基于空間信息技術(shù)集成的陸戰(zhàn)場表現(xiàn)研究

呂曹芳　侯智斌　宗軍君

摘 要： 針對陸戰(zhàn)場地理環(huán)境表現(xiàn)凸顯的問題，分析了陸戰(zhàn)場環(huán)境的信息表現(xiàn)，抽取出其關(guān)鍵要素，提出了基于空間信息技術(shù)集成的陸戰(zhàn)場表現(xiàn)模式，給出了其集成系統(tǒng)設計的方案，為進一步研究形成自動化的戰(zhàn)場態(tài)勢集成系統(tǒng)提供了方法。

關(guān)鍵詞： 空間信息技術(shù)； 陸戰(zhàn)場； GNSS； GIS； RS

中圖分類號： TN971.+5?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）11?0044?03

Abstract： Aiming at the problems highlighted by the geographical environment of land battlefield， the information manifestation of land battlefield environment is analyzed， key elements of the land battlefield are extracted， the manifestation mode of land battlefield based on the integration of spatial information technology is put forward， and the scheme of its integrated system design is given. It provided a method for further study of forming automation battlefield situation intergraded system.

Keywords： spatial information technique； land battlefield； GNSS； GIS； RS

0 引 言

在軍事戰(zhàn)爭中，戰(zhàn)場的外在表現(xiàn)是通過把繁雜的、隱形的戰(zhàn)場表現(xiàn)以顯性的方式凸顯出來，以便于指揮員了解。傳統(tǒng)的地圖、沙盤都是實現(xiàn)戰(zhàn)場可視化的方法，但它們的不足是交互性差，不僅難以即時獲得對整個作戰(zhàn)區(qū)域的直觀映像，而且存在信息量少、信息更新困難等問題，也無法通過網(wǎng)絡實時發(fā)布信息，使指揮員無法對態(tài)勢正確理解。

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的戰(zhàn)場概念發(fā)生了巨大的變化，真實環(huán)境下陸戰(zhàn)場表現(xiàn)分析的對象就是作戰(zhàn)區(qū)域中隨時間推移而不斷變化的作戰(zhàn)實體，陸戰(zhàn)場表現(xiàn)分析實際是對這樣一個動態(tài)變化的對象進行感知。

目前，我軍在陸戰(zhàn)場表現(xiàn)分析過程中，存在戰(zhàn)場信息更新不及時，標繪內(nèi)容不全面，網(wǎng)絡共享能力不強等問題，影響了陸戰(zhàn)場信息的共享與應用，制約了指揮員快速準確地理解作戰(zhàn)意圖，及時高效地掌握戰(zhàn)場環(huán)境變化，難以實現(xiàn)實時精確的指揮控制和作戰(zhàn)行動。這就要求利用其他方法和手段進行輔助。

空間信息技術(shù)是指全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及航空航天遙感（RS）技術(shù)的總稱。三者集成是將GNSS、RS和GIS根據(jù)應用需要，組合成一體化的、功能更強大的綜合應用系統(tǒng)的技術(shù)和方法。其中GIS的運用，使得戰(zhàn)場信息處理向信息化、數(shù)字化邁進，使指揮員能夠清晰地了解戰(zhàn)場信息，獲得多樣的、逼真的、準確的戰(zhàn)場信息。RS的使用和及時更新能夠進一步豐富和精確信息化戰(zhàn)場，為戰(zhàn)場提供快速、準確的高分辨率的遙感影像。GNSS的運用可以實現(xiàn)對目標物的實時定位、使得指揮員能夠在戰(zhàn)場顯示系統(tǒng)上實時地看到其軌跡的態(tài)勢變化，輔助決策。三者既相互獨立，又密切關(guān)聯(lián)。

1 空間信息技術(shù)

