| 标题 | 基于空间信息技术集成的陆战场表现研究 |
| 范文 | 吕曹芳 侯智斌 宗军君 摘 要： 针对陆战场地理环境表现凸显的问题，分析了陆战场环境的信息表现，抽取出其关键要素，提出了基于空间信息技术集成的陆战场表现模式，给出了其集成系统设计的方案，为进一步研究形成自动化的战场态势集成系统提供了方法。 关键词： 空间信息技术； 陆战场； GNSS； GIS； RS 中图分类号： TN971.+5?34 文献标识码： A 文章编号： 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 在军事战争中，战场的外在表现是通过把繁杂的、隐形的战场表现以显性的方式凸显出来，以便于指挥员了解。传统的地图、沙盘都是实现战场可视化的方法，但它们的不足是交互性差，不仅难以即时获得对整个作战区域的直观映像，而且存在信息量少、信息更新困难等问题，也无法通过网络实时发布信息，使指挥员无法对态势正确理解。 随着信息技术的迅猛发展，传统的战场概念发生了巨大的变化，真实环境下陆战场表现分析的对象就是作战区域中随时间推移而不断变化的作战实体，陆战场表现分析实际是对这样一个动态变化的对象进行感知。 目前，我军在陆战场表现分析过程中，存在战场信息更新不及时，标绘内容不全面，网络共享能力不强等问题，影响了陆战场信息的共享与应用，制约了指挥员快速准确地理解作战意图，及时高效地掌握战场环境变化，难以实现实时精确的指挥控制和作战行动。这就要求利用其他方法和手段进行辅助。 空间信息技术是指全球导航卫星系统（GNSS）、地理信息系统（GIS）以及航空航天遥感（RS）技术的总称。三者集成是将GNSS、RS和GIS根据应用需要，组合成一体化的、功能更强大的综合应用系统的技术和方法。其中GIS的运用，使得战场信息处理向信息化、数字化迈进，使指挥员能够清晰地了解战场信息，获得多样的、逼真的、准确的战场信息。RS的使用和及时更新能够进一步丰富和精确信息化战场，为战场提供快速、准确的高分辨率的遥感影像。GNSS的运用可以实现对目标物的实时定位、使得指挥员能够在战场显示系统上实时地看到其轨迹的态势变化，辅助决策。三者既相互独立，又密切关联。 1 空间信息技术 GNSS（Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统）是根据卫星播发的无线电波和导航电文，确定空间点的位置和运动轨迹。包含了美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的Compass北斗、欧洲的Galileo系统，可用的卫星数目达到100颗以上。GNSS具有多功能、高效率、高精度的特点，可在全球不同地点、为不同的多个用户提供几乎是瞬时的三维测速、三维定位服务，将大大地改变传统的定位技术和导航技术[1?3]。 RS作为一种空间探测技术，是指在远离被测物体或现象的位置上，使用一定的仪器设备，接收、记录物体或现象反射或发射的电磁波信息，经过对信息的传输、加工处理及分析与解译，对物体与现象的性质及其变化进行探测和识别的理论和技术。它经历了地面用感、航空遥感和航天遥感三个阶段。现在遥感技术系统主要由四部分组成：遥感平台、遥感器、 遥感数据接收与处理系统、遥感资料分析与解译系统。遥感具有可获取大范围资料、信息量大、快速、周期短和受限制少等特点，目前遥感技术正经历着从定性向定量、从静态向动态的发展变化。 GIS以数字世界表示自然世界，具备完备的空间特性，可以存储和和处理不同地理发展时期的大量地理数据并具有极强的空间系统综合分析能力，全方位分析和操作地理数据的数字系统，是地理分析的有力工具，用于空间和地理有关的数据采集、存储、检索、分析、 显示、制图、管理等。GIS是空间数据的管理系统，是空间数据和属性数据的综合体。