nika 3.0 - gis orodje za analizo terena
214
Marijan Slak	Ni K A 3.0 - GIS orodje za analizo terena
1. POVEZAVA VOJAŠKIH PROCESOV S PROSTOROM
Vodenje in poveljevanje sta osnovna vojaška procesa pri nact to vanju, usmerjanju, koordiniranju, kontroli in izvedbi nalog na vseh ravneh poveljevanja. Odločilni dejavniki za dosego zmage v boju so: mobilnost, ognjena moč, obveščevalni podatki (informacije) in logistična podpora. Zagotovitev premoči glede na nasprotnika je odvisna od uporabe zgoraj omenjenih dejavnikov in od izkoriščanja možnosti, ki jih nudi prostor (informacije o prostoru) pri načrtovanju in vodenju bojnih dejstvovanj. Pridobivanje in uporaba prostorskih informacij pri načrtovanju in izvedbi bojnih dejstvovanj imata odločilno vlogo pri doseganju zastavljenih ciljev.
Slika 1: Proces vodenja in poveljevanja
Slika 2: Integracija GlS-ove tehnologije v sistem poveljevanja
Za vojaško načrtovanje, predvsem na taktičnem nivoju, in za oceno situacije so odločilni predvsem trije elementi: prostor, lastne sile in nasprotnik. Prostor ima v procesu načrtovanja bojnega dejstvovanj a pomembno vlogo. V prostoru se odvijajo potencialna in dejanska bojna dejstvovanj a. Vedno moramo imeti v mislih njegove tri osnovne sestavine: kopno, zrak in morje. V članku se osredotočamo predvsem na kopensko komponento prostora. Prostor moramo obravnavati celovito:
*	opredeliti pozitivne in negativne vplive prostora na bojna dejstvovanj a obeh strani,
*	analizirati prostor na strateški, operativni in taktični ravni,
*	manjše enote analizirajo prostor z uporabo topografskih kart ali neposredno na zemljišču,
*	rezultati analize morajo zagotoviti optimalno izbiro smeri izvajanja bojnih dejstvovanj, oziroma izbiro ustreznih geografskih objektov za njihovo organizacijo.
SPREJEM NALOGE
215
216
Marijan Slak
Ni K A 3.0 - GIS orodje za analizo terena
3. UPORABA TEHNOLOGIJE GLS-A
Z uporabo GlS-ove tehnologije lahko v računalniku shranimo poenostavljeni digitalni model zemljišča. Prostorske in opisne podatke, ki predstavljajo določeno stvarno okolje oziroma geografske pojave v njem, lahko z ustreznimi GlS-ovimi orodji shranjujemo in obdelujemo, tako da jih lahko predstavimo v enostavnejši obliki. Tak pristop omogoča uporabo različnih tehnik za analizo, hranjenje, obdelavo in predstavitev podatkov. Pravo moč GlS-a predstavlja informacija, ki jo dobimo z ugotovitvijo novih odnosov med navidez neodvisnimi podatki. Za izbiro dobrih odločitev so vedno potrebne zanesljive informacije. Le te lahko zmanjšajo negotovost pri odločanju. Tako izvedene kakovostne prostorske informacije lahko uporabimo kot osnovo za lažje in boljše odločanje tudi v vojaških procesih.
Slika 4: Osnovna zamisel GlS-a
abstrakcija in poenostavitev
/ /1 \»\ / m t \
fizična predstavitev
geografski informacijski sistem
(GIS)
GlS-ova		geografski podatki
orodja		v združeni
in		podatkovni bazi
metode		
S tehnološkega vidika GIS učinkovito ureja in izkorišča digitalne prostorske podatke, ki so shranjeni v povezani bazi podatkov. Podatki, shranjeni v združeni bazi podatkov, nudijo izbrane geometrične, grafične, topo-loške in tematske lastnosti geografskih pojavov. Opisni in geometrični podatki so v GlS-ovih sistemih običajno fizično ločeni v dveh različnih bazah, enolični identifikatorji prostorskih pojavov pa omogočajo njuno učinkovito povezavo.
Digitalni podatki, ki so shranjeni v GIS-u, niso več podobni vizualni predstavitvi na analognih kartah. GlS-ovi podatki so običajno urejeni v tabele in shranjeni v fizičnih datotekah. Lahko jih uporabimo za predstavitve v obliki kart, grafičnih prikazov, tabel, opisnih ali statističnih pregledov. V tem je tudi bistvena prednost GIS-a. GIS lahko združuje, povezuje in analizira vsebinsko in kakovostno različne prostorske podatke.
