CC BY
83О применении электронных графических документов в системе управления войсками
Полковник Б.А. ФИСИЧ, кандидат технических наук
АННОТАЦИЯ. Рассмотрены вопросы формирования боевых электронных графических документов по управлению войсками с использованием перспективных геоинформационных технологий.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: электронный документ, пространственные данные, объектно-ориентированная модель данных, пространственно-логические связи.
SUMMARY. The issues of forming combat electronic graphic documents for command and control of troops with using perspective geoinformation technologies.
KEYWORDS: electronic document, spatial data, object-oriented data model, spatial-logical connections.
ОПЫТ войн и вооруженных конфликтов показывает, что отображение оперативной (тактической) обстановки в виде графической схемы, привязанной к местности, многократно облегчает командиру понимание сложившейся ситуации и принятие им адекватного решения. Поэтому военные теория и практика требуют от каждого офицера иметь такую схему — рабочую карту. Кроме того, штабы разрабатывают целый ряд графических документов для обоснования решения командира старшему начальнику и доведения задач до подчиненных.
Традиционно в ходе управления войсками графический документ исполняется на топографической карте, масштаб которой обеспечивает оптимальное восприятие информации и удобство работы с ним на соответствующем уровне управления. Каждый штаб для разработки собственных документов использует карты одного масштаба, а для взаимодействия с подчиненными — другого, более крупного. Перенос данных между картами разных масштабов вручную — нетривиальная задача, требующая от оперативного состава высокой квалификации и длительного времени1.
Обычно боевой графический документ по управлению войсками содержит данные обстановки о противнике и о своих войсках с указанием местоположения и характера действий, задач войск и предполагаемых действий противника, сведения о состоянии местности, влияющие на действия войск (например, о РХБ заражении, о разрушении объектов инфраструктуры и т. д.), результаты оперативных (тактических) расчетов и другую информацию.
Оснащение органов военного управления средствами электронной вычислительной техники немедленно сказалось на технологии разработки графических документов. На рубеже ХХ—ХХ! веков для их создания стали использовать (и используют в настоящее время) векторные графические редакторы, например, Corel Draw. Топографическая карта сканировалась и использовалась как фон, масштаб не соблюдался в угоду наглядности. Далее наносились условные знаки обстановки, размещались врезки с результатами оперативных (так-
1 Кандауров Д.Н. Главные ресурсы в распоряжении АСУВ — информация и время // Независимое военное обозрение. 2010. № 38.
тических) расчетов, служебные заголовки. Полученный документ для дальнейшего использования распечатывался на широкоформатном плоттере. Графический документ не имел измерительных свойств*, а снятые с него данные о местоположении элементов боевого порядка (оперативного построения) не обеспечивали проведения оперативных и тактических расчетов.
В дальнейшем стали разрабатываться и применяться специализированные графические редакторы («Рокада», «Равелин» и др.), а также программный комплекс «Интегрированная геоинформационная система военного назначения "Интеграция"». В качестве топографической основы графических документов стала использоваться электронная топографическая карта, на которой условные знаки оперативной (тактической) обстановки привязывались к единой системе координат с математической точностью и уже позволяли решать расчетные задачи. Однако инерция традиции приводит к тому, что окончательным результатом разработки документа все еще является распечатка на принтере, заменяемая в наиболее «продвинутых» органах управления на слайды в программе PowerPoint. Командиры и оперативный состав предпочитают апробированный многолетней практикой прежний, бумажный подход, поскольку он гарантировано обеспечивает выполнение задач управления войсками в установленные сроки.
Как известно, одним из ключевых свойств управления является оперативность, в частности требование обрабатывать данные обстановки быстрее скорости ее развития, что дает командиру возможность своевременно принять решение и претворить его в жизнь, и чем больше времени ему предоставляет грамотная организация работы штаба — тем лучше. Нормативы оперативности деятельности органа управления в перспективе будут сокращаться вследствие повышения мобильности войск, скорости их сосредоточения и развертывания на новых рубежах, а также других факторов будущих боевых действий, поэтому обеспечиваемый таким образом резерв времени для командира будет очень полезен.
Один из путей решения этой задачи — разработка новой технологии подготовки графических боевых документов по управлению войсками, основанной на методах информатики и предполагающей многократное использование данных исключительно в электронной форме (без распечатки). Речь идет об электронных графических документах (ЭГД). Рассмотрим это понятие подробнее.
В соответствии с Федеральным законом от 27 июля 2006 года № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и защите информации», «электронный документ» — это документированная информация, представленная в электронной форме, т. е. в виде, пригодном для восприятия человеком с использованием электронных вычислительных машин (ЭВМ), а также для передачи по информационно-телекоммуникационным сетям или обработки в информационных системах, а документированная информация — это зафиксированная на материальном носителе путем документирования информация с реквизитами, позволяющими определить такую информацию или в установленных законодательством Российской Федерации случаях ее материальный носитель.
