Геоинформационное обеспечение ВС СШАПолковник Е. Воронин, кандидат технических наук;
подполковник запаса В. Кашин, кандидат технических наук;
полковник Л. Яблонский, кандидат технических наук
Подготовка и ведение боевых действий невозможны без наличия достоверной информации о местности, что зафиксировано в боевых уставах вооруженных сил (ВС) многих стран мира, в том числе и США.
В настоящее время производственные мощности Соединенных Штатов обеспечивают создание более 300 видов геоинформационных документов не только для своих вооруженных сил, но и для воинских контингентов стран, участвующих в совместных с американской армией боевых действиях. Так, после распада Югославии при боевом взаимодействии с американской армией военные подразделения 33 стран использовали американские государственные стандарты в области картографии и информационные документы о местности, созданные топографами и геодезистами США.
По мнению руководства МО Соединенных Штатов, в вооруженных конфликтах и локальных войнах нового столетия выиграет тот, кто сможет быстрее собрать многоплановые, постоянно меняющиеся данные о ходе боя, проанализировать их, сделать правильные выводы, принять верное решение и быстро довести его до подчиненных. Для гарантированной победы необходимо достичь над противником так называемого информационного превосходства, что позволяет упредить его в оценке быстро меняющейся обстановки на поле боя, принятии правильного решения и планировании хода операции (боевых действий). Описание текущей обстановки должно быть масштабным, охватывающим все аспекты сражения, достаточно обобщенным и интуитивно понятным людям, принимающим решения.
В соответствии с национальной военной стратегией США их вооруженные силы должны быть готовы участвовать одновременно в нескольких военных конфликтах вне территории страны, поэтому информация о местности накапливается с охватом всего земного шара. Пентагон заявляет о готовности ежегодно принимать участие в пяти войнах продолжительностью до 70 сут, из которых лишь 10 сут отводится на развертывание частей и подразделений. За это время войска нужно полностью обеспечить всем необходимым и им должна быть предоставлена исчерпывающая информация о местности и вероятных погодных условиях на период боевых действий. Из этого следует, что информация о местности и погодных условиях для геоинформационного обеспечения должна накапливаться заблаговременно, что обеспечивает ее своевременное доведение до пользователей в случае необходимости.
Геоинформационное обеспечение включает сбор, обработку, хранение и доведение до потребителей изображений и описаний местности, геодезических и гидрометеорологических данных в виде графических, текстовых, цифровых и фотодокументов. Объемы и разнообразие таких документов, содержащих информацию о местности, состоянии атмосферы и космического пространства, зависят от масштаба использования военной силы и территории вооруженного конфликта.
Процесс геоинформационного обеспечения является непрерывным, что обусловлено постоянным изменением погодных условий и местности из-за воздействия на них как человека, так и природных явлений. Кроме того, на объемы и качественные характеристики этого обеспечения влияет развитие техники, а также совершенствование военного искусства.
Способность привязывать операционные районы в трехмерном пространстве обеспечивает моделирование с целью учета виртуальной реальности и является необходимым условием для эффективной подготовки огневых средств к выполнению сложных задач. Точное цифровое моделирование высот позволяет летать на малых высотах над полем боя, использовать маскирующие и демаскирующие свойства местности в своих интересах и решать инженерные задачи.
Для непосредственного ориентирования на местности, решения задач планирования, целеуказания и т. д. продолжают издаваться обычные топокарты и фотодокументы. Только топографических карт для вооруженных сил США ежегодно изготавливается более 30 млн. Во многих случаях карты и фотодокументы предоставляются для использования в цифровом виде. Это позволяет выводить изображения на настенные экранные панели дисплеев коллективного пользования размером, превышающим 10 м2, или на экраны индивидуальных персональных ЭВМ военного предназначения карманного формата (рис. 1-3).
