Утекалко В.К., Бирзгал В.В. и др. Геоинформационные системы военного назначения
Подождите немного. Документ загружается.
В.К. Утекалко,
В.В.Бирзгал,
Н.А.Вечер,
В.П.Дарашкевич,
А.Н. Крючков,
В.Е. Маршалович ,
С.А. Скрицкий
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ
СИСТЕМЫ ВОЕННОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение......................................................................................................................1
1. Понятие цифровой информации о местности, ее классификация............3
2. Принципы создания, функционирования и структура
геоинформационных систем...................................................................................6
3. Современные геоинформационные системы, области применения,
общий подход к решению задач на основе ГИС-технологий..........................13
4. Географические информационные системы военного назначения.......27
5. Система электронных карт как основа ГИС ВН.......................................32
6. Геоинформационная система «Интеграция»..............................................42
6.1. Порядок установки программы......................................................................................42
6.2. Система помощи.............................................................................................................43
6.3. Загрузка электронной карты.........................................................................................44
6.3.1. Векторная карта............................................................................................................44
6.3.2. Порядок открытия векторной карты..........................................................................47
6.3.3. Вспомогательные файлы.............................................................................................49
6.4. Управление системой и настройки................................................................................50
6.4.1. Управляющая оболочка...............................................................................................50
6.4.2. Масштабирование изображения карты......................................................................51
6.4.3. Перемещение по изображению карты........................................................................52
6.4.4. Управляющие команды меню Файл...........................................................................55
6.4.5. Выбор параметров настройки.....................................................................................56
6.5. Структура обрабатываемых данных...........................................................................63
6.5.1. Данные о векторных картах........................................................................................63
6.5.2. Диалог информации об объекте..................................................................................65
6.5.3. Управление набором данных......................................................................................71
6.5.4. Особенности работы с файлами *.dxf........................................................................73
6.5.5. Особенности работы с файлами MapInfo...................................................................76
6.5.6. Особенности использования данных в формате S57................................................81
6.5.7. Работа с несколькими окнами.....................................................................................82
6.6. База данных......................................................................................................................83
6.6.1. Создание базы данных.................................................................................................83
6.6.2. Настройка работы базы данных..................................................................................85
6.6.3. Формирование таблицы базы данных........................................................................86
6.6.4. Геокодирование............................................................................................................88
6.6.5. Общие правила работы с таблицами базы данных...................................................94
6.7. Изменение отображаемого вида электронных карт..................................................99
6.7.1. Меню Вид панели управления....................................................................................99
6.7.2. Установка критериев для отображения объектов карты........................................100
6.7.3. Изменение вида отображаемых объектов................................................................105
6.7.4. Вставка документов в электронную карту...............................................................107
6.8. Поисковая система электронных карт......................................................................109
6.8.1. Меню Поиск Объекта.................................................................................................109
6.8.2. Установка критериев поиска.....................................................................................110
6.9. Работа с растровыми изображениями......................................................................117
6.9.1. Диалог Свойства списка данных электронных карт...............................................117
6.9.2. Корректировка цветности растровых изображений...............................................119
6.9.3. Положение растрового изображения относительно электронной карты............127
6.9.4. Установка видимой области растра..........................................................................129
6.9.5. Дополнительные режимы работы с растром...........................................................130
2
7. Редактирование векторной карты..............................................................132
7.1. Панель редактора карты.............................................................................................132
7.2. Настройка панели редактора карты..........................................................................133
7.3. Редактирование объектов карты...............................................................................138
7.3.1. Выбор объектов для редактирования.......................................................................138
7.3.2. Режимы редактирования............................................................................................140
7.3.3. Вспомогательные режимы создания объектов........................................................151
7.4. Редактирование объектов электронной карты........................................................155
8. Решение измерительных задач, определение зон видимости и других
характеристик местности....................................................................................160
8.1. Определение координат, расстояний, дирекционных углов и азимутов направлений.
