Геоинформационные системы вопросы разработки
«Военная мысль» №6.2004г.
Геоинформационные системы: вопросы разработки
Подполковник A.M. ГУРАЛЬНИК, кандидат технических наук
АНАЛИЗ опыта локальных войн и региональных конфликтов последних десятилетий показывает, что изменения, происшедшие в мире в конце XX века, привели к тому, что используемые ранее формы и способы управления войсками оказались в современных условиях недостаточно эффективными. Без упреждения противника в принятии решения и постановке задач войскам практически невозможно рассчитывать на победу в бою (операции). Кроме того, существующая система управления войсками применяет технологии, не в полной мере соответствующие современному уровню развития науки и техники. Это несоответствие может быть устранено внедрением современных автоматизированных систем управления войсками (АСУВ), основанных на применении передовых информационных технологий, в частности геоинформационной технологии (ГИТ).
В настоящее время специализированные аппаратно-программные средства ГИТ все чаще стали объединять в интегрированные геоинформационные системы (ГИС), позволяющие существенно повысить эффективность обработки картографической информации (КИ).
По мнению многих специалистов в области информационных технологий, применение ГИС является одним из перспективных направлений развития АСУВ, призванных существенно повысить эффективность решения наиболее трудоемких задач автоматизации процессов управления войсками (силами). К этим задачам можно отнести разработку графических документов, моделирование боевых действий, обмен входной информацией и результатами решения различных задач в рамках АСУВ (а также с взаимодействующими системами) и т.д.
При этом наблюдается большая разница в оценках эффективности внедрения ГИТ, вызванная различиями во взглядах на формы и методы применения ГИС в АСУВ. Например, по мнению некоторых должностных лиц органов военного управления (ДЛ ОВУ), целью применения ГИС в АСУВ является повышение оперативности и качества разработки графических документов путем замены бумажной карты на соответствующую электронную. Другие же считают, что ГИС способна заменить собой чуть ли не всю АСУВ.
Реализованные на практике решения по интеграции ГИС в АСУВ в большинстве своем связаны с переводом «бумажных» графических документов на электронную основу и не обеспечивают существенное улучшение качества и повышение эффективности управления войсками (силами).
Обычно целесообразность разработки (модернизации) определенной подсистемы АСУВ обосновывается с помощью перечисления недостатков существующих аналогов. В частности, сегодня «слабым звеном» АСУВ является реализация различных функций работы с данными (табл. 1).
С учетом того, что КИ составляет большую часть обрабатываемой ОВУ информации, разработчики перспективных компонентов АСУВ приходят к выводу, что устранение многих вышеперечисленных недостатков возможно благодаря широкому использованию передовых ГИТ.
Основные трудности возникают при необходимости выбора одной из множества предлагаемых инструментальных ГИС (табл. 2). Эти трудности вызваны отсутствием объективной методики оценки ГИС с точки зрения ее пригодности для решения задач подсистемы разрабатываемого компонента АСУВ. Здесь, к сожалению, до сих пор преобладает субъективный подход.
На основе опыта оценки ГИС при разработке компонентов АСУВ можно сделать некоторые общие выводы. Так как ГИС должна функционировать в составе АСУВ, то при оценке различных инструментальных ГИС должна проверяться степень соответствия этой системы общим требованиям, предъявляемым к подсистеме АСУВ. Здесь у большинства инструментальных ГИС не возникает особых проблем, так как их разработчики заранее ориентируются на применение своих изделий в составе систем, подобных АСУВ.
Однако для принятия решения о целесообразности использования конкретной инструментальной ГИС в качестве подсистемы АСУВ необходимо знать, удовлетворяет ли она как общим требованиям, так и, что более важно, требованиям, обусловленным спецификой задач, решаемых при обработке КИ в ходе функционирования вышестоящей системы. Для решения этого вопроса следует выделить основные составные части инструментальной ГИС, оказывающие влияние на эффективность ее функционирования в качестве подсистемы определенного компонента АСУВ.
При определении пригодности к решению задач обработки КИ в АСУВ, на наш взгляд, необходимо рассмотреть следующие составные части ГИС:
информационную базу для хранения КИ в виде цифровой картографической модели (ЦКМ), представляющей собой логико-математическое отображение в цифровой форме объектов картографирования и отношений между ними;
набор стандартных функций для сбора, обработки, анализа, моделирования и отображения КИ или информации, характеризующей объект, который имеет пространственную локализацию;
графический интерфейс пользователя, позволяющий представлять КИ или любую другую информацию, которая характеризует объект с пространственной локализацией, в наиболее естественном для ДЛ ОВУ виде;
технические средства для получения, ввода, преобразования, обработки, хранения (накопления), регистрации, отображения и передачи КИ.
Таким образом, задача сводится к выбору инструментальной ГИС, информационная база, интерфейс и набор стандартных функций которой в наибольшей степени подходили бы для решения задач соответствующего компонента АСУВ.
В большинстве случаев ключевым элементом при выборе ГИС для компонента АСУВ является информационная база. Дело в том, что разработка уникальной ЦКМ, нецелесообразна из-за большой трудоемкости этой задачи и вредна с точки зрения обеспечения совместимости с другими компонентами АСУВ. В то же время возможна разработка или доработка интерфейса и функций ГИС для обработки конкретной КИ. Кроме того, существующие нормативные документы накладывают ограничения на перечень возможных вариантов ЦКМ, что ужесточает требования совместимости с заданным форматом ЦКМ и побуждает разработчиков к производству сравнительных оценок организации информационной базы в различных инструментальных ГИС.