GNSS（Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）是根據(jù)衛(wèi)星播發(fā)的無線電波和導航電文，確定空間點的位置和運動軌跡。包含了美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、中國的Compass北斗、歐洲的Galileo系統(tǒng)，可用的衛(wèi)星數(shù)目達到100顆以上。GNSS具有多功能、高效率、高精度的特點，可在全球不同地點、為不同的多個用戶提供幾乎是瞬時的三維測速、三維定位服務，將大大地改變傳統(tǒng)的定位技術(shù)和導航技術(shù)[1?3]。

RS作為一種空間探測技術(shù)，是指在遠離被測物體或現(xiàn)象的位置上，使用一定的儀器設備，接收、記錄物體或現(xiàn)象反射或發(fā)射的電磁波信息，經(jīng)過對信息的傳輸、加工處理及分析與解譯，對物體與現(xiàn)象的性質(zhì)及其變化進行探測和識別的理論和技術(shù)。它經(jīng)歷了地面用感、航空遙感和航天遙感三個階段。現(xiàn)在遙感技術(shù)系統(tǒng)主要由四部分組成：遙感平臺、遙感器、 遙感數(shù)據(jù)接收與處理系統(tǒng)、遙感資料分析與解譯系統(tǒng)。遙感具有可獲取大范圍資料、信息量大、快速、周期短和受限制少等特點，目前遙感技術(shù)正經(jīng)歷著從定性向定量、從靜態(tài)向動態(tài)的發(fā)展變化。

GIS以數(shù)字世界表示自然世界，具備完備的空間特性，可以存儲和和處理不同地理發(fā)展時期的大量地理數(shù)據(jù)并具有極強的空間系統(tǒng)綜合分析能力，全方位分析和操作地理數(shù)據(jù)的數(shù)字系統(tǒng)，是地理分析的有力工具，用于空間和地理有關(guān)的數(shù)據(jù)采集、存儲、檢索、分析、 顯示、制圖、管理等。GIS是空間數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)，是空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的綜合體。它可以管理海量數(shù)據(jù)、瀏覽、查詢、進行空間分析（地形分析、路徑分析、疊加分析、緩沖分析 網(wǎng)絡分析、生成數(shù)字模型等）[4?5]。

2 陸戰(zhàn)場環(huán)境分析

由于戰(zhàn)場情況錯綜復雜，戰(zhàn)場信息數(shù)以萬計，戰(zhàn)機稍縱即逝，如何在有限的時間內(nèi)將有用信息表現(xiàn)出來是擺在所有系統(tǒng)設計人員面前的一個難題。為了將信息有效表示，就需根據(jù)所表現(xiàn)的信息在規(guī)范基礎上進行分類。陸戰(zhàn)場環(huán)境主要包括陸地環(huán)境、軍事環(huán)境和社會環(huán)境[6?7]。

陸地環(huán)境信息，主要指作戰(zhàn)地區(qū)的自然情況，是陸戰(zhàn)場環(huán)境中最基本的構(gòu)成。陸地環(huán)境要素主要有地貌、水文（海洋和陸地水系）、氣象、植被、土壤、土質(zhì)等。

軍事環(huán)境信息，主要指戰(zhàn)場內(nèi)對抗雙方對作戰(zhàn)行動構(gòu)成影響的各種情況和條件信息。包括武器裝備、作戰(zhàn)力量、信息系統(tǒng)、戰(zhàn)場建設、作戰(zhàn)行動、指揮部署、后勤保障等。對武器裝備進行分析，主要是分析衛(wèi)星、坦克、裝甲車、火炮、雷達等。對信息系統(tǒng)的分析通常是部署于作戰(zhàn)空間的各種傳感裝置、電子設備等信自系統(tǒng)，以及交戰(zhàn)雙方的電子對抗行動構(gòu)成的復雜電磁環(huán)境等。其中，最能體現(xiàn)信息化條件下軍事環(huán)境變化的是由作戰(zhàn)行動形成的陸、海、空、天電磁和網(wǎng)絡等作戰(zhàn)空間[8]。