它可以管理海量数据、浏览、查询、进行空间分析（地形分析、路径分析、叠加分析、缓冲分析 网络分析、生成数字模型等）[4?5]。 2 陆战场环境分析 由于战场情况错综复杂，战场信息数以万计，战机稍纵即逝，如何在有限的时间内将有用信息表现出来是摆在所有系统设计人员面前的一个难题。为了将信息有效表示，就需根据所表现的信息在规范基础上进行分类。陆战场环境主要包括陆地环境、军事环境和社会环境[6?7]。 陆地环境信息，主要指作战地区的自然情况，是陆战场环境中最基本的构成。陆地环境要素主要有地貌、水文（海洋和陆地水系）、气象、植被、土壤、土质等。 军事环境信息，主要指战场内对抗双方对作战行动构成影响的各种情况和条件信息。包括武器装备、作战力量、信息系统、战场建设、作战行动、指挥部署、后勤保障等。对武器装备进行分析，主要是分析卫星、坦克、装甲车、火炮、雷达等。对信息系统的分析通常是部署于作战空间的各种传感装置、电子设备等信自系统，以及交战双方的电子对抗行动构成的复杂电磁环境等。其中，最能体现信息化条件下军事环境变化的是由作战行动形成的陆、海、空、天电磁和网络等作战空间[8]。 社会环境主要包括人文环境、经济状况、交通运输通信、传媒情况和周边安全等要素。随着人类文明的进步，科学技术和经济的快速发展，社会文明进步对战争的制约程度逐渐增强，信息化、网络化的传媒手段对作战的影响作用日益凸显。对人文环境的分析，主要分析民族（文化差异、心理认同感、风俗传统、民族矛盾） 、宗教（主要是宗教与政治、经济、种族交织的冲突、宗教领袖的控制）。周边安全主要分析，领土纠纷、政治倾向、国力差距、军事基地和武装力量分布、发动战事的动因等。陆战场信息显示具体见表1所示。 3 基于空间信息技术的陆地环境表现方法 空间信息技术的使用目前只是单一利用阶段，有时由其中两项技术集成使用，但集成的层次比较低，仅限于数据或软件集成层次。 空间信息技术整体集成包括以GIS为中心的集成方式和以CNSS/RS为中心的集成方式。以GIS为中心的集成主要处理的是不同步的数据，通过利用GIS作为集成系统的中心平台，对包括RS和GNSS在内的多种来源的空间数据进行处理、存储、管理。以CNSS/RS为中心的集成主要处理的是同步数据，通过RS和CNSS提供的即时动态信息辅以GIS的数据处理和分析功能，为决策提供及时的支持服务。 基于陆战场中陆地环境的构成要素，本文给出以遥感、地理信息系统与全球导航卫星系统集成系统设计方案，如图1所示。 基于空间信息技术的陆地环境表现集成，涉及空间数据获取、预处理、转换、集成等多个过程。其中GNSS主要用作实时定位，为遥感实时数据提供空间坐标，用于建立实时数据库。GIS主要处理矢量、栅格图形数据并进行分析。另也可对同一地区，以统一的几何坐标为准，对不同层面上的信息进行查询、编辑、统计和分析。遥感图像处理主要包括：根据实时数据所作的辐射订正；地图数据所作的几何校正、地标订正；数据变换和压缩，尤其是矢量数据与栅格数据的相互转换；图像增强；图像识别和特征提取等。 其中RS与GIS的集成，主要目的是RS可以为GIS提供可靠、稳定的数据源，而GIS可以为RS影像提供地域信息，提高其解译精度。GIS与GNSS的集成是利用GIS中的数字地图结合GNSS的定位功能为用户提供一种组合空间信息服务模式，二者通过同—大地坐标系统建立联系。RS与GNSS集成的主要目的是利用GNSS的精确定位功能解决RS定位困难的问题，既可以采用同步集成方式，也可以采用非同步集成方式。 一体化数据处理，其实质是对已有的数据按照某种特定要求加工、重新组织的过程，将数据的形式特征或内部特征全部或部分地调整、转化、合成、分解等，以形成充分兼容的空间数据库系统，这种集成充分考虑了数据的属性特征、时间特征和空间特征，以及数据表达的地理特征和过程的准确性。