高技術戰爭背景下國防公路網拓撲結構構建研究

蔣益偉， 范精明， 周 偉

(1.軍事交通學院研究生管理大隊，天津 300161；2.軍事交通學院訓練部，天津 300161；3.南京陸軍指揮學院國防動員系，江蘇 南京 210045)

高技術戰爭背景下國防公路網拓撲結構構建研究

蔣益偉1， 范精明2， 周 偉3

(1.軍事交通學院研究生管理大隊，天津 300161；2.軍事交通學院訓練部，天津 300161；3.南京陸軍指揮學院國防動員系，江蘇 南京 210045)

為更好地將現實國防公路網抽象為網絡拓撲結構，便于利用計算機進行網絡分析。首先介紹了網絡拓撲結構構建的方法，確定采用原始法構建國防公路網拓撲結構；然后，分析了現代高技術戰爭環境下，國防公路網中的重要設施已成為重點打擊目標，面臨全天候、高精度偵察和遠程精確打擊威脅，并對國防公路網的交通目標進行了分類，確定了國防公路網拓撲結構的節點；最后，以福建省國防公路網為例，將采集的數據，利用MATLAB編程計算得到鄰接矩陣，將矩陣載入網絡分析軟件UCINET生成福建省國防公路網拓撲結構圖。通過分析，得到了更加符合高技術戰爭特點的國防公路網拓撲結構。

高技術戰爭；國防公路網；拓撲結構；原始法

國防公路網是部隊機動和后勤保障的重要物質基礎，加強對國防公路網的研究、建設與管理是提高我軍全域機動作戰能力和推進現代后勤三大建設任務的重要抓手。本文擬將具體的國防公路網轉化為抽象的數學矩陣與拓撲結構，從而為對國防公路網進行整體網絡分析建立數據基礎，為國防公路網平時的建設與管理及戰時應對風險提供理論參考。

當前，運用異質網絡模型[1]、復雜網絡理論等網絡理論研究交通網絡是一個熱點課題，相關研究成果日漸豐富，而如何構建符合現實交通網絡情況的拓撲結構，是開展網絡分析的前提工作，也是提高研究成果質量的重要環節。在已有基于復雜網絡理論研究區域國防公路網文獻中，一般都將區域內的城鎮作為拓撲結構的節點[2-3]，而這并不符合現代高技術戰爭的特點，存在不合理之處，本文就構建現代戰爭背景下國防公路網拓撲結構展開分析。

1 拓撲圖構建方法

網絡拓撲結構構建的理論基礎是圖論，圖論是將現實網絡抽象成由節點集和邊集組成的集合的一種方法理論，是數學的一個分支。國防公路網拓撲結構的構建就是將選定區域的國防公路網按照某種對應規則，以數學和圖的形式來表示，便于對網絡特性進行數學統計分析和計算機仿真分析。目前，構建網絡拓撲結構的方法主要有原始法和對偶法兩種[4]。

原始法是將現實網絡直接抽象，將交通網絡中特定的點，如橋隧、線路交叉點、交通樞紐等作為拓撲結構中節點，將連接這些點的路線作為邊，這種方法簡單直觀、構建方便，可以通過GIS或MAPINFO中的地圖信息實現，可以完整的保留路網信息，便于分析節點的性質及節點在網絡當中的作用；對偶法是將交通網絡的線路作為拓撲結構的節點，將交通網絡中的點抽象為拓撲結構的邊，對偶法更為抽象，其構建的拓撲結構側重于分析路段在網絡中的交通特性、重要程度。兩種方法各有側重點，在實際研究中，可以根據研究需要采用合適的方法構建拓撲結構。

結合下文的分析和分類來看，國防公路網中橋梁、隧道等節點在路網中占據重要地位，而線路作用雖然也很大，但軍事打擊價值不高。因此，構建國防公路網拓撲結構更適合采用原始法。采用原始法對國防公路網進行拓撲化處理，將所選節點進行編號排序生成節點集V(1,…,n)，節點間的連接狀態作為邊集E(i,j,l),其中i，j∈V,l為節點i和節點j的距離，構造網絡圖G(V,E),根據節點集V和邊集E，利用MATLAB編程生成鄰接矩陣M，將鄰接矩陣M載入社會網絡分析軟件UCINET得到區域國防公路網拓撲圖。

(1)

(2)

(3)