社會環(huán)境主要包括人文環(huán)境、經(jīng)濟狀況、交通運輸通信、傳媒情況和周邊安全等要素。隨著人類文明的進步，科學技術(shù)和經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會文明進步對戰(zhàn)爭的制約程度逐漸增強，信息化、網(wǎng)絡化的傳媒手段對作戰(zhàn)的影響作用日益凸顯。對人文環(huán)境的分析，主要分析民族（文化差異、心理認同感、風俗傳統(tǒng)、民族矛盾） 、宗教（主要是宗教與政治、經(jīng)濟、種族交織的沖突、宗教領(lǐng)袖的控制）。周邊安全主要分析，領(lǐng)土糾紛、政治傾向、國力差距、軍事基地和武裝力量分布、發(fā)動戰(zhàn)事的動因等。陸戰(zhàn)場信息顯示具體見表1所示。

3 基于空間信息技術(shù)的陸地環(huán)境表現(xiàn)方法

空間信息技術(shù)的使用目前只是單一利用階段，有時由其中兩項技術(shù)集成使用，但集成的層次比較低，僅限于數(shù)據(jù)或軟件集成層次。

空間信息技術(shù)整體集成包括以GIS為中心的集成方式和以CNSS/RS為中心的集成方式。以GIS為中心的集成主要處理的是不同步的數(shù)據(jù)，通過利用GIS作為集成系統(tǒng)的中心平臺，對包括RS和GNSS在內(nèi)的多種來源的空間數(shù)據(jù)進行處理、存儲、管理。以CNSS/RS為中心的集成主要處理的是同步數(shù)據(jù)，通過RS和CNSS提供的即時動態(tài)信息輔以GIS的數(shù)據(jù)處理和分析功能，為決策提供及時的支持服務。

基于陸戰(zhàn)場中陸地環(huán)境的構(gòu)成要素，本文給出以遙感、地理信息系統(tǒng)與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)集成系統(tǒng)設計方案，如圖1所示。

基于空間信息技術(shù)的陸地環(huán)境表現(xiàn)集成，涉及空間數(shù)據(jù)獲取、預處理、轉(zhuǎn)換、集成等多個過程。其中GNSS主要用作實時定位，為遙感實時數(shù)據(jù)提供空間坐標，用于建立實時數(shù)據(jù)庫。GIS主要處理矢量、柵格圖形數(shù)據(jù)并進行分析。另也可對同一地區(qū)，以統(tǒng)一的幾何坐標為準，對不同層面上的信息進行查詢、編輯、統(tǒng)計和分析。遙感圖像處理主要包括：根據(jù)實時數(shù)據(jù)所作的輻射訂正；地圖數(shù)據(jù)所作的幾何校正、地標訂正；數(shù)據(jù)變換和壓縮，尤其是矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換；圖像增強；圖像識別和特征提取等。

其中RS與GIS的集成，主要目的是RS可以為GIS提供可靠、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源，而GIS可以為RS影像提供地域信息，提高其解譯精度。GIS與GNSS的集成是利用GIS中的數(shù)字地圖結(jié)合GNSS的定位功能為用戶提供一種組合空間信息服務模式，二者通過同—大地坐標系統(tǒng)建立聯(lián)系。RS與GNSS集成的主要目的是利用GNSS的精確定位功能解決RS定位困難的問題，既可以采用同步集成方式，也可以采用非同步集成方式。

一體化數(shù)據(jù)處理，其實質(zhì)是對已有的數(shù)據(jù)按照某種特定要求加工、重新組織的過程，將數(shù)據(jù)的形式特征或內(nèi)部特征全部或部分地調(diào)整、轉(zhuǎn)化、合成、分解等，以形成充分兼容的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這種集成充分考慮了數(shù)據(jù)的屬性特征、時間特征和空間特征，以及數(shù)據(jù)表達的地理特征和過程的準確性。最后對陸地地理環(huán)境進行表現(xiàn)分析，包括監(jiān)控、定位、顯示；地形、二維、三維分析；軍事目標管理；查詢信息；地圖屬性信息的顯示。