Цифровая информация о местности используется штабами и личным составом вооруженных сил в автоматизированных системах управления войсками, системах навигации, средствах боевого поражения при наведении на цель и в тренажерах.
Министерству обороны, в частности, требуются:
- точные геодезические данные для определения координат целей и навигации;
- цифровые данные о высотах местности для планирования наземных и воздушных операций;
- информация о местности для анализа местоположения целей;
- гравиметрические данные для планирования пуска ракет и расчета траекторий полета,
- цифровые базы данных для анализа местности в тактическом звене управления;
- детальная цифровая информация с опорными данными для систем планирования и управления, моделирования боевых действий и обучения;
- копии цифровых документов на твердой основе (фотодокументов, топографических и специальных карт);
- метеорологические данные
Метеоданные вооруженные силы США получают из национального управления по исследованию Мирового океана и атмосферы, отвечающего за достоверность навигационных карт.
Оно располагает космическими аппаратами (КА), в основном серии «Гоес». Фотоснимок одного из таких аппаратов представлен на рис. 4.
Космическому командованию ВВС США требуется своевременная регистрация всех аспектов физического состояния космического пространства, ионосферы, атмосферы, солнечной активности, состояния и изменений магнитного поля Земли, которые способны затруднить работу электронных средств и привести к аномальному поведению и работе спутниковой аппаратуры на орбитах.
Эта структура курирует спутниковую навигацию, связь, съемку земной поверхности, системы предупреждения о ракетно-ядерном ударе, воздушную съемку местности и разведку из космоса. Работы выполняются в рамках программы «Уорфайтер». С управлением анализа контактирует группа пользователей космических услуг.
В интересах этой группы потребителей в частности и американских вооруженных сил в целом сбор, обработку и доведение до пользователей геопространственной информации осуществляют многочисленные военные и гражданские организации и фирмы.
Геологическая
служба США занимается картографированием преимущественно в интересах гражданских пользователей геопространственной информации. В настоящее время основной целью службы является формирование на наиболее важные районы территории страны топографических документов с разрешением в 1/3 м.
Космическое командование ВВС отвечает за запуск большинства американских космических аппаратов съемки земной поверхности и глобальную космическую радионавигационную систему «Навстар».
Система «Навстар» позволяет определять с точностью до нескольких метров местоположение кораблей, самолетов, транспортных и огневых средств и даже отдельных военнослужащих, снабженных радиоприемниками сигналов с этих КА.
Центральное разведывательное управление (ЦРУ) добывает геопространственную информацию в иностранных государствах с использованием средств агентурной и электронной разведки. Кроме того, оно имеет доступ к материалам видовой разведки, ведущейся соответствующими силами и средствами из состава СВ, ВВС, ВМС и т. д. В настоящее время директор ЦРУ отвечает за распределение средств, выделяемых на разведку, включая сбор и обработку данных видовой разведки местности.
Ответственность за функционирование и развитие действующих военных космических систем видовой разведки возложена на национальное управление воздушно-космической разведки (НУВКР). Эта организация, действующая под патронажем американских ВВС, входит в структуру министерства обороны США, а ее персонал комплектуется из сотрудников МО и ЦРУ. Штаб-квартира НУВКР находится в г. Шантильи (штат Виргиния).
Запуски многих разведывательных спутников курирует лаборатория реактивного движения, использующая для этих целей пусковые установки на авиабазе Ванденберг (штат Калифорния). Кроме того, она сама разрабатывает КА разведывательного назначения.
Некоторые из этих аппаратов предназначены для гиперспектральной съемки местности. Количество диапазонов, в которых одновременно получают информацию о местности, иногда приближается к тысяче. В разработке оборудования для таких ИСЗ принимают участие и другие лаборатории ВВС США, в частности лаборатория детекторов излучения (штат Огайо), которая занимается вопросами разработки и применения гиперспектральной аппаратуры, а лаборатория исследования излучений (Нью-Мехико) работает над получением изображений высокого разрешения для разведывательных космических аппаратов.