最后对陆地地理环境进行表现分析，包括监控、定位、显示；地形、二维、三维分析；军事目标管理；查询信息；地图属性信息的显示。 由于RS、GIS和GNSS在功能上的互补性，各种集成方案通过不同的组合互补，充分发挥其各自的优势，三者结合更进一步提高了空间数据获取和处理的精度、速度和效率。 4 结 语 信息化、数字化的今天，我军在陆战场表现分析过程中，存在战场信息更新不及时，标绘内容不全面，网络共享能力不强等问题，影响了陆战场信息的共享与应用，为了及时高效地掌握战场环境变化，提高指挥员的指挥效率及精准性。本文提出了基于空间信息技术集成的陆战场表现模式，给出了其集成系统设计的方案，为进一步研究形成自动化的战场态势集成系统提供了方法。 参考文献 [1] 倪金生，谭靖，颜伟.空间信息技术集成应用与实践[M].北京：电子工业出版社，2010. [2] 蔡志浩，彭晓源.基于地理信息系统的虚拟战场态势显示[J].系统仿真学报，2003，15（7）：983?985. [3] 李德仁，关泽群.空间信息系统的集成与实现[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，2000. [4] 刘震，李树楷.遥感、地理信息系统与全球定位系统集成的研究[J].遥感学报，1997，1（2）：157?159. [5] 李德仁.RS，GPS与GIS集成的定义、理论与关键技术[J].遥感学报，1997，1（1）：61?68. [6] 高俊，李志光，沈昌荣.数字化战场的基础建设[M].北京：解放军出版社，2004. [7] 李欣.美军通用作战图发展现状与趋势[J].测绘技术装备，2005，7（3）：13?15. [8] 马相文，蓝荣钦.战场地理空间信息保障的发展态势[J].信息工程大学学报，2001，2（2）：74?77. [9] 曾胜强，聂洪山，孙兆林，等.基于剖分的多源空间信息编码[J].现代电子技术，2010，33（19）：32?34. 社会环境主要包括人文环境、经济状况、交通运输通信、传媒情况和周边安全等要素。随着人类文明的进步，科学技术和经济的快速发展，社会文明进步对战争的制约程度逐渐增强，信息化、网络化的传媒手段对作战的影响作用日益凸显。对人文环境的分析，主要分析民族（文化差异、心理认同感、风俗传统、民族矛盾） 、宗教（主要是宗教与政治、经济、种族交织的冲突、宗教领袖的控制）。周边安全主要分析，领土纠纷、政治倾向、国力差距、军事基地和武装力量分布、发动战事的动因等。陆战场信息显示具体见表1所示。 3 基于空间信息技术的陆地环境表现方法 空间信息技术的使用目前只是单一利用阶段，有时由其中两项技术集成使用，但集成的层次比较低，仅限于数据或软件集成层次。 空间信息技术整体集成包括以GIS为中心的集成方式和以CNSS/RS为中心的集成方式。以GIS为中心的集成主要处理的是不同步的数据，通过利用GIS作为集成系统的中心平台，对包括RS和GNSS在内的多种来源的空间数据进行处理、存储、管理。以CNSS/RS为中心的集成主要处理的是同步数据，通过RS和CNSS提供的即时动态信息辅以GIS的数据处理和分析功能，为决策提供及时的支持服务。 基于陆战场中陆地环境的构成要素，本文给出以遥感、地理信息系统与全球导航卫星系统集成系统设计方案，如图1所示。 基于空间信息技术的陆地环境表现集成，涉及空间数据获取、预处理、转换、集成等多个过程。其中GNSS主要用作实时定位，为遥感实时数据提供空间坐标，用于建立实时数据库。GIS主要处理矢量、栅格图形数据并进行分析。另也可对同一地区，以统一的几何坐标为准，对不同层面上的信息进行查询、编辑、统计和分析。遥感图像处理主要包括：根据实时数据所作的辐射订正；地图数据所作的几何校正、地标订正；数据变换和压缩，尤其是矢量数据与栅格数据的相互转换；图像增强；图像识别和特征提取等。 