эффекта. Появление в широкой продаже приемников сигналов GPS в корне изменило ситуацию. Устройство, внешне напоминающее мобильный телефон, стоимостью чуть более $100 в считанные секунды отображает на ЖК-дисплее координаты местоположения пользователя на поверхности земли. Более «продвинутые» и дорогие модели оказались способными предоставить всю необходимую информацию на цветной электронной карте. Одного взгляда на экран достаточно, чтобы понять, что вы уже преодолели перевал «Первое седло» великолепного кисловодского парка и бойко движетесь ко «Второму», или не потеряться в однообразии жилых кварталов образца восьмидесятых годов прошлого века.

Трудно переоценить пользу от такого прибора для автомобилиста. Жидкокристаллический дисплей с легкостью заменит атлас автомобильных дорог или карту города: теперь не придется, удерживая одной рукой баранку, водить пальцем другой по замусоленной бумажной карте, чтобы понять, где же ты находишься. Яркая светящаяся точка на экране подскажет - в реальном масштабе времени и с необходимым уровнем детализации картографической информации, - по какой улице или вблизи какого дома ваш автомобиль только что проехал.

Человек быстро привыкает к хорошему, и удобства, повышающие безопасность и свободу передвижения, навсегда входят в его жизнь. Однако многие из нас смутно представляют, как работает подобное устройство.

Помимо термина «GPS-приемник», часто встречается название «GPS-навигатор». Обычно под навигатором понимается более сложное устройство, обладающее качественным экраном и обилием навигационных функций, тогда как приемник только и может, что вычислять координаты. Многие навигаторы с собственным экраном можно подключать к компьютеру, используя их в качестве приемников (всю работу по визуализации и навигации при этом выполняет компьютерная программа).

Количество и качество дополнительных сервисов зависит от качества встроенного программного обеспечения. Пользователи ноутбуков и КПК находятся в более выигрышном положении, так как могут пользоваться разными программами от разных производителей, оставив на долю приемника получение координат.

Самые недорогие модели – не имеющие экрана. Это просто приставки к компьютеру, который берет на себя все функции связанные с отображением и обработкой информации. Приемник GPS/ГЛОНАСС лишь сообщает координаты.

В настоящее время предлагается огромный выбор всевозможных GPS-навигаторов и GPS-приемников, появляются и ГЛОНАСС-навигаторы, например Glospace одновременно работающий с двумя навигационными системами - ГЛОНАСС и GPS .

Что может показать навигатор?

-         Точные координаты текущего местоположения в требуемом формате в одной из нескольких десятков систем координат;

-         Высоту над уровнем моря;

-         Расстояние до уже введенных в его память точек;

-         Пройденный путь;

-         Карту или схематичное изображение (в зависимости от модели) окружающей местности, на которой будут показаны близлежащие точки, текущий маршрут и пройденный путь;

-         В движении покажет направление на следующую точку маршрута, текущую, среднюю и максимальную скорость движения, расчетное время прибытия в пункт назначения;

-         Точное время;

-         Время восхода и захода солнца (некоторые модели показывают еще и фазы луны);

-         Можно сохранить в памяти навигатора отдельные точки и целые маршруты, и потом повторить пройденный путь в любом направлении.

Точка - это координаты пункта на местности, записанные и сохранённые в памяти навигатора GPS. Это место, куда в последствии может потребоваться вернуться. Такое место может быть условным пунктом на трассе или особым географическим пунктом (например, лагерь, стоянка автомобиля, островок и т.п.). В зависимости от модели можно сохранить в памяти навигатора от 100 до нескольких тысяч точек.

Маршрут - это последовательность точек, заданная в порядке прохождения.

Путь - это последовательность промежуточных точек, автоматически записываемых навигатором во время движения. Эти точки отображаются на экранной карте навигатора, так что всегда можно видеть, где же вы находитесь.

Не всегда можно надежно положиться на навигатор. Хотя приемник GPS/ГЛОНАСС может здорово вас выручить в лесном походе, не стоит переоценивать его возможности, по крайней мере, речь идет о недорогих карманных моделях. В высоком и густом лесу вам, возможно, придется немного понервничать, обнаружив, что навигатор потерял сигнал спутников. Ситуацию с приемом может ухудшить и влага от дождя или снег на кронах деревьев. Необходимо поискать более открытое место (поляну, сопку, дорогу). Если поход предстоит в глухой непроходимой местности, не лишним будет прихватить с собой менее точный и не такой современный, но почти не зависящий от окружающей обстановки компас. Он не выведет вас на нужную точку (если, конечно, вы не чемпион по спортивному ориентированию на местности), но подскажет правильное направление, а по пути вам наверняка попадется удобная для навигации площадка.

Есть еще одна особенность навигаторов, которая состоит в том, что он может показывать правильное направление, например, к следующей точке, только если он находится в движении. Для определения скорости и направления необходимо движение. Многие ошибочно полагают, что любой навигатор - сложный и умный компас. Это не так, если в приборе нет встроенного компаса. Недорогие модели, если вы не перемещаетесь с навигатором, могут показать только координаты текущего местоположения и рассчитать расстояние до других точек.

Ведь как навигатор измеряет скорость? Известны координаты точки начала движения, известны координаты текущего местоположения, известно время, за которое произошло это перемещение. Рассчитать скорость по этим данным сможет и школьник младших классов. Это происходит каждую секунду (если навигатор стоит в режиме энергосбережения, то 1 раз в 5-10 секунд). Аналогично вычисляется и направление движения. Если бы речь шла об абсолютных величинах, все было бы просто, но ведь при определении координат надо учитывать и текущую погрешность измерения (или точность). При перемещении на расстояния, по величине сопоставимые с точностью измерений координат в данный момент, можно получить совершенно непредсказуемый результат. Навигатор может неправильно вычислить направление перемещения и указать ошибочное направление на нужную точку.

Выходом из данной ситуации будет прямолинейное движение в произвольном направлении с достаточной скоростью. Пройдя несколько десятков метров пути, навигатор уверенно поведет вас к цели.

 

Закрепление:

  1. Что такое спутниковая навигационная система?
  2. Как научиться пользоваться навигатором?
  3. Каков принцип его работы?
  4. Где его можно ещё использовать?

 

Задание на дом. Узнать у родителей или родственников, как они пользуются навигатором.


Урок № 3. Тема урока: Стороны горизонта. Ориентирование на местности.

 

Задачи урока. Восстановить в памяти учащихся основные и промежуточные стороны горизонта. Научить пользоваться компасом и находить по нему стороны горизонта. Научить учащихся различным способам ориентирования, в том числе с помощью современных космических технологий с GPS/ГЛОНАСС – навигатором.

 

Оборудование. Компас, топографические карты, GPS – навигатор.

 

Содержание и ход урока.

Вопрос к классу: Какие основные и промежуточные стороны горизонта вы знаете?

Начертить их на доске!

