基于三维战场环境仿真系统的军事业务开发系统

三维战场环境仿真系统建设背景

作战模拟是战争的“预实践”。作战模拟能形象地表现作战过程，描述武器、装备、人员、战略、战术、技术、指挥、情报和后勤在一场设想的战争中的作用和表现，帮助人们思考实际作战中可能发生的情况和可能采取的对策，并分析在各种决策下的可能后果。

作战模拟可分为实地军事演习、现场实验、沙盘作业、图上作业、战争对策、计算机模拟等几种类型。采用GIS仿真技术不仅为研究战争提供了科学的方法，使研究的进程更加逼真、更加接近于实战，使研究的结果更加可信，从而有利于提高指挥艺术和作战技能。

建设目标

“三维GIS军事模拟仿真”是集地理信息系统（GIS）技术、定位系统（GPS）技术、卫星遥感（RS）技术、虚拟现实技术（VR）等高新技术于一体，为应急军事任务设计相应功能，应用于多个军事领域。可以构建陆、海、空、天、电五维战场环境，用户在构建的战场环境中进行军事对抗模拟演习，战术的规划及实施，战前、中、后的数据分析，并且任何一个战略战术部署都可以被实时呈现，进行移动物体(人员，车辆及武器装备)的跟踪及地理远景的观察，强化用户对物体的情景意识及决策。

国防军事仿真模拟模块

战场环境构建

战场环境是指作战行动所在空间牵扯到的各种因素，包括地理信息环境、气象环境、电磁环境等。准确的构建战场环境，有利于真实再现作战场景，准确地模拟作战环境对作战行动的模拟，为作战方案正确与否的评估打下良好的基础。

地理信息环境构建

支持多种格式的地理信息数据，包括数字高程数据、影像信息、矢量数据、建筑模型数据等。系统可以应用数字高程数据、影像数据构建地理信息环境，显示地形数据的高低起伏；应用城市模型数据构建作战区域的地物信息，显示战场区域的城市建设情况；应用矢量数据，显示道路战场范围内的铁路、河流、桥梁、道路等信息，为部队的部署调度，提供信息支持。

兵力部署调整

战时部队部署的位置、兵力情况，反映着战时双方实力的情况，决定着作战方案的制定。GIS军事仿真系统可以真实再现战时双方的兵力分布情况，并可对兵力进行重新部署调整，为作战方案科学的制定，奠定良好的基础。

部队集结机动

随着战争的开始，各作战单位密集穿梭于作战区域。选择合理的集结地点，科学规划进军路径，有利于战争局势的掌控。可以进行各种最有路径计算，并对部队行军路径进行规划调整，并按照各行军路径进行战争推演。

三维GIS军事模拟仿真，可以进行各实体进攻路径规划，用户可以通过鼠标操作改变各作战实体的行动路线。

可以模拟空地联合作战。

战场火力打击

主战武器的应用是战争胜负的关键。真实再现火光四溅、硝烟弥漫的战场，有利于使用户产生身临其境的感觉具有模拟各种火力打击功能，可以构建炮弹、导弹等火力打击效果，再现爆炸、硝烟等打击后场景。

模拟空战打击效果。

模拟各种作战打击效果 。

模拟各种舰船行动，导弹攻击效果。

模拟二炮作战整个过程，包括导弹发射、导弹升空分节、导弹攻击等。

军事业务开发系统

一、防空想定教学系统

系统概述

防空想定教学系统在统一的地理框架基础上，通过想定教学演练，训练中高级指挥官在防空体系中的各项能力，检验和提升人防干部学员对人防相关理论知识的理解，锻炼和提高受训人员的组织指挥能力和谋略水平。

系统功能

1、训练流程

该系统的主要功能为联合防空作战想定教学，及通过该软件对真实防空的模拟训练，通过该功能学员可完整的实现方案想定、方案实施、方案评估等一系列流程，并最后形成方案评估报告。具体流程如下：

1.1基本作业

学员任务

指导员布置的基本模拟演习训练要求。包括该次训练的基本任务，最低完成要求和演习的目的、意义。

1.2 补充作业

包括对基本任务的补充和说明、临时添加条件或者由于突发事件添加的临时变更条件。

1.3学员决心

学员判断局势和下决心阶段。

1.4方案制定

学员根据自己的判断和下的决心进行最终的方案制定。

1.5方案评估

此时在兵力部署合理性、制压飞机效能、地空导弹抗击效能等方面对学员的方案做科学合理的评估，以达到训练的目的与意义。

2、二三维地图浏览

2.1三维环境仿真

2.2二维军标系统

3、局部导航

该功能提供局部图，为主窗口显示的地图做导航功能。

4、方案打印功能

可将显示在三维图的防空方案效果图打印输出，保存为纸质文件。

5、要素分层

通过该功能，指导员或学员可以灵活的操作地图要素，对不同要素分层并进行合理的上下叠放次序安排。

系统结构

系统主要包括四大模块，预警探测模块，指挥控制模块，武器拦截模块及装备保障模块。同时提供仿真三维环境，各种地理分析工具，建立重要目标对象数据库，辅助部署工具箱，教学方案存档等实用功能。

