Перспективы использования
ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 05/1997, стр. 34-37
Перспективы использования
геоинформационных систем
в работе штабов и войск
Полковник А.И.АЛЧИНОВ,
доктор технических наук
Капитан И.Д.ФИЛАТОВ
СОВРЕМЕННЫЙ уровень развития вооружения и техники, тактики и оперативного искусства позволяет вести боевые действия в различных географических районах, в любое время года и суток. При этом характер боевых действий определяется не только вооружением и техническим оснащением воюющих сторон, но и физико-географическими условиями, в которых они ведутся. Не случайно изучение местности было и остается одним из важных элементов оценки обстановки командующим (командиром) при принятии решения на операцию (бой).
Существенную помощь в этом могут оказать современные геоинформационные системы (ПК), которые позволяют осуществлять автоматизированный сбор, хранение, обработку, анализ и отображение географической и другой информации.
В настоящее время существует множество программных ГИС-продуктов, предназначенных для управления любыми данными, распределенными в пространстве и, следовательно, имеющими географическую привязку. При этом в ГИС вместо традиционных бумажных используются электронные карты, особенность которых заключается в том, что с помощью запросов типа «что это», «где находится» можно определить качественные и количественные характеристики элементов местности. Реализуются и более сложные запросы: «какой маршрут движения кратчайший из пункта А в пункт В», «что просматривается с этой высоты», «какие объекты попадут в зону досягаемости средства поражения» и т.д.
Применение ГИС дает возможность оптимальным образом сгруппировать самые разнообразные сведения в базе данных. Можно связывать цифровую информацию о различных объектах с необходимыми справочными данными (что повышает надежность и достоверность при решении задач на местности) и пересылать их по коммуникационным сетям в цифровой форме или в форме бумажной копии. ГИС позволяет выбрать нужный район на электронной карте и просмотреть имеющуюся в базе данных сопутствующую информацию в виде текста, электронных таблиц, графиков, диаграмм и фотографий. Использование подобных средств дает возможность командующему (командиру) быстро ориентироваться в оперативной обстановке, наилучшим образом реагировать на различные ситуации, принимать обоснованные решения в условиях острого дефицита времени. Можно также прогнозировать варианты развития стихийных природных явлений, проводить анализ превентивных действий спецподразделений при выполнении запланированных мероприятий или во внезапно возникающих ситуациях.
В общем случае ГИС предназначена для ввода, обработки, анализа данных и составления специальных карт. Серия интегрированных модулей обеспечивает: цифрование карт, обмен данными в различных форматах, редактирование, работу с реляционной базой данных, организацию разного рода запросов, наложение карт, показ их на экране, выдачу бумажных копий. Имеющийся аналитический аппарат позволяет моделировать реальные сети, рассчитывать маршруты движения, анализировать места размещения объектов, проводить районирование и выполнять ряд других функций.
В настоящее время существует большой выбор ГИС, все множество которых можно разделить на две группы. К первой относятся справочные системы, которые представляют собой готовую карту и набор фиксированных запросов. Это в основном отечественные ГИС на платформах DOS\WINDOWS: ATLAS GIS, GeoGraf/GeoDraw, Панорама, Магистраль и др. Ко второй относят мощные продукты, разработанные для различных аппаратных и программных платформ, такие, как TNT-Mips, Arclnfo, INTERGRAPH, Maplnfo, WinGIS и ряд других.
Разработчики военных компьютерных систем при использовании ГИС в качестве одной из составных частей специализированных приложений опираются на комплекс функциональных возможностей этих программных продуктов. Наиболее распространенными областями приложения ГИС для военных целей являются: навигация (наземная, по данным спутниковой системы привязки, подводная, воздушная и тд.); анализ местности (определение зон видимости, профилирование рельефа местности, определение параметров маршрутов, проходимости местности, анализ дорожной сети, бродов и переправ, моделирование местности, оптимизационные задачи); планирование операций (моделирование путей передвижения войск, оценка местности в интересах решения задач различных видов обеспечения); разведка (сбор и анализ информации о целях и объектах противника, перемещении его подразделений и военной техники); картографирование (ввод данных наблюдений, составление обзорно-географических, топографических, специальных тематических карт, создание планов). В простейшем варианте ГИС можно применять в качестве универсальной информационно-справочной системы. Она обеспечит необходимыми сведениями лиц, принимающих решения, например, о местонахождении тех или иных объектов (элементов оперативной обстановки, частей и подразделений, элементов местности).
Следует отметить, что пока в Вооруженных Силах Российской Федерации ГИС практически не используются. В то же время опыт армий зарубежных стран показывает, что их применение позволяет более точно и оперативно решать многие задачи как повседневной деятельности войск, так и планирования боевых действий.
Рассмотрим возможные варианты применения ГИС на примере решения основных задач инженерных войск в операциях (боевых действиях).