В интересах проведения операции в Ираке США создали две группировки этих КА - три аппарата радиолокационной разведки («Лакросс») и три оп-тоэлектронной разведки («Кихоул»).
В радиотехническом диапазоне КА «Лакросс» позволяют получать изображения с разрешением около 1 м, а в оптическом диапазоне электромагнитного излучения аппарат «Кихоул» обеспечивает передачу снимков с разрешением менее 0,5 м. На рис. 10 представлено схематическое изображение КА оптической разведки последнего поколения серии «Кихоул».
Следует отметить, что компания «Боинг сетелайт системз» разрабатывает замену этим аппаратам в рамках программы формирования будущей архитектуры видовой разведки FIA (Future Imagery Architecture). На эту программу фирма получила в 1999 году контракт стоимостью 4,5 млрд долларов. Однако реализация программы отстает по срокам на несколько лет и в значительной мере вышла за рамки бюджетных ассигнований. Ожидается, что запуск КА состоится до 2010 года, а стоимость программы превысит 10 млрд долларов.
За решение задач передачи информации, полученной с разведывательных КА, отвечает лаборатория информационных технологий. Так, для обеспечения группировки войск США цифровой информацией о местности в 2003 году на территории ОАЭ была развернута транспортабельная станция приема коммерческих изображений «Игл Вижн» (рис. 11).
Но ВС страны используют изображения местности не только с военных, но и с КА дистанционного зондирования Земли коммерческого назначения.
Контракт правительства США с компанией «Спейс имиджинг» (г. Торнтон, штат Колорадо) позволил обеспечить американский воинский контингент в Афганистане геопространственной информацией. Эта фирма в основном отвечает за эксплуатацию коммерческого спутника «Айконэс», но вместе с тем оказывает содействие и при использовании снимков со спутников следующих типов: «Лэндсат» (США), ИРС (Индия), «Радарсат» (Канада), «Джерс» (Япония) и ЕРС (Европейское космическое агентство).
Фирма «Орбимиджинг» в г. Даллес (штат Виргиния) поставляет ВС США снимки с разрешением 1 м, получаемые с КА «Орбвью-3», запущенного 26 июня 2003 года, а «Диджитал гло-уб» (ранее «Ерт уотч», г. Лонгмонт, Колорадо) - с КА «Квик Бёрд», запущенного в 2000 году с космодрома Плесецк (Россия). Эта фирма имеет доступ к радиолокационным изображениям, получаемым в двух диапазонах со спутника «Стар-3», и просмотру архива коммерческих материалов объединения СОВИНФОРМСПУТНИК (Россия) с целью их покупки. Снимки со спутников серии «Спот» передаются в распоряжение командования армии США также через региональные отделения транснациональной корпорации «Спот имидж СА» в г. Тулуза (Франция), «Спот имидж корпорейшн» в г. Рестон (штат Виргиния) и национальный центр дистанционного зондирования в г. Фармброу (Великобритания).
Ежегодные затраты американского правительства на покупку изображений, полученных ИСЗ съемки земной поверхности, к 2010 году должны составить 800 млн долларов.
Информацию о местности разведывательное сообщество США получает не только из космоса, но и с самолетов U-2, Р-3, «Гольфстрим», беспилотных летательных аппаратов (БЛА) «Глобал Хок» и «Предатор», а также с других БЛА, выполняющих разведывательные полеты в интересах ЦРУ. Самолет ВВС США «Гольфстрим-5» (рис. 12) позволяет получать радиолокационные изображения местности в Заполярье вне зоны действия съемки земной поверхности КА для формирования баз данных о рельефе и его особенностях. С целью реализации этого направления работы американские специалисты курируют международную программу цифрового представления местности, которая осуществляется с 1970 года. Разведывательные полеты над районами военных конфликтов выполняют высотные самолеты-разведчики.