4. ANALIZA TERENA Z ORODJEM NIKA 3.0
Programski paket NIKA 3.0 deluje v okolju programa Maplnfo 4.X in je namenjen za vodenje taktične situacije, vodenje evidence enot in materialnih sredstev ter enostavne analize vojaške moči in analize terena. V sklopu analize terena gre predvsem za analiziranje digitalnega modela reliefa na najrazličnejše načine.
Digitalni model reliefa (DMR) imenujemo vsako digitalno obliko interpretacije zemeljske površine. DMR je za vojaškega analitika zelo pomemben podatkovni sloj, če ne najpo-
217
Marijan Slak
Ni K A 3.0 - GIS orodje za analizo terena
membnejši, saj se vse vojaške akcije odvijajo na terenu. Zato je DMR običajno prvi sloj, ki si ga uporabnik zagotovi pri analizi prostora. Iz njega je mogoče izdelati nekaj podatkovnih slojev: perspektivni pogledi, plastnice reliefa, prečni prerezi terena, karte vidljivosti, nakloni in usmerjenosti terena, umetno senčenje terena, analiza razvodij ... Program Maplnfo sam po sebi ne omogoča analiziranja DMR in je predvsem namenjen kartiranju in analiziranju opisnih prostorskih podatkov. Aplikacija NIKA 3.0, kije nadgradnja programa Maplnfo, pa funkcionalno omogoča tudi analiziranje DMR. V nadaljevanju bodo predstavljene osnovne funkcije za analizo DMR z orodjem NIKA 3.0.
a) orientacija v prostoru (X, Y in Z koordinate in azimuti)
Aplikacija NIKA 3.0 omogoča ugotavljanje X, Y in Z koordinate poljubne točke znotraj DMR. Koordinate izpiše v okno »Message«.
81			Mess	age		I
\ X =	509809	Y	= 53610	Z =	751	
i X =	510671	Y	= 53036	z =	644	
i x =	511895	Y	= 52265	z =	439	
1 X =	512998	Y	= 51554	z =	203	
X =	514041	Y	= 50935	z =	211	T"*
X =	514872	Y	= 50345	z =	194	
lil						»r
Slika 5: Izpis koordinat v okno »Message«
Posebna funkcija omogoča ugotavljanje azimuta med dvema točkama. Na osnovi pokaza-ne začetne in končne točke se v dialognem oknu izpišejo koordinate pokazanih točk, razdalje, razni azimuti in elevacijski kot.
Maplnfo	M
/f\ XI-461997,81 X2« 458131.85 dX«-3865,96 (Jj: Y1 « 101729,10 V2 - 90927,71 dY--10801,39 Z1 » 305,00 12 - 508,00 dZ * 203,00
RAZDALJA » 11472.39rn AZIMUT0199,69* AZ!MUT(6000)* 3328 AZ!MUT(8400j - 3550 ELEVACIJSKI KOT - 1.76947% (1.013720
Slika 6: Izpis koordinat in azimutov
b) izračun vzdolžnega prereza terena
V inženirskih aplikacijah, kot so projektiranje cest, železnic ali vodovoda, predstavlja osnovni izračun DMR-ja prečni in/ali vzdolžni profil terena. Namen teh izračunov je najpogosteje višinsko izvrednotenje poteka trase ceste ali železnice in določitev količine materiala, ki ga je potrebno izkopati ali nasuti pri izgradnji. V vojaških programih je možno
218
Marijan Slak
Ni K A 3.0 - GIS orodje za analizo terena
avtomatizirati in pospešiti postopke ugotavljanja optimalnih premikov enot, kritičnih cestnih odsekov ali razgibanosti površja.
Slika 7: Situacijski prikaz osi profila
Slika 8: Vzdolžni profil DMR
219
Marijan Slak
Ni K A 3.0 - GIS orodje za analizo terena
c) izračun višinskih pasov terena (Level slice analysis)
Med načini razlage DMR je tudi hipsometrični prikaz terena, kjer so posamezne višine obarvane z ustrezno barvo. Funkcija LEVEL SLICE uporabniku omogoča prikaz višinskih pasov enega ali več določenih območij višin.