由于RS、GIS和GNSS在功能上的互補性，各種集成方案通過不同的組合互補，充分發(fā)揮其各自的優(yōu)勢，三者結(jié)合更進一步提高了空間數(shù)據(jù)獲取和處理的精度、速度和效率。

4 結(jié) 語

信息化、數(shù)字化的今天，我軍在陸戰(zhàn)場表現(xiàn)分析過程中，存在戰(zhàn)場信息更新不及時，標繪內(nèi)容不全面，網(wǎng)絡共享能力不強等問題，影響了陸戰(zhàn)場信息的共享與應用，為了及時高效地掌握戰(zhàn)場環(huán)境變化，提高指揮員的指揮效率及精準性。本文提出了基于空間信息技術(shù)集成的陸戰(zhàn)場表現(xiàn)模式，給出了其集成系統(tǒng)設計的方案，為進一步研究形成自動化的戰(zhàn)場態(tài)勢集成系統(tǒng)提供了方法。

參考文獻

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[6] 高俊，李志光，沈昌榮.數(shù)字化戰(zhàn)場的基礎建設[M].北京：解放軍出版社，2004.

[7] 李欣.美軍通用作戰(zhàn)圖發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].測繪技術(shù)裝備，2005，7（3）：13?15.

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[9] 曾勝強，聶洪山，孫兆林，等.基于剖分的多源空間信息編碼[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2010，33（19）：32?34.

社會環(huán)境主要包括人文環(huán)境、經(jīng)濟狀況、交通運輸通信、傳媒情況和周邊安全等要素。隨著人類文明的進步，科學技術(shù)和經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會文明進步對戰(zhàn)爭的制約程度逐漸增強，信息化、網(wǎng)絡化的傳媒手段對作戰(zhàn)的影響作用日益凸顯。對人文環(huán)境的分析，主要分析民族（文化差異、心理認同感、風俗傳統(tǒng)、民族矛盾） 、宗教（主要是宗教與政治、經(jīng)濟、種族交織的沖突、宗教領(lǐng)袖的控制）。周邊安全主要分析，領(lǐng)土糾紛、政治傾向、國力差距、軍事基地和武裝力量分布、發(fā)動戰(zhàn)事的動因等。陸戰(zhàn)場信息顯示具體見表1所示。

3 基于空間信息技術(shù)的陸地環(huán)境表現(xiàn)方法

空間信息技術(shù)的使用目前只是單一利用階段，有時由其中兩項技術(shù)集成使用，但集成的層次比較低，僅限于數(shù)據(jù)或軟件集成層次。

空間信息技術(shù)整體集成包括以GIS為中心的集成方式和以CNSS/RS為中心的集成方式。以GIS為中心的集成主要處理的是不同步的數(shù)據(jù)，通過利用GIS作為集成系統(tǒng)的中心平臺，對包括RS和GNSS在內(nèi)的多種來源的空間數(shù)據(jù)進行處理、存儲、管理。以CNSS/RS為中心的集成主要處理的是同步數(shù)據(jù)，通過RS和CNSS提供的即時動態(tài)信息輔以GIS的數(shù)據(jù)處理和分析功能，為決策提供及時的支持服務。

基于陸戰(zhàn)場中陸地環(huán)境的構(gòu)成要素，本文給出以遙感、地理信息系統(tǒng)與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)集成系統(tǒng)設計方案，如圖1所示。