Обеспечением безопасности страны в области использования данных о местности занимается федеральный комитет по географическим сведениям (ФКГС), который разработал стандарт SDS FIE v. 2.31 представления пространственных данных, общий для американских конструкторских и геоинформационных систем.
Вместе с ФКГС в этом направлении работают геодезическая
служба и национальное управление геопространственной разведки (НУГР) МО США.
НУГР является основной ведущей организацией по управлению национальной системой геопространственной разведки. Управление занимается интеграцией данных о местности и заблаговременным топогеодезическим обеспечением американских вооруженных сил, определяет техническую политику в области геоинформационных технологий и осуществляет лицензирование работ в этой области. Лицензирование распространяется не только на США, но и на геоинформационное обеспечение ВС Великобритании.
Возглавляет НУГР отставной генерал-лейтенант ВВС США Джеймс Клэппер, который, в частности, отметил, что только за год информации о Земле накапливается в виде новых карт и фотодокументов на пластике и бумаге, а также в цифровой форме в объеме 5 млрд Ггб, эквивалентных 10-м стопке книг на каждого жителя планеты. (Для сравнения: все другие источники информации, включая телевидение, радио и Интернет, содержат 18 млн Ггб информации). Этим высказыванием он подчеркнул важность своей службы. Кроме того, Д. Клэппер считает, что название службы - НУГР - лучше отражает ее предназначение, чем прежнее (национальное управление по видовой разведке и картографии).
Управление (штатная численность 7 600 человек) было создано в 1996 году на базе девяти организаций и служб с целью удовлетворения возрастающих потребностей американских ВС в картографических и разведывательных изображениях, а также геопространственной информации. Самыми крупными из них были следующие: военно-картографическая
служба; национальный центр фотодешифрирования; отдел видеоинформации МО США; отдел анализа изображений, ранее входивший в разведывательное управление министерства обороны.
Специалистов-топографов для этой организации готовили преимущественно в национальном колледже по картографированию и изображениям (расположен в Форт-Бельвуар, штат Виргиния). Колледж включает следующие школы (факультеты): повышения квалификации; военно-картографическую; анализа (дешифрирования) изображений и обучения работе с оборудованием.
По окончании обучения в школах специалисты распределялись в следующие подразделения топографической службы США: отдел геопространственных наук, занимающийся вопросами гравитационных полей, навигации и определения местоположения целей; отдел геоинформации, отвечающий за топогеодезическую продукцию; отдел разработки моделей местности; отдел цифровых гидрографических карт; отдел обеспечения достоверности навигационных данных и отдел исторических исследований.
Сейчас управление геопространственной разведки находится в Вашингтоне, а объединенный центр обработки ее данных - в г. Фэрфакс (штат Виргиния), справочно-информационная
служба с круглосуточным режимом работы расположена в г. Сент-Луис.
Национальная информационная библиотека военных топографов была создана в июле 2000 года.. Предполагается, что в ней будет храниться более 25 млн изображений местности и она позволит обслуживать запросы 80 тыс. пользователей в течение суток, отвечая на запрос через 15-20 с.
Кроме основной библиотеки топографы США располагают библиотеками с меньшими возможностями для более низких звеньев управления. Библиотеки для командований видов ВС предназначены для оперативного звена управления, а библиотеки изображений обеспечивают доступ к видовой информации операторов тактических систем управления, связи, компьютерного обеспечения, разведки и наблюдения.
В рамках этих разработок американские топографы испытали в Югославии мобильную информационно-управляющую систему (ИУС), которая содержала в своей памяти все созданные ими карты Европы. Эффективность ИУС была подтверждена при проведении операции по спасению пилота ВВС США, сбитого в 2 ч ночи на северо-западе края Косово. Оперативный состав воздушного пункта управления, размещенный в самолете ЕС-1 ЗОЕ и оснащенный портативной ИУС, нашел в ее базе данных подробную карту района, по которой были определены опасные места для вертолетов с группами поиска, находившихся уже в воздухе. По этим данным были скорректированы маршруты вертолетов с учетом расположения линий электропередач, являющихся для них потенциальным препятствием. Точная информация о местности помогла спасательной команде эвакуировать пилота уже через 2 ч после его катапультирования.
