Текст книги "Основы применения военной геоинформационной системы «Оператор» в радиотехнических войсках"

Автор книги: К. Доронин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 2 страниц)

К. Доронин
Основы применения военной геоинформационной системы "Оператор" в радиотехнических войсках

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время автоматизация различных процессов в современной жизни обретает широкий характер. Разработка и усовершенствование автоматизированных систем намного упрощает выполнение различных задач в различных сферах. Процесс автоматизации не обходит стороной и вооруженные силы. В войсках обширно внедряются информационные системы и технологии для решения различных задач. Не остается в стороне и военная топография, новые разработки в области геоинформационных систем позволяют оперативно решать различные задачи при планировании и ведении боевых действий войск.

При работе с бумажными версиями карт затрачивается большое количество времени при выполнении различных операций. Склейка карт, измерение расстояний между объектами, построение профилей местности, анализ рельефа местности, нанесение обстановки и различной информации – все это требует большого количества времени. Однако, время планирования боевого планирования ограничено, и возникает необходимость оперативной подготовки графических боевых документов с соблюдением временных рамок и требований руководящих документов. Бумажные версии карт требуют непрерывного учета лицами, ответственными за топогеодезическое обеспечение в части. При разработке документов «от руки» есть определенные плюсы – отсутствие необходимости оборудования для разработки карт (электронно-вычислительные машины, крупногабаритные печатающие устройства), возможность наносить любые знаки от руки. Необходимо помнить и о том, что от ошибок человека не застрахован никто, и из-за одной ошибки, может появиться необходимость перерисовывать карту.

Рассмотрим применение электронных карт. Хранение карт осуществляется в отдельных файлах, соответствующих номенклатуре карт. При этом с файлами карт осуществляется хранение файла классификатора, определенного масштаба и определенным набором условных обозначений. Совокупность файлов карт и классификатора позволяет оперативно склеить необходимые части карт. При необходимости, можно подготовить отдельные листы карт к печати, для дальнейшей работы с ними вручную. В электронном варианте появляются новые возможности работы с топографическими картами. Построение матрицы высот, построение профиля местности, нанесение или изменение обстановки, выполнение различных специализированных расчетов и т.д.

Отдельного внимания заслуживают некоторые функции геоинформационных систем, такие как расчет радиолокационных полей РЛС, выбор оптимальной позиции РЛС, построение сетки ПВО, расчет зон радиационного или химического заражения при авариях на объектах или зон затопления при аварии на гидросооружении. При выполнении вышеуказанных расчетов, учитывается рельеф местности, что позволяет объективно оценивать обстановку, и по результатам расчетов нанести информацию на карту. Не требуется анализ местности и снятие углов закрытия с помощью топографических приборов (теодолит), что существенно экономит время при расчете зон обнаружения РЛС.

Обзор учебников и пособий показывает, что на данный момент отсутствуют специальные учебники для специалистов РТВ, в области геоинформационных систем военного назначения, что вызывает необходимость самостоятельного изучения офицерами материалов, при прохождении службы. Затрачивается время на изучение интерфейса, функций и особенностей применения ГИС. В связи с этим данное пособие актуально, особенно при обучении курсантов в военных учебных центрах. Умение работать с графическими документами – умение творческое.

А творческая активность является одним из военно-профессиональных качеств офицера. Таким образом, данное качество формируется еще в учебном заведении, а не во время прохождения службы, что способствует повышению качества подготовки военных специалистов.

В данном учебно-методическом пособии будут рассмотрены базовые функции геоинформационной системы военного назначения «Оператор» с учетом специфики планирования боевого применения радиотехнических войск. Пособие составлено на базе эксплуатационной документации и опыта применения ГИС в войсках, что позволяет обеспечить углубленное изучение материала. Изучение данного пособия рекомендуется одновременно с изучением дисциплины «Военная топография». Пособие может быть использовано курсантами других военно-учетных специальностей, высших учебных заведений, а также при подготовке специалистов других ведомств. Контрольные вопросы, помеченные * необязательны для ответа, и предназначены для самостоятельного изучения, путем ознакомления с документацией и справочной системой ГИС.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГИС «ОПЕРАТОР»

Описание применения

ГИС Оператор разработана ЗАО Конструкторское бюро «Панорама» на основе ГИС «Карта 2011» для использования в ВС России и других силовых структурах РФ, включает ее основные инструментальные средства, необходимые и достаточные для автоматизации решения различного рода задач, связанных с использованием электронных карт местности.

