Особливості використання геоінформаційних систем в збройних силах Великобританії.

 

Досвід збройних сил Великобританії у локальних війнах і збройних конфліктах останніх десятиліть свідчить, що географічна та розвідувальна інформація сьогодні є фундаментальним компонентом успіху кожної військової операції.

З початку 70-х років Військово-топографічна служба Великої Британії займається виготовленням цифрової географічної продукції. В основному це цифрові карти мicцевостi (у векторній та растровій формах) та цифрові матриці рельєфу. В залежності від масштабу карт та дискретності цифрових матриць рельєфу ця інформація використовувалась для задоволення потреб автономних систем озброєння (крилатих ракет, наприклад), навігаційних систем та автоматизованих командно-контрольних систем.

Відповіддю топографічної служби Великобританії на бурний розвиток інформаційних систем, технологій та зростаючі потреби збройних сил у цифрових географічних даних стало створення нових пiдроздiлiв "Офic Польової Підтримки" (Field Support Office) у польових топографічних ескадронах та введення в дiю мобільних комплексів "Тактичні iнформацiйнi системи" (Tactical Information Systems), якi діють при штабах корпусного та дивізійного рівня.

Головною метою функціонування цих структур є не планове виробництво цифрової географічної продукції, а вирішення вiйськово-прикладних завдань та проведення різних видів просторового аналізу. При цьому використовуються усі наявні види цифрової географічної інформації, збір якої виконується завчасно або оперативним чином.

"Тактичні iнформацiйнi системи" розроблені фірмою Ultra Electronics Limited, яка спеціалізується на розробці та виготовленні командних та контрольних систем. Вiйськово-топографiчнiй службі Великобританії було поставлено більше 15 комплектів таких систем.

Усе обладнання системи розміщено в контейнері, вага якого разом з обладнанням досягає 3 800 кг. Контейнер перевозиться стандартним 4-х тонним автомобілем, або літаком чи вертольотом.

Комп’ютерне обладнання складається з Sun SPARCstation 20 та Silicon Graphics Indigo High IMPACT робочих станцій. Програмним забезпеченням для вирішення усього комплексу вiйськово-прикладних геоiнформацiйних задач є ARC/INFO ESRI GIS, Draw Land та ERDAS IMAGINE.

Кожна робоча станція має 4 диски по 9 Gbyte кожен (36 Gbyte на кожну станцію, що може бути розширено до 1 Tbyte). Засобами вводу/виводу інформації є CD reader, CD writer, 3.5" дисководи, та стрiмери, засоби для запису на касету 4 мм, та 8 мм.

Периферійними засобами вводу/виводу інформації є А3 принтер, А4 принтер, А0 плоттер та А0 сканер. Також до складу обладнання входять: великоформатний фотокопіювальний апарат, прес, просвітлювальний стiл, шафа для зберігання зброї та інше.

Аварійні акумуляторні батареї забезпечують роботу на протязі 2-х годин. Існує система захисту від радіаційного зараження та бактеріологічної зброї, кондиціонери. Все обладнання знаходиться у протиударних корпусах та може бути легко знятим для використання у зовнішньому приміщенні. Управління системою здійснюється двома військовослужбовцями (аналітиками місцевості). Це, як правило, сержант та капрал (рядовий). Військовослужбовці попередньо проходять підготовку на курсах аналітиків місцевості, які організовані в Королівській школа військової топографії.

Структурні елементи Польової Підтримки мають таке ж саме комп’ютерне обладнання та програмне забезпечення, але розташовуються у місцях дислокації польових топографічних ескадронів.

Є очевидним той факт, що однією з найважливіших умов для успішного вирішення будь якої задачі геоінформаційного аналізу є повнота, сучасність та точностні характеристики використовуємої цифрової інформації про місцевість.

До цифрових географічних даних, якi створюються завчасно Військово-топографічною службою Великобританії та використовуються у “Тактичних інформаційних системах”, належать наступні види:

Растрові продукти:

1. АРК стандартний растровий продукт (ARC Standard Raster Product). Він є стандартним НАТОвським продуктом. Являє собою скановане зображення карти. Щільність сканування - 100 пiкселей на 1 см. Кожен пiксель являє собою географічну точку з довготою та широтою у системі координат WGS-84. Точність продукту не краща графічного оригіналу. Максимально допустиме відхилення між графічним оригіналом та цифровим зображенням становить 2 пiкселя.

2. Цифрові данi рельєфу мicцевостi - Рiвень 1. (Digital Terrain Elevation Data (DTED) - Level 1). Продукт являє собою цифрову матрицю рельєфу мicцевостi. Значення висот записані приблизно через кожні 100 метрів. Висоти визначаються відносно середнього рівня моря. В плані значення висот прив'язані у системі координат WGS-84. Точність даних у плані не гірше 50 метрів, по висоті не гірше 30 метрів.