Что значит ориентироваться? Это умение находить стороны горизонта.

Какими способами можно ориентироваться?

Ученики: по солнцу (днём), по звёздам (ночью), и с помощью компаса.

 

Компас – это прибор, указывающий направление магнитного меридиана. Служит для определения сторон горизонта и измерения на местности магнитных азимутов.

Магнитный компас был построен в Китае. В китайских источниках 4000-летней давности есть упоминание о белом глиняном горшочке, который караванщики «берегут пуще всех своих дорогих грузов». В нём «на деревянном поплавке лежит коричневый камень, любящий железо. Он, поворачиваясь, всё время указывает путникам сторону юга, а это, когда закрыто Солнце и не видно звёзд, спасает их от многих бед, выводя к колодцам и направляя по верному пути».

Уже в начале нашей эры китайские учёные начали создавать искусственные магниты, намагничивая железную иглу. Только через тысячу лет намагниченную иглу компаса начали применять европейцы. Традиционную для нас ориентировку по компасу ввели в XII веке арабские мореплаватели.

В начале XIV века у компаса появилась шкала. Предполагают, что итальянский мастер Флавио Жиойя скрепил магнитную стрелку с бумажным кругом (картушкой) и по краю этого круга нанёс градусные деления, а к центру его провёл лучи, соответствующие 32 направлениям – румбам, для более удобного наблюдения за показаниями прибора при определении направления ветра. На картушке мастер нанёс также рисунок, получивший название «роза ветров» и ставший эмблемой всего, что связано с далёкими путешествиями.

 

Правила работы с компасом:

  1. Компас положите горизонтально, на ровную неметаллическую поверхность.
  2. Подождите, нока компасная стрелка установится.
  3. Поверните компас так, чтобы северный конец стрелки совместился с нулём. В этом положении компас сориентирован и готов к работе.
  4. На компас кладут тонкую палочку по направлению от центра компаса к предмету.

А теперь давайте сориентируем компас так, чтобы синий конец стрелки показывал на север.

Задание учащимся: покажите по компасу основные и промежуточные стороны горизонта.

 

Но раньше не было компаса. Как ещё можно ориентироваться? А у вас были случаи, когда приходилось ориентироваться? А как? Учащиеся называют: по муравейнику, по веткам одиноко стоящего дерева, по годичным кольцам пней, по таянию снега на крышах и склонах, по Полярной звезде, по лишайникам.

 

Рассказ учителя о лётчике Алексее Мересьеве из книги Бориса Полевого «Повесть о настоящем человеке». Помните, как раненый военный лётчик Мересьев был сбит фашистами и упал на оккупированную врагом территорию в 50 км от линии фронта? Планшет с картой он потерял при падении. Тяжело раненный лётчик ориентировался по Солнцу, но при приближении к фронту ориентиром для него стали звуки отдалённого боя. По звукам он и определял расстояние до линии фронта.

Свет тоже может служить хорошим ориентиром. В рассказе «Бежин луг» И.С. Тургенев пишет, как он, охотясь, забрёл в незнакомые места и выручил его огонёк костра, который он заметил с пригорка.

 

Уметь ориентироваться  - это уметь определять своё местоположение по отношению к окружающим предметам.

 

Учитель зачитывает задачу.

Старые дубы в лесу под напором ветра склоняли свои ветви к заходящему солнцу. Возвращаясь в лагерь, по лесу шёл турист. Встречныё ветер грозил снести ему шляпу, и он придерживал её рукой. Пройдя некоторое расстояние, турист повернул налево и продолжил свой путь перпендикулярно пройденной дороге. Стемнело. Небо заволокло тучами. Через некоторое время турист вдруг заметил, что заблудился. Он остановился и стал определять направление своего пути. Компаса он не имел. После некоторого раздумья турист сказал: «Зачем я иду на юг? Ведь лагерь должен быть, по-моему, к западу отсюда». И он сделал крутой поворот вправо на 900, так как решил, что западное направление именно это. Правильно ли определил направление турист? (Ветер дул с востока на запад. Турист шёл против ветра – на восток, потом повернул налево и пошёл на север. Сделав ещё поворот направо, он зашагал на восток вместо нужного ему направления. Следовательно, он ошибся).

Практическая работа. Определение точки своего местоположения на местности и возвращение к начальной точке.

  1. Включить и настроить прибор GPS/ГЛОНАСС-навигатор на несколько спутников.
  2. Определить с помощью навигатора свои текущие координаты.
  3. Текущие координаты ввести в прибор.
  4. Определить по навигатору своё местоположение на электронной карте.
  5. Определить сколько осталось пройти до намеченной цели Измайловского леса. Рассчитать наиболее оптимальный маршрут.
  6. Отправиться на экскурсию от школы до Измайловского леса и вернуться обратно.
  7. По навигатору отправляемся домой, а завтра идём в школу.

 

Рассказы туристов.

Я долго брёл по тропе вдоль реки. Сколько я прошёл, где нахожусь? Ориентиров нет. К счастью, есть предыдущие координаты, измеренные по GPS и привязанные к карте (место ночёвки у слияния двух рек). С помощью GPS определяю текущие координаты, создаю точку и применяю функцию Goto от неё к точке, соответствующей месту ночёвки. GPS покажет расстояние и азимут. Остаётся отложить на карте расстояние в обратном направлении от места ночёвки, и задача решена. Именно так я использовал GPS, запутавшись в лесных тропинках на границе Московской и Рязанской областей. Навигатор помог решить проблему.

 

Однажды в летнем походе по шатурским лесам я проснулся ранним утром и вылез из палатки с намерением снять на плёнку игру рассветных солнечных лучей. Увы, дистанционный пульт от видеокамеры пропал! Настроение сразу испортилось. Должно быть, я обронил пульт накануне, вр время вечерней прогулки по местности. Я бродил без тропы по редколесью, по вырубкам, где сосновые пеньки похожи один на другой, как капли воды. Где же теперь искать злополучный пульт? К счастью, GPS зафиксировал мои петляния. С помощью прибора я пошёл по собственным следам, внимательно вглядываясь в траву, и через полчаса нашёл пропажу.

 

Закрепление

  1. Что называется ориентированием?
  2. С какими способами ориентирования мы сегодня познакомились?
  3. На какую сторону выходят окна в кабинете географии?
  4. В каком направлении находится ваш дом – определите с помощью GPS-навигатора.

Урок № 4. Тема урока: Азимут и определение расстояний.

 

Задачи урока. Сформировать представление об азимуте. Научить учащихся находить азимут с помощью компаса и GPS/ГЛОНАСС-навигатора. Научить проходить азимутальный маршрут.

 

Основные знания и умения. Дать учащимся понятие азимут. Определять азимут по компасу и GPS-навигатору. Определять расстояние от места нахождения до нужной точки.

 

Оборудование. Компас, топографический план Измайловского леса, GPS/ГЛОНАСС‑навигатор, транспортир.