Основные направления использования ГИС Оператор:

топогеодезическое обеспечение войск, автоматизация учета и хранения данных, расчет запасов карт;

ведение дежурных и оперативных карт и схем, автоматизация формирования графических документов;

инструментальное и информационное обеспечение учений и командно-штабных тренировок;

автоматизация процессов управления войсками, обеспечение развития концепции сетецентрических войн;

объемное моделирование местности и оперативной обстановки, создание виртуальных макетов местности;

информационное обеспечение боевого применения высокоточного оружия;

оперативный поиск и обеспечение дежурной смены и подразделений, непосредственно участвующих в ликвидации ЧС, картографическими материалами на территорию ЧС;

статистический анализ и прогнозирование возникновения ЧС;

прогнозирование развития ЧС;

информационное обеспечение принятия оперативных решений при возникновении ЧС и в ходе ликвидации последствий ЧС;

профилактика возникновения техногенных ЧС (паспортизация потенциально опасных объектов, навигационное и диспетчерское сопровождение перемещения потенциально опасных грузов);

ведение Банка данных цифровой картографической основы;

обработка, визуальный анализ тематических справочных данных, формирование наглядных графических документов с использованием цифровой картографической основы, автоматизированная обработка и отображение данных, результатов расчетов и прогнозов;

анализ картографической информации, прогнозирование ареалов произрастания наркосодержащих растений, информационное обеспечение принятия оперативных решений;

бортовая навигация и диспетчерское сопровождение транспортных средств.

ГИС Оператор содержит средства редактирования оперативной обстановки, разнообразные классификаторы и библиотеки условных знаков оперативной обстановки, принятые в РФ и НАТО. Для создания электронных карт обстановки о чрезвычайных ситуациях поддерживается классификатор, созданный в соответствии с требованиями ГОСТ Р 22.0.10-96 (1).

ГИС «Оператор» позволяет решать различного рода статистические и расчетные задачи, выполнять оверлейные операции с использованием данных, полученных с электронной карты, представленной в виде векторной, растровой или матричной электронной карты, а также в виде совокупности перечисленных данных (2).

Новые версии ГИС «Оператор» выпускаются и для операционной системы «Astra Linux», что позволяет решать проблемы совместимости при переходе на отечественное программное обеспечение.

Установка ГИС «Оператор»

ГИС «Оператор» поставляется в войска по государственным контрактам в коробочном исполнении с компакт-диском и описью содержимого. CD-диск типовой поставки для Министерства Обороны содержит:

Установочный файл setup.exe

Ведомость эксплуатационных документов

Описание применения

Руководство системного программиста

Руководство оператора

Установка ГИС «Оператор» из состава типовой поставки не требует специальных настроек. В других случаях ГИС может поставляться с электронным ключом Guardant или кодом активации. Типовая поставка поставляется без ключей, что не требует настройки лицензии. Для установки ГИС необходимо вставить диск, запустить файл с правами администратора setup.exe и следовать указаниям мастера установки. Установки дополнительных программ и библиотек для работы ГИС не требуется. Процесс установки ГИС на ПЭВМ изображен на рисунках 1.1-1.6.

Рисунок 1.1 – Начальное окно мастера

Рисунок 1.2 – Лицензионное соглашение

Рисунок 1.3 – Выбор пути для установки

Рисунок 1.4 – Настройка ярлыков

Рисунок 1.5 – Процесс установки

Рисунок 1.6 – Завершение установки

Интерфейс ГИС «Оператор»

Для запуска ГИС выбрать соответствующий ярлык с рабочего стола, или через меню «Пуск->ГИС Оператор 11 (МО РФ)->ГИС Оператор 11 (МО РФ). Исполняемый файл Operator.exe находится в папке, которая была указана при установке. При первом запуске на компьютере появится меню выбора языка. После выбора языка, появится основное окно ГИС (Рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 – Основное окно ГИС «Оператор»

Пункт меню Файл содержит следующие команды, обеспечивающие доступ к цифровым данным в различных форматах представления.

Создать (New)

Служит для создания карты, плана, пользовательской карты, района работ, классификатора карты, матрицы, матрицы качеств, матрицы слоев, растра качеств, TIN-модели, MTD-модели.

Открыть (Open)

Открывает существующий файл векторных, растровых или матричных данных.

ГИС сервер

(Server of maps)

Регистрирует пользователя, устанавливает соединение, открывает векторные карты, растры или матрицы в отдельном окне или добавляет к ранее открытым данным.

