DEM应用.docx

DEM的军事应用一、军事指挥系统中的数字高程模型由计算机控制的军事指挥系统,使战术决策更科学,行军布阵直观,而数字高程(地面)模型是这类系统的基本资源.在 日趋完善的软件支持下,DEM 现代 事领域中应用越来越广,例如 火器覆盖面积之计算、制高点控制范围之估算等等都可据此进行.又如在快速定位系统 中用双波束雷达来拦截炮弹,当测得弹道升弧段两个时间点上的位置时,就能反推出火炮所在位置处 高 程,然 后在DE M上确 定其 平面 坐标.当然 事情远 非如 此简单这是 一个反复 趋近 的过 程.不仅如 此,用磁 盘 ( 磁 带 ) 作 为载 体 的D E M 还能 方便地 显示在高 解象度 的荧光 屏上,再显 实 地地形形 态.这时 呈现 在指 挥员 面前 的不 再是 昔 日的沙盘,而是可 以从不同视角 观察的战地模 型某军校研制的合同军队指挥员战术训练模拟系统就是利用D E M 再显 战地 实 景,并 模拟攻防对抗情景的.该系统是计算机化的军事教学、战术训练模拟系统,它为自动化指挥系统 建设及合同战术理论研究提供了现代化手段.它的战术地幅地形分析子系统具有战地二 维和三维显示、地形要素量算分析、随机检索、综合评估等功能。二、战场三维可视化美军与20世纪末发动的几场战争表明:随着计算机技术和通信技术的发展,以及大量高精尖的科学技术应用于军事行动,现代作战逐渐由机械化战争转变到信息化战争,战争的胜负不仅仅取决于人员的多少!装备的数量,更重要的是作战双方对信息的掌握和应用作为21世纪军事信息优势的具体体现,战场可视化的研究与发展己成为迫切的需要虽然关于战场可视化的提法各有不同,但是建立全面的战场可视化系统己经成为各国军事机关共同关注的问题在国外,关于/战场可视化0的相关技术!理论己经逐渐发展成熟,而且有战场可视化系统面世,并在实际的作战训练中得到了一定的应用早在1995年10月,美军训练和条令司令部就发表了5TARODCP二phlet525一706,文档对战场可视化的概念进行了明确的定义,详细论述了建立战场可视化系统所必需的各种技术,并且对实现战场可视化的领导机关!组织结构及后勤保障作了明确的规定,要求在军事院校教育!日常训练及条令条例中对战场可视化有充分的体现美军于1997年开发了基于可操作虚拟现实平台的战场可视化系统/theDrgano0,并且多次在作战演习中进行了使用/hteDrgano0运行在一个虚拟现实环境中,系统以三维显示的方式来展现战场空间,向指挥员!参谋人员和作战人员提供一致的战役战术画面它的功能包括地形三维可视化,用三维图符表示友军和敌军!未名的和中立的目标,以及表示其它特征的诸如障碍物或行动计划的关键点等象征图符目标实体通过示意性模型和标准战场可视符号来表示该系统可接受有关各实体目前状态包括方位!速度!当前损伤情况等等的电子情报反馈,系统一旦接受到这些报告,就可以马上更新作战地图上的相应模型,用户可以在立体或非立体模式下观察战场情况,并可以从任何角度漫游观察地图和目标用户还可以讯问和操纵目标文献291我军关于战场可视化的研究开始也很早,但多局限于二维应用或单项研究,三维可视化相关理论及技术研究都比较少,其建立的应用系统也多为二维显示,影响比较大的当属(.联合990作战演练系统6 战场可视化是21世纪军队在作战行动中保持信息优势的关键,是作战指挥人员将其指挥艺术与先进科学技术结合起来增大并保持对敌作战优势的一种能力战场可视化系统则是借助计算机技术和通信技术帮助指挥员实现这种“透视战场”能力的工具1.2战场可视化(BV)与战场可视化系统(BVS)美军关于战场可视化定义是这样的:/theproess汕erebytheonunnaderdeveloPsaelearunder一stnadingofhiseurrentstatewithrelationtotheenemyandtheenviromnent,envisionsadesiredendstate,andthensubsequentlyvisualizesthesequeneeofaetivitythatwillmovehisforeefrom1t5currentstatetotheendstate.