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我军军用地理参考系统的基本诉求

2020-02-21 2384 上传者：管理员

摘要：本文基于对美军在历次局部战争和军事行动使用的CGRS、GARS、MGRS和UGS等典型地理参考系统的分析，提出了我军建立地理参考系统应当考虑地理参考系统在功能上要能够界定协同边界和定位协同点，在编码结构上要能够具备多尺度性和继承性，并且表达形式要易懂、易记的目标，旨在为支撑我军未来联合作战具备军兵种精确协同能力贡献力量。

关键词：
作战协同
协同
地理参考系统
网格编码
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随着新理念、新技术、新装备的快速发展，现代战争也发生了深刻变化。以美军在世界范围内参与和发动的历次局部战争来看，战争形式发展为以联合作战为主要形式，参战军兵种规模越来越大，作战行动在各种地形地面、空中、海上以及水下的协同越来越紧密，作战复杂程度显著提升。在一个统一的、通用的参考系统下进行规划和控制所有的作战任务，成为有效实施联合作战任务的基本要求，为美军的历次作战行动发挥了重要作用。因此有必要对作战中的军用地理参考系统开展研究，为我军联合作战研究提供参考。

军用地理参考系统一般通过地表区域划分和点线区编码两部分对战场二维地理区域进行明确定义，主要用于在军种同步和协调中补充描述火力协调措施、空域协调措施和机动控制措施中关于地理位置的说明，描述措施中的区域信息以及定位措施中的点信息。同时，在遮断作战、近距离空中支援作战中，也用于描述面目标或者时敏目标活动范围。

在美军发动或参与的历次局部战争中，地理参考系统都发挥了重要作用。下面以总结美军使用的地理参考系统为切入点，提炼和总结军用地理参考系统的基本需求。

1、美军的典型地理参考系统

1.1 CGRS

在"持久自由行动"和"伊拉克自由"中，美军使用了CGRS(Common Ground Reference System，通用地理参考系统)，该系统示意图如图1所示。

图1 美军CGRS示意图

如图1所示，第一层网格东西方向编码使用字母表示，当战场范围东西跨度超过12度，则采用两位字母；南北方向编码使用数字表示，当战场范围南北跨度超过5度，则采用2位数字；通过字母和数字的组合能够获得一个30'×30'的块(赤道附近约为56公里边长的方格)，每个块可分9个键区(10'×10')，编码1~9；每个键区分4个象限(5'×5')，编码使用方向字母：NW、NE、SW和SE。使用时可根据尺度需求选用3个级别的编码，例如可用7F、7F9、7F9SW。由于美军经常采用海里作为单位，三个尺度分别是30海里、10海里、5海里。

1.2 GARS

GARS(Global Area Reference Systems，全球区域参考系统)是CGRS的一个派生产物，为了联合层面上使用统一，选用固定原点、固定编号将全球进行编码。示意图如图2所示。

图2 美军GARS示意图

从南极往北极，按半度一个块，使用字母AA~QZ，从国际日期变更线往东，半度一个块，三位数字001~720，每个块先分4个象限，每个象限再分9个键区，三级尺度上分别约为30海里、15海里、5海里。

1.3 MGRS

以上两种参考系统在精度上最小只能到5海里(约9.27公里)，且在高纬度地区，东西方向尺度缩小很多，导致这两种参考系统不适用于高纬度地区，也不能用于描述更高精度要求的区域。因此，美军同时还使用一套更复杂的参考系统--MGRS(Military Grid Reference System，军用网格参考系统)，在对地支援作战(例如CAS作战)时，经常用来指示目标位置或作为目标的补充描述。

MGRS参考系统在84世界大地坐标系上基于通用墨卡托投影面(UTM)和极球面投影面(UPS)，在标准军用地图上附加两组分别平行于投影坐标轴且垂直相交的方格，形成MGRS的基准网格覆盖全球并统一标识，为美军提供了良好的全球一体化位置服务。在后续的军转民的过程中形成了美国国家网格(USNG)，在街道管理、邮政传递、旅游交通等方面发挥作用。

在MGRS参考系统中，将南纬80度至北纬84度之间的区域，按照经度分为若干"带区"并用1~60编号，其中大部分"带区"经度差为6度，但有一些特殊情况，例如北纬56~64度之间，为了适应西南方向挪威全景，经度差放大到了9度；按照纬度分为20个区域，用字母C~X编号(不含字母I和O)，其中大部分纬度差为8度，但北纬72~84度之间纬度差扩大为12度；将按经度划分的数字编号和按纬度划分的字母编号组合，就形成了唯一的区域标识，如图3所示。

