渡海登岛作战海洋环境辅助决策系统

蒋明慧，庞云峰，叶志敏

(南京军区 a.司令部作战部;b.气象水文中心，南京 210016)

随着海洋领土争端不断，我国海洋权益面临严峻挑战。渡海登岛作战作为解决海洋争端、维护海洋主权的最终手段，将成为我军未来作战的重要样式。信息化条件下，一体化联合渡海登岛作战参战武器装备多、作战行动协同难度大，而复杂多变的海洋环境是影响渡海登岛作战行动成败的关键因素。目前，我军海洋环境影响评估能力与渡海登岛作战保障需求还不相适应，存在底层数据不系统、影响分析不定量、结论显示不直观等问题，严重影响作战保障效果，降低作战保障效益。本文设计了渡海登岛作战海洋环境辅助决策系统，确保在合适的时间、合适的地点，以合适的方式提供准确、及时、客观、定量的海洋环境辅助决策支持产品，以提升渡海登岛作战海洋环境保障水平。

1 系统功能需求分析

渡海登岛作战海洋环境辅助决策系统以一体化联合渡海登岛作战为背景，以海洋环境信息获取、传输、处理、预报为数据基础，通过专家系统、数据库和模拟仿真等技术手段，实现辅助渡海登岛作战指挥决策。具体功能包括5 个方面:一是构建和管理海洋环境数据库，实现各类海洋环境要素信息的获取、处理、存储和管理，以及对数据进行统计、检索等操作，为影响评估和辅助决策提供底层数据支持;二是构建和管理海洋环境影响评估模型库，实现各类作战行动和武器装备影响评估模型的建立和管理，以及对模型库进行增加、删除、修改、查看等操作;三是分析评估海洋环境对主战武器装备的影响，根据海洋环境影响评估模型，结合海洋环境数据，实现对主战武器装备的安全风险和作战效能进行量化评估;四是分析评估海洋环境对作战行动的影响，根据海洋环境影响评估模型，结合海洋环境数据，实现对主要作战行动的安全风险和作战效能进行量化评估;五是直观显示影响评估结论，在统一的地理信息平台上，实现各类影响评估结论的直观显示。

2 系统体系结构

2.1 系统总体结构

根据渡海登岛作战海洋环境辅助决策系统功能需求，采用数据层、逻辑层、表示层3 层体系构架。数据层根据渡海登岛作战主战武器装备及敏感海洋环境要素，建立主战武器装备模型库、敏感海洋环境数据库;逻辑层根据渡海登岛作战的典型作战样式，建立装载上船、海上航渡、立体登陆等作战行动的影响评估算法;表示层主要是人机交互功能模块，包括作战行动实例构建和可行性评估结论输出。系统总体结构如图1 所示。

图1 渡海登陆作战海洋环境辅助决策系统结构

2.2 系统运行流程

根据登岛作战海洋环境保障流程，采取“构建作战行动实例—提取主战武器装备模型—提出海洋环境数据—评估海洋环境影响—输出可行性评估结论-提出辅助决策建议”6 个步骤实现系统运行。系统运行流程如图2 所示。