文献330这段话里包含有对地形的分析,对敌我双方位置的判定,天气的影响以及对敌军指挥系统的了解战场可视化不仅仅是一个智能系统,它能够利用战场中每个作战系统中的数据,并将其整合成一个整体战场可视化实际上是一种战争艺术与先进科学技术相结合的这么一种产物,是作战指挥人员将其指挥艺术与先进科学技术结合起来增大并保持对敌作战优势的一种能力尽管从字面来说战场可视化是一个新的概念,但是作为一种能力来说,它实际上从人类的第一次战争开始就己经存在了纵观历史上的每个优秀的将军,他们都有一种能力,能够敏锐的把握整个战场的形势根据平时的训练!以往的经验以及对战争的直觉,优秀的指挥官可以充分的明了地形及气象条件的影响,可以觉察到敌军如何调动其部队,并根据自己的判断来指挥部队完成作战任务在进入21世纪的今天,技术的发展及其在军事上的应用使得各级指挥人员能够具备这种/透视0战场的能力,能够/看0到目前并没有占领的区域再加上通过其他各种措施,如各种致命或非致命的攻击!自我伪装措施等,而大大降低敌军指挥官的这种/透视0战场的能力,就可以在战场的时间与空间上真正的加强对敌军的信息优势这种信息优势可以使小规模的部队迅速击溃比较强大的敌人,一个单独作战的部队可以在比较广大的区域上甚至在分散的地方执行任务战场可视化系统则是帮助指挥员实现这种/透视战场0能力的工具战场可视化系统是将与作战相关的各种军事情况信息,借助计算机工具!计算机图形学和图像处理等技术,在数字地形的基础上,以计算机图形图像的形式直观形象地表达出来,并进行数据关系特征探索和分析来获取新的理解和认识,最终使指挥员能够以可视化的方法进行战场规划!指挥决策和指挥控制,同时可为军事指挥模拟训练提供贴近实战的训练环境战场可视化系统包括两部分内容,包括战场环境可视化和战场态势可视化战场环境可视化是战场态势可视化的基础,战场态势可视化是战场可视化应用目的的必然需要,是战场可视化的一个重要组成部分战场军事态势(狭义地认为,即军事标图)的描述方式是由战场环境描述方式决定的,并随着战场环境描述方式的进步而发展文献6战场环境可视化的主要研究内容包括:地形信息可视化(包括原始地貌!水系!各种原始地物!人工工程和战斗行动对它们破坏的结果)!构成战场环境各要素的附属信息可视化!战场地形环境计算和分析结果的可视化战场态势可视化主要是指:态势信息可视化,包括当前战场态势可视化!作战居心可视化!作战可视化,以及作战双方实力对比及态势演变过程可视化1.3战场可视化与军事标图广义上来说战场可视化就是将作战地域内的相关信息包括敌军情况,我军情况,作战地域的地貌!地物!气象,重点地区情况和作战计划通过一定的技术手段展现在指挥人员面前从最早的推演沙盘!纸质的军用地图以及现在的数字化地图都可以说是战场信息可视化的一种本文研究的战场可视化是从三维可视化的角度来研究军事情况信息的表达方法,强调的是各种军事情况形成过程!结果和预定方案的可视化,并能改变时间变量反复观察这一过程!结果和方案,以帮助军事指挥人员观察!研究战场情况,进而发现取胜之道 DEM 军事应用计算机技术的迅速发展彻底改变了人们的生产、生活方式，同时也引发了军事领域的深刻变革。现代战争中出现了指挥自动化系统、精确制导武器打击系统、虚拟战场环境等新事物，部队的作战环境和作战方式发生了根本改变。在理论层次，美军率先提出了“数字化战场”这一概念，彻底颠覆了传统的作战理念。随着新军事变革步伐的推进，加强数字化战场环境建设已经成为当前部队信息化建设日益迫切的任务。数字化战场环境是数字化战场的空间框架，是可以进行空间定位和加载各种作战信息的基础。数字化战场环境的实质是将客观的战场环境信息转化为数字信息，使侦察监测系统、指挥控制系统和武器打击系统基于统一的空间信息框架，从而更好地发挥精确、快速、灵活的作战效能1。研究数字化战场环境目的在于探讨如何利用较为成熟的地理信息系统技术和计算机网络技术，建立符合作战需要的环境信息系统，从而更有效的为作战指挥提供环境信息保障2。