Для боевого авиационного командования ВВС в г. Ланглей (штат Виргиния) при содействии НУГР разработана своя база данных о местности - «Гео бейс» со средствами «Гео рич», предназначенными для обобщения данных о местности и преобразования их в электронный формат, что облегчает совместное использование данных из открытых источников с учетом информации GPS. Подразделения НУГР имеют доступ к главной библиотеке информации министерства обороны.
Библиотека, созданная для моделирования и отображения ресурсов, финансируется управлением моделирования и отображения обстановки МО США, а курируется начальником управления оборонных исследований и разработок. Схема работы главной библиотеки информации представлена на рисунке
Библиотека обеспечивает доступ к военным и невоенным сведениям о местности, атмосфере, Мировом океане и ближнем космическом пространстве через многочисленные узлы компьютерной сети, что крайне необходимо для принятия государственных и оборонных решений. Она используется также для учебных целей, ознакомления с обстановкой и ее анализа на основе полученной информации путем моделирования ситуаций. Пароли, географические данные, метеоданные и т. д. хранятся в региональных узлах компьютерной сети.
Пользователь информации через собственный компьютерный узел
1 отправляет запрос в компьютерный узел 2 обработки запросов. Из узла 2 на узел 1 идет сигнал ответа - может ли пользователь получить ее или нет. Одновременно с этим при положительном ответе на один из компьютерных узлов 3 хранения информации идет распоряжение об отправке ее
пользователю. По компьютерной сети информация в стандартном формате обмена данными SEDRIS передается на узел 1 пользователя. Узлы 3 принимают распоряжения о ее передаче
только через узел 2 и имеют защиту от несанкционированного доступа по этому каналу.
Закрытая информация доступна через Интернет с секретным протоколом обмена информацией - «Сипрнет». Доступ к информации кроме НУГР и его подразделений имеют следующие организации:
- центр военной климатологии ВВС;
- управление планирования и материального обеспечения ВВС;
- исследовательские лаборатории ВВС;
- метеорологическое управление ВВС;
- исследовательские лаборатории СВ США;
- отдел исследований поля боя;
- национальный центр моделирования концепций и обучения;
- управление общевойсковым обучением в Германии;
- береговая гидрологическая лаборатория;
- военная станция исследований течений;
- университет штата Миссисипи;
- центр технологий для авиации и судоходства;
- лаборатория прикладной физики университета им. Джона Хопкинса;
- национальный центр геофизической информации;
- национальный центр климатологической информации;
- центр цифровой метеорологии и океанологии ВМС США;
- управление по метеорологии и океанологии ВМС США;
- отдел океанографии ВМС;
- исследовательские лаборатории ВМС;
- топографический инженерный центр СВ США.
Перечень организаций, получающих информацию о местности, достаточно большой, но из этого списка необходимо выделить топографический инженерный центр СВ (г. Александрия, штат Виргиния), являющийся одним из семи научно-исследовательских подразделений исследовательского внедренческого центра МО США. Он отвечает за НИОКР, проводимые в интересах американских вооруженных сил в области топографии и связанных с ней разработок в космической отрасли. Центр включает три отделения: топографическое исследовательское, топографическое конструкторское и топографическое технологическое.
Первое проводит исследования в области разработки технологий и аппаратуры хранения, обработки и автоматического анализа данных дистанционного исследования местности в области их военного и коммерческого использования. Прежде всего это относится к получению топографической информации средствами инфракрасной, оптоэлектронной и радиолокационной разведки местности, получению и анализу спектральных данных для использования в указанных целях.
