地理信息系统和军事测绘

《地理信息系统和军事测绘》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地理信息系统和军事测绘（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、地理信息系统和军事测绘 刘占荣来源：情报指挥控制系统与仿真技术 文字大小：【大】【中】【小】在伊拉克战争中，美英联军在占有绝对信息优势的情况下，实现了战场单向透明，同时使用了大量精确制导武器。而美军的测绘保障作为 战场情报准备的一项基本内容，为战场指挥、武器使用以及作战行动提供精确、实时的战场地理空间(geospatial)情报，发挥了极其重要的作 用。地理空间情报已成为美军作战指挥控制系统的运作基础。指挥自动化系统的迅速发展大大提高了军队指挥控制的效能，这其中除了电子、 通信、计算机等技术的发展外，海量的地理空间情报是 C4ISR有效运作的基础。地理空间情报不但为 C4ISR系统提供了基础信

2、息平台，而且作为 辅助决策系统，已成为 C4ISR系统必不可少的重要组成部分。高效的信息基础和一体化 C4ISR系统使美军具备了近实时发现、跟踪、定位和攻击 地球表面任何目标的能力，能在正确的时间地点精确地使用兵力。高精度地理空间数据成为美军实现精确打击的重要保证。要实施精确打击，无论是运输工具、武器平台，还是弹药，都需要十分精确的导 航系统。而导航精度不仅取决于系统本身的性能，更取决于地图的精度，这种地图就是包括数字高程模型(DEM)、数字正射图像图(DOM)和数字 地形模型(DTM)等数字式地理空间信息。由此可见，地理空间信息不再只是为标定打击目标的坐标，而已成为精确打击武器的重要组成部分

3、。同 时地理空间信息保障能否做到迅速及时，也决定了精确制导武器打击的时效性。1地理信息系统和军事测绘的重要性1.1 历代军事家无不重视地理要素孙子兵法中多次提到地形在战争中的地位和作用，“知天知地，胜乃可全”。克劳塞维茨在战争论中把地理要素列为战略要素之 一。著名军事家刘伯承元帅将“地形、任务、敌情、我情、时间”等视为军事指挥的“五行”，认为“五行”不定，输得干干净净。1.2 地理信息在信息化战争中更加重要信息化战争中 空间范围空前扩大，大量精确打击武器对于目标与自身的精确定位提出更高的要求。如果说过去对地理信息的认知和利用是 “粗放”和“平面”，现在则“精细”和“多维”了。正如美军野战条令所

4、指出，武器的更新、火力的加强、战斗力的立体化决不会使地理环 境因素的重要性下降，而恰恰相反，在现代战争中地理因素越来越受到重视。在海湾战争和科索沃战争中，军事测绘在短期内为盟军提供了数 千万份战场地理信息资料，对于战争的顺利进行起到了不可估量的作用。而在阿富汗战争中，美军针对战场气象条件复杂、地理环境恶劣的情 况，运用了多种装备和手段获取所需要的地形情报。比如，用卫星和飞机从空中侦察、派遣特种部队抵近勘察、利用熟悉地形的当地入作向导 ，争取俄罗斯、印度、巴基斯坦等国的情报支援等，获取了大量阿富汗境内的交通、地形、洞穴分布等精细地形资料，为在较短时间内取得军事胜利提供了有力的信息支援。1.3 地

5、理信息是 C4ISR 系统的重要基础C4ISR 是信息化战场上的一体化、综合化的信息系统。其中，侦察(R)的重要手段之一就是地理测绘，情报(I)本身就是关于地理环境的信息 、或是通过测绘力量获取的信息、或情报的描述，都离不开时空要素，总之，地理信息是情报的重要组成部分。监视(S)的任务也可能由测绘手 段完成，遥感技术已成为获取战场信息的重要手段，可以说，测绘部队是重要的信息采集者，是 C4ISR的重要基础。尤其是先进的地理信息系统 (GIS：Geography Information System)，能使情报、推理、分析与其它可用数据迅速融为一体，提供依托地图的清晰和精确的战场态势图像， 这是