地形数据是数字化战场环境中重要的基础信息。一切态势情报和战场环境信息都要有确定的位置和轨迹，才能成为战场感知的对象。过去，纸质地形图是表达地形信息的主要媒介。在现代条件下，传统纸质地形图在存储、更新、传输、应用等诸多方面已经难以适应战场测绘保障的需求。目前，数字高程模型（DigitalElevation Model，简称 DEM）已经广泛替代传统地形图中等高线对地形的描述。DEM 的数据获取、精度分析、存储管理等是当前研究的热点问题DEM 在军事领域的应用主要可概括为以下方面：（1）辅助指挥决策地形对军事活动具有重要影响，是指挥决策必须考虑的因素。指挥员在组织人员及车辆开进、转移和穿插等活动过程中要考虑地形对部队机动速度的影响；在组织兵力火器发起进攻时，指挥员要考虑地形对人员隐蔽性、射击通视性的影响；在进行通信联络时，指挥员要考虑地形对通信设备及信号的影响等等。地形分析的结果是指挥员作出决策的重要参考和依据。获取高质量地形数据对于指挥员准确把握信息主动权、提高指挥效能具有重要意义。（2）虚拟战场环境仿真目前，三维可视化技术已经比较成熟，高度逼真地再现客观世界中的地形地貌成为可能。指挥员可以借助虚拟现实技术全面细致地把握战场情况，通过调整视点位置，从不同高度、不同角度对整个战场或局部重点区域进行勘察。作为实现三维可视化的基础数据，DEM 为虚拟战场环境的生成提供底层支撑。虚拟战场环境仿真技术可广泛用于部队训练和演习中。部队以作战模拟的方式组织演习和训练，不仅可以节省开支、减少人员伤亡，而且摆脱了场地、气象、设备等外部环境限制，还可以进行反复推演，对提高指挥员决策水平具有重要作用。（3）武器装备智能化武器装备打击系统的精确化、智能化是未来作战的重要趋势。目前，基于地形匹配的导引技术被广泛采用，精确制导武器可以结合地形数据选择打击目标。地形数据在军事活动中用途非常广泛，部队对 DEM 数据需求非常迫切。公共的地形数据资源难以满足精度和现势性要求，DEM 数据供应商提供的产品价格较高，生产周期较长，因此研究可以部队人员自主获取 DEM 数据获取方式成为当前亟待解决的问题。应用前景(1)战场态势实时显示以三维显示的方式来展现战场空间它将战场各种地理空间信息!气象信息!社会环境用三维地景仿真技术来实现将敌我双方的兵力!兵器!行动部署或行动计划的关键点用战术标图的方式来显示目标实体通过示意性模型和标准战场可视符号来表示系统可接受有关各实体目前状态包括方位!速度!当前损伤情况等等的电子情报反馈一旦系统接受到这些报告,系统马上更新作战图上的相应模型,用户可以从任何角度漫游观察地图和目标用户还可以讯问和操纵目标这种系统迅速将战场态势的相关信息迅速准确的提供给军事指挥人员,为指挥员的指挥决策提供信息支持(2)建立虚拟战场虚拟战场环境,主要是地形环境的三维仿真,是军事测绘在信息化时代提供的一种全新测绘保障式样它在虚拟现实技术支撑下,以空间数据库为基础,构成一个让人可以身临其境的虚拟战场,并将虚拟化的技术兵器!人员!设施融入其中在虚拟战场上实现作战!训练的模拟,大大提高了指挥!参谋人员战场认知的深度虚拟战场也为各种武器的设计!检测!作战行动的验证提供了试验平台,是传统地图上进行的态势标绘!战场分析和武器运用规划的重要发展与变革虚拟战场与定位系统相结合,还可为驾驶模拟!合成视觉导航(一种真实装备与虚拟环境结合的盲视导航技术)提供有力支持(3)军事电子信息系统(C-ISR)BSv为C-siR系统构建提供底层技术支持C-IRS是一个庞大而复杂的军事信息系统工程它集侦察监视!指挥控制!通信和电子战系统为一体,以情报为依托,以通信网络为基础,以指挥控制为核心,来完成军事作战任务尤其是,近年来各国军队都认识到掌握战场态势的重要性,提出了战场感知新概念,即利用各种监视与侦察设备,及时了解战场的地理环境!地形特点!气候等情况,实时掌握敌!我!友的兵力,武器装备及其动向,为作战行动提供可靠依据而以上所有这些都是在战场可视化系统提供的虚拟战场环境下进行的,(4)模拟训练及效果评估战场可视化系统还可以为部队的模拟训练提供背景及技术支持在战场可