Полевые геодезические и картографические средства военного и коммерческого использования разрабатывает топографическое конструкторское отделение, а методы технологий и систем, обеспечивающих ознакомление с окружающей обстановкой на базе фотоизображений местности, карт и геопространственной информации, - топографическое технологическое отделение.
Технологическое отделение обеспечивает оперативную поддержку программ анализа местности и гидрологии, создает и обновляет базы данных для воспроизведения местности, а также разрабатывает требования к моделированию обстановки и преобразует имеющиеся цифровые данные о местности в форматы, которые непосредственно требуются войскам.
Кроме того, перечисленные отделения работают в области технической экспертизы геопространственной информации по точности, полноте и т. д., а также в сфере систем кодирования информации, например, при использовании различных геодезических координатных систем и внедрении цифровых данных о местности в технические средства вооруженной борьбы.
Центр работает в интересах инженерной службы армии США, которая отвечает за непосредственное топогеодезическое обеспечение районов боевых действий войск. В полевых условиях документы создаются на цифровом оборудовании, размещенном в кузовах колесных транспортных средств цифровой системы топографического обеспечения ДТСС.
Цифровые оригиналы документов позволяют передавать их по линиям связи. Для этого может быть использована военная глобальная система связи ГБС и система распределения данных на поле боя БААД, которые являются прототипами военной системы глобального вещания и распределения информации.
Однако следует заметить, что во время проведения миротворческой операции в Боснии и Герцеговине, несмотря на развертывание в районе конфликтов систем ГБС и БААД, для обеспечения информацией о местности на уровне бригад и батальонов использовались в основном обернутые ацетатной пленкой обычные топографические карты (как правило, масштаба 1:50 000).
В период кризисных событий в Косово было изготовлено более 12 млн листов карт местности и водных пространств. Американские топографы считают, что если бы указанные выше карты создавались обычным (не цифровым) способом, то потребовалось бы до 1 300 ч для получения одного оригинала. С использованием цифровых технологий затраты времени на создание одной карты составили лишь 200 ч. Такая экономия времени частично основывается на четком отборе данных для конкретной операции и решения конкретных задач потребителей.
При проведении операции в Афганистане уже было использовано около 37 млн карт, что в 4 раза превышало нормальный уровень производства. По этой причине военные американские топографы обратились к 12 коммерческим организациям и выдали им исходные материалы. Это позволило иметь необходимые карты основного предназначения уже через несколько недель. Если бы военное ведомство попыталось выполнить эту работу своими силами, потребовалось бы несколько месяцев.
Однако, по мнению руководства МО США, НУГР должно шире использовать возможности автоматизированных средств обработки изображений и геопространственных данных. Уже несколько лет оно реализует многомиллиардную программу интеллектуального подхода к решению задач обработки, использования и обеспечения потребителей геоинформацией - ТПЕД. Эта аббревиатура применяется внутри разведывательного сообщества и означает «постановку задач, обработку, использование и распространение данных» применительно к специфической разведывательной области сбора, например, изображений, данных электронной разведки и т. д., или применительно к специальным разведывательным средствам сбора.
В рамках разработки архитектуры ТПЕД запланированы расходы на данный проект в размере 2-3 млрд долларов, причем 75 проц. этой суммы будет инвестировано в коммерческие проекты частных фирм через НУГР. Мощное инвестирование геоинформационной отрасли США позволяет накапливать огромные массивы информации обо всем земном шаре.
Таким образом, в США тратят миллиарды долларов на геоинформационное обеспечение войск и имеют достаточно надежную систему заблаговременного централизованного накопления информации о местности и доведения ее до непосредственных потребителей. Оперативная съемка земной поверхности, видовая разведка и обработка полученных результатов обеспечивают американские ВС достоверной информацией о местности, что значительно повышает эффективность ведения ими боевых действий.
ЗВО №10 2005
http://pentagonus.ru/publ/11-1-0-102 
Форум