基于空間信息技術(shù)的陸地環(huán)境表現(xiàn)集成，涉及空間數(shù)據(jù)獲取、預處理、轉(zhuǎn)換、集成等多個過程。其中GNSS主要用作實時定位，為遙感實時數(shù)據(jù)提供空間坐標，用于建立實時數(shù)據(jù)庫。GIS主要處理矢量、柵格圖形數(shù)據(jù)并進行分析。另也可對同一地區(qū)，以統(tǒng)一的幾何坐標為準，對不同層面上的信息進行查詢、編輯、統(tǒng)計和分析。遙感圖像處理主要包括：根據(jù)實時數(shù)據(jù)所作的輻射訂正；地圖數(shù)據(jù)所作的幾何校正、地標訂正；數(shù)據(jù)變換和壓縮，尤其是矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換；圖像增強；圖像識別和特征提取等。

其中RS與GIS的集成，主要目的是RS可以為GIS提供可靠、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源，而GIS可以為RS影像提供地域信息，提高其解譯精度。GIS與GNSS的集成是利用GIS中的數(shù)字地圖結(jié)合GNSS的定位功能為用戶提供一種組合空間信息服務模式，二者通過同—大地坐標系統(tǒng)建立聯(lián)系。RS與GNSS集成的主要目的是利用GNSS的精確定位功能解決RS定位困難的問題，既可以采用同步集成方式，也可以采用非同步集成方式。

一體化數(shù)據(jù)處理，其實質(zhì)是對已有的數(shù)據(jù)按照某種特定要求加工、重新組織的過程，將數(shù)據(jù)的形式特征或內(nèi)部特征全部或部分地調(diào)整、轉(zhuǎn)化、合成、分解等，以形成充分兼容的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這種集成充分考慮了數(shù)據(jù)的屬性特征、時間特征和空間特征，以及數(shù)據(jù)表達的地理特征和過程的準確性。最后對陸地地理環(huán)境進行表現(xiàn)分析，包括監(jiān)控、定位、顯示；地形、二維、三維分析；軍事目標管理；查詢信息；地圖屬性信息的顯示。

由于RS、GIS和GNSS在功能上的互補性，各種集成方案通過不同的組合互補，充分發(fā)揮其各自的優(yōu)勢，三者結(jié)合更進一步提高了空間數(shù)據(jù)獲取和處理的精度、速度和效率。

4 結(jié) 語

信息化、數(shù)字化的今天，我軍在陸戰(zhàn)場表現(xiàn)分析過程中，存在戰(zhàn)場信息更新不及時，標繪內(nèi)容不全面，網(wǎng)絡共享能力不強等問題，影響了陸戰(zhàn)場信息的共享與應用，為了及時高效地掌握戰(zhàn)場環(huán)境變化，提高指揮員的指揮效率及精準性。本文提出了基于空間信息技術(shù)集成的陸戰(zhàn)場表現(xiàn)模式，給出了其集成系統(tǒng)設計的方案，為進一步研究形成自動化的戰(zhàn)場態(tài)勢集成系統(tǒng)提供了方法。

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社會環(huán)境主要包括人文環(huán)境、經(jīng)濟狀況、交通運輸通信、傳媒情況和周邊安全等要素。隨著人類文明的進步，科學技術(shù)和經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會文明進步對戰(zhàn)爭的制約程度逐漸增強，信息化、網(wǎng)絡化的傳媒手段對作戰(zhàn)的影響作用日益凸顯。對人文環(huán)境的分析，主要分析民族（文化差異、心理認同感、風俗傳統(tǒng)、民族矛盾） 、宗教（主要是宗教與政治、經(jīng)濟、種族交織的沖突、宗教領(lǐng)袖的控制）。周邊安全主要分析，領(lǐng)土糾紛、政治傾向、國力差距、軍事基地和武裝力量分布、發(fā)動戰(zhàn)事的動因等。陸戰(zhàn)場信息顯示具體見表1所示。