* Имеются случаи, когда за счет высокой квалификации специалистов-исполнителей измерительные свойства распечатки сохранялись, однако их надо рассматривать как исключение.
Особенностью ЭГД является то, что он обрабатывается в географических информационных системах (ГИС), оперирующих пространственными данными2 — данными о пространственных объектах и их наборах. В ЭГД имеются либо исходные данные, загружаемые в базу данных ГИС, либо он может формироваться средствами ГИС и содержать некие результаты обработки данных, предназначенные для дальнейшего использования в других ГИС.
Таким образом, под ЭГД в настоящей статье будем понимать электронный документ, содержащий пространственные данные, а также любые другие типы данных (рис 1).
,-71?/ / и и и и / И 111 \-_Н^ЛУ\\-\\ \\\
////•7/7/ 1ВШ 1 1 1 ЙЙ А у\\Л%\\\\\\
У/У/ /081В /0111 В1\%%%\
Рис. 1. Электронный графический документ
Поскольку наличие в ЭГД пространственных данных (ПД) является его отличительным признаком, рассмотрим их классификацию (рис. 2).
Геодезические данные — ПД, отражающие представление о форме Земли и математический аппарат позиционирования любых объектов на ее поверхности (система координат). Она закрепляется на местности сетью геодезических пунктов, положение которых фиксируется методами космической геодезии (с использованием ГЛОНАСС и других спутниковых систем) и заносятся в соответствующие каталоги. Координаты всех остальных объектов определяются относительно этих пунктов путем прямых или косвенных измерений. Например, привязка огневых позиций артиллерии предполагает, что маршрут движения топопривяз-чика к ним начинается от пункта с известными координатами.
Для решения задач на местности геодезических данных недостаточно — необходимы данные о положении местных предметов — топографические данные. Перечень таких предметов достаточно условен, определяется соответствующими стандартами и руководствами3 и при необходимости может быть изменен4.
2 ГОСТ Р 52438-2005. Географические информационные системы. Термины и определения.
3 Руководство по картографическим и картоиздательским работам. Часть 1. Составление и подготовка к изданию топографических карт масштабов 1:25000, 1:50000, 1:100000 (утв. ГУГК СССР 12.04.1977, Минобороны СССР, 1977.
4 Пластинин Л.А., Ступин В.П., Масленников С.А., Гарнов А.Н. Концепция разработки содержания электронной специализированной топографической карты сибирской Арктики // Сборник трудов всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование средств и методов сбора и обработки геопространственной информации и системы подготовки специалистов в области топогеодезического и навигационного обеспечения». СПб. ВКА им. А.Ф. Можайского, 2016. С. 254—260.
ЧУ *
Центр масс Земли
Рис. 2. Классификация пространственных данных
Все остальные ПД относятся к тематическим — это данные обстановки, указанные выше.
В идеале каждый ЭГД должен содержать максимально полный, детальный и точный массив данных, обеспечивающий решение автором ЭГД (командиром) стоящей перед ним задачи.
За минимальный элемент ПД принято считать пространственный объект, который может соответствовать какому-либо местному предмету (например, федеральная автомагистраль М1), элементу боевого порядка (например, опорный пункт 1 мср) или отражать важное для моделирования обстановки абстрактное понятие (линия соприкосновения с противником, разграничительная линия между соседними воинскими формированиями и др.).
Каждый пространственный объект характеризуется координатными и атрибутивными параметрами. Первые отражают его местоположение, форму и размеры, вторые — все остальные свойства (например, материал, из которого он построен (для зданий и сооружений), характер растительности — для леса (хвойный, лиственный, смешанный), средняя толщина деревьев, среднее расстояние между ними и т. д.). Необходимо учитывать, что данные обстановки, получаемые в ходе военных действий, могут быть неточными, противоречивыми, устаревшими. Иногда параметры объектов выражены в оценочных категориях: «до роты пехоты на БТР» (а сколько всего?), «квартал высотных зданий» (насколько высотных?), «рядом с шоссе» (насколько близко?), «в квадрате 6700» (а квадрат километровой сетки на топографической карте масштаба 1:100000 покрывает площадь 4 км2). Зачастую они носят характер допущенный и описываются словами «предположительно», «маловероятно», «как правило» и пр.
Значения параметров пространственных объектов, содержащихся в ЭГД, являются относительно верными, однако их точность снижается с течением времени. Оценочные категории подразумевают нечеткость параметров пространственного объекта, которым также присущ вероятностный характер. Эти свойства пространственных объектов должны найти отражение в ЭГД, так как они непосредственно влияют на результаты оперативных (тактических) расчетов и моделирования операции (боя), являющихся важнейшим направлением деятельности органов военного управления5.