Izris višinskih pasov
Število višinskih pasov; [£ j] Korak višin:
250 m Nastavi
Višinski pas 1	|0 Višinski pas 2 ¡300
Višinski pas 3	j500
Višinski pas A	¡750
Višinski pas S	[TooČT
Višinski pas 6	ji 500 P Osnovna slika
cio	¡300	m	al
cfo	¡500	m	era!
do	¡750	m	i—11
do	¡1000	m	r~*i]
do	¡1500	m	62Sl|
do	¡2860	m	
OK
CANCEL
Dfcf&ufl
Slika 9: Dialogno okno za vnos parametrov za izračun višinskih pasov
-,/fliife Slika 10: Karta višinskih pasov
220
Marijan Slak
Ni K A 3.0 - GIS orodje za analizo terena
d) izračun naklonskih pasov terena (Slope analysis)
Naklon terena je za vojaškega analitika osnovni parameter za izračun prehodnosti. Določen je s tangentno ravnino digitalnega modela reliefa v poljubni točki oziroma kot njegov prvi odvod. Podajamo ga v stopinjah ali odstotkih. Za izračun naklona terena uporabljamo matriko višin velikosti 3x3.
	r—	
a	b	c
d	e	f
g	h	i
Gridna celica na koordinati X, Y ima višino »e«. Za izračun naklona v gridni celici X, Y potrebujemo višine vseh sosednjih gridnih celic (a, b, c, d, f, g, h, i). Vrednosti xs in ys predstavljata velikost posamezne gridne celice. Izračun naklona ponazarjajo naslednje enačbe:
Ax, - c-a čsx2=f-d Ax3=i-g
AVi =a-g Ay2 =b-h Ay3=c-i
Ax = Ay =
_ (Ax, +Ax2 + Ax3) (Ay, + Ay2 + Ay3)

S =
V(Ax)2 +(Ay)2
Podobno kot višinske pasove zgoraj, lahko analiziramo tudi naklone terena. Izdelamo lahko prikaz naklonskih pasov enega ali več določenih območij naklonov terena.
Prikaz območja naklonov
NoklonsHpaeS pij NaMonskipasB p P Osnovna slika
OK-
i-j <*" Stopinje O
Stavilo naklonskih pasov: ]4 j ^
Korak ri&klon&v
Nagonski pas 1	[o
Naklonski pas Z	fT*0
Nakfcnski pas 3	[20
NakJonski pas A	pO
Slika 11: Dialogno okno za vnos parametrov in karta naklonskih pasov
221
Marijan Slak
Ni K A 3.0 - GIS orodje za analizo terena
e) izračun pogledov terena (Aspect analysis)
Podobno naklonom terena lahko iz digitalnega modela reliefa izračunamo usmerjenost terena. Običajno jo podajamo z devetimi razredi, ki ustrezajo glavnim smerem neba (S, SV, V, JV, J, JZ, Z, SZ) in ravnemu terenu. Izračun usmerjenosti terena predstavljajo naslednje enačbe:
Y --
	F—^	
a	b	C
d	e	f
g	h	» 1
	....................................................... .1- X	
Ax, -c-a	AVi =a-g	Ax
Ax2 - f -d	Ay2 = b-h	Ay
A*3=I-g	Ay3 =c-i	
Število območij:	HHHIH	
Kara* azimuta		
Območje azimuta 1	p5 do p*35 •	
Območje azimuta 2	¡¡p35 do [225	cai
Območje azimuta 3	|2Ü5 do ¡315	jai
Območje ezimuta A	[315 do (360	ja]
Območje azimut© 5	[O do |<5	si
Območje erimuta 6	[H do	Mi
r 0$no\/r>e slik©		
T —►
m
OK I CAUCEL I
MM
Ax
0 = tan —
Slika 12: Dialogno okno za vnos parametrov in karta pogledov terena (ekspozicije)
Območja označena v barvi MAGENTA predstavljajo popolne ravnine z navpično normalo. To so predvsem jezerske površine.	, ;
222
Marijan Slak
Ni K A 3.0 - GIS orodje za analizo terena
f) izračun deležev površin posameznih razredov p i edh dmh treh analiz
Zelo uporabna funkcija v aplikaciji NIKA 3.0 je izračun deležev po vin n posameznih razredov predhodnih treh analiz. Izračun deležev površin lahko izvajamo na poljubnem pravokotnem območju.
I OBMOČJE SF	.
IZRAČUNA 5"	. . .. N
|| TOČKA Z NAJVIŠJO NADMORSKO
VIŠINO
TOČKA Z NAJNIŽJO NADMORSKO VIŠINO
t*
/ /
\
I

i
Sil
Slika 13: Karta višinskih pasov s prikazanim območjem analize
Slika 14: izpis rezultatov analize deležev površin posameznih razredov
223
Marijan Slak
Ni K A 3.0 - GIS orodje za analizo terena
g) ugotavljanje točke z najmanjšo in največjo nadmorsko višini na območju
Funkcija za ugotavljanje točke najvišje in najnižje nadmorske višine DMR je zelo uporabna predvsem pri določanju položaja izvidnikov, položaja radarskih sistemov in podobno. Rezultat analize DMR se izpiše v oknu »Message« v tekstovni obliki, na karti pa se z rdečo puