張歡　劉磊　張汀

摘要：河流和地形作為作戰(zhàn)環(huán)境中的主要特征，對(duì)指導(dǎo)信息化作戰(zhàn)具有重要的意義。本文首先闡述了河流和地形對(duì)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的影響，研究了它們的一致性關(guān)系，并基于一致性，對(duì)某一地區(qū)的河流進(jìn)行了特征提取。最后，本文針對(duì)河流和地形可能出現(xiàn)的不一致情況，總結(jié)了其探測(cè)及改正方法。

關(guān)鍵詞：戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境;河流;地形;一致性;特征提取

一 引言

戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境是指“戰(zhàn)場(chǎng)及其周?chē)鲬?zhàn)活動(dòng)有影響的各種情況和條件的統(tǒng)稱(chēng)，包括地形、水文、氣象等自然條件，人口、民族、交通、建筑物、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等人文條件，以及國(guó)防工程構(gòu)筑、作戰(zhàn)物資儲(chǔ)備等戰(zhàn)場(chǎng)建設(shè)情況”。從作戰(zhàn)、指揮活動(dòng)的要求出發(fā)，要建立數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，就需要提供處理環(huán)境數(shù)據(jù)、組織管理戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境信息的依據(jù)，因此我們需要研究戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境[1]。在本文中，我們主要討論陸戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中以河流和地形為主的自然環(huán)境。

分析戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的手段通常有實(shí)地勘察、地圖和相關(guān)資料分析。其中，地圖是地理信息的主要表達(dá)方式，具有可度量、可解讀、可概括等特點(diǎn)，是戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境分析的基本工具。以數(shù)字地圖為基礎(chǔ)，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)的方法，研制相應(yīng)的分析模型，基于各種指標(biāo)，建立環(huán)境分析圖，是未來(lái)數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境應(yīng)用研究的重要內(nèi)容之一。本文基于GIS討論了河流和地形及其一致性，并利用該一致性，研究了提取地形中河流的方法，并針對(duì)河流和地形可能出現(xiàn)的不一致情況，總結(jié)了其探測(cè)及改正方法。

二、地形、河流與信息化戰(zhàn)爭(zhēng)

在作戰(zhàn)自然環(huán)境中，河流和地形是影響和制約作戰(zhàn)行動(dòng)的主要因素。地形是指作戰(zhàn)地理環(huán)境的核心要素，是戰(zhàn)場(chǎng)的基本構(gòu)成要素，也是軍隊(duì)行動(dòng)的客觀基礎(chǔ)。如“戰(zhàn)斧”式巡航導(dǎo)彈使用了地形匹配制導(dǎo)技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)地形越復(fù)雜，制導(dǎo)精度越高。因此，在信息化作戰(zhàn)中，要充分認(rèn)識(shí)地形環(huán)境在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)指導(dǎo)作用，能動(dòng)地利用有利的地形環(huán)境，克服其不利因素。

河流是部隊(duì)機(jī)動(dòng)的天然障礙。如江河會(huì)影響武器的使用，對(duì)兵力展開(kāi)造成妨礙，阻擋行軍去路，給作戰(zhàn)帶來(lái)嚴(yán)重的影響。此外，河流是天然的航道，可作為軍事運(yùn)輸線，及時(shí)地從水陸兩方運(yùn)送物資，保障作戰(zhàn)的需要。河流也是作戰(zhàn)中的天然防御系統(tǒng)，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中具有重要戰(zhàn)略意義[1]。

三、基于Arcgis的戰(zhàn)場(chǎng)地理環(huán)境特征提取的研究

由于各個(gè)地區(qū)河流的水文地理特點(diǎn)是不同的，因此要制定適合的作戰(zhàn)計(jì)劃，就需要提取出戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中地形數(shù)據(jù)的河流特征，以掌握每一條河流的具體特點(diǎn)。河流和地形數(shù)據(jù)在地形圖中，是密不可分的，他們之間存在著強(qiáng)烈的空間相關(guān)性，即二者具有一致性的空間關(guān)系：水流具有自上而下流的特性，且在流動(dòng)時(shí)沖刷的該地地形，最后水流聚集在高程最低處，產(chǎn)生出河流[2]。利用地形和河流的一致性，可以從地形數(shù)據(jù)中提取出河流。