Данные о местоположении, форме, размерах и других параметрах объектов формируются посредством какого-либо измерения. Для этого, как правило, применяется топографическая карта, навигационная аппаратура потребителя ГЛОНАСС/GPS, дальномерно-угломерные устройства и другие средства. Иногда используется глазомер, различные справочные документы. Здесь предполагается оценка метрологических свойств (абсолютная и относительная погрешность, среднеквадрати-ческое отклонение и др.) средств измерений. Понимание этих свойств обеспечит более адекватное применение ПД для оценки обстановки.
Между пространственными объектами (вне зависимости от их природы) существуют пространственно-логические связи (далее — ПЛС), структура которых весьма разнообразна и во многом зависит от целей моделирования. Обязательна иерархия во всех звеньях подчиненности: рядовой — отделение (экипаж, расчет), взвод — рота (батарея) и т. д., вплоть до объединенных стратегических командований, центральных органов военного управления и Вооруженных Сил в целом. Необходимо учитывать, что из состава воинских частей зачастую выделяются отдельные формирования для выполнения самостоятельных задач. Взаимодействие организуется между соседями по боевому порядку (оперативному построению) на смежных флангах, а также приданными или содействующими частями и подразделениями артиллерии, общевойскового соединения РХБЗ, РЭБ и других (сил) войск.
Специфические структурные связи возникают при моделировании между объектами наших войск и противника. Установление таких связей является отдельной научно-технической задачей, решение которой обеспечит формальное определение таких пространственных объектов, как «линия соприкосновения с противником», «зона ответственности воинского формирования» и др.
Кроме структурных, имеют место взаимосвязи всестороннего обеспечения каждого воинского формирования органом, ответственным за эту функцию.
Существуют связи элементов боевого порядка с объектами местности. Например, 1075-й стрелковый полк и обороняемый им разъезд Дубосеково взаимосвязаны как субъект и объект выполнения боевой задачи (в подавляющем большинстве случаев она привязана к тем или иным топографическим объектам).
Отражение всех ПЛС между пространственными объектами невозможно при использовании существующего подхода к отображению обстановки в ЭГД, конечной целью которого является распечатка или слайд PowerPoint. Также данный подход требует от командиров и оперативного состава множество ПЛС держать в голове, учитывать их при анализе обстановки. При отсутствии у них высокой квалификации и
5 Денисов В.Н., Саяпин О.В., Тиханычев О.В. О месте математического моделирования в работе органов военного управления // Военная Мысль. 2016. № 5. С. 28—33.
достаточного опыта или при невозможности их применить, возникают чрезвычайно опасные ситуации. Скажем, упущения в топогеодезической подготовке зоны ответственности воинского формирования неоднократно приводили к тому, что войскам приходилось действовать на незнакомой местности, поскольку устаревшие карты не обеспечивали решение боевых задач с требуемой эффективностью (в качестве примера можно привести новогодний штурм г. Грозного 1994—1995 гг.6). После выявления этой проблемы требуемые карты создавались и доводились до войск в авральном режиме.
То же самое можно сказать и про любой род войск, поскольку в каждом из них существуют особенности, которые необходимо учитывать при подготовке и в ходе военных действий. В настоящее время командир должен помнить о них сам или подбирать в штаб офицеров высочайшей квалификации, что не всегда возможно. Поэтому в ЭГД необходимо реализовать такую модель данных, которая сочетает легкость автоматизированной математической обработки параметров пространственных объектов с простотой переконфигурирования структуры связей между ними.
Наиболее перспективной моделью данных для реализации в ЭГД является объектно-ориентированная (далее — ООМ)7. Действительно, она предполагает отдельное моделирование каждого объекта в виде совокупности данных о его свойствах и методов их обработки. В качестве свойств объекта выступают его качественные и количественные (в том числе, пространственные) характеристики, различные ПЛС с другими объектами, что позволяет быстро менять структуру взаимодействия между ними. Кроме того, в арсенале ООМ присутствуют механизмы (обработка событий, обмен сообщениями, интерфейсы и др.)8, которые обеспечивают обновление в автоматическом режиме (т. е. максимально оперативно) данных о пространственных объектах. Это отслеживание изменений обстановки (параметров пространственных объектов), перевычисление ее показателей (например, соотношение сил на участке фронта с учетом потерь), установление структуры подчинения воинских формирований ПЛС, а также установление ПЛС задач воинских формирований с пространственными объектами местности. Например, задача «1 мсб в ходе наступления занять населенный пункт Дубки и к исходу дня выйти на шоссе М1 и захватить мост через реку Пехорка» преобразуется в ПЛС между объектами «1 мсб» «н.п. Дубки», «шоссе М1», «мост», «река Пехорка».