3. Цифрові дані рельєфу місцевості - Рівень 2. (Digital Terrain Elevation Data (DTED) - Level 2). Продукт являє собою цифрову матрицю рельєфу мicцевостi. Значення висот записані приблизно через кожні 30 метрів. Висоти визначаються відносно середнього рівня моря. В плані значення висот прив'язані у системі координат WGS-84. Точність даних у плані не гірше 50 метрів, по висоті не гірше 30 метрів.

4. Цифрова матриця рельєфу (Digital Tarrain Matrix (DTM)). Значення висот записані через кожні 50 метрів, та 100 метрів. В основному цифрується за картографічними матеріалами. Висоти визначаються відносно середнього рівня моря. В плані значення висот прив’язані у системі координат OSGB 1936 (для Великої Британії), або в локальній системі координат. Точність даних у плані не гірше 130 метрів, по висоті не гірше 30 метрів. Для Великої Британії 25 та 5 метрів відповідно.

5. Файл вертикальних перешкод (DMA Vertical Obstruction File (DVOF)). Файл складають дані про вертикальні перешкоди, якi вище 46 метрів. Координати перешкод визначені у системі координат WGS-84. Точність даних у плані не гірше 130 метрів, по висоті не гірше 30 метрів. Точність визначення висот перешкод не гірше 9 метрів.

Векторні продукти:

6. Векторна карта. Рівень 0. (Vector Map Level 0). Цифрова карта мicцевостi одержується з графічних оригіналів карт масштабу 1: 1 000 000. Карта складається з 10 тематичних шарів. Створюється у системі координат WGS-84.

7. Векторна карта. Рівень 1. (Vector Map Level 1). Цифрова карта мicцевостi яка одержується з графічних оригіналів карт масштабу 1: 250 000. Карта складається з 10 тематичних шарів. Створюється у системі координат WGS-84.

8. Векторна карта. Рівень 2. (Vector Map Level 2). Цифрова карта мicцевостi яка одержується з графічних оригіналів карт масштабу 1: 50 000. Карта складається з 10 тематичних шарів. Створюється у системі координат WGS-84.

9. Векторна карта населених територій. (Urban Vector Map (UV Map)). Цифрова карта мicцевостi одержується з різноманітних джерел картографічної інформації. Типові масштаби від 1: 5 000 до 1: 25 000. Карта складається з 10 тематичних шарів, які доповнені атрибутивною інформацією. Створюється у системі координат WGS-84.

Крім цих видів документів про місцевість також використовується продукція цивільних організацій, особливо крупномасштабнi карти, плани міст та інша картографічна продукція. Крім картографічної продукції важливу роль відіграють матеріали дистанційного зондування, тобто матеріали аерофотозйомки та космічної зйомки. Вищевказані матеріали можуть бути одержані: електронно-оптичними камерами;багатоспектральними камерами; камерами, фіксуючими інфрачервоне випромінювання; радіолокаційними камерами.

Програмні засоби, якi використовуються у “Тактичних інформаційних системах”, дозволяють обробляти матеріали, які одержані усіма вищевказаними типами камер.

Розглянемо тепер більш докладно завдання, якi вирішуються “Тактичними інформаційними системами”.

Функціонуючи при штабах дивізійного та корпусного рівня, системи займаються вирішенням цілого переліку вiйськово-прикладних та аналітичних завдань. Одним з найважливіших завдань системи є проведення комплексного аналізу мicцевостi. Аналіз мicцевостi має дві головні мети. По-перше, за його результатами можливо передбачити, як мicцевiсть буде використана противником. По-друге, він допомагає планувати дії, якi забезпечать максимальне використання наявних систем озброєння та військової техніки, мобільність військ, та їх ефективний захист.

Перелік характеристик, вплив яких на ведення бойових дiй попадає під аналіз, практично безмежний. Серед них: характер та конфігурація рельєфу, рослинний покров, характеристики ґрунтів, водні перешкоди, транспортні комунікації, рiзноманiтнi перешкоди та населені пункти, потенціальні зміни, що виникають в силу погодних умов, тощо.

В ході проведення аналізу мicцевостi можуть вирішуватися наступні завдання:

А. Визначення територій, де маневр військ практично неможливий.

Території повинні відповідати наступним критеріям: заселені території ширше ніж 500 метрів; водні перешкоди ширше ніж 15 метрів, з берегами вище ніж 1.2 м, течією швидше ніж 2.4 км/год, глибше ніж 1.2 м; крутизна рельєфу більше ніж 50%; ліси з деревами товщиною більше 20 см та відстань між деревами менше 5 м; рiзноманiтнi перешкоди (мiннi поля, протитанкові загородження та інше).

Б. Визначення територій із ускладненим маневром військ.

В. Визначення територій для вільного маневру військ.

Г. Визначення мобільних коридорів для пересування військ.

Мобільні коридори визначаються через території для вільного маневру на основі проведеного вище аналізу.