图3 美军MGRS(南纬80度至北纬84度之间)示意图

对南纬80以南和北纬84度以北的两极地区，则在UPS投影面上使用ABYZ四个字母标识，每个区域标识内，使用两个字母表示百公里网格，如图4和图5所示。

如果要提高精度，最多可用10位数字来表示东、北方向偏移位置(如图6所示)，例如0,2表示区域标识内向东第1个，向北第3个，10公里尺度的一级方格；01,23表示向东第1个，向北第3个10公里尺度的一级方格内向东第2个，向北第4个二级方格。这样形成不定尺度的1204个区域标识，每个区域标识内可存在尺度100公里、10公里、1公里、100米、10米五个尺度的方格，需要1米精度，则只需要将数字位放大到12位即可实现。

图4 美军MGRS(南极)示意图

图5 美军MGRS(北极)示意图

图6 MGRS提高精度示意图

在军事使用中，一般不跨区域情况下，只需报两位百公里尺度字母编号加后续提高精度的数字位。例如ME7241,3526可以表示某一个百公里大格子中某一个百米精度网格，如图7所示。

图7 MGRS描述示例

1.4 UGS

对于城市范围内作战，使用规则网格，往往与城市街区、道路、各种建筑不一致，因此美军在城市作战时，使用UGS(Urban Grid System，城市网格系统)描述地理位置。UGS往往采用非规则划分方式，通常按照街区、建筑布局划分并编号，如图8所示。

图8 UGS示意图(图8中示例的目标指示：B1，东南角，狙击手位于顶层的窗户边)

城市网格系统的划分和编码方式灵活，且都是在战时测量、划分并编码，在此不展开研究，一般情况下如图8中所示，用字母表示区，用数字表示建筑楼栋。

此外，需要澄清的是，美军在城市作战时，不只使用UGS，根据实际任务的需要还衍生出一些其它参考系统，如图9所示。

图9 UGS衍生出的其它参考系统

2、我军军用地理参考系统的基本要求

2.1 表达能力需求

2.1.1 界定协同边界

地空火力协同经常需要界定横向协同边界，在空地协同实时指挥中经常使用话音来进行协同通报，因此地理参考系统必须对网格线进行编码，且编码简短易于协同通报。如图10所示，通过地理参考系统分割陆上火炮与近距离空中支援飞机的横向协同边界，要求飞机在62线以西，CM线以南活动，以避免误伤。

图10 界定协同边界示例(陆上火炮与近距离空中支援飞机横向分割协同边界：飞机在62线以西，CM线以南活动)

在描述空域协调区、杀伤盒等协调措施时，往往为了通报、使用方便，也基于地理参考系统网格划分来规划，并使用网格编码描述这些协调措施的地理位置。

在实际使用中，为了保证协同通报内容易读(输入)易记，编码总位数不可过长，编码方式使用数字、字母相互间隔，每一字母段或者数字段最好不超过4位。

2.1.2 定位协同点

在定义波塞点、空中控制点、联络点、交接点、搜救点等点措施时，可使用点编码来通报协同点，如图11所示。

图11 无人机空域飞行控制点示意图

图11中使用112AR4NE来丁轶无人机空域飞行控制点，表示在112AR网格中4象限的东北(NE)角点。可见，参考系统必须对点进行编码，而为了易于协同通报，编码要求简短、字母段数字段交替、数字段字母段均不超过4位。

2.2 网格、编码特性需求

2.2.1 划分网格的多尺度性

如图2示例，为了满足军事应用中不同尺度下的应用需求，网格必须具备描述多尺度的能力。例如：针对陆上部队集结区域需要划设非火力区，需要用30公里尺度的区域，可采用一个GARS中一个象限006AG3；为了描述车辆目标在10分钟内活动范围，使用10公里尺度的一个键区006AG39。如果网格不具备多尺度的特性，那么军事应用中就非常受限制。

2.2.2 编码的继承性

网格划分必须具备不同尺度，编码必须具备继承关系，例如美军CGRS系统(如图1所示)，7F9在7F中，7F9SW又在7F9中，网格是不同尺度下的包含关系，编码是继承上一层尺度编码，在后面补充精细编码编。

码的继承性保证了从编码能直接阅读出网格尺度，例如7F表示了一个30'×30'的网格，7F9表示了一个10'×10'的键区，7F9SW表示了一个5'×5'的象限。

3、结语

通过分析美军使用的包括CGRS、GARS、MGRS和UGS等在内的典型参考系统，提出了我军建立军用地理参考系统时应当考虑的基本要求，即功能上要能够界定协同边界、能够定位协同点，编码形式上要具备多尺度性和继承性，且便于理解和记忆。

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