160
8.1.1. Отображение результатов (показать результат)......................................................163
8.1.2. Определение координат.............................................................................................163
8.1.3. Работа с матрицей высот...........................................................................................164
8.1.4. Определение длины и расстояний............................................................................175
8.1.5. Справка о площади.....................................................................................................178
8.1.6. Площадь объекта........................................................................................................178
8.1.7. Построение зоны вокруг объекта.............................................................................179
8.1.8. Построение зоны вокруг выделенных объектов карты..........................................179
9. Сшивка смежных листов электронной топографической карты.Район
работ.........................................................................................................................179
10. Порядок и правила нанесения оперативно-тактической обстановки.183
10.1. Основные правила редактирования классификатора электронной
топографической карты...........................................................................................................183
10.1.1. Редактор классификатора......................................................................................183
10.1.2. Подготовка и создание цифрового классификатора...........................................185
10.1.3. Редактирование общих данных классификатора................................................187
10.1.4. Редактирование палитры классификатора...........................................................188
10.1.5. Редактирование и добавление слоев классификатора........................................189
10.1.6. Удаление слоев.......................................................................................................190
10.1.7. Работа с семантиками слоя....................................................................................190
10.1.8. Редактирование семантики....................................................................................191
10.1.9. Редактирование объектов......................................................................................193
10.1.10. Инструменты для работы с объектами.................................................................195
10.1.11. Редактирование изображения линейных объектов.............................................198
10.1.12. Редактирование изображения площадных объектов..........................................200
10.1.13. Редактирование изображения точечных объектов..............................................201
10.1.14. Редактирование изображения шрифтов...............................................................205
10.1.15. Редактирование изображения векторных объектов............................................206
10.1.16. Линейка инструментов для работы со знаком в целом......................................210
10.1.17. Редактирование семантики объекта.....................................................................211
10.1.18. Фильтрация объектов классификатора................................................................217
10.1.19. Поиск объектов.......................................................................................................217
10.1.20. Направление цифрования......................................................................................218
10.1.21. Импорт элементов классификатора......................................................................219
10.1.22. Перенос объектов классификатора.......................................................................220
11. Особенности работы с классификатором при обмене информацией в
сети...........................................................................................................................222
12. Особенности работы с программным обеспечением «Учения 2005».. .224
12.1. Назначение и особенности функционирования..........................................................224
3
12.2. Сетевая работа с пользовательскими картами по нанесению оперативно-
тактической обстановки.........................................................................................................226
13. Национальная ГИС «ФАТИ».......................................................................229
13.1. Назначение и особенности функционирования ГИС «ФАТИ»..................................229
13.2. Особенности подготовки к работе с ГИС «ФАТИ»..................................................230
13.3. Интерфейс программного обеспечения ГИС «ФАТИ»..............................................233
13.4. Конвертация данных SXF в F20S и обратно................................................................248
4
Введение
Анализ современных военных конфликтов в Персидском заливе и
Югославии показывает, что на первый план выходят бесконтактные методы
вооруженной борьбы. Побеждает тот, кто имеет о противнике высокоточную и
актуальную информацию, начиная от цифрового описания местности его
территории, расположения войск и жизненно важных объектов до
климатических и погодных условий районов проведения боевых операций.
В современных условиях в значительной степени возросли объемы и
разнообразие данных, используемых при планировании, организации и
проведении операций. Состав информации, необходимой органам управления и
штабам в процессе их деятельности, все больше напоминает слоеный пирог, с
постоянно увеличивающимся количеством слоев – видов используемых
данных. Кроме данных о местности растет поток используемой в процессе
управления войсками оперативно-тактической, разведывательной, метео и
геофизической информации, которую необходимо анализировать и учитывать
при подготовке и проведении операций. Уже сегодня необходимые
разновидности данных в требуемых объемах не могут быть приняты,
обработаны и интегрированы с использованием существующих технических
средств органами военного управления при принятии оперативных решений на
проведение операций и применение оружия. Объемы этой информации
колоссальны. Для ее передачи и обработки требуются высокоскоростные
каналы передачи данных (от нескольких единиц до сотен Мбайт/сек), средства
хранения данных в практически неограниченных объемах, компьютеры с
производительностью от десятков миллионов до сотен миллиардов
операций/сек, средства обработки и отображения графической информации, в
том числе в трехмерном представлении. Эта информация добывается с
использованием, в первую очередь, космических средств, но также обработкой
оперативной информации и большого количества открытой информации, в том
числе и в средствах массовой информации.