 

Содержание и ход урока.

Учитель: Вспомните, как устроен компас? Кроме направлений движения, что ещё можно определить по компасу?

Ответ: Азимут.

Учитель: Запишите в тетрадь тему нашего урока.

Давайте вспомним правила работы с компасом.

  1. Компас положите горизонтально, на ровную неметаллическую поверхность.
  2. Подождите, нока компасная стрелка установится.
  3. Поверните компас так, чтобы северный конец стрелки совместился с нулём. В этом положении компас сориентирован и готов к работе.
  4. На компас кладут тонкую палочку по направлению от центра компаса к предмету.

Азимут отсчитывается от северного конца стрелки компаса дл палочки по часовой стрелке от 0‑3600. Деление градусов даётся на рамке компаса. Что такое азимут? Запишите в тетрадь!

Азимут – это угол между направлением на север и направлением на любой предмет. Он отсчитывается от направления на север по часовой стрелке.

 

Правила работы с компасом:

  1. Компас положите горизонтально, на ровную неметаллическую поверхность.
  2. Подождите, нока компасная стрелка установится.
  3. Поверните компас так, чтобы северный конец стрелки совместился с нулём. В этом положении компас сориентирован и готов к работе.
  4. На компас кладут тонкую палочку по направлению от центра компаса к предмету.

 

На рис 8 стр.16 учебника определите азимуты на:

На топографических планах определить азимут поможет транспортир, а на местности – компас.

Если вам предстоит идти в поход, то сначала предстоит определить азимут по топографической карте, а затем на местности идти в этом направлении с помощью компаса.

 

Нахождение азимута по плану:

  1. Определить направление на север.
  2. От точки стояния условно провести линию, совпадающую с направлением на север.
  3. Определить с помощью транспортира значение уже по часовой стрелке.

 

Задание по топографическому плану (форзац учебника):

 

Нахождение азимута на предметы, находящиеся в кабинете географии:

Сначала мы определим направление на север. Вопросы задаёт учитель. Ответы учащихся.

 

Чем можно измерять расстояние? Ответы учащихся: рулеткой, сантиметром, линейкой, шагомером, на глаз, спидометр в машине, землемерным циркулем (как он устроен), а ещё можно современным методом с помощью GPS/ГЛОНАСС-навигатора.

Практическая работа. Определение азимута, направления и расстояния с помощью GPS-навигатора.

  1. Включим навигатор, он начинает работать и устанавливать связь со спутниками. После установления связи, навигатор готов к работе.
  2. Определить широту и долготу своего местоположения.
  3. После этого ввести адрес назначения, а также можно ввести его координаты (широту и долготу).
  4. Определить азимут на адрес назначения.
  5. После этого навигатор прокладывает маршрут до указанной точки.
  6. По навигатору определить расстояние от места нахождения до нужной точки и даже время, за которое этот путь можно преодолеть.

 

Закрепление

  1. Определите азимут на предметы по рисунку.

  1. Во время похода вы обнаружили, что стрелка компаса стала вести себя неспокойно, показывая то одно, то другое направление. Почему это могло произойти? Что бы вы посчитали необходимым сделать в этом случае? (Стрелка компаса всегда ведёт себя беспокойно в районах магнитных аномалий. Причины аномалий могут быть обусловлены наличием запасов железных руд. Надо отметить этот район на карте и по возвращении домой сообщить об этом в ближайшее геологическое управление. Возвращаться домой придётся по местным признакам: звёздам, солнцу и т.д. или GPS-навигатору).

 

Задание на дом. Параграф 6. Определите азимут по своему маршруту домой и расстояние по GPS-навигатору.


Урок № 5. Тема урока: Изображение на плане неровностей земной поверхности.

 

Задачи урока. Сформировать представление о способах изображения рельефа на топографических картах. Ознакомить учащихся с понятиями абсолютная и относительная высота, берх-шрих, горизонтали. Научить моделировать холм и вычислять его относительную высоту и определять абсолютную высоту по карте и с помощью GPS/ГЛОНАСС-навигатора.

 

Основные знания и умения. Понятие об относительной и абсолютной высоте.

 

Оборудование. Физическая карта России, нивелир, GPS-навигатор, тетради.

 

Содержание и ход урока.

На земной поверхности есть холмы, овраги, горы. Но карта России плоская. А как на плоской карте изобразить неровности земной поверхности? Конечно, вы затруднитесь ответить на этот вопрос, зато вы сможете сформулировать проблему, которую нужно будет решить. Определение этой проблемы и будет темой урока.

Запишите дату и тему урока в тетрадь.

Представьте себе, что вы захотели купить домик в деревне на берегу реки, но есть информация, что вода во время половодья поднимается на несколько метров до точки 2 м. Зальёт ли дом, который вам предлагают купить?

 

У учеников есть две версии:

  1. затопит
  2. не затопит

Мы не знаем, на какой высоте находится домик по отношению к реке. Нам поможет нивелир. (Учитель рассказывает устройство прибора).

Нивелир представляет собой деревянный брусок длиной 1 м с прикреплённой к его концу поперечной планкой. В середину планки вбивают гвоздь и привязывают к нему отвес – тонкую, но крепкую нить с небольшим грузом. Учитель показывает модель нивелира и объясняет принцип его использования.

Чтобы измерить высоту склона, нивелировщик устанавливает нивелир у его подошвы, в данном случае у уреза воды, строго вертикально по отвесу. Горизонтальная планка должна быть направлена к склону холма. Глядя вдоль планки, нивелировщик замечает, в какую точку она направлена. В эту точку помощник нивелировщика вбивает кол. Поскольку высота нивелира 1 м, вбитый колышек превышение в 1 м над уровнем воды в реке. Затем нивелировщик переносит нивелир в место первого колышка и указывает помощнику, куда вбить второй колышек, и проводит измерение всего холма таким образом, пока не достигнут домика. В данном случае относительная высота оказалась 4 м.

Так зальёт ли домик во время весеннего половодья? Нет Что же такое относительная высота?

Относительная высота – это превышение одной точки над другой.

Теперь мы научимся изображать холм с помощью горизонталей. Что же такое горизонтали? Горизонтали – это линии, соединяющие точки с одинаковой относительной высотой (коричневого цвета).

Построим холм, где западная сторона крутая, а восточный склон пологий. Высота холма 6 м. Изобразим его с помощью горизонталей.

 

Через сколько метров мы проводим горизонтали – 1 м. А как узнать: это холм или котловина. Для этого служат берг-штрихи. Если котловина – чёрточки ставят вовнутрь, а если холм – наружу.

Чем отличается относительная высота от абсолютной? Абсолютная высота измеряется от уровня моря. У нас в России от Балтийского моря, а в мире – от уровня Мирового океана.

Чего нам не хватает? Уровня Мирового океана. В чём возникает проблема? Мировой океан далеко и каждый раз измерять высоту относительно его очень трудоёмкая работа. А вам не надо этого делать. Достаточно взглянуть на географическую или топографическую карту. За вас всю работу сделали топографы. Как изображается высота? Коричневыми линиями и точками относительных высот.

 

Практическая работа. Определение абсолютной высоты нашей школы космическими методами по GPS/ГЛОНАСС – навигатору.

В навигаторе есть магнитный компас и барометрический высотомер.

  1. Включить прибор– навигатор.
  2. Определить координаты школы. (Ответ 55°47’34” с.ш. и 37°47’12” в.д.)
  3. Определить абсолютную высоту нашей школы у дверей школы. (Ответ 152 м).
  4. Определить, на какой высоте находится кабинет географии (4 этаж, 164 м).
  5. На какой высоте от входа в школу находится кабинет географии (12 м).

 

Закрепление

  1. Что такое относительная высота?
  2. Что такое абсолютная высота?
  3. Построить в тетради с помощью горизонталей холм высотой 5 м, где восточный склон крутой, а западный – пологий. Горизонтали провести через 1 м.
  4. Начертить в тетради котловину, относительная высота которой 100 м, северный склон – крутой, остальные – стороны пологие. Сечение провести через 25 м.

 

Задание на дом. Параграф 7. Определить по GPS/ГЛОНАСС – навигатору на какой абсолютной высоте находится ваша квартира.


Урок № 6. Тема урока: Составление плана пришкольного участка

 

Задачи урока. Формирование у учащихся приёмов учебной работы:

1)      Оформление планшета и его ориентирование

2)      Выбор масштаба съёмки

3)      Определение направлений и расстояний различными способами, в том числе с помощью GPS/ГЛОНАСС-навигатора

4)      Вычерчивание плана в масштабе.

 

Опорные знания и умения. Современное ориентирование и определение расстояний и направлений.

 

Оборудование. Компас, планшет, GPS/ГЛОНАСС – навигатор, линейка, циркуль, карандаш.

 

Содержание и ход урока. Практическая работа на школьном дворе.

Цель работы – научить учащихся самостоятельно составлять план школьного участка  с помощью современных способов космического ориентирования.

Порядок выполнения работы:

1)      Учащиеся на пришкольном участке ориентируют свой планшет и обозначают с левой стороны направление север-юг. Ориентировать можно по компасу и с помощью GPS-приёмника.

2)      Выбор масштаба (При выборе масштаба необходимо учитывать размер и величину листа бумаги на планшете).

3)      Выбор способа составление плана (глазомерная съёмка, полярная съёмка, маршрутная съёмка). Ученики выбирают полярную съёмку.

4)      Затем класс разбивается на бригады по 5 человек в каждой.

5)      Бригады располагаются в указанных учителем местах и приступают к работе, помечая точку своего стояния – начало работы.

Первый этап. Установив планшет у какого-нибудь угла школьного здания, ученики определяют направление, длину и азимут каждой стены здания от угла до угла по GPS-навигатору, ориентируя его на нужную точку. Определяют – длину каждой стены: короткой и длинной. Затем наносят в масштабе на свой планшет все расстоянии. После этого наносят некоторые детали (двери, крыльцо и т.д.)

Второй этап. Вычерчивание на плане забора вокруг здания школы. Для этого из каждой точки (угла) определяют координаты и расстояние по GPS-навигатору, измеряют длину каждой из сторон забора. Соединив все промеренные точки на плане, получают изображение всего забора и наносят его на план. Наносят ворота и калитку, сарай.

Третий этап. Вычерчивание дорожек, спортивной площадки, клумбы. Способы нанесения их на план те же.

 

Очень важно научить учащихся определять по плану своё местоположение. Без этого они не будут понимать план и не смогут читать его. Развить этот навык можно практической работой на местности.

План пришкольного участка может быть использован как исходный материал при составлении плана окрестностей школы.

 

Задание на дом. Начертить план в чистом виде и принести на следующий урок.


Урок № 7. Тема урока: Географическая карта.

 

Задачи урока. Познакомить учащихся с понятием «географическая карта», со способами её получения с помощью цифрования. Выявить значение карт для жизни и хозяйственной деятельности людей. Дать понятие о делении карт на группы. Выявить различия между географической и цифровой картой как разными видами изображения.

 

Основные знания и умения. Представление о географической карте как о модели земной поверхности, о масштабе, легенде карты и особенности её изображения по сравнению с аэро и космическими снимками.

 

Содержание и ход урока.

Что такое карта? Карта – это уменьшенное о обобщённое изображение поверхности Земли (или её части) на плоскости. Человек создавал карты с древнейших времён, пытаясь наглядно представить взаимное расположение различных участков суши и морей.

Собрание карт, переплетённых вместе, называют атласом. Этот термин ввёл флорентийский картограф эпохи возрождения Герард Меркатор. Карты имеют общие черты – градусную сеть, масштаб, береговую линию. На них имеются надписи и условные знаки, и к ним прилагается легенда.

Карты подразделяются на группы по ряду признаков – по масштабу, тематике, по охвату территории и т.д.

 

По охвату территории:

Приведите примеры таких карт.

 

По масштабу:

 

Крупномасштабные представляют первичную информацию, используемую при составлении карт средних и мелких масштабов. Это обычно топографические. Ни одна страна, нуждающаяся в оценке своих природных ресурсов, не может обойтись без топографической  съёмки, которая в значительной степени облегчается использованием аэро и космических снимков.

Существенная доля информации, с которой имеют дело люди, являются пространственной. Это топографические карты, планы и схемы городов, планы домов и квартир, адреса размещения объектов, маршруты движения и многое другое. В современном информационном обществе такая информация представляется в цифровом (электронном) виде. Это очень важно применять в различных областях, например, на автотранспорте, морском транспорте, в авиации - для определения координат и маршрутов, для геологии и картографии. При этом важным элементом является геоинформационная система (ГИС). Это информационная система обеспечивает сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных. Она содержит данные о пространственных объектах в форме их цифровых представлений (векторных, растровых и иных), включая в себя соответствующий набор функциональных возможностей. С помощью такой системы возможна работа с современным источником географической информации – цифровыми картами.

 

Цифровая географическая карта – это цифровая модель географической карты, созданная путём цифрования – преобразования географической информации в электронную, цифровую форму с помощью специального оборудования (цифрователей, или дигитайзеров). Цифрованию могут подвергаться картографические источники, аэрокосмические снимки. Цифровая карта также может быть создана в процессе регистрации данных полевых съёмок местности, которые проводятся с помощью GPS-систем.

Эти технологии дают возможность создавать несколько цифровых карт различного назначения из одного источника, например, аэрокосмического снимка, а возможности GPS-систем применимы к любой точке земного шара, что даёт возможность изучать особенности географии на разных континентах.

К тому же, GPS-навигатор способен определить не только стороны света. Он нарисует дорогу из заданной точки»А» к заданной точке «Б», проверит, нет ли на ней пробок и других препятствий, проводит, вовремя предупреждая, где нужно повернуть, и обозначая все объекты дорожного сервиса на пути. И ему безразлично, нужно ли вам показать дорогу до соседнего городка, что в 50 км, или до деревни какого-нибудь африканского племени.

Практически родным становится любой незнакомый город. Можно смело отправляться на пешую прогулку и искать с помощью навигатора известные достопримечательности. Во время путешествий GPS-навигатор может добавлять на карте новые пометки по указанию своего владельца – любые достопримечательности, красивые и необычные мета, родники, к которым потом ещё раз захочется вернуться. Можно поехать в лес за грибами и не бояться заблудиться, потому что спутниковый навигатор легко запомнит ваш путь и по вашим же следам выведет обратно к машине. А если ваш поход оказался удачным, и вы случайно «напали» на очень богатую грибную поляну, то GPS-навигатор легко запомнит этот маршрут, обозначит на нём понравившуюся поляну, и после очередного дождя можно будет опять отправляться в лес за грибами.

С помощью GPS-навигатора есть возможность создания своей карты, изменения масштаба, что помогает изучению карт на уроке географии.

Что можно прочесть на топографической карте? Ответы учащихся: рельеф, транспортные магистрали, населённые пункты, административные границы, распространение лесов, болот и т.д.

 

Среднемасштабные карты – издаются для нужд регионального планирования и навигации. Эти карты отличаются большой генерализацией.

 

Мелкомасштабные (обзорные) карты. На них чаще всего показываются большие части суши, они по тематике могут быть очень разными.

 

Карты делятся также по содержанию:

Все географические карты покрыты сетью линий – градусной сеткой, получающейся от пересечения параллелей и меридианов.

 

Практическая работа. Работа с цифровыми картами по GPS-навигатору и компасу.

Задания:

  1. Проецировать карту на экран с помощью компьютера.
  2. Просмотр цифровой карты.
  3. Найдите сходства и различия цифровой карты и космического снимка.
  4. Работа с масштабом цифровой карты. Изменение масштаба и наложение карты и снимка.
  5. С помощью компьютера на экране цифровой карты создать трёхмерную модель местности.

Полученные данные записать в тетрадь и сделать вывод.

По Интернету цифровая карта

По GPS-навигатору

По топографической карте или плану местности

 

 

 

Вывод. Существует множество различных GPS-навигаторов, которые могут использоваться при создании цифровых карт. Большинство GPS-навигаторов позволяют сформировать и сохранить новый маршрут из одной точки местности в другую. При этом есть возможность делать отметки примечательных и необычных мест. Такие возможности незаменимы для будущих путешественников.

 

Закрепление

  1. Что называется географической картой?
  2. Какие виды карт существуют в современном обществе?
  3. На какие группы подразделяются карты?
  4. Как можно получить цифровую карту по GPS-навигатору?
  5. Что даёт масштабирование и наложение карт и снимков?
  6. Как можно получить трёхмерную модель местности?

Урок № 8. Тема урока: Реки.

 

Задачи урока. Расширить и углубить знания о реках и частях речной долины. Сформировать понятия уклон, падение реки. Показать влияние климата и рельефа на реки. Научить учащихся с помощью GPS-навигатора определять высоту речной долины и составлять её схему. Показать взаимодействие строения реки с рельефом.

 

Основные знания и умения. Части реки, питание и режим рек.

 

Оборудование. Физическая карта России.

 

Содержание и ход урока.

Без воды нет жизни. Человек не может прожить без воды более 8 дней. Вода – это чудесный дар природы. Человеку нужна чистая пресная вода, которая составляет 2% гидросферы. Посмотрите на карту, Россия богата водами, которые находятся на суше. Это внутренние воды.

Вспомните, какие виды внутренних вод мы изучали в 6, 7 классах на уроках географии?

Ответы: реки, озёра, болота, ледники, подземные воды, вечная мерзлота, пруды, водохранилища, каналы.

Внутренние воды зависят от многих компонентов природы, являясь частью природного комплекса, и сами оказывают огромное влияние на почвы, растительность, рельеф, климат, на хозяйственную деятельность человека.

Как вы думаете, что является главными компонентами, влияющими на воды? (Рельеф и климат).

Какое влияние оказывает рельеф? (Равнинные реки – течение спокойное, горные реки – бурные, с порогами и водопадами).

Что такое река? Вспомните части реки: исток, устье, русло, притоки. Покажите на корте исток реки Волги. Что такое речная система? Покажите речную систему Волги, её водораздел и бассейн.

 

Работа по карте.

Покажите реки России бассейна Северного Ледовитого океана. Почему крупнейшие реки России текут на Север? Покажите реки бассейна Тихого океана. Почему крупных рек бассейна Тихого океана не так много, как на севере? (Много горных хребтов на побережье Тихого океана).

Что такое речная долина? Каково её строение?

Что такое русло реки? Углубление в долине , заполненное водой.

Что такое пойма? Заливаемая водой, низкая часть долины.

 

Практическая работа на местности. Определение высоты речной долины с помощью GPS-навигатора, расхода воды, уклона реки.

Задания:

  1. Измерить высоту склонов речной долины по GPS-навигатору.
  2. Составить её профиль.
  3. Измерить русло реки.
  4. определить расход воды.

1. Во время экскурсии или когда вы бываете в Подмосковье, каждый может с помощью GPS-навигатора измерить высоту долины реки и сопоставить её профиль. Для этого необходимо встать у уреза воды и настроить GPS-навигатор, затем определить абсолютную высоту у русла реки, потом подняться на I террасу и там определить её высоту, также определить высоту II террасы и высоту коренного берега. С помощью масштаба вычертить в тетради профиль речной долины.

 

2. Определить расход воды и годовой сток.

Q – расход воды. Это количество воды, которое в течение секунды протекает через живое (поперечное) сечение реки. Для этого необходимо измерить глубину и ширину реки. Если река неглубокая, то возможно её измерение с помощью рулетки, GPS-навигатора, верёвки с отметками. Если река имеет достаточную глубину, то измерение производится с лодки.

Мы взяли небольшую речку, шириной по результатам измерений 8 метров. Затем сделали 7 промеров глубины русла реки: 3 м, 4 м, 7 м, 8 м, 7 м, 3,5 м, 2,5 м. Средняя глубина 5 м.

Расход воды определяется по формуле: Q=FV3/с),

Где      V (м/с) – скорость течения

            F2) – площадь поперечного сечения. Она равна F=8 м∙5 м=40 м2

Далее мы берём участок долины реки  в 100 метров и пускаем поплавок, определяя время, за которое он проплывет эти 100 м.

А теперь, зная время и длину участка реки, определяем скорость течения. Она равна 1 м/с. теперь определяем расход воды Q=40 м2∙1 м/с =40 м3/с.

Вся вода, которая протекает в речном русле за год, называется годовым стоком. Это показатель многоводности реки. Самая многоводная река России – Енисей, его годовой сток – 600 км2. Почему Енисей самая полноводная река (многолетняя мерзлота является водоупорным слоем, мала испаряемость, холодные зимы). Для чего нужно узнавать годовой сток? (Зарегулировать).

 

3. Определите средний уклон реки Москвы, если длина её 502 км, Н1=256 м (высота истока, определённая участниками похода по GPS-навигатору), Н2=100 м (высота устья).

Решение: Н12=156 м. Падение реки – превышение истока над устьем. По уклону и падению реки определяют скорость течения, характер долины, скорость и вид эрозионной работы реки.

 

Реки играют огромную роль в жизни и хозяйственной деятельности людей. На берегах рек строили дома, в реках ловили рыбу, они служили дорогами, по ним сплавляли лес во время половодья. Но половодье может обернуться паводком. Тогда могут возникнуть наводнения – затапливается местность, дома, хозяйственные объекты, поля, при этом наносится огромный ущерб людям, урожаю. Тогда необходима эвакуация людей, так как могут быть человеческие жертвы. Такие наводнения называют катастрофическими. Как же от них защититься? Самым надёжным способом защиты от наводнений является регулирование стока воды с помощью создания водохранилищ, задерживающих избыток воды в половодье.

 

Закрепление.

  1. В чём различие паводка от половодья?
  2. Почему Волга разливается весной, а Амур – летом?
  3. Какая самая длинная река России? (Обь с притоками).
  4. Что такое годовой сток?
  5. Реки имеют возраст. Какими особенностями строение речной долины будет отличаться молодая река от старой?

 

Задание на дом. Параграф 10.

1.      По плану характеристики реки в тетрадях дать описание реки: Волги – первый вариант, Оби – 2 вариант.

2.      Сделать вывод о характере образования дельты в различных природных условиях.

3.      С помощью компьютера нарисовать гипсометрический профиль пройденной территории реки по данным  GPS-навигатора от уреза воды через прирусловой вал, пойму к водоразделу.

4.      Обменяться полученным файлом с участниками проекта из школ других регионов.


Урок № 9. Тема урока: Определение географических координат, направлений и расстояний с помощью навигатора

 

Задачи урока. Научить учащихся определять географические координаты (широту и долготу) по карте и GPS-приёмнику с помощью космических методов навигации, а также определять направления и расстояния по глобусу, карте и GPS-приёмнику.

 

Оборудование. Глобус, карта полушарий, атласы и GPS-приёмник, контурные карты.

 

Содержание и ход урока.

Практическая работа. Определение географических координат по карте, глобусу и GPS-приёмнику

Цель работы. Развить и закрепить умение определять географические координаты по глобусу, картам атласа и GPS-навигатору, определять направление и расстояние.

Порядок выполнения работы

  1. Определить по глобусу и карте географические координаты городов и записать их в тетрадь.
  2. С помощью GPS-приёмника, настроив его на несколько спутников, определить координаты своего местоположения в школе.
  3. Сравнить полученные данные г. Москвы по карте и GPS-приёмнику (560 СШ и 370 ВД).
  4. Определить направление и расстояние по GPS до объектов. Из Интернета взять координаты географических объектов.

Название географического объекта

Широта

Долгота

Направление от Москвы

Расстояние от Москвы

С.-Петербург

600  СШ

300 ВД

С-В

 

Волгоград

490 СШ

450 ВД

ЮГ

 

Киев

510 СШ

310 ВД

Ю-З

 

Минск

540 СШ

270 ВД

З

 

 

Задание на дом. Параграф 13. Научить родителей определять своё местоположение с помощью GPS-приёмника.

По координатам определить названия пунктов

Географическая координата

Название объекта

Широта

Долгота

300 СШ

320 ВД

 

480 СШ

1350 ВД

 

520 СШ

1040ВД

 

 


Внеклассная работа. Возможности использования GPS/ГЛОНАСС - навигаторов.

 

Кроссовки для шпионов.

Не так давно специальные ошейники позволили собаководам следить за перемещением четвероногих питомцев. А теперь учёные дали беспокойным родителям возможность контролировать передвижения своего ребёнка – чтобы знать, где гуляет ненаглядное чадо, достаточно купить ему кроссовки, снабжённые GPS. Обладатель такой обуви может никогда не догадаться, что сведения о его перемещениях доступны родным – внешне кроссовки ничем не отличаются от обычных. В чём фокус? Внутрь кроссовок встроены крошечные, но очень мощные модули спутниковой навигации (GPS). Именно они и позволяют видеть местонахождение человека на виртуальной карте района, города или даже страны.

Следить за ребёнком можно прямо через Интернет. Если постоянного выхода в сеть нет, можно воспользоваться функцией Dual GeoFencing. Для этого достаточно посетить сайт компании GTX, ввести пароль и на виртуальной карте города выделить красным цветом опасные зоны. Как только ребёнок пересечёт границу запретной зоны, кроссовки предадут на мобильный родителей текстовое сообщение с координатами того места, где в данный момент находится ребёнок.

Кольца для туристов.

Британец Гейл Найт изобрёл спасительное устройство для туристов. В набор входит два кольца, которые надеваются на пальцы обеих рук, и контроллер, который носится на шее или закрепляется на одежде. В последнем есть небольшой дисплей, электронный компас и GPS-система. Путешественнику больше не нужны карты. Туристу необходимо лишь ввести адрес пункта назначения в виде почтового индекса – и можно со спокойной душой отправляться на осмотр достопримечательностей в незнакомом городе.

GPS-приёмник получает сведения со спутников и отправляет сигналы кольцам. К примеру, если на пути к цели надо повернуть направо, кольцо на правой руке даст знать об этом вибрацией и наоборот. О том, что следует идти вперёд или вернуться, кольца сообщат вибрацией разной силы. А если хозяин не реагирует на сигналы и двигается в неверном направлении, завибрируют оба кольца одновременно.

Дворник нового поколения.

В Япрнии можно встретить на улице симпатичного жёлтого робота на гусеничном ходу, глотающего снег. Этот «зверь» - плод семи лет работы большого объединения японских конструкторов, автономный снегоуборщик Yuki-Taro.

Робот сам определяет своё местоположение, уверенно обходит препятствия и выбирает направление движения, используя встроенный GPS-модуль и пару видеокамер. Машина размером 95х160х75 см двигается со скоростью 5 м/мин и не представляет совершенно никакой опасности для пешеходов. Уникальное решение разработчиков – снег прессуется в компактные, но довольно тяжёлые брикеты, которые робот отвозит в заданное хозяином место. Такие снежные кирпичи японцы планируют использовать в качестве источника холода для систем кондиционирования в жаркое время года.

Часы для путешественников.

Тайваньская компания MainNav выпустила наручные часы со встроенным модулем спутниковой навигации на базе чипа SiRF Star III. Называется это чудо MainNav MW-705. На крупном монохромном дисплее отображаются не только сведения о местоположении владельца GPS-часов, но и данные о его сердечном ритме, температуре, скорости движения и пройденной дистанции. С помощью Bluetooth-адаптера часы можно подключить к ноутбуку и использовать в качестве навигатора. Источник питания – встроенный ионно-литиевый аккумулятор.

Роботы садовники.

Учёные и инженеры в Западной Англии разработали робота для охоты на улиток SlogBot. Метровая платформа с электродвигателем перемещается по садам с помощью глобальной спутниковой системы навигации. Обнаружив улитку, робот захватывает её шарнирной рукой и отправляет в бак с химическим раствором. Метана, выделяемого в процессе разложения моллюсков, достаточно для выработки энергии и зарядки аккумуляторов. Оригинальным изобретением заинтересовались военные, которые планируют создать не его основе автономных роботов-разведчиков, действующих в тылу врага.


Внеклассная работа. Туристический поход по Подмосковью с GPS-навигатором.

 

Задачи похода. Научить учеников различным способам ориентирования, в том числе с помощью GPS-навигатора. Посетить достопримечательности родного края, научить навыкам походной жизни.

 

Очень часто туристические группы учащихся отправляются в походы по Подмосковью. Я тоже с учениками люблю турпоходы.

Перед походом в GPS-навигатор я вношу опорные точки – заметные ориентиры. Координаты точек, снятых с местности. Нужный набор точек можно создать самостоятельно. Для этого понадобиться программа (например, OziExplorer) и подготовленная карта района. OziExplorer, любимый инструмент современных GPS-ориентировщиков, можно легко отыскать в Интернете.

На электронной карте, открытой в OziExplorer, ученики отмечают наиболее заметные ориентиры на предполагаемом маршруте и поблизости от него: слияния рек, мосты, перекрёстки дорог и так далее. Программа сообщает нам координаты этих точек. Осталось дать точкам названия и внести их в GPS. Комментарии к названиям лучше распечатать на отдельном листе.

Даже грубое определение точек по «двухкилометровке» Московской области даёт общее представление по GPS, где вы находитесь по отношению к окружающим посёлкам, мостам, станциям железной дороги. На местности просто выбирается из меню точек ближайшие, и вырисовывается картина. Ошибка в этом случае редко составляет больше 100 метров. Можно подготовить и внести в GPS не только отдельные точки, но и целый маршрут (route).

Перед походом нитка маршрута густо обкладывается путевыми точками, а пользоваться этой системой примерно так. С утра смотрю карту и определяю маршрут на день. Сейчас я у моста на точку А, между точками Б и В хорошо бы встать на обед, а лагерь разбить на излучине реки, километра через два после точки Г. На карте ищу ближайшую к месту ночёвка путевую точку (например, Г), от неё беру азимут/расстояние, в навигаторе создаю точку «Лагерь». Дальше карта убирается и практически не используется. Навигация либо «по стрелочке», либо просто по экрану GPS, на котором рисуется трек и ближайшие точки.

Однажды мы долго брели по тропе вдоль реки Протвы. Сколько мы прошли, где находимся? Ориентиров нет. К счастью, есть предыдущие координаты, измеренные по GPS, и приведённые к карте (место ночёвки). С помощью GPS наша группа определяет текущие координаты, создаём точку и применяем функцию Goto от неё к точке, соответствующей месту ночёвки. GPS показала расстояние, которое мы прошли, и азимут. Осталось нам только отложить на карте расстояние в обратном направлении от места ночёвки, и задача была решена. Так мы использовали GPS, запутавшись в лесных тропинках на границе Московской и Смоленской области.

Некоторые модели позволяют загружать в прибор из компьютера векторные карты. Сегодня можно достать подготовленные для GPS карты, например, Подмосковья, и многих других районов. Если группа обладает таким замечательным прибором и хорошей электронной картой, то в дополнение к привычной стрелочке на экране GPS будут отображаться окружающие объекты – реки, дороги, мосты и т.д.

GPS-карта удобна для малых расстояний. Пример, идём по шоссе, от которого на протяжении километра ответвляется несколько боковых просёлочных дорог. Задача – не промахнуться и свернуть на нужную дорогу. GPS точно покажет, на каком повороте мы находимся в данный момент. Однако, прибор уступает обычной карте в обзорности: маленький экран GPS не позволяет стратегически оценить маршрут.

Однажды во время многодневного похода наша группа прошагала полдня, не встретив на пути ни ручья, ни дороги. Вечером вышли к реке. Судя по карте, на протяжении полутора десятка метров река не делала ни одной заметной излучины. Не было мостов или других ориентиров. Где мы? Благодаря GPS удалось точно ответить на этот вопрос, не расходуя силы и время на разведку. Мы спокойно устроились на ночлег, а на следующее утро быстро вышли к деревне.

Мы на карте с помощью GPS отмечали по ходу движения удобные места для ночлега и привалов. Особенно это важно, если придётся возвращаться обратно по этому же маршруту. Даже если мы обратно собьёмся с маршрута или сделаем «кольцо», используя GPS, мы можем легко вернуться на маршрут.

Мы всегда идём в поход с подготовленной бумажной картой (которая имеет сетку в градусах – минутах). Нам проще соотносить координаты на карте с показаниями GPS. Интернет-сайты предлагают готовые карты популярных туристических районов. Следуя инструкциям опытных владельцев GPS, мы можем самостоятельно откалибровать любую карту.

GPS является прибором, с которым мы действительно никогда не заблудимся. В средней полосе России, где мы живём, холмы не возвышаются над лесом, а ручьи в долинах похожи один на другой.

Подготовленная карта упрощает ориентирование. Например, при определении точки моста можно не измерять азимут и расстояние и не использовать функцию Project, а снять координаты моста прямо с карты. Определить своё местоположение тоже можно: взять координаты из GPS и посмотреть, где эта точка расположена на карте.

Со временем способ ориентирования с подготовленной картой имеет шансы стать основным вариантом использования GPS в походах.

Всегда участников похода (особенно детской группы) волнует вопрос: «Сколько осталось идти?» Тем более, если маршрут непростой, а переходы длинные. GPS – хороший ответчик. Он поможет руководителю рассчитать силы группы и разрядить обстановку в конце дня, когда дети устали.


Внеклассная работа.  Какие игры возможны с использованием GPS – навигатора.

 

Люди с развитым воображением нашли необычные применения GPS. Счастливые обладатели GPS-приёмников придумали немало развлечений, в которых система глобального позиционирования играет пусть не самую важную, но далеко не последнюю роль.

Спортивное ориентирование.

Так как использование GPS-навигации в этом виде спорта категорически запрещено, любители ориентирования придумали новую забаву ССН – спортивную спутниковую навигацию. «Навигаторы» должны обнаружить наибольшее количество замаскированных контрольных пунктов за наименьшее время. GPS-приёмник – главный помощник в этом деле. Перед стартом судьи заносят в приёмники участников координаты всех контрольных пунктов, а умная машинка потом, когда участник движется, показывает направление и расстояние до них.