采用标准技术架构实现，分为三个层次：表示层、业务逻辑层、数据层，具有良好的拓展性。提出了掩护价值的概念，并建立了新的评价区域防空部署的指标体系，优化了防空部署模型。

业务应用

该系统是基于三维GIS的军事模拟教学系统，主要功能分为教员培训教学、学员考核学习。系统包括三个想定方案：联合火力打击作战想定、联合封锁作战、联合防空作战想定。每个方案都针对性地进行真实战况模拟，学员可通过该系统进行作战方案的制定，修改，执行，效果判定，不动一兵一卒，有效地完成学员培训与教学。

二、人防辅助决策系统

系统概述

人防辅助决策系统是以省市两级人防业务部门的职能特点为依据，依托GIS空间平台，构建服务于人防业务信息管理、防空防灾指挥辅助决策等核心业务的应用支撑平台。系统实现了将人防业务数据在多级别比例尺的电子地图中展现、管理以及统计分析，又可以集成视频会议、移动指挥等业务系统。在此基础上，系统还整合了态势推演、重点目标防护、人口疏散、指挥调度等智能分析组件，为省市两级人防指挥部门，在业务管理、防空、防灾综合指挥中提供辅助决策信息。

系统功能

1、人防三维场景设置

三维场景设置可以直观的反应出灾害状况和毁伤程度以及防护设备的安置，便于决策者制定有效可行的应急防护方案，以护国家重要设施、保障人民群众正常生活。

2、危害情况设置

危害情况包括爆炸、火灾、泄露。

爆炸：由于操作不当或其它一些原因，有可能造成储罐压力过大，导致储罐区爆炸，使有毒有害气体外泄或造成火灾。

具体操作，选择危害情况设置菜单下的爆炸按钮，并在地图上假定的地点点击鼠标左键进行设置。爆炸效果如图：

火灾：由于人为原因，如吸烟、误操作等，引发发电厂区起火，造成易燃易爆化学物质的燃烧。储罐区储存物料具有易燃、易爆、有毒等危险性，因此在储运过程中最主要的危险性是储运物料的泄漏、挥发而发生的火灾、爆炸事故。泄漏可能发生在储罐、管线、泵体及装车过程中。当泄漏物料与空气混合物处于火灾或者爆炸极限范围内，遇点火源就会发生火灾或者爆炸事故。点火源可能是明火(包括违章动火)、电气火花、摩擦撞击火花、交通工具排气管火花、使用手机、静电荷积聚引起的放电火花及雷电危害等。

设置操作同爆炸设置。

泄露：由于设备老化或操作失误等原因，有可能造成意外事故的发生，造成部分发电中断，发电厂内的有毒有害物质可能向外泄漏和扩散，危及周围居民的生命安全。

设置操作同爆炸设置，但会弹出泄露参数对话框，对泄露物进行方向、速度、角度设置。如下图：

设置完成之后点击确定按钮，再点击假定泄露位置。泄露效果如下图：

图中范围即为泄露范围，并在不断向外扩散

了解了爆炸、火灾、有害物质泄露的发生地点以及扩散范围后，可有效的制定人员疏散、设施抢修等计划。

3、空袭情况设置

未来信息化条件下作战，使用常规武器打击对方重要经济目标越来越受到各国的重视。我厂地处沿海地区，又属一级重要经济目标。战时，企业遭受敌巡航导弹、反辐射导弹和精确制导炸弹（如石墨弹、燃烧弹）等打击的可能性比较大，一旦遭袭，将造成大面积停电，严重影响、干扰人民群众正常的生产、生活，削弱战争潜力，对民心影响较大