1
Очевидно, что противоречия, возникшие между возросшими потоками
информации и имеющимися возможностями по их обработке и
использованию, обуславливают необходимость разработки новых средств. И
такие средства созданы и активно используются в военном деле.
Среди них особый интерес представляют, так называемые
геоинформационные системы военного назначения (ГИС ВН), которые
являются неотъемлемой частью современных автоматизированных систем
управления войсками и оружием.
Основу всей, используемой в ГИС ВН информации, составляет цифровая
информация о местности (ЦИМ). ЦИМ используется для координатной
привязки различных видов информации, необходимой при планировании
операций и применения различных видов оружия. К этой информации следует
отнести разведывательные данные, получаемые средствами космической,
воздушной, наземной и агентурной разведок, метеорологическую информацию,
получаемую средствами геофизического обеспечения, специализированную
информацию о фоно-целевой обстановке для высокоточного оружия, а также
необходимые данные о своих войсках. При этом для решения различных задач
управления войсками и оружием требуются различные виды ЦИМ.
В органах управления войсками ЦИМ используется для координатно-
временной привязки различных видов информации, необходимой при
планировании операций или применения различных видов оружия и
включающих обработанные разведывательные данные, получаемые
техническими средствами космической, воздушной, наземной и агентурной
разведок, метеорологическую информацию, получаемую средствами
геофизического обеспечения, специализированную информацию о фоно-
целевой обстановке для высокоточного оружия, а также необходимые данные о
своих войсках и тыле. При этом основные документы по организации
управления войсками уже отрабатываются в штабах, оснащенных
компонентами АСУ, на электронных картах различного масштаба, на
соответствующих рабочих местах, оборудованных ГИС ВН.
2
1. Понятие цифровой информации о местности, ее классификация.
Мировая история создания ЦИМ насчитывает около 40 лет. Впервые
научно-исследовательские и экспериментальные работы по преобразованию
традиционных карт в цифровую форму были поставлены в США, Советском
Союзе, Канаде, Франции, Германии, Голландии, Венгрии. Значительный
импульс в становлении и развитии теории и практики цифровой
картографической геоинформатики явилось интенсивное подключение
Министерств обороны ряда стран к решению проблемы преобразования в
цифровую форму традиционных топографических карт.
Геоинформатика – область науки, занимающаяся изучением законов,
методов и способов получения, накопления, обработки и передаче
информации об окружающем мире.
Получаемая цифровая картографическая информация использовалась для
картографического обеспечения беспилотных летательных аппаратов –
стратегических крылатых ракет наземного, воздушного и морского базирования
с обычными и ядерными зарядами. В конце 60-х и начале 70-х годов были
широко развернуты НИР и ОКР в Ромском научно-исследовательском центре
ВВС США по созданию цифровых карт для испытания крылатых ракет, в
качестве исходных картматериалов использовались традиционные
крупномасштабные карты США и Канады (научный руководитель доктор Г.
Стайн). В 1973-75 г.г. были проведены летно-конструкторские испытания
первых крылатых ракет США с использованием корреляционно-экстремальных
систем наведения на цели, удаленные на 2000-2500 км. Восемнадцать из
двадцати четырех ракет достигли цели с заданной точностью. Система
наведения на цель обеспечила их полную неуязвимость средствами
обнаружения и уничтожения ПВО в связи с полетом ракет на небольших
высотах (30-100 м) от земной поверхности. Таким образом, крылатые ракеты
становились одним из видов самого грозного оружия внезапного нападения.
Первые поисковые НИР и экспериментальные разработки по созданию
цифровых карт и моделей местности были поставлены в 29 НИИ ВТС в
3
лаборатории «Автоматизации картосоставительских и фоторепродукционных
процессов». В лаборатории были созданы экспериментальные образцы
цифровых карт различных масштабов и назначений. За период 1971-78 г.г. в
частях ТС ВС были изготовлены цифровые карты местности для полигонных
испытаний крылатых ракет, впервые проводимых в Советском Союзе. ВТУ ГШ
совместно с указанным отделом 29 НИИ ВТС были разработаны "Основные
технические предложения по картографическому обеспечению крылатых
ракет", утвержденные 8.04.77 г. заместителем Министра обороны по
вооружению. В соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров
СССР от 2.09.77 г. и приказом Министра обороны головной организацией по
проведению НИР и разработке тактико-технических заданий на НИОКР
головной организацией в Советском Союзе был определен 29 НИИ ВТС.