WMS сервер

(WMS Server)

Открывает пространственные данные с геопорталов, с использованием интерфейсов WMS, WMTS, TMS.

Атлас карт

(Map Atlas)

Предназначен для организации автоматического перехода между перекрывающимися картами разного масштаба.

Менеджер карт (Manager of maps)

Предназначен для хранения и использования большого количества информации о картографических данных в локальной сети.

Закрыть

(Close)

Закрывает электронную карту, растр, матрицу, пользовательскую карту, матрицу слоев, матрицу качеств, TIN-модель, MTD-модель.

Добавить

(Add)

Добавляет к активной векторной карте растр, матрицу, матрицу слоев, пользовательскую карту, матрицу качеств, TIN-модель, MTD-модель, проект карты.

Добавить из директории

(Add from a directoty)

Добавляет к активной векторной карте все однотипные данные, находящиеся в указанной директорию.

Обновить

(Update)

Добавляет и обновляет данные в активной карте.

Импорт векторных данных из …

(Import from …)

Загружает файлы SXF (SXF, TXF, DIR), файлы Google Earth (KML), файлы AutoCad (DXF), файлы ArcView (SHP), файлы MapInfo (MIF), файлы S57 (030, 000), Граф дорог (GDF), файлы MicroStation (DGN), файлы OGS GML (XML), файлы XYH (TXT), файлы Excel с координатами (xls), файлы XYH (DBF), таблицы DBF с адресами.

Импорт навигационных данных из …

(Import navigation from …)

Загружает файлы GPX (GPS Exchange Format), файлы GPS/NMEA/Magellan Explorist (UPT,RTE,LOG), файлы GPS/NMEA (TXT), файлы GPS/OziExplorer (WPT,RTE,PLT,EVT), файлы GPS/Польский формат (MP).

Импорт данных из WEB …

(Import from WEB …)

Загружает растры с геопортала OGC WMS, растры с сервера Digital Globe, растры с сервера Google, файлы GML (XML) с сервера OGC WFS.

Экспорт …

(Export to…)

Сохраняет файлы SXF (SXF, TXF, DIR), файлы AutoCad (DXF), файлы S57 (030, 000), файлы OGS GML (XML), графика (BMP, TIF, EMF, EPS…).

Сохранить

(Save)

Ручное сохранение текущего состояния карты на диск (обычно выполняется автоматически в соответствии с установленным периодом обновления).

Сохранить как

(Save as…)

Сохраняет электронную карту в указанном формате (BMP, SXF, TXF, ЕMF) .

Печать (Print)

Выводит на внешнее устройство печати или в файл печати (PRN, PS).

Выход (Exit)

Завершает работу программы.

Сервисные модули реализованы в виде динамических библиотек (DLL). ГИС Оператор содержит следующие сервисные модули (меню Задачи):

Редактор карты

Расчеты по карте

Сортировка и сжатие данных

Паспорт карты

Навигатор

Навигатор 3D

Легенда карты

Редактор классификатора

GPS/ГЛОНАСС монитор

Граф дорог

дополнительные модули.

Рисунок 1.8 – Общий вид меню Задачи

Дополнительные сервисные модули запускаются через меню: Задачи – Запуск приложений. В состав дополнительных модулей входят модули формирования тематических карт и диаграмм, обработки матриц высот и обработки классификатора. Дополнительные сервисные модули, входящие в состав ГИС «Оператор» изображены на рисунке 1.9. Такая структура программного обеспечения позволяет пользователям разрабатывать собственные задачи путем замены управляющей оболочки графической среды на программу пользователя и вызова соответствующих функций из динамических библиотек через интерфейс прикладного программирования MAPAPI (1).

Рисунок 1.9 – Типовой состав дополнительных сервисных модулей

Контрольные вопросы

1) Для чего предназначена геоинформационная система «Оператор»?

2) Какие способы лицензирования предусмотрены для ГИС?

3) Что включает в себя CD-диск ГИС «Оператор» поставляемый в войска?

4) Какие существуют способы запуска ГИС?

5) Какие виды векторных данных поддерживаются при импорте в ГИС?

6) Какие дополнительные задачи реализованы в ГИС в интересах радиотехнических войск?