式中：Mij為網絡鄰接矩陣的權值。其中，當兩節點相同時，Mij為0；當兩節點直接相連時，Mij為兩點間的距離y；當兩節點不直接連接時，Mij為無窮大inf。

2 國防公路網面臨的威脅分析

2.1 重要交通設施成為打擊的重點對象

隨著現代高、精、尖技術大量應用于軍事領域，戰爭形態也發生了變化，呈現出立體攻防、精確打擊、系統對抗的特點，而國防公路網作為軍事斗爭的基礎，是軍事力量組成部分中的重要一環，且遭受打擊后短時間內難以修復。本世紀初，美軍對《空中戰役》中的“五環目標”理論進一步深化具體，分為六類目標，分別為：領導指揮控制環、生產設施環、輸送系統環、戰爭資源環、作戰部隊環、外交關系環，可以看出輸送系統更是被作為第三環打擊目標，并在幾場高技術戰爭中得到了實戰的檢驗。可以說，交通線已成為現代戰爭中一個重要的戰場，重要交通設施已成為敵方打擊的重點對象。

2.2 先進偵察技術使得戰場透明化

由于交通設施的固定性、規模性、公開性，使得目標暴露特征明顯，極易被偵察鎖定。敵軍依托民用和軍用衛星可實現對我交通設施高精度偵察，現有配置光學照相和定位儀器的衛星，對目標的識別和定位有很高準確度，如美軍的“KH-12”衛星，其分辨率最佳能達到10分米，而其軍用GPS定位精度也能達到分米級。而當光學照相與紅外、衛星成像結合使用時，則可實現對目標的全天候偵察。高精度、全天候偵察使得戰時我方交通重點目標處于透明環境之下，為敵方實施精確打擊提供了條件[5]。

2.3 高技術武器使打擊精確化

精確制導武器射程遠、精度高、威力大，是打擊交通重點目標的主要武器，戰時嚴重威脅國防公路網交通重點目標的生存。信息化條件下的局部戰爭，對目標的打擊不再是抗美援朝戰爭和對越自衛反擊戰時期的狂轟亂炸，轉變為非接觸式的精確打擊。在科索沃戰爭中，北約大量使用精確制導武器，可以從距離戰場1 000 km外，發射巡航導彈打擊目標，據統計，戰爭中南聯盟50余座橋梁被摧毀，交通運輸基本上陷入了癱瘓，軍事部署無法展開。這種超視距、點穴式精確打擊成為破壞敵方重要目標的主要作戰方式，也對國防公路網的重點目標構成了巨大威脅。

3 國防公路網節點選取

一般意義上，交通節點是交通運輸網絡的組成單元，是路網中完成交通運輸集散或交通流方向改變的場所，是交通網絡中多條運輸線路上的交叉點。根據節點處是否產生交通需求，將節點分為簡單節點和復合節點。

簡單節點：主要功能是為交通流方向改變提供場所，節點處不產生交通需求，如道路交叉口。在已有的城市路網結構研究成果中，很多學者就是將此類節點作為城市路網拓撲結構的節點。

復合節點：節點處既有交通流方向的改變，又有交通需求的產生，如城鎮。復合節點一般是具有中轉、倉儲、配送等功能的交通樞紐，有較大的交通需求產生和吸引能力，相關配套設施完善，地域面積較大。在已有的區域路網拓撲結構研究成果中，一般都將復合節點作為路網結構的節點單元。

現代戰爭背景下，簡單節點難毀易修，打擊的費效比低，軍事價值不大；而復合節點地域面積較大，在有限的精確制導武器攻擊下，難以造成節點完全失效，且對復合節點的打擊，勢必會造成大量平民傷亡。因此，上述簡單節點和復合節點不適合作為精確武器打擊背景下區域國防公路網拓撲結構的節點單元。從上述國防公路網面臨的威脅來看，現代戰爭中打擊橋梁、隧道等交通設施已成為控制敵方交通運輸的主要手段，這些節點易毀難修，對國防公路網控制作用明顯，一旦被毀，將會使得國防公路網絡陷入癱瘓，無法保障部隊任務的完成。

3.1 國防公路網節點選擇依據

3.1.1 軍事因素

軍事上，要以有限火力取得最大程度上的打擊效益，這就要求在打擊目標上進行精選，達到“100-1=0”的效果。選擇國防公路網節點時，要充分考慮到節點的軍事價值、暴露特征、易損性等方面。所選節點要具有較高的軍事價值，對控制或癱瘓國防公路網具有關鍵作用；同時，選取暴露特征較明顯的節點，對于移動、偽裝的目標，相對于固定、具有一定規模的目標較難實現打擊，因此，要考慮精確打擊命中率，選擇軍事打擊可行性較高的點；還需要對節點遭受打擊后的易損性進行考慮，優先考慮結構復雜、易毀難修的節點。

3.1.2 經濟因素

國防公路網既是軍事交通運輸的重要前提條件，也是國民經濟發展的基礎。現代戰爭是體系與體系的對抗，體系中每個環節都有可能遭受打擊，國民經濟是支撐軍事力量發展和軍事斗爭的基礎，破壞對方的經濟基礎，對破壞敵軍的戰斗力和瓦解敵方的斗志信心，具有十分明顯的作用。而那些關系到國家糧食、能源、重工業產品運輸的交通設施，必然是敵方打擊的重要節點。

3.1.3 政治因素

戰爭是政治的延續，當斗爭雙方無法通過政治和外交等手段解決分歧時，最后只能通過戰爭解決利益沖突。而隨著現代文明和科技的發展，戰爭的形式發生了很大的變化，在選擇軍事攻擊目標中的政治考量越來越多，對交通目標的打擊亦是如此。如何選擇交通打擊目標，既可達成軍事目的，又使附帶傷害降到最低，減少民眾傷亡，避免產生負面政治影響，是在實施軍事打擊時必須要考慮的一個政治問題。

3.2 國防公路網交通目標分類

3.2.1 橋梁、隧道

橋梁、隧道是跨越山川、河流阻隔的主要交通設施，是控制和癱瘓國防公路網的關鍵單元，是制約國防公路網保障軍事交通運輸任務的咽喉。特別是跨越大江大河、高山峽谷的橋梁、隧道，一般難以修建迂回線路、替代設施架設困難[6]。橋梁的梁墩結合處是橋梁最易損毀的部位，打擊此處，對梁、墩都會造成較大程度的破壞，增大搶修難度；隧道的洞口向內延伸××m處是打擊隧道的最佳部位，爆炸會造成洞口處較大程度塌方，爆炸的沖擊波會對隧道內的照明和通風等設施造成破壞。戰時這些大型橋梁、隧道被摧毀的危害主要有：①增大部隊機動和后勤保障的難度，延長運輸時間，導致部隊可能無法按時達到指定地域實施作戰和保障任務；②增大運輸目標暴露的風險，更容易被敵方偵察打擊，對運輸目標的安全構成更大的威脅；③江河上被摧毀的橋梁殘骸會阻礙航道，切斷水路運輸；④破壞經濟發展的基礎，削弱國家的戰爭潛力。

3.2.2 交通樞紐

交通樞紐是由車站、線路等交通設施及完成各項作業的交通設備等組成的綜合體，位于多條運輸線路或多種運輸方式的交叉地點，承擔客貨運相關業務的辦理，主要是公路網上的客貨運站、物流園區等。交通樞紐一般建在地勢較平坦的地點，連接線路多，路網密度大，具有一定的地域面積，要使交通樞紐徹底失效，需要大量的精確制導武器。在鐵路運輸中，鐵路軍事運輸必須依托火車站等樞紐進行;而由于公路運輸的靈活性，戰時公路軍事運輸對民用公路樞紐依賴性不強，次于對公路線路連通性的依賴。因此，從軍事意義上來說，對公路交通樞紐的打擊費效比較低。

3.2.3 交通調度指揮中心

交通調度指揮中心主要由計算機網絡系統、通信系統、信息采集接入系統、視頻會議系統等構成，綜合集成公路、鐵路、水路、航空運輸網絡信息，是平時交通運輸組織和戰時或應急情況下調度指揮的中樞系統。調度指揮系統一旦遭受敵方攻擊破壞，將導致戰時相關部門不能及時掌握國防公路網的整體情況，影響公路軍事運輸的安全與效率。另外，交通調度指揮中心一般位于市區，處于人員密集地帶，對交通指揮中心進行打擊，不可避免的會造成平民傷亡，不僅涉及到軍事問題，還涉及到政治、外交一系列問題。

3.2.4 線路

公路線路是國防公路網的主體部分，但道路的結構簡單，技術含量低，對路網整體控制作用不明顯。在精確、高效的現代高技術戰爭背景下，對線路這種打擊費效比低的交通設施，一般不作為交通重點打擊目標。但線路上的山區險要路段和“卡脖子”路段，在遭受破壞后，對交通阻滯作用明顯，因此對線路上的險要和關鍵路段也要引起足夠的重視。