3 基于空間信息技術(shù)的陸地環(huán)境表現(xiàn)方法

空間信息技術(shù)的使用目前只是單一利用階段，有時由其中兩項技術(shù)集成使用，但集成的層次比較低，僅限于數(shù)據(jù)或軟件集成層次。

空間信息技術(shù)整體集成包括以GIS為中心的集成方式和以CNSS/RS為中心的集成方式。以GIS為中心的集成主要處理的是不同步的數(shù)據(jù)，通過利用GIS作為集成系統(tǒng)的中心平臺，對包括RS和GNSS在內(nèi)的多種來源的空間數(shù)據(jù)進行處理、存儲、管理。以CNSS/RS為中心的集成主要處理的是同步數(shù)據(jù)，通過RS和CNSS提供的即時動態(tài)信息輔以GIS的數(shù)據(jù)處理和分析功能，為決策提供及時的支持服務。

基于陸戰(zhàn)場中陸地環(huán)境的構(gòu)成要素，本文給出以遙感、地理信息系統(tǒng)與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)集成系統(tǒng)設計方案，如圖1所示。

基于空間信息技術(shù)的陸地環(huán)境表現(xiàn)集成，涉及空間數(shù)據(jù)獲取、預處理、轉(zhuǎn)換、集成等多個過程。其中GNSS主要用作實時定位，為遙感實時數(shù)據(jù)提供空間坐標，用于建立實時數(shù)據(jù)庫。GIS主要處理矢量、柵格圖形數(shù)據(jù)并進行分析。另也可對同一地區(qū)，以統(tǒng)一的幾何坐標為準，對不同層面上的信息進行查詢、編輯、統(tǒng)計和分析。遙感圖像處理主要包括：根據(jù)實時數(shù)據(jù)所作的輻射訂正；地圖數(shù)據(jù)所作的幾何校正、地標訂正；數(shù)據(jù)變換和壓縮，尤其是矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換；圖像增強；圖像識別和特征提取等。

其中RS與GIS的集成，主要目的是RS可以為GIS提供可靠、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源，而GIS可以為RS影像提供地域信息，提高其解譯精度。GIS與GNSS的集成是利用GIS中的數(shù)字地圖結(jié)合GNSS的定位功能為用戶提供一種組合空間信息服務模式，二者通過同—大地坐標系統(tǒng)建立聯(lián)系。RS與GNSS集成的主要目的是利用GNSS的精確定位功能解決RS定位困難的問題，既可以采用同步集成方式，也可以采用非同步集成方式。

一體化數(shù)據(jù)處理，其實質(zhì)是對已有的數(shù)據(jù)按照某種特定要求加工、重新組織的過程，將數(shù)據(jù)的形式特征或內(nèi)部特征全部或部分地調(diào)整、轉(zhuǎn)化、合成、分解等，以形成充分兼容的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這種集成充分考慮了數(shù)據(jù)的屬性特征、時間特征和空間特征，以及數(shù)據(jù)表達的地理特征和過程的準確性。最后對陸地地理環(huán)境進行表現(xiàn)分析，包括監(jiān)控、定位、顯示；地形、二維、三維分析；軍事目標管理；查詢信息；地圖屬性信息的顯示。

由于RS、GIS和GNSS在功能上的互補性，各種集成方案通過不同的組合互補，充分發(fā)揮其各自的優(yōu)勢，三者結(jié)合更進一步提高了空間數(shù)據(jù)獲取和處理的精度、速度和效率。

4 結(jié) 語

信息化、數(shù)字化的今天，我軍在陸戰(zhàn)場表現(xiàn)分析過程中，存在戰(zhàn)場信息更新不及時，標繪內(nèi)容不全面，網(wǎng)絡共享能力不強等問題，影響了陸戰(zhàn)場信息的共享與應用，為了及時高效地掌握戰(zhàn)場環(huán)境變化，提高指揮員的指揮效率及精準性。本文提出了基于空間信息技術(shù)集成的陸戰(zhàn)場表現(xiàn)模式，給出了其集成系統(tǒng)設計的方案，為進一步研究形成自動化的戰(zhàn)場態(tài)勢集成系統(tǒng)提供了方法。

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