Необходимо отметить, что многие работы выполнялись совместно со
специалистами Академии наук Белоруссии.
Что же следует пронимать под понятием цифровой информации о
местности? Прежде всего, отметим, что термин «цифровая информация о
местности» – обобщающий и ГОСТом не предусмотренный. Его употребление
подразумевает несколько видов цифровой картографической или
фотограмметрической информации, используемой для решения задач, в
частности, в военной области.
Цифровая информация о местности (ЦИМ) – совокупность сведений и
данных об элементах местности, представленных в цифровой форме на
машинных носителях. Цифровая информация о местности, является основной
частью содержания цифровых и электронных карт, а также цифровых моделей
местности различного предназначения. Подразделяется на цифровые
геодезическую, картографическую и фотограмметрическую информации.
Цифровая картографическая информация – картографическая
информация, представленная в цифровой форме на носителе данных.
4
Цифровая карта – цифровая модель земной поверхности,
сформированная с учетом законов картографической генерализации в принятых
для карт проекции, разграфке, системе координат и высот.
Цифровая карта местности – цифровая карта, отвечающая
установленным пользователем требованиям по содержанию и точности.
Цифровая топографическая карта – цифровая карта, по содержанию и
точности отвечающая топографической карте определенного масштаба.
Электронная карта – цифровая карта, визуализированная с
использованием программных и технических средств в принятой системе
условных знаков, предназначенная для отображения и анализа, а также
решения задач с использованием дополнительной информации.
ЦИМ находит все большее и большее применение при подготовке и
входе боевых действий. Опыт использования цифровой информации о
местности для обеспечения войск и штабов, например, в Чечне, говорит о
повышении в целом надежности управления войсками. Отчеты специалистов,
отвечающих за топогеодезическое обеспечение войск в районе проведения
контртеррористической операции, свидетельствуют о том, что электронные
карты использовались совместно с традиционными для решения следующих
основных задач:
обеспечение сведениями о расположении целей и объектов по
цифровой топографической карте масштаба 1:50000;
обеспечение крупномасштабными специальными
картографическими документами, оперативно созданными по имеющейся
ЦИМ;
решение специальных геоинформационных задач по ЭТК
масштабов 1:50000 – 1:200000 в интересах штабов и войск.
Электронные топографические карты позволяли оперативно получать
координаты объектов и целей, осуществлять проверку точности координат
целей, полученных по разведданным, определять координаты целей по данным
5
радиоперехвата (5-6 раз быстрее по сравнению с традиционными способами
определения координат по топографическим картам)
В процессе использования ЦИМ непосредственно в войсках выявились ее
дополнительные возможности. Так, например, стало возможным оперативно
создавать крупномасштабные схемы населенных пунктов, отдельных районов,
планы городов, карты-увелички, издательские оригиналы на различные
специальные карты. Эти дополнительные возможности позволили:
заметно расширить возможности органов управления по детальному
изучению местности, ее тактических свойств;
повысить надежность управления в населенных пунктах и районах с
закрытой местностью;
обеспечить уверенное целеуказание.
Высокую оценку в войсках получили пространственные модели
местности (ПММ). ПММ позволяли быстро решать такие задачи, как выбор
места посадки вертолетов в горных районах, определять зоны видимости
(невидимости) с заданных точек, прокладывать маршруты подлета вертолетов с
учетом характера местности. Твердые копии ПММ доводились до командиров
отдельных экипажей.
Как правило, ПММ использовались для решения таких задач, как:
определение зон уверенной радиолокации с построением зон видимости,
профилей местности по заданным направлениям;
определение оптимальных мест расположения командных пунктов с
построением зон видимости вокруг них;
определение степени эффективности огневого поражения артиллерией
подвижных объектов на сильно пересеченных участках с построением
профилей местности;
определение зон устойчивого радиоприема и др.
6