7) Какие дополнительные задачи входят в разделы «Топографические задачи», «Инженерные задачи», «Комплекс задач поддержки БЛА»?*

2. ОСНОВЫ РАБОТЫ С «ЛИСТАМИ» ЭЛЕКТРОННЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ

Общие сведения о поставке электронных топографических карт в войска

В качестве основного обменного формата цифровой информации о местности в ВС и ряде федеральных служб РФ утвержден формат с кодовым обозначением «SXF». Как правило, каждый файл в формате SXF изготовлен на основе картометрической геоинформационной технологии, содержит цифровую картографическую информацию в линейной форме представления и соответствует по содержанию и точности одному листу топографической карты и в соответствии с ГОСТ 28441-99 (“Картография цифровая. Термины и определения”) является топографической цифровой картой (ТЦК) (3).

Цифровые топографические карты поставляются отдельными листами в соответствии с номенклатурой карт топографической службой. На рисунке 2.1 отображен список карт номенклатуры K37 масштаба 1 : 100 000.

Рисунок 2.1 – Пример поставки карт номенклатуры K37

В нашем случае предоставлены карты нескольких номенклатур с классификатором (файл расширения .rsc). Список изображен на рисунке 2.2. В зависимости от файла классификатора зависит внешнее отображение карты и наличие различных условных обозначений. Файл называется 100t03g.rsc. Исходя из названия классификатор предназначен для карт масштаба

1 : 100 000, 2003 года выпуска. В комплекте с ГИС (в папке с программой) поставляются аналогичные классификаторы 2005 года выпуска (рисунок 2.3).

Рисунок 2.2 – Пример поставки карт нескольких номенклатур с классификатором (100t03g.rsc)

Рисунок 2.3 – Классификаторы карт, поставляемые с ГИС

Импорт отдельных листов карты

Откроем один из листов карты, сначала с классификатором 2003 года, а затем 2005 года. Для открытия карты необходимо в меню «Файл» выполнить команду «Открыть» (или нажать F3). Выбрать файл карты (в нашем примере K37007.sxf).

Рисунок 2.4 – Выбор файла для открытия

После выбора карты, выбрать классификатор карты. От правильности выбора классификатора зависит качество отображаемой карты.

Рисунок 2.5 – Окно выбора классификатора

После выбора классификатора, отобразится информация о карте: наименование района, данные об открываемой и сохраняемой карте, выбор формата карты, номенклатура карты, тип, масштаб и количество листов.

Рисунок 2.6 – Окно импорта карты

Для открытия нажать кнопку «Выполнить» и после завершения процесса нажать кнопку «Выход». После нажатия кнопки «Выход» отобразится лист карты.

Рисунок 2.7 – Лист карты при использовании классификатора 2003 года

Рассмотрим аналогичный лист карты, но уже с классификатором 2005 года. Лист карты открытый с данного классификатора отображен на рисунке 2.8. При этом наблюдаются отличия в качестве отображения листа, таким образом, файл классификатора при импорте карты является ключевым. Файл классификатора 2005 года находится в папке с ГИС.

Рисунок 2.8 – Лист карты при использовании классификатора 2005 года

Подготовка листа карты к изданию. Добавление пользовательских карт

При необходимости подготовки картографического материала к печати, для дальнейшей склейки листов, можно подготовить зарамочное оформление листа. Для подготовки оформления нужно выполнить команду «Запуск приложений», в пункте меню «Задачи» (или нажать клавишу F12).

В разделе «Подготовка документов и отчетов» выбрать задачу «Оформление документов для печати». После запуска в левой части окна отобразится панель задачи. Нажмите кнопку «Макеты зарамочного оформления» Отобразится окно, изображенное на рисунке 2.9

Рисунок 2.9 – Окно подготовки макета зарамочного оформления

Масштаб формирования зарамочного оформления ограничен 1 : 200 000. Для начала оформления нажимается кнопка «Новый» и заполняется необходимая информация. Выбирается масштаб карты, в нашем случае 1 : 100 000.

Рисунок 2.10 – Пример заполняемой информации

В разделе «Состав» выбирается информация, которая необходима в зарамочном оформлении.

Рисунок 2.11 – Выбор состава зарамочного оформления

После выбора и ввода настроек, макет сохраняется нажатием кнопки «Сохранить как» и выбирается место сохранения. Файл сохраняется в формате .frm. После сохранения окно настроек закрывается. Для формирования зарамочного оформления необходимо нажать кнопку «Зарамочное оформление».