6、战略筹划阶段 C4ISR运行的基础平台。1.4 地理信息是精确制导武器的眼睛目前地形匹配制导、景象匹配制导、GPS 制导和电视制导已成为精确制导武器的主要制导方式。地形匹配和景象匹配的基本原理是，预先将 导弹飞行航线下方的地形通过遥测、遥感等手段变成数字化地图或影像，存入弹载计算机内，导弹在飞行过程中将探测到的实际地形与预先存 入的数据进行比较、对照并不断修正航迹，从而达到精确制导的目的。GPS 制导是利用全球定位系统把精确制导武器导向预定的“目标”，当然 ，该目标的定位数据是必不可少的。电视制外导弹的顶端安装有前视电视摄像机，操纵手通过回传的电视画面观察导弹接近目标的情况并引导 武器，然后通

7、过碰撞前的最后一帧画面判断打击效果。这也离不开预先的影像测绘保障。显然，精确的数字测绘产品、目标数据、卫星导航定 位信息是精确制导的前提。精确打击的第一环就是精确测绘。1.5 军事测绘的重要性军事测绘产品的保密性、精确性、实时性是民间测绘力量所无法胜任的。新时期军事测绘工作的重点，应该从以影像、地图和海图为主体 的“硬拷贝”，转向 21世纪的数字化信息，增强战场测绘的能力和效率，不断提高战场地理信息的可视化水平，以保证实现己方的信息优势。 随着计算机虚拟现实、遥感与遥测、卫星导航与定位等技术的不断进步，测绘工作必须突破纸质地图、沙盘等传统手段，实现对战场地理环境的维线再现，从而适应信息化战场上

8、指战员关于“敌人在哪里、友军在哪里、自己在哪里”的战场态势需求。2地理信息系统20 世纪地球科学进步的一个突出标志是人类开始从太空观测地球，并将得到的数据和信息在计算机中存储、管理，通过网络进行信息的分 发、流通和应用。随着地球科学、计算机技术、对地观测技术和信息科学的发展，逐步形成了新的技术系统：地理信息系统。它是在计算机软 件和硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需 信息的技术系统。或者简单地说，GIS 就是综合处理和分析空间数据的一种技术系统。一般认为，GIS 具有地理数据采集、管理、查询、计算、 分析与可

9、视表现等多种功能。2.1 GIS 的发展过程GIS 的发展受计算机技术的发展影响，从其诞生到发展中的每一次变革都与计算机紧密相关。20 世纪 60年代至 80年代末期，主要是基于地图进行处理，将地图数字化后供计算机存储和处理，形成了图层、图集、图库和拓扑关系等基 本概念；通过文件系统进行空间数据和属性数据的管理，且系统完全封闭。后来，个人计算机开始成为主流机型，且硬件处理能力强大，数据 库技术十分成熟，网络技术开始出现并迅速普及，分布式计算及环境构造技术逐步成熟，系统的体系结构开始由主机型向客户/服务器(C/S)型 发展，面向对象的软件技术开始成熟。这一时期的 GIS开始采用数据库管理系统来管

10、理属性数据，提高了数据处理能力，但空间数据仍由文件系 统管理；系统开始由单机单用户转向多机多用户，实现了空间数据和属性数据的共享。进人 20世纪 90年代，信息技术发展十分迅速，其中最引人关注的是面向对象技术和广域网，特别是Internet技术的发展与普及。遥感 (RS:Remote Sensing)、全球定位技术(GPS)的发展提高了人类获取空间信息的能力。这一阶段的 GIS开始逐步使用构件化的模式来进行系统的构 建，极大地提高了支持二次开发的能力；实现了空间数据和属性数据的一体化存储和一体化查询；开始了由 C/S结构向 B/S结构的转变；GIS 向与 RS、GPS 集成化方向发展；GIS

11、也由最初的仅限于数字制图、土地利用调查部门逐渐扩大到环境、城市规划和建设、交通、电力、水利等众多与 地理空间信息相关的领域，得到越来越广泛的应用。2.2 地理信息系统 GIS 的组成一个完整的 GIS主要由 4部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、空间数据和系统管理操作人员。其中的核心部分是计算机系统， 包括软件系统和硬件系统两部分，它们是系统建立的硬件基础和实现人机交互空间信息的工具；空间数据即系统中表示空间信息的地理数据， 是系统建立的重要基础，没有数据，建立 GIS就无从谈起；而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表达方式。作为 GIS核心部分的计算机软件系统，不仅包括各类计算