ПЛС пространственных объектов также предлагается применить для построения фильтра, благодаря которому пользователь может получить интересующие его сведения. Для воинского формирования создается массив объектов и по их данным определяется, кому оно подчиняется, какую имеет задачу, из каких частей (подразделений) состоит (включая приданные), где они размещены и т. д. Поскольку ООМ не ограничивает сложность моделируемых данных и обеспечивает их динамическое изменение, моделирование вероятностей и нечетких переменных в составе объектов не составляет затруднений.
Применение ООМ предполагает создание на универсальном алгоритмическом языке программирования (например, С++) библиотеки классов*, в состав которой входит по одному и более классу для каждо-
6 Шестопалов С. Молох Грозного. Ярославль, Рыбинск: Рыбинский Дом печати, 2013. С. 91.
7 Шлеер С., Меллор С. Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях / пер. с англ. Киев: Диалектика, 1993.
8 Там же.
* Под классом в ООМ понимается предварительное списание всех однотипных объектов, включенных в нее.
го типа пространственных объектов, включаемых в состав ЭГД. Здесь и элементы местности с учетом ее сезонных, метеорологических и антропогенных изменений, и элементы боевого порядка (оперативного построения) и другие составляющие обстановки. При формировании нового ЭГД на основе классов из библиотеки в памяти ЭВМ формируются объекты, отражающие свойства реально существующих пространственных объектов, при этом часть данных копируется с ранее созданных ЭГД, а часть — из баз данных военнослужащих, подразделений, частей, соединений, объединений с указанием штатного вооружения, специальной техники и фактической укомплектованности. Такие базы уже существуют, причем отдельно для учета боевого и численного состава, отдельно — для тылового и технического обеспечения и т. д., поэтому необходимо организовать автоматизацию доступа к ним при формировании ЭГД и изменений в ЭГД при корректировке базы данных. Также целесообразно разработать конструктор структуры объектов, который позволит командиру визуально установить (отредактировать) ПЛС подчиненности и другие связи между элементами боевого порядка, всестороннего обеспечения взаимодействующих сил и средств.
Предлагаемый подход потребует уточнения существующей системы условных знаков оперативной (тактической) обстановки. Например, потребуется ввести новые обозначения для воинских формирований. В настоящее время они ассоциируются с условными знаками соответствующих командных (командно-наблюдательных) пунктов, однако очевидно, что это не одно и то же, особенно с точки зрения математической модели. Надо сохранить преемственность с существующей системой, в том числе и параллельное использование ее отдельных элементов, чтобы упростить для оперативного состава переход к нововведениям.
Особую сложность представляет формирование структуры объектов обстановки за войска противника. Здесь надо учитывать, что он прилагает все усилия, чтобы усложнить нашему командованию решение этой задачи. Данные разведки о местонахождении сил и средств противника могут иметь (и, как правило, имеют) нечеткую привязку к местности, актуальность этих данных ограничена по времени и непрерывно снижается. При продолжительном их отсутствии местоположение и структуру противостоящей группировки можно предсказать лишь с некоторой долей вероятности.
Значительную сложность представляет обмен данными обстановки между пунктами управления. В настоящее время зачастую ПД обрабатываются средствами ГИС или векторных графических редакторов (например, Corel Draw), а атрибутивные данные — отдельно в других программах (например, MS Excel). Такая технология досталась в наследство от подхода, нацеленного на распечатку, и требует от должностных лиц значительных интеллектуальных усилий для безошибочного совмещения (синхронизации) ПД и атрибутивных данных.
Применение ООМ предполагает хранение и пространственных и атрибутивных данных в составе объектов ЭГД. При этом появляется возможность автоматически оценивать содержащиеся в ЭГД данные, при необходимости обновляя отдельные их элементы в других ЭГД. Например, командир роты запрашивает средствами АСУ сведения о местоположении и состоянии техники своего подразделения. В ответ в автоматизированном режиме получает от каждого командира боевой машины формализованное донесение и формирует массив объектов
(ЭГД), каждый из которых содержит координаты местоположения боевой машины (метрические данные) и набор атрибутов: принадлежность к подразделению, а также количество боеприпасов, остаток топлива, биометрические данные экипажа и т. д. Эти данные загружаются в ЭГД «Рабочая карта командира роты», при этом полученные данные сравниваются с имевшимися ранее. Обновленное донесение направляется в штаб батальона (в виде ЭГД), где его анализируют и вносят изменения в ЭГД «Рабочая карта командира батальона» и т. д., вплоть до высшего руководства Вооруженных Сил.
Таким образом, предлагаемые в данной статье ЭГД необходимо рассматривать как средство отображения оперативной (тактической) обстановки и решения боевых задач, непосредственно связанное с программным и информационным обеспечением автоматизированной системы управления войсками на основе объектно-ориентированной модели данных. Полагается, что в перспективе такой подход обеспечит многократное повышение оперативности деятельности штабов и других органов военного управления.