Одной из таких задач является подготовка и содержание путей движения войск. Дорожная сеть оказывает большое влияние на выбор маршрутов и полос движения, направлений ударов войск и форм их маневра. Для достижения высоких темпов передвижения необходимо, чтобы направления ударов войск были хорошо обеспечены дорогами. В этих условиях большую ценность будет представлять информация о дорожной сети, заложенная в цифровую карту: тип дорог, протяженность отдельных участков, их ширина, покрытие и др. Важным преимуществом ГИС является возможность вычисления некоторых характеристик дорог (уклоны, радиусы кривых) непосредственно в системе электронных карг. С ее помощью можно осуществить: выбор путей движения; прогнозирование возможных заграждений и разрушений на путях движения войск и оценку необходимых сил и средств для их восстановления; определение времени, требуемого как для передвижения к месту назначения, так и для выполнения задач; расчет сил и средств, необходимых для содержания путей, и их распределение по участкам.
Одним из важных аспектов оценки дорог является определение возможной скорости движения. В случаях когда разведка маршрутов невозможна, средняя скорость рассчитывается приближенно на основе изучения карт, аэрофотоснимков и справок о местности. Использование ГИС позволит объединить все эти источники информации и автоматизировать расчеты по выявлению наиболее слабых и уязвимых участков.
Важной задачей, решаемой инженерными частями (подразделениями) в операциях, является фортификационное оборудование районов, рубежей и позиций, занимаемых войсками. При инженерном оборудовании местности широко используются грунты для создания полевых фортификационных сооружений: окопов, траншей, ходов сообщения, укрытий для личного состава и техники. Трудоемкость и технология возведения фортификационных сооружений во многом зависят от строительных свойств грунтов (разрабатываемости, устойчивости откосов). Слабые и средние грунты разрабатываются землеройными машинами, а также вручную, твердые, скальные и мерзлые - взрывным способом, пневмоинструментом, рыхлителями. ГИС позволяет хранить всю информацию о грунтах в отдельном слое и решать с ее помощью следующие основные задачи: выбирать места размещения фортификационных сооружений; определять продолжительность и объем работ для подразделения; распределять имеющиеся силы и средства; оценивать эффективность проводимых мероприятий; определять живучесть подразделений. Кроме того, ГИС дает возможность решать и ряд попутных задач, таких, как определение условий наблюдения и ведения огня, степени защищенности различных объектов, выбор мест изготовления и заготовки деревянных конструкций.
К комплексу задач, решаемых инженерными войсками в операциях, относится также устройство и содержание инженерных заграждений. Система инженерных заграждений (СИЗ) включает в себя заграждения в полосе обеспечения, перед передним краем и в глубине обороны. Места для их установки выбирают по топографическим картам на основе анализа разнообразной информации (направления главного и другого ударов, построение обороны, начертание переднего края, система огня и др.). Эту информацию можно включить в базу данных ГИС, что позволит объединить все сведения и создать дополнительные удобства ее пользователям. Кроме того, ГИС позволит оценить эффективность проводимых мероприятий по различным вариантам организации СИЗ, распределить силы и средства, направляемые на ее устройство, рассчитать необходимое время и т.д.
Серьезной проблемой при ведении боевых действий войск является водоснабжение. В засушливых районах источники воды даже определяют характер и направление действий войск. Водоснабжение осуществляется за счет подземных (в колодцах и скважинах) и поверхностных вод (пресных и опресняемых соленых). Здесь ГИС можно использовать для решения следующих задач: оценка местности по водообеспеченности, выявление районов, требующих повышенного внимания; планирование системы водоснабжения войск; прогнозирование изменений в результате заражения или загрязнения местности; оценка эффективности созданной системы; расчет сил и средств, необходимых для ее создания.
При подготовке и в ходе операции инженерные войска решают и такую важную задачу, как проведение мероприятий по маскировке войск. Маскировку осуществляют с учетом свойств местности, которые во многом предопределяют возможность скрытия от противника расположения и передвижения войск. Наиболее благоприятна в этом отношении пересеченная местность. Лощины, балки, овраги создают хорошие условия для укрытия войск в районах сосредоточения, а также служат путями для скрытого маневра. Эффективными естественными масками являются лесные массивы, сплошные кустарники, сады, лесонасаждения вдоль дорог, жилые кварталы в населенных пунктах. Изучение маскирующих свойств местности заключается в выявлении естественных масок и определении их емкости. ГИС как нельзя лучше подходит для решения этих задач. С помощью простейших запросов и несложных математических операций легко автоматизировать указанные действия. При этом базы данных должны содержать следующую информацию: для лесных массивов - площадь, высоту деревьев, густоту, сомкнутость крон; для населенных пунктов - характер застройки кварталов, наличие деревьев на улицах, густоту парков; для объектов рельефа - наличие и глубину оврагов, балок, лощин. Маскирующие свойства местности сильно зависят от времени года, суток и состояния погоды. ГИС дает возможность легко учитывать эти факторы при проведении расчетов.
Таким образом, максимальную пользу, на наш взгляд, ГИС принесет на этапе оценки обстановки и планирования операций (боевых действий) при ее применении в качестве системы поддержки принятия решений. Кроме того, ГИС может служить для отслеживания всех изменений в обстановке и их оперативного отображения. В этом ее большое преимущество по сравнению с топографической картой.