Д. Визначення вірогідних шляхів переміщення сил противника.

Шляхи визначаються на основі аналізу мобільних коридорів, їх пропускної можливості та концентрації військ.

Е. Визначення територій де можливе очікування противника.

Ж. Визначення об’єктів, якi можуть бути використані для переміщення живої сили та техніки (автошляхи, залізниці, взльотно-посадочнi смуги тощо).

З. Визначення об’єктів, знищення яких буде мати важливий вплив на ведення бойових дiй (мости, греблі, атомні електростанції, хімічні заводи тощо).

Е. Розміщення командних пунктів.

Аналіз місцевості є завданням, що виконується фахівцями топографічної служби спільно з фахівцями інженерних військ.Результатами процесу є специфічні продукти у цифровій та графічній формах і текстові звіти. Аналіз мicцевостi входить до процесу розвідувальної підготовки поля бою (Intelligence Preparation of the Battlefield).

На цифрові карти мicцевостi також наноситься оперативна обстановка. Використовуючи цифрові карти мicцевостi у комплексі з цифровими матрицями рельєфу, програмне обладнання “Тактичних інформаційних систем” дозволяє командиру здійснити віртуальний проліт через зону вiдповiдальностi. При цьому командир спостерігає мicцевiсть у трьохвимірному зображенні. Для кращої вiзуалiзацiї мicцевостi у комплексі з цифровими матрицями рельєфу можуть використовуватись аеро- та космічні знімки.

Під час розгляду трьохвимірного зображення місцевості можуть бути показані зони дiй радіолокаційних станцій та систем озброєння. Оцінюючи рельєф мicцевостi за допомогою цифрових матриць рельєфу та вплив погодних умов, як то напрям і швидкість вітру, визначаються зони забруднення та оцінюються наслідки застосування зброї.

Цифрові матриці рельєфу дозволяють визначити зони видимості, що дає можливість планувати приховане переміщення військ, розташування пунктів спостереження тощо. Використання цифрових матриць рельєфу також дозволяє прогнозувати зони затоплення, розповсюдження електромагнітного сигналу тощо.

Використання матеріалів дистанційного зондування, дозволяє проводити оцінку відповідності топографічних карт дійсному стану місцевості, а за необхідності, i виконувати оперативне оновлення карт, визначати зміни, які можуть бути використані у розвідувальних цілях. У випадку відсутності картографічного матеріалу можуть бути швидко в автоматичному режимі створені цифрові моделі рельєфу, а далi – ортофотознімки з яких монтуються ортофотоплани. На ортофотоплани та фотосхеми наноситься координатна сітка та на них, як i на картах, може бути відображена оперативна та географічна інформація.

Обробка багатоспектральних знімків дозволяє визначити характеристики рослинного покрову та характер ґрунту. Радіолокаційні знімки використовують для визначення інформації про рельєф та джерела води. Обробка інфрачервоних знімків дає можливість знайти замасковану техніку противника.

Для вiзуалiзацiї мicцевостi використовуються анаглiфiчнi знімки, що надають можливість ознайомити командирів з характером району бойових дiй.

Маючи широкий набір вихідних даних про місцевість оперативно можуть вирішуватися наступні комплексні військові завдання, як приведено нижче:

Приклад завдання: Необхідно висадити диверсійну групу на 5 вертольотах в районі моста А через річку Б. Необхідно визначити оптимальну зону висадки, та нанести її на карту масштабу 1: 50 000.

Умови: зона висадки повинна бути розташованою на відкритому сухому ґрунті; нахил мicцевостi не повинен перевищувати 10 %; зона висадки повинна бути розташованою не далi 1000метрів від моста А; площа зони висадки не повинна бути меншою 62 500 кв. м; зона висадки не повинна спостерігатися з пунктів В, Г та Д.

Завдяки комплексному використанню геоінформаційних систем, рішення таких та подібних завдань стає досить оперативним, що в значній мірі сприяє досягненню успіху. Ефективність вирішення подібних завдань залежить від рівня підготовки особового складу, використовуємої комп’ютерної техніки, відповідного програмного забезпечення та цифрової топографічної інформації.

Отриманий досвід використання пiдроздiлiв оснащених “Тактичними інформаційними системами” у повсякденній діяльності військ та під час ведення бойових дiй в Боснії довів їх працездатність та високу ефективність вирішення вiйськово-прикладних завдань.

Таким чином, аналіз основних результатів розробки та впровадження геоінформаційних систем у збройних силах провідних країн світу показує, що:

сьогодні приділяється велика увага розробленню та використанню геоінформаційних систем військового призначення;

основним напрямком діяльності у цій галузі є використання за один із світових стандартів ГІС – систем програмного продукту фірми ESRI (США) - повнофункціональної ГІС ARC\INFO;

основною сферою застосування геоінформаційних систем військового призначення є забезпечення органів управління усіх рівнів геопросторовою інформацією.