3.3 國防公路網節點確定

本文采用原始法構建國防公路網的拓撲結構，即選用國防公路網中的重點交通目標作為拓撲結構的節點。從上述國防公路網面臨的威脅分析、節點選擇依據分析、交通目標分類分析來看，大型橋梁隧道、險要和“卡脖子”路段是作為國防公路網節點的最佳目標，通過對這些節點的打擊，能夠對公路軍事運輸造成極大的破壞，可以做到以最小的代價達成軍事行動的目標。其中，交通調度指揮中心雖然軍事價值高，對組織調度公路軍事運輸具有十分重要的作用，但與本文所研究的路網對象不在一個網絡層次上，本文研究的區域國防公路網是指交通道路層，不包含交通指揮網絡層，因此本文不考慮交通調度指揮中心作為區域國防公路網拓撲結構的節點。

4 福建省國防公路網拓撲圖

福建省與臺灣隔海相望，戰略地位極為重要，若發生戰爭，福建省是我方兵力機動和集結的主要區域，是腹地支援前線的必經之地，對戰局走勢至關重要。因此，本文擬選取福建地區省級及以上公路和軍用公路組成的國防公路網作為研究對象，構建其國防公路網拓撲結構模型。

根據前文分析，采用原始法構建國防公路網拓撲結構，選取分析得出的國防公路網中最佳打擊目標如大型橋梁、隧道和險要路段共198處作為節點，構造福建省國防公路網拓撲結構，如圖1所示，作為基于網絡理論后續計算、研究的基礎。

5 結束語

2015年國防部發布的《中國的軍事戰略》指出，部隊要從區域防衛型向全域機動型轉變，而國防公路網則是部隊實現全域機動的重要基礎。因此，很有必要從整體路網的視角對國防公路網進行深入分析，而構建合理的拓撲結構是對國防公路網進行網絡分析的前提性工作。本文根據現代高技術戰爭的基本形式，確定國防公路網節點，構建其拓撲結構，為開展下一步研究提供基礎以及為相關研究提供理論參考。

圖1 福建省國防公路網拓撲結構圖

[1]劉彥君.異質網絡的目標價值評估與脆弱性分析研究[D].長沙：國防科學技術大學，2013

[2]金 雷.基于復雜網絡的地域公路交通網抗毀性分析[D].長沙：國防科學技術大學，2008

[3]水忠明.軍事運輸公路網絡可靠性研究[D].天津：軍事交通學院，2012

[4]劉慶法，陳 紅，周繼彪.基于復雜網絡理論的高速公路網抗毀性研究[J].公路，2014,6(6)：214-219

[5]廖克非，常春偉.現代戰爭條件下交通重點目標的偽裝防護[J].軍事交通學院學報，2016,18(4)： 4-7

[6]李曉慶.陸域戰場關鍵交通節點安全重要度研究[D].天津：軍事交通學院，2015

學習貫徹《國防交通法》 加快提升戰備投送能力

On the Establishment of a Topological Structure for the Highway Network of National Defense Under the Background of High-tech War

JIANG Yiwei1, FAN Jingming2, ZHOU Wei3

(1.Post-graduate Training Brigade, Military Transportation Institute,Tianjin 300161, China; 2.Training Department, Military Transportation Insititute, Tianjin 300161,China; 3.National Defense Mobilization Department,Nanjing Command Institute of the Land Army of the PLA of China,Nanjing 210045,China)

In order better to abstract the realistic highway network of national defense into a topological structure to facilitate the computer-aided analysis of the network, the method of establishing the topological structure is first introduced in the paper, upon the basis of which it is decided that the Original Method be applied to the establishment of the topological structure for the highway network of national defense;then,after analyzing the modern high-tech wars, it is found that the important facilities of the highway network of national defense become the key targets of attack, which are faced with the threats of all-weather and high-precision reconnaissance, and far-range high-precision attacks,upon the basis of which the traffic targets of the highway network are classified, with the nodes in the topological structure of the highway network of national defense ascertained.Finally,with the highway network of national defense in Fujian province as a practical example,the collected data are programmed and computed by means of the MATLAB to obtain an adjacency matrix,which is entered into the analysis softwareoftheUCINETtoproduceatopologicalstructurechartofthehighwaynetworkofnationaldefenseinFujianprovince.Afterthecorrespondinganalyses,obtainedisatopologicalstructureofthehighwaynetworkofnationaldefensethatisbetterinagreementwiththecharacteristicsofthemodernhigh-techwar.

high-tech war;highway network of national defense;the topological structure；the Original Method

2016-06-12

蔣益偉(1991—)，男，碩士研究生，研究方向為交通運輸規則與管理。1522301996@qq.com

10.13219/j.gjgyat.2016.06.010

U412.1

A

1672-3953(2016)06-0037-05