Мы рассмотрели только некоторые аспекты применения ГИС в военном деле, не касаясь таких областей, как пространственный анализ, моделирование процессов, оптимизация задач и работ, в которых выгода от использования ГИС очевидна. Все это говорит о перспективности ее применения в рассматриваемой области и широком поле деятельности для пользователей и разработчиков ГИС.
Теперь остановимся на трудностях внедрения ГИС. К факторам, сдерживающим распространение системы в настоящее время, можно отнести ее высокую стоимость и сложность. Так, по оценкам специалистов, для подготовки опытного пользователя ГИС-технологий необходимо от одного до трех лет, а стоимость, например, пакета Arc Info для рабочих станций составляет около 25 000 долларов США, для персональных компьютеров -г- около 3 000 долларов.
Кроме того, сейчас все более остро встает проблема безопасности использования информационных технологий. Защита информации имеет несколько аспектов: авторские права на программное обеспечение, используемое в ГИС-проектах; авторские права на приложения, созданные при разработке; режим доступа и хранения пространственной и атрибутивной информации; права собственности на реализованную информацию. Основными документами, обеспечивающими правовую защиту информации в настоящее время, являются: Конституция и законы Российской Федерации, указы и распоряжения Президента, постановления Правительства, приказы министра обороны и директивы Генерального штаба. Однако процедура проверки соответствия аппаратных и программных средств требованиям этих документов сложна и дорога.
Необходимо указать еще на одно важное обстоятельство, касающееся картографической базы - основы ГИС. Электронные карты, создаваемые топослужбой, не могут напрямую использоваться в данных системах, для этого их необходимо предварительно обработать с помощью специальных средств и подготовить к применению. У этой проблемы есть решение, так как большинство современных средств имеет широкий набор конверторов, но процесс обработки может быть сложным и длительным, требующим дополнительных затрат сил и времени.
Исходя из анализа достоинств системы и проблем, связанных с ее созданием, можно предложить следующие направления использования ГИС. Для реализации глобальных проектов в настоящее время существует целый ряд ГИС. Но их применение на локальном уровне нецелесообразно в связи с высокой стоимостью самого программного обеспечения, необходимых технических средств и обучения персонала. Кроме того, на данном уровне, как правило, не возникает сложных задач, при решении которых будут проявляться преимущества ГИС. Поэтому, на наш взгляд, в тактическом звене нужны простые системы (с небольшими базами данных), решающие простейшие задачи.
В то же время в управлениях и штабах стратегического уровня применение ГИС может существенно упростить процесс разработки и решения тех задач, где используется пространственная информация. При обработке больших массивов информации полнофункциональные инструментальные ГИС типа Arclnfo дадут наибольший эффект. Подобные ГИС необходимо иметь также в научных учреждениях и организациях, где они могут использоваться по нескольким направлениям: создание и обновление баз данных для органов управления; подготовка пользователей; создание собственного интерфейса и разработка проектов.
Важной с точки зрения пользователей ГИС является возможность решения различных специальных прикладных задач и получения исходной цифровой информации о местности. Для ее реализации, на наш взгляд, необходимо в качестве ядра программных средств выбрать одну из ГИС, использующих стандартные форматы представления исходной информации. Программирование прикладных задач в каждом конкретном случае целесообразно выполнять силами разработчиков специальной техники и систем вооружения, а также специалистов тех органов управления, где предполагается использование ГИС. Преимущество данного подхода заключается в том, что только разработчики конкретной системы имеют наиболее исчерпывающее представление о характере решаемых задач, а следовательно, могут полно и точно удовлетворить требования соответствующих пользователей ГИС.
Правда, если принять такую схему, то возникает проблема совместимости ГИС разных уровней. Поэтому необходимо предусмотреть возможность взаимообмена данными, чтобы пользователи различных систем могли использовать одну и ту же информацию для решения своих задач. В этом отношении в выигрыше оказываются ГИС, имеющие систему общения с внешними базами данных в режиме «клиент - сервер», которая обеспечивает прямой, быстрый и эффективный доступ к ним одновременно большого числа пользователей.
В существующих АСУВ современные методы принятия решений и передачи информации ограничены возможностями аппаратуры. Наличие большого количества пользователей обусловливает выделение каждому из них ограниченного ресурса средств автоматизации, что сказывается на качестве решения задач. Оценка местности и ее свойств в АСУВ осуществляется пока с применением бумажных карт, поскольку имеющиеся экраны отображения карт и обстановки являются несовершенными. Эти недостатки могут быть полностью устранены при использовании ГИС.
Таким образом, можно сделать следующие выводы.
Во-первых, применение ГИС в военной области представляется направлением новым и перспективным. Их внедрение хорошо вписывается в концепцию информатизации ВС РФ с использованием современных информационных технологий.
Во-вторых, необходима детальная проработка единой концепции использования ГИС, так как в настоящее время наблюдается их большое разнообразие и различные ведомства идут каждое в своем направлении, зачастую повторяя уже проделанную работу.
В-третьих, нецелесообразно оснащать Вооруженные Силы снизу доверху единой ГИС. В зависимости от уровня сложности решаемых задач необходимо использовать соответствующие программные и аппаратные средства. Единственное условие - возможность работы разных систем с единой информацией.