Исходя из этого, необходимо в первую очередь определить требования к информационной базе, которая должна обеспечить информационную совместимость ГИС и компонента АСУВ в целом. Такие требования можно сформулировать по аналогии с требованиями к содержанию топографической карты, которая используется в качестве рабочей карты при решении ДЛ ОВУ соответствующей задачи управления войсками.
В частности, важное значение имеет базовый масштаб топографической карты, используемой при создании ЦКМ. При увеличении базового масштаба увеличивается точность решения задач компонента АСУВ. С другой стороны, при этом возрастает количество анализируемых объектов и, следовательно, увеличивается время анализа при обработке КИ. Здесь надо выбирать разумный компромисс, позволяющий при допустимом времени анализа получить требуемую точность расчетов. При выборе базового масштаба обычно используют опыт практической работы ДЛ ОВУ при решении аналогичных задач с помощью бумажных топографических карт.
Что касается картографических условных знаков, то их библиотека (в составе информационной базы ГИС) должна обеспечивать: емкость и полноту описания объектов местности; гибкость (с учетом возможного расширения множества оперативно-тактических знаков и внесения других изменений без нарушения структуры классификации); возможность сопряжения с существующими общесоюзными классификаторами, классификаторами военной информации и локальными классификаторами; согласованность с алгоритмами решения конкретных информационных и расчетных задач; простоту редактирования графических образов.
Особое внимание рекомендуется обратить на поясняющие знаки. К ним относятся различные надписи и точечные условные знаки. Существуют также условные знаки, используемые только в рамках отдельных компонентов АСУВ. При оценке библиотеки условных знаков необходимо проверить возможность определения этих знаков и наличие специального аппарата размещения поясняющих знаков относительно поясняемых при их совместной визуализации. В качестве примера поясняющего знака, визуализация которого представляется затруднительной для многих ГИС, можно привести условный знак «Проведение технического обслуживания». А для описания, например, условного знака «Построение походного порядка» приходится разрабатывать специальные процедуры, которые могут использовать функции ГИС или встроенный язык для создания приложений. При построении этого сложного изображения в качестве графических примитивов целесообразно использовать образцы условных знаков из библиотеки ГИС. Но этот вопрос уже касается требований к набору стандартных функций ГИС.
Набор стандартных функций для сбора, обработки, анализа и отображения КИ должен обеспечивать приведение (прямое и обратное) этой информации к виду, удобному для использования другими подсистемами при решении задач компонента АСУВ. При оценке этой составной части ГИС должна проверяться возможность получения соответствующим образом структурированной КИ для решения поставленных задач. Кроме того, могут оцениваться время и простота выполнения соответствующих функций.
В результате анализа различных задач АСУВ можно выделить примерный минимальный набор стандартных функций, который должен присутствовать в инструментальной ГИС, рассматриваемой на предмет включения в АСУВ: нанесение на карту условного знака и его редактирование; получение типа знака и кода образца знака по классификатору ГИС; селекция изображенных на карте объектов (по типу соответствующих условных знаков, по коду образца соответствующего условного знака ГИС, по координатам точки или по уникальному коду знака, попадающему в площадь объекта, и т.п.); описание точек, определяющих изображенный на карте условный знак; получение семантического описания объекта, показанного на карте соответствующим условным знаком, и, наоборот, присвоение требуемого значения семантики; получение абсолютной высоты точки (объекта) над уровнем моря и др.
Особенностью АСУВ является необходимость определения точки на карте не только с помощью ее координат, но и посредством привязки к какому-либо ориентиру (например, пункт регулирования № 1 находится на северо-восточной окраине дер. Сосновка). Поэтому в составе ГИС должны присутствовать функции, позволяющие произвести привязку любой точки на карте к ближайшему ориентиру. Так как маловероятно наличие соответствующей функции в составе ГИС, то по крайней мере должна быть обеспечена возможность создания этой процедуры на базе минимального числа различных функций из предлагаемого стандартного набора.
Графический интерфейс пользователя должен обеспечивать представление КИ в виде, определенном существующими нормативными документами, отвечать эргономическим требованиям и быть совместимым с интерфейсами других подсистем АСУВ. Желательна возможность работы с ГИС неподготовленного пользователя (интуитивно понятный интерфейс).
Большое значение имеет удобство доступа к различным ЦКМ, возможность их редактирования, совмещения, получения требуемых характеристик, простота получения дополнительной информации из внешней базы данных.
В заключение необходимо отметить, что данная статья не претендует на полное освещение вопроса. Хотелось бы, чтобы на страницах журнала были представлены взгляды на перспективы применения ГИС разработчиков этих систем, офицеров, использующих ГИС в своей служебной деятельности, а также других специалистов, интересующихся данной проблемой.
Под геоинформационной технологией в АСУВ будем понимать технологию получения качественно новой информации, необходимой для решения задач управления войсками на основе анализа соответствующим образом структурированной картографической информации. Такая информация может включать данные об объектах, имеющих пространственную привязку (свои войска, противник, местность и др.).
Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. М.: Финансы и статистика, 1998. С. 288.
ГОСТ 2844199. Картография цифровая. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 2000.
