基于空間信息技術集成的陸戰場表現研究

呂曹芳　侯智斌　宗軍君

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

關鍵詞： 空間信息技術； 陸戰場； 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

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

隨著信息技術的迅猛發展，傳統的戰場概念發生了巨大的變化，真實環境下陸戰場表現分析的對象就是作戰區域中隨時間推移而不斷變化的作戰實體，陸戰場表現分析實際是對這樣一個動態變化的對象進行感知。

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

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

1 空間信息技術

GNSS（Global Navigation Satellite System，全球導航衛星系統）是根據衛星播發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，可用的衛星數目達到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，將大大地改變傳統的定位技術和導航技術[1?3]。

RS作為一種空間探測技術，是指在遠離被測物體或現象的位置上，使用一定的儀器設備，接收、記錄物體或現象反射或發射的電磁波信息，經過對信息的傳輸、加工處理及分析與解譯，對物體與現象的性質及其變化進行探測和識別的理論和技術。它經歷了地面用感、航空遙感和航天遙感三個階段。現在遙感技術系統主要由四部分組成：遙感平臺、遙感器、 遙感數據接收與處理系統、遙感資料分析與解譯系統。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，目前遙感技術正經歷著從定性向定量、從靜態向動態的發展變化。

GIS以數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展時期的大量地理數據并具有極強的空間系統綜合分析能力，全方位分析和操作地理數據的數字系統，是地理分析的有力工具，用于空間和地理有關的數據采集、存儲、檢索、分析、 顯示、制圖、管理等。GIS是空間數據的管理系統，是空間數據和屬性數據的綜合體。它可以管理海量數據、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 網絡分析、生成數字模型等）[4?5]。

2 陸戰場環境分析

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

陸地環境信息，主要指作戰地區的自然情況，是陸戰場環境中最基本的構成。陸地環境要素主要有地貌、水文（海洋和陸地水系）、氣象、植被、土壤、土質等。

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

社會環境主要包括人文環境、經濟狀況、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，科學技術和經濟的快速發展，社會文明進步對戰爭的制約程度逐漸增強，信息化、網絡化的傳媒手段對作戰的影響作用日益凸顯。對人文環境的分析，主要分析民族（文化差異、心理認同感、風俗傳統、民族矛盾） 、宗教（主要是宗教與政治、經濟、種族交織的沖突、宗教領袖的控制）。周邊安全主要分析，領土糾紛、政治傾向、國力差距、軍事基地和武裝力量分布、發動戰事的動因等。陸戰場信息顯示具體見表1所示。

3 基于空間信息技術的陸地環境表現方法

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

空間信息技術整體集成包括以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據，通過利用GIS作為集成系統的中心平臺，對包括RS和GNSS在內的多種來源的空間數據進行處理、存儲、管理。以CNSS/RS為中心的集成主要處理的是同步數據，通過RS和CNSS提供的即時動態信息輔以GIS的數據處理和分析功能，為決策提供及時的支持服務。

基于陸戰場中陸地環境的構成要素，本文給出以遙感、地理信息系統與全球導航衛星系統集成系統設計方案，如圖1所示。

基于空間信息技術的陸地環境表現集成，涉及空間數據獲取、預處理、轉換、集成等多個過程。其中GNSS主要用作實時定位，為遙感實時數據提供空間坐標，用于建立實時數據庫。GIS主要處理矢量、柵格圖形數據并進行分析。另也可對同一地區，以統一的幾何坐標為準，對不同層面上的信息進行查詢、編輯、統計和分析。遙感圖像處理主要包括：根據實時數據所作的輻射訂正；地圖數據所作的幾何校正、地標訂正；數據變換和壓縮，尤其是矢量數據與柵格數據的相互轉換；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、穩定的數據源，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中的數字地圖結合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—大地坐標系統建立聯系。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。

一體化數據處理，其實質是對已有的數據按照某種特定要求加工、重新組織的過程，將數據的形式特征或內部特征全部或部分地調整、轉化、合成、分解等，以形成充分兼容的空間數據庫系統，這種集成充分考慮了數據的屬性特征、時間特征和空間特征，以及數據表達的地理特征和過程的準確性。最后對陸地地理環境進行表現分析，包括監控、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，充分發揮其各自的優勢，三者結合更進一步提高了空間數據獲取和處理的精度、速度和效率。

4 結 語

信息化、數字化的今天，我軍在陸戰場表現分析過程中，存在戰場信息更新不及時，標繪內容不全面，網絡共享能力不強等問題，影響了陸戰場信息的共享與應用，為了及時高效地掌握戰場環境變化，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集成的陸戰場表現模式，給出了其集成系統設計的方案，為進一步研究形成自動化的戰場態勢集成系統提供了方法。

參考文獻

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[6] 高俊，李志光，沈昌榮.數字化戰場的基礎建設[M].北京：解放軍出版社，2004.

[7] 李欣.美軍通用作戰圖發展現狀與趨勢[J].測繪技術裝備，2005，7（3）：13?15.

[8] 馬相文，藍榮欽.戰場地理空間信息保障的發展態勢[J].信息工程大學學報，2001，2（2）：74?77.

[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].現代電子技術，2010，33（19）：32?34.