Кроме приёмника (в котором, кстати, не должно быть никаких карт местности), в снаряжение входят бумажная карта с точками старта и финиша (М 1:15000 или М 1:10000), компас и маркер для пометок на карте. Контрольные пункты (КП) – это трёхгранные призмы, которые устанавливают на маршруте. В призмах есть специальные компостеры для отметок в контрольных талонах, которые участники получают перед стартом. По правилам ССН, КП должны быть видны как минимум с двух сторон на расстоянии от 3 м. В одной игре обычно создают от 7 до 15 КП.

Стартовать можно одновременно или по отдельности, пешком или на велосипеде в зависимости от типа соревнования. Соответственно различаются и маршруты – от 4 до 10 км для пеших и от 10 до 30 км для велосипедистов.

Казалось бы, всё просто, пробежал, сверяясь с координатами, поставил в талон отметки – и выиграл. Но всё сложнее. Надо не только правильно запеленговать и нанести на карту расположение всех контрольных пунктов, но и выбрать оптимальный маршрут. Для этого нужно хорошее знание местности, чтобы организаторам не пришлось вытаскивать участников из болота.

Есть проблемы и с использованием GPS-приёмника. Он выполнит свою часть работы на 5 баллов, если густой лес или возвышенности не будут экранировать сигнал спутника. Поэтому при выборе маршрута следует обратить внимание на рельеф местности, чтобы всегда оставаться на связи с системой глобального позиционирования.

В России существует федерация ССН, прошли всероссийские соревнования.

Игра «Кладоискатели XXI века».

Игра для любителей искать клады называется геокэшинг (geo- земля, cash – «денежный ящик» или просто тайник) и заключается в поиске тайников, содержащих определённый набор предметов. При поиске участники пользуются информацией о географических координатах тайников, выложенной на специальных сайтах.

Первый тайник был заложен 3 мая 2000 года недалеко от Портленда (штат Орегон) весной 2002 года геокэшинг пришёл в Россию.

Не так просто найти клад. Точность, с которой приёмник определяет позицию, составляет несколько десятков метров. Для тех, у кого не получается быстро обнаружить тайник, даются подсказки в виде фотографий местности. В тайниках спрятаны, не деньги или драгоценности, а какая-то мелочь: компакт-диск или колода карт. Нашедший «клад» забирает эту вещь и оставляет взамен равноценную, затем записывает свои данные и изменения в тайнике в специальный блокнот, который обязательно должен лежать в контейнере. После этого тайник нужно вернуть на прежнее место и замаскировать, чтобы следующие игроки тоже усилия для его обнаружения.

Игра «Земноводное – турист…»

…или «Лягушка - путешественница». Эта игра похожа на предыдущую, но «путешествует» по тайникам «лягушка», выполненная из зелёного акрилового стекла, пока не достигнет конечной цели путешествия. А цели могут быть разные. Например, посетить все тайники Московской области с возвращением в исходную точку, или 15 тайников по выбору. Чтобы «лягушки» не терялись и не путались, на каждую заводится «паспорт» с информацией о хозяине, серийном номере, дате и месте «рождения», конечной цели путешествия и пересекаемых границах (то есть тайниках, в которых она побывала). Также в паспорте указывается, что нужно сделать с «лягушкой», достигшей цели: отправить хозяину, закопать рядом с последним тайником или забрать на память и положить дома на видное место. Игрок, обнаруживший «лягушку» в тайнике, может забрать её и переместить в другой, если может это обеспечить. В противном случае «лягушка» остаётся на прежнем месте. Обо всех перемещениях нужно обязательно сообщать на специальном сайте.

Игра «Я рисую на асфальте».

С помощью GPS-приёмника можно не только ориентироваться в лесу и искать тайники, но и рисовать – благодаря такому полезному свойству, как запись перемещений владельца. Для этого нужно всего лишь двигаться в правильных направлениях. Например, студенты Оксфорда, которые придумали GPS-рисование, однажды «написали» коротенькую фразу «GPS Drawing on Oxford». Проект активно развивается – в частности, выпущены две специальные программы для обработки рисунков: GPSograph предназначена для редактирования и показа объёмных рисунков, созданных GPS-приёмником, а Mapograph наносит рисунки на географические карты соответствующих городов. GPS-рисованием теперь увлекаются и в России.

Игра «Точечный массаж планеты».

Проект начат в 1996 году. Основная цель – посещение всех точек конфлюенции на планете, то есть мест, широта и долгота которых являются целыми числами. Фотографии местности (в радиусе 100 м от точки) и рассказы авторов публикуются на официальном сайте проекта. В долгосрочных планах его создателя Алекса Джеретта – периодические посещения всех доступных точек и съёмка изменений местности (например, год назад в одной из точек протекала река, а теперь высохла).

Всего на Земле насчитывается 64642 точки конфлюенции, из них 16167 доступны для посещения участниками проекта, которых называют охотниками за конфлюенцией. У охотников всегда под рукой подробная карта местности, компас, фотоаппарат и GPS-приёмник. Если вы прекрасно ориентируетесь по компасу и пользуетесь очень точной картой, можно обойтись и без спутниковой навигации.

Точки конфлюенции находятся в 100,5‑111,5 км друг от друга, поэтому можно принести проекту неоценимую пользу, посетив 4-5 из них за один день. На карте России точек отмечено пока немного, но торопитесь, иначе ближайшие к вам найдет и сфотографирует кто-то другой.


Литература

 

1.      Бойков В.В. и др. Опыт создания геоцентрической системы. Геодезия и картография, 1993, №11, стр.17-21.

 

2.      ГЛОНАСС. Информационный бюллетень. 1996, №1, стр.23, М., Координационный научно-информационный центр.

 

3.      Базлов Ю.А. и др. Параметры связи. Геодезия и картография, 1993, №8, стр.7-8.

 

4.      Марков С. Принцип работы GPS и её использование. КНУСА.

 

5.      Интернет. UROKI.NET. GPS - Материалы к урокам «Вместо компаса».

 

6.      ГЛОНАСС. Информационно-аналитический центр.

 

7.      Макаров В.В. и др. География и геоинформатика – совместный прорыв в XXI веке. Саратовский госуниверситет.

 

8.      Форум «Живая география и геоинформационные системы для школьников».

 

9.      Максимов Н.А. Методическое пособие по физической географии. М., Просвещение, 1997.

 

10.  Герасимова Т.П. и др. Начальный курс географии. М., Дрофа, 2005.

 

11.  Никитина Н.А. Поурочные разработки по физической географии. ВАКО, 2004.

 

12.  Алексеев А.И. География России. Природа и население. М., Дрофа, 2002.

 

13.  Касимов Н.С. и др. Современные методы географических исследований. М., Наука, 1998.

 



Hosted by uCoz