其中RS与GIS的集成，主要目的是RS可以为GIS提供可靠、稳定的数据源，而GIS可以为RS影像提供地域信息，提高其解译精度。GIS与GNSS的集成是利用GIS中的数字地图结合GNSS的定位功能为用户提供一种组合空间信息服务模式，二者通过同—大地坐标系统建立联系。RS与GNSS集成的主要目的是利用GNSS的精确定位功能解决RS定位困难的问题，既可以采用同步集成方式，也可以采用非同步集成方式。 一体化数据处理，其实质是对已有的数据按照某种特定要求加工、重新组织的过程，将数据的形式特征或内部特征全部或部分地调整、转化、合成、分解等，以形成充分兼容的空间数据库系统，这种集成充分考虑了数据的属性特征、时间特征和空间特征，以及数据表达的地理特征和过程的准确性。最后对陆地地理环境进行表现分析，包括监控、定位、显示；地形、二维、三维分析；军事目标管理；查询信息；地图属性信息的显示。 由于RS、GIS和GNSS在功能上的互补性，各种集成方案通过不同的组合互补，充分发挥其各自的优势，三者结合更进一步提高了空间数据获取和处理的精度、速度和效率。 4 结 语 信息化、数字化的今天，我军在陆战场表现分析过程中，存在战场信息更新不及时，标绘内容不全面，网络共享能力不强等问题，影响了陆战场信息的共享与应用，为了及时高效地掌握战场环境变化，提高指挥员的指挥效率及精准性。本文提出了基于空间信息技术集成的陆战场表现模式，给出了其集成系统设计的方案，为进一步研究形成自动化的战场态势集成系统提供了方法。 参考文献 [1] 倪金生，谭靖，颜伟.空间信息技术集成应用与实践[M].北京：电子工业出版社，2010. [2] 蔡志浩，彭晓源.基于地理信息系统的虚拟战场态势显示[J].系统仿真学报，2003，15（7）：983?985. [3] 李德仁，关泽群.空间信息系统的集成与实现[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，2000. [4] 刘震，李树楷.遥感、地理信息系统与全球定位系统集成的研究[J].遥感学报，1997，1（2）：157?159. [5] 李德仁.RS，GPS与GIS集成的定义、理论与关键技术[J].遥感学报，1997，1（1）：61?68. [6] 高俊，李志光，沈昌荣.数字化战场的基础建设[M].北京：解放军出版社，2004. [7] 李欣.美军通用作战图发展现状与趋势[J].测绘技术装备，2005，7（3）：13?15. [8] 马相文，蓝荣钦.战场地理空间信息保障的发展态势[J].信息工程大学学报，2001，2（2）：74?77. [9] 曾胜强，聂洪山，孙兆林，等.基于剖分的多源空间信息编码[J].现代电子技术，2010，33（19）：32?34. 社会环境主要包括人文环境、经济状况、交通运输通信、传媒情况和周边安全等要素。随着人类文明的进步，科学技术和经济的快速发展，社会文明进步对战争的制约程度逐渐增强，信息化、网络化的传媒手段对作战的影响作用日益凸显。对人文环境的分析，主要分析民族（文化差异、心理认同感、风俗传统、民族矛盾） 、宗教（主要是宗教与政治、经济、种族交织的冲突、宗教领袖的控制）。周边安全主要分析，领土纠纷、政治倾向、国力差距、军事基地和武装力量分布、发动战事的动因等。陆战场信息显示具体见表1所示。 3 基于空间信息技术的陆地环境表现方法 空间信息技术的使用目前只是单一利用阶段，有时由其中两项技术集成使用，但集成的层次比较低，仅限于数据或软件集成层次。 空间信息技术整体集成包括以GIS为中心的集成方式和以CNSS/RS为中心的集成方式。以GIS为中心的集成主要处理的是不同步的数据，通过利用GIS作为集成系统的中心平台，对包括RS和GNSS在内的多种来源的空间数据进行处理、存储、管理。