本系统主要设置了：空地导弹、舰地导弹、地地导弹三种打击方式。

空地导弹设置：点击空袭情况设置菜单下的空地导弹，首先点击敌武器准备位置，再次点击地图设置打击路线及目标所在位置。

舰地导弹设置：操作同空地导弹设置。

地地导弹设置：操作同空地导弹设置。

通过空袭演练的设置，可以直观的反映出可能受到的敌人兵器打击及方式，为制定有效的保护方案提供依据。

4、防护手段设置

根据可能受到的自然灾害以及敌人兵器打击破坏等情况，而设置的各种防护措施。包括雷达干扰、空飘雷、空飘网、角反射器、水幕、烟幕、铁丝网、迷彩等防护措施。

所有防护措施的设置操作相同，即点击防护手段设置下的相应按钮，再在地图需要设置位置点击。

设置雷达干扰、角反射器可干扰敌人飞机，诱导敌人飞机和导弹，使其偏离重要经济目标。

雷达干扰

角反射器

设置空飘雷空飘网可形成空中雷网，对敌攻击武器进行有效拦截。

国电周围的空飘雷及空飘网

设置烟幕、铁丝网等障碍物可以形成防护墙。

设置各种制式水幕和其他材料 对目标进行遮障伪装，从而消除或减小目标与背景反射或辐射电磁的区别。

设置迷彩等伪装措施可以降低敌人的空袭命中率。

5、防护方案浏览

5.1国电防护方案

电力是国民经济的重要命脉，是工农业生产和人民日常生活所必不可少的动力资源，战时电力供应的持续与稳定，事关城市人民防空袭作战的成败，事关战争潜力的发挥，战时一旦电力企业遭敌空袭破坏，将严重影响作战装备物资的生产供应，影响社会正常的生产生活秩序和民心士气，对人民防空行动影响极大。从近几场局部战争看，电力企业已成为现代战争中强敌空袭打击的主要目标。因此，搞好电力企业的防空袭斗争准备，已成为人民防空工作的重要任务，必须高度重视，从现在做起。

为积极应对现代高技术局部战争对人民防空袭作战的挑战，扎实做好重要经济目标的防护工作，适应未来高技术条件下人民防空斗争的需求，指导电力企业的防护行动，提高我市人民防空的整体能力，保护战争潜力，保障社会安全和人民生命财产安全。根据《中华人民共和国人民防空法》和《江苏省人民防空条例》关于城市重要经济目标防护的要求，常州市新北区人民防空办公室和国电常州发电有限公司联合，针对国电常州发电有限公司的具体情况，制定《国电常州发电有限公司防护方案》。

浏览操作：选择新北区防护方案菜单下的国电防护方案。弹出国电防护方案目录，选择相应目录内容即可查看方案内容。

5.2化工防护方案

化学工业是国民经济的重要支柱产业，化工产品是工农业生产和人民日常生活所必不可少的物质资源。同时，也因其固有的化学危险性，会对人身安全构成威胁，据统计，全国2005年共发生危险化学品事故147起，死亡人娄达229人，并且，这6年来化学事故发生频率呈波浪式上升，严重威胁了人们的生命财产安全。战时，化学工业是支持战争，维护战争潜力都将发挥着重要的作用。但由于化学工业基地目标明显、结构脆弱，一旦遭敌空袭破坏，极容易产生爆炸、火灾、中毒、放射性等次生灾害，并且具有危害范围广、持续时间长、连锁反应强等特征。将严重影响作战物资的生产供应，影响社会正常的生产生活秩序和民心士气，对人民防空行动带来十分不利的影响，事关城市人民防空袭作战的成败。从近几场局部战争看，重要化工企业已成为现代战争中强敌空袭打击的主要目标。因此，搞好化工企业的平时的安全防范以及战时防空袭作战准备，已成为人民防空工作的重要任务，必须高度重视。

为积极应对平时突发化学事故和信息化局部战争对人民防空袭作战的挑战，扎实做好园区的“两防”（即：防灾防空）工作，适应未来高技术条件下人民防空斗争的需求，指导园区的防护行动，提高园区“两防”的整体能力，保护战争潜力，保障社会安全和人民生命财产安全。根据《中华人民共和国人民防空法》和《江苏省人民防空条例》关于城市重要经济目标防护的要求，针对园区企业的具体情况，制定《滨江化工储罐区防护方案》。

浏览操作：选择新北区防护方案菜单下的化工防护方案。弹出国电防护方案目录，选择相应目录内容即可查看方案内容。

6、其他功能与辅助说明

6.1自然灾害设置

考虑到自然天气和自然灾害对防空的影响，使防空工作产生可变性、可挑战性，该系统在人防三维场景设置中添加了自然灾害设置功能。

该功能包括添加洪涝因素、地震因素，通过参数设置在演示图中添加洪涝效果、地震效果，真实反映自然灾害对防空的影响效果。

6.2标绘功能

该功能包括线路标绘，作战指挥标绘，重要机场、港口标绘，雷达及其扫描范围标绘、兵力部署标绘、文字标绘等功能。

其中代表性功能如下：

1. 兵力部署标绘，点击，弹出对话框，进行兵力部署设置。

2. 重要港口标绘，点击，弹出对话框，对将要标绘的重要港口进行属性设置。

3. 雷达及其扫描范围标绘，点击，弹出对话框，对将要标绘的雷达的扫描半径与扫描范围进行设置。

系统结构

人防辅助决策系统主要包括日常业务子系统、组织指挥子系统、系统管理子系统。

业务应用

该系统是基于Magis军事三维基础平台的二次开发产品，该系统不仅包含了Magis平台的三维显示、场景模拟、地形分析等基础功能，也根据人防部门的需求做了一系列人防核心功能。除了防空作战模拟的三维虚拟显示让虚拟作战更真实生动外，更为辅助领导决策提供了重要的依据。