12、机系统软件，还包括专门的 GIS软件，主要用于对空间数据输入、存储、转换、输 出和与用户接口。GIS 软件功能的强弱决定了整个系统所能够实现的功能，因此软件的发展水平也表明了系统发展过程中所处的状态。2.3 GIS 的发展方向随着信息科学、计算机图形图像学、网络技术以及地球科学的进一步发展以及与实际应用相结合，现阶段的 GIS体现了多角度、多层次的发展模式，根据其结合技术方向的差异，主要有以下几个发展方向。2.3.1 网络 GIS随着网络技术的发展以及社会、军事对 GIS应用需求的增加，利用 Internet技术在 Web上发布地理信息，以供用户浏览、查询并获取所需的空间信息和应用成为 GIS

13、发展的必然趋势，顺应这一发展要求出现了 Web GIS。Web GIS 即网络地理信息系统，是指在 Internet或 Intranet网络环境下的一种兼容存储、处理、分析、显示和应用地理信息的计算机系统。与传统的 GIS不同，Web GIS 采用 URL方式来定位访问空间数据，支持 HTTP和 TCP/IP协议。它的基本思想就是在 Internet上提供地理信息，让用户通过浏览器浏览并获得 GIS中的数据和功能服务。与 GIS相比，Web GIS 具有以下几个方面的优点：1)更广泛的客户访问范围客户可以同时访问多个位于不同地方的服务器上的最新数据，扩展了 GIS数据管理的能力，增强了对空间数

14、据管理的时效性。2)客户端平台独立性无论客户机是何种操作系统，只要支持通用的 Web浏览器，客户就可以访问 Web GIS数据。3)应用简单Web GIS 用户可以直接通过 Web浏览器获得所需的数据，不需要专业培训即可操作，简单易用。4)充分利用网络资源Web GIS 可将复杂的处理交由服务器执行，而对简单的操作则由客户端直接完成，这种处理模式能灵活地在服务器端和客户端之间合理分配处理任务，使两端负载平衡，提高了网络计算资源的利用效率。5)可以大规模降低系统成本普通 GIS在每个客户端都要配备昂贵的专业 GIS软件，而用户经常使用的只是一些最基本的功能，这就造成了极大的浪费。通过 Web G

15、IS， 客户端只需要通过 Internet浏览器即可获得所需的地理信息。Web GIS 的实现模式为：用户通过浏览器发送的操作指令经过 Web服务器处理后，传递到后台的 GIS应用服务器，GIS 应用服务器调用地理数据库中空间信息，生成查询结果传回到 Web服务器，然后，Web服务器将查询的图形和数据结果以超文本的形式反馈给用户。2.3.2 3S集成“3S” 是遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)的合称。其中 RS是指不与物体接触而获得该物体信息的科学与技术，主要从物体的光谱特性上认识物体，达到了解物体性质的目的，用于实时、快速地提供大面积地表物体及其环境的几何与物理信

16、息及各种变化；GIS 是存储、管理、分析和描述整个或部分地理表面与空间和地理分布有关的空间信息的系统，是对多源时空数据的综合处理分析和应用的平台；GPS 是 24颗卫星在 2*10000km高度构成的卫星群发出信号，采用三角测量的原理，确定出地球空间中任意位置的精确空间坐标，用于实时、快速地提供目标的空间位置。RS，GIS，GPS 技术各具特色，但在实际应用中单独使用时各有不足之处：GPS 可在瞬间产生目标定位坐标却不能给出定位点的地理属性；RS 可快速获取区域地理信息，但无法进行隐含地理信息的提取；GIS具有较好的查询、检索、分析计算和综合处理能力，但数据获取与录入始终是个“瓶颈”。可见，GIS 需要应用 RS作为其数据库的信息源；而 RS又依赖 GIS进行空间信息的分析；GPS 能够提供准实时或实时的定位信息和地面高程模型。所以 3S的结合应用，取长补短是一个自然的发展趋势。集成是指一种有机的结合、在线的连接、实时的处理和系统的整体性。因此，3S 集成系统不应只是简单的 3项技术的叠加，而应是以地理信息为核心，从集成系统的应用目的