Рисунок 2.12 – Окно формирования зарамочного оформления

В данном окне в разделе «Оформление» необходимо выбрать классификатор в соответствии с масштабом карты (как правило для карт масштаба

1 : 100 000 соответствует frm100000.rsc). Выбрать сформированный раннее шаблон оформления и нажать кнопку «Выполнить». После формирования оформления отобразится протокол (рисунок 2.13), где будет описан путь сохраненного оформления (как правило оформление сохраняется в папке FRAME, которая создается в папке, в которой изначально располагается карта).

Рисунок 2.13 – Протокол обработки

Для добавления зарамочного оформления или пользовательской карты, нажимается кнопка «Ведение списка открытых в окне данных»

В окне (Рисунок 2.14) нажать кнопку «Добавить» и выбрать файл рамки зарамочного оформления, сохраненный в пути, который был описан в протоколе обработки (файл Frame.sit).

Рисунок 2.14 – Окно списка данных карты

Таким образом, в ГИС реализована работа с картой по принципу слоев. Каждый слой – отдельная карта и содержаться в отдельных файлах (в том числе и матрицы высот). После открытия файла Frame.sit в окне списка данных отобразится новая пользовательская карта, а в окне карты отобразится зарамочное оформление. Отображением каждой карты можно управлять нажатием значка .

Рисунок 2.15 – Карта с сформированным зарамочным оформлением

Мы рассмотрели пример подготовки отдельного листа к печати для дальнейшей склейки и применения по назначению.

Печать карты

Подготовка устройства к печати

1) Привести устройство печати в состояние готовности (подключить устройство к электрической сети, к системному блоку и включить устройство).

2) Установить драйвер устройства печати (Пуск Настройка Принтеры Установка принтера).

3) Выполнить предварительную настройку драйвера устройства печати (Пуск Настройка Принтеры Файл Свойства).

Подготовка карты к печати

1) Настроить вид объектов при печати (Выбор объекта Инфо На печать).

2) Установить состав отображения (Вид Состав отображения).

Настройка параметров печати

1) Загрузить диалог печати карты (Файл Печать);

2) Выбрать и настроить устройство печати (Свойства принтера);

3) Калибровать устройство печати;

4) Выбрать область печати;

5) Установить масштаб печати;

6) Установить дополнительные параметры печати.

Калибровка устройства печати

Калибровка производится с целью приближения фактических размеров изображения к теоретическим. Результат (калибровочные коэффициенты) записывается в INI-файл и может быть использован в диалоге печати при включенной опции Печать с учетом калибровки. Калибровка выполняется для каждого устройства печати и только в текущем разрешении.

Калибровать с печатью пробной страницы:

1) Ввести исходные габариты прямоугольника калибровки;

2) Напечатать пробную страницу;

3) Замерить и ввести фактические габариты прямоугольника и длину диагонали (для контроля правильности измерений);

4) Напечатать контрольную страницу;

5) Замерить габариты контрольного прямоугольника;

6) Установить калибровочные коэффициенты.

Калибровать без печати пробной страницы:

1) Ввести исходные габариты прямоугольника калибровки;

2) Ввести калибровочные коэффициенты;

3) Напечатать контрольную страницу;

4) Замерить габариты контрольного прямоугольника;

5) Установить калибровочные коэффициенты.

Рисунок 2.16 – Диалог печати карты

Печать и замер контрольного прямоугольника обязательными не являются. При появлении полей диалога, выделенных красной рамкой, необходимо проверить правильность их заполнения. Фактические размеры не могут отличаться от исходных более чем на 5%. Разница между расчетной и фактической длинами диагонали не может быть больше точности измерений.

Рисунок 2.17 – Диалог калибровки устройства печати

Выбор области печати

В качестве области печати может быть выбран Весь район или участок местности. Для выбора области печати необходимо нажать кнопку Выбрать, затем отметить область на карте выбором двух точек. Диалог откроется повторно (выбор области печати можно производить многократно). Для оценки и изменения области печати Вам необходимо нажать кнопку Изменить. Изменение области производится мышью. Окончание режима – кнопка Пробел, Ввод или двойное нажатие левой кнопки мыши. При нажатии на кнопку Окно область печати устанавливается по размеру области окна карты.

Установка масштаба печати

Масштаб печати зависит от текущего режима размещения изображения на странице:

Разбить постранично – масштаб устанавливается из списка стандартных масштабов;

Растянуть на страницу – масштаб рассчитывается автоматически и изменению не подлежит. Постраничное деление производится в соответствии с размерами страницы, заданной ориентации расположения страницы (книжная, альбомная