以CNSS/RS为中心的集成主要处理的是同步数据，通过RS和CNSS提供的即时动态信息辅以GIS的数据处理和分析功能，为决策提供及时的支持服务。 基于陆战场中陆地环境的构成要素，本文给出以遥感、地理信息系统与全球导航卫星系统集成系统设计方案，如图1所示。 基于空间信息技术的陆地环境表现集成，涉及空间数据获取、预处理、转换、集成等多个过程。其中GNSS主要用作实时定位，为遥感实时数据提供空间坐标，用于建立实时数据库。GIS主要处理矢量、栅格图形数据并进行分析。另也可对同一地区，以统一的几何坐标为准，对不同层面上的信息进行查询、编辑、统计和分析。遥感图像处理主要包括：根据实时数据所作的辐射订正；地图数据所作的几何校正、地标订正；数据变换和压缩，尤其是矢量数据与栅格数据的相互转换；图像增强；图像识别和特征提取等。 其中RS与GIS的集成，主要目的是RS可以为GIS提供可靠、稳定的数据源，而GIS可以为RS影像提供地域信息，提高其解译精度。GIS与GNSS的集成是利用GIS中的数字地图结合GNSS的定位功能为用户提供一种组合空间信息服务模式，二者通过同—大地坐标系统建立联系。RS与GNSS集成的主要目的是利用GNSS的精确定位功能解决RS定位困难的问题，既可以采用同步集成方式，也可以采用非同步集成方式。 一体化数据处理，其实质是对已有的数据按照某种特定要求加工、重新组织的过程，将数据的形式特征或内部特征全部或部分地调整、转化、合成、分解等，以形成充分兼容的空间数据库系统，这种集成充分考虑了数据的属性特征、时间特征和空间特征，以及数据表达的地理特征和过程的准确性。最后对陆地地理环境进行表现分析，包括监控、定位、显示；地形、二维、三维分析；军事目标管理；查询信息；地图属性信息的显示。 由于RS、GIS和GNSS在功能上的互补性，各种集成方案通过不同的组合互补，充分发挥其各自的优势，三者结合更进一步提高了空间数据获取和处理的精度、速度和效率。 4 结 语 信息化、数字化的今天，我军在陆战场表现分析过程中，存在战场信息更新不及时，标绘内容不全面，网络共享能力不强等问题，影响了陆战场信息的共享与应用，为了及时高效地掌握战场环境变化，提高指挥员的指挥效率及精准性。本文提出了基于空间信息技术集成的陆战场表现模式，给出了其集成系统设计的方案，为进一步研究形成自动化的战场态势集成系统提供了方法。 参考文献 [1] 倪金生，谭靖，颜伟.空间信息技术集成应用与实践[M].北京：电子工业出版社，2010. [2] 蔡志浩，彭晓源.基于地理信息系统的虚拟战场态势显示[J].系统仿真学报，2003，15（7）：983?985. [3] 李德仁，关泽群.空间信息系统的集成与实现[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，2000. [4] 刘震，李树楷.遥感、地理信息系统与全球定位系统集成的研究[J].遥感学报，1997，1（2）：157?159. [5] 李德仁.RS，GPS与GIS集成的定义、理论与关键技术[J].遥感学报，1997，1（1）：61?68. [6] 高俊，李志光，沈昌荣.数字化战场的基础建设[M].北京：解放军出版社，2004. [7] 李欣.美军通用作战图发展现状与趋势[J].测绘技术装备，2005，7（3）：13?15. [8] 马相文，蓝荣钦.战场地理空间信息保障的发展态势[J].信息工程大学学报，2001，2（2）：74?77. [9] 曾胜强，聂洪山，孙兆林，等.基于剖分的多源空间信息编码[J].现代电子技术，2010，33（19）：32?34. |
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