图2 渡海登陆作战海洋环境辅助决策系统运行流程

3 系统关键环节设计

3.1 数据层设计

数据层负责为逻辑层提供基础数据服务，包括主战武器装备模型库和敏感海洋环境数据库。一是主战武器装备模型库。根据渡海登陆作战装载上船、海上航渡、立体登陆等行动阶段，逐阶段分析可能参战的舰艇、飞机、火炮、坦克等主战武器装备，并逐个装备分析其执行任务中易受海洋环境影响的关键环节，将每种武器的每个环节作为数据记录建立模型库，每条记录包含5 个要素:武器种类(如苏30)、归属(如某航空兵师)、关键环节(如起飞)、敏感要素(如能见度)、评估算法。武器装备模型库的建立基于对典型作战样式的理解，但随着科学技术的不断进步，新的作战样式和新的作战武器不断涌现，因此必须考虑数据层的可扩展性，为主战武器装备模型库预留扩展接口，以适应可能增加的决策需求。二是敏感海洋环境数据库。根据渡海登陆作战主战武器装备，分析其可能受影响的敏感海洋环境要素，将各要素的历史、实况、预报作为数据记录建立数据库。但海洋环境数据要素繁多，格式、区域、密度均有差异，因此必须要考虑数据层的格式标准化。要统一历史、实况、预报数据的格式，固定数据的空间层次、要素类型、网格密度，通过标准化处理达到任何时次(包括历史和未来)、任何区域(包括陆地和海洋)、任何高度(包括高空和水下)、任何要素(包括能见度、海浪等)的数据格式均相同，确保逻辑层方便、无误地阅读和理解海洋环境数据。

3.2 逻辑层设计

逻辑层是海洋环境辅助决策系统的核心部件，包括装载上船、海上航渡、立体登陆等行动的海洋环境影响评估模型。其逻辑运行分为2 个部分。一是提取武器装备模型构建作战行动实例。鉴于所有作战行动均是武器装备执行作战任务的集合，因此可根据作战行动计划，从武器装备模型库中提取对应武器装备模型，按一定的时间序列组合成作战行动的实例。以苏30 执行轰炸任务为例，可提取主战武器装备模型库中的“苏30 起飞”、“苏30 飞行”、“苏30 轰炸”、“苏30 降落”等4 条记录，加上必要的时间、地点、架次等要素构建苏30 轰炸行动的一个实例。二是提取海洋环境数据评估作战行动风险及效能。完成实例构建工作后，即根据武器装备各关键环节的敏感要素，从海洋环境数据库中提取相应要素，并代入该武器装备的评估算法，得出影响评估结论。影响评估既要评估武器平台的安全风险指数，还要在其进攻环节评估其作战效能指数，既规避海洋环境威胁，确保武器平台行动安全，又利用海洋环境特点发挥武器装备的作战效能。

3.3 表示层设计

表示层是人机交互功能模块，除提供作战行动定制输入、数据层管理等功能外，主要负责影响评估结果的可视化显示。一是表述指数化。对武器装备、作战行动的影响评估要通过表述指数化来达到定量评估的目标要求，改变只描述“能或不能”的“0/1 化”表达方式，采用类似气象生活指数的等级评判方法，用诸如“飞机起飞安全指数”、“炮兵射击效能指数”、“机降作战安全指数”等方式分级描述评估结论。二是显示图形化。评估结论的可视化显示必须基于统一的地理信息平台实现图形化表达，可采用类似气象灾害的颜色预警的方法，用诸如“飞机起飞红色预警区域”、“炮兵射击橙色预警区域”、“机降作战黄色预警区域”的方式来显示安全风险或作战效能警示区域。三是误差可估计。在整个海洋环境影响评估过程中，主战武器装备模型库中的评估算法、海洋环境数据库中的环境要素或多或少地存在一定的误差，导致评估结论也不可避免地存在误差，若不对误差进行估计和说明，就可能误导最终的决策建议，因此必须在整个系统设计过程中都考虑误差估计，包括建模误差、算法误差、要素误差等，并在可视化显示的评估结果中，让用户既知道影响结论是什么，又知道结论的误差有多大，还知道误差是由哪些环节造成的，从而做到决策有根有据。

4 结束语

海洋环境对渡海登岛作战影响巨大，但其影响机理非常复杂，建立全面、客观、科学的评估模型，并量化评估其影响程度十分困难。需要基于大量的、基础性调查研究工作，汇集主战武器装备一线使用操作人员、部队一线作战指挥人员的经验数据，综合武器性能、行动样式、环境依赖度等因素构建了主战武器装备的安全风险和作战效能评估模型，并积极大胆在部队演训活动保障过程中对评估模型加以应用和试验，逐步调整和完善评估模型，实现辅助决策。

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