社會環境主要包括人文環境、經濟狀況、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，科學技術和經濟的快速發展，社會文明進步對戰爭的制約程度逐漸增強，信息化、網絡化的傳媒手段對作戰的影響作用日益凸顯。對人文環境的分析，主要分析民族（文化差異、心理認同感、風俗傳統、民族矛盾） 、宗教（主要是宗教與政治、經濟、種族交織的沖突、宗教領袖的控制）。周邊安全主要分析，領土糾紛、政治傾向、國力差距、軍事基地和武裝力量分布、發動戰事的動因等。陸戰場信息顯示具體見表1所示。

3 基于空間信息技術的陸地環境表現方法

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

空間信息技術整體集成包括以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據，通過利用GIS作為集成系統的中心平臺，對包括RS和GNSS在內的多種來源的空間數據進行處理、存儲、管理。以CNSS/RS為中心的集成主要處理的是同步數據，通過RS和CNSS提供的即時動態信息輔以GIS的數據處理和分析功能，為決策提供及時的支持服務。

基于陸戰場中陸地環境的構成要素，本文給出以遙感、地理信息系統與全球導航衛星系統集成系統設計方案，如圖1所示。

基于空間信息技術的陸地環境表現集成，涉及空間數據獲取、預處理、轉換、集成等多個過程。其中GNSS主要用作實時定位，為遙感實時數據提供空間坐標，用于建立實時數據庫。GIS主要處理矢量、柵格圖形數據并進行分析。另也可對同一地區，以統一的幾何坐標為準，對不同層面上的信息進行查詢、編輯、統計和分析。遙感圖像處理主要包括：根據實時數據所作的輻射訂正；地圖數據所作的幾何校正、地標訂正；數據變換和壓縮，尤其是矢量數據與柵格數據的相互轉換；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、穩定的數據源，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中的數字地圖結合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—大地坐標系統建立聯系。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。

一體化數據處理，其實質是對已有的數據按照某種特定要求加工、重新組織的過程，將數據的形式特征或內部特征全部或部分地調整、轉化、合成、分解等，以形成充分兼容的空間數據庫系統，這種集成充分考慮了數據的屬性特征、時間特征和空間特征，以及數據表達的地理特征和過程的準確性。最后對陸地地理環境進行表現分析，包括監控、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，充分發揮其各自的優勢，三者結合更進一步提高了空間數據獲取和處理的精度、速度和效率。

4 結 語

信息化、數字化的今天，我軍在陸戰場表現分析過程中，存在戰場信息更新不及時，標繪內容不全面，網絡共享能力不強等問題，影響了陸戰場信息的共享與應用，為了及時高效地掌握戰場環境變化，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集成的陸戰場表現模式，給出了其集成系統設計的方案，為進一步研究形成自動化的戰場態勢集成系統提供了方法。

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社會環境主要包括人文環境、經濟狀況、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，科學技術和經濟的快速發展，社會文明進步對戰爭的制約程度逐漸增強，信息化、網絡化的傳媒手段對作戰的影響作用日益凸顯。對人文環境的分析，主要分析民族（文化差異、心理認同感、風俗傳統、民族矛盾） 、宗教（主要是宗教與政治、經濟、種族交織的沖突、宗教領袖的控制）。周邊安全主要分析，領土糾紛、政治傾向、國力差距、軍事基地和武裝力量分布、發動戰事的動因等。陸戰場信息顯示具體見表1所示。

3 基于空間信息技術的陸地環境表現方法

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

空間信息技術整體集成包括以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據，通過利用GIS作為集成系統的中心平臺，對包括RS和GNSS在內的多種來源的空間數據進行處理、存儲、管理。以CNSS/RS為中心的集成主要處理的是同步數據，通過RS和CNSS提供的即時動態信息輔以GIS的數據處理和分析功能，為決策提供及時的支持服務。

基于陸戰場中陸地環境的構成要素，本文給出以遙感、地理信息系統與全球導航衛星系統集成系統設計方案，如圖1所示。

基于空間信息技術的陸地環境表現集成，涉及空間數據獲取、預處理、轉換、集成等多個過程。其中GNSS主要用作實時定位，為遙感實時數據提供空間坐標，用于建立實時數據庫。GIS主要處理矢量、柵格圖形數據并進行分析。另也可對同一地區，以統一的幾何坐標為準，對不同層面上的信息進行查詢、編輯、統計和分析。遙感圖像處理主要包括：根據實時數據所作的輻射訂正；地圖數據所作的幾何校正、地標訂正；數據變換和壓縮，尤其是矢量數據與柵格數據的相互轉換；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、穩定的數據源，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中的數字地圖結合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—大地坐標系統建立聯系。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。

一體化數據處理，其實質是對已有的數據按照某種特定要求加工、重新組織的過程，將數據的形式特征或內部特征全部或部分地調整、轉化、合成、分解等，以形成充分兼容的空間數據庫系統，這種集成充分考慮了數據的屬性特征、時間特征和空間特征，以及數據表達的地理特征和過程的準確性。最后對陸地地理環境進行表現分析，包括監控、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，充分發揮其各自的優勢，三者結合更進一步提高了空間數據獲取和處理的精度、速度和效率。

4 結 語

信息化、數字化的今天，我軍在陸戰場表現分析過程中，存在戰場信息更新不及時，標繪內容不全面，網絡共享能力不強等問題，影響了陸戰場信息的共享與應用，為了及時高效地掌握戰場環境變化，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集成的陸戰場表現模式，給出了其集成系統設計的方案，為進一步研究形成自動化的戰場態勢集成系統提供了方法。

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