在DEM中包含有各種分辨率的地形高程信息，可以提取出大量地表形態(tài)信息，如流域等。隨著流域特征提取研究方法的不斷成熟，各種專(zhuān)業(yè)軟件和計(jì)算機(jī)模型相繼推出，所有這些軟件和模型中，尤以ESRI的ArcGIS最為成熟，應(yīng)用也最為普及。因而本文以ArcGIS10.1為軟件平臺(tái)，采用的是ArcGIS10.1中的水文分析模塊，該模塊采用的是地表徑流漫流模型以提取河流和匯水區(qū)：首先，在對(duì)原始的規(guī)則格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行洼地填充，在再填充后生成的無(wú)洼地DEM數(shù)據(jù)上利用最大坡降法的原則，計(jì)算出每一個(gè)柵格的理論流向;接著，根據(jù)水流在重力作用下由高程大的地方流向高程小的低處的原理，計(jì)算出每一份柵格格網(wǎng)在該處的總的格網(wǎng)數(shù)，這即叫做該處的匯流累積量;我們假定每一個(gè)柵格格網(wǎng)都具有一份水流，則所有的格網(wǎng)的匯流累計(jì)量就可以表達(dá)該格網(wǎng)的水流總量，再選取適當(dāng)?shù)膮R流量閾值，則可以生成顯示該閾值范圍外的柵格河網(wǎng)[3]。

本文選取了某一谷底較為明顯的區(qū)域進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，如圖1所示，為實(shí)驗(yàn)中部分截圖示意圖。其中，圖（1）為所選實(shí)驗(yàn)區(qū)域的部分等高線圖截圖，生成的規(guī)則格網(wǎng)DEM如圖（2）所示，選取一定的閾值生成的河網(wǎng)如圖（3）所示。

四、戰(zhàn)場(chǎng)自然地理環(huán)境特征一致性的研究

在河流和地形數(shù)據(jù)的獲取、更新過(guò)程中，可能出現(xiàn)因數(shù)據(jù)的獲取手段、更新時(shí)間、在制圖綜合中的概括程度的不一致，產(chǎn)生二者數(shù)據(jù)的空間關(guān)系出現(xiàn)不一致性的矛盾情況，這表現(xiàn)為等高線入水、河流爬坡等現(xiàn)象[4]。為了能利用正確的地形和河流數(shù)據(jù)，實(shí)施準(zhǔn)確的指揮，做出正確的判斷，提高作戰(zhàn)指揮的效能，對(duì)于這種空間關(guān)系出現(xiàn)沖突矛盾的現(xiàn)象，我們需要進(jìn)行不一致性關(guān)系的探測(cè)和改正。國(guó)內(nèi)很多GIS專(zhuān)家都提出了較好的探測(cè)和改正方法，如單調(diào)鏈法，向量變換法，仿射變換法等。

五、結(jié)論

河流和地形作為作戰(zhàn)自然環(huán)境中的重要要素，對(duì)軍事決策、戰(zhàn)場(chǎng)指揮、軍事行動(dòng)和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境建設(shè)及改造有著重要的作用。在地圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，地形和河流之間存在著顯著的空間依賴(lài)性二者具有一致性，利用這種一致性，本文基于ARCGIS對(duì)地形中河流進(jìn)行了提取。但實(shí)際上，常常有“河流爬坡”、“等高線入水”等沖突矛盾現(xiàn)象的出現(xiàn)，因此文中闡明了目前國(guó)內(nèi)的一致性探測(cè)和改正方法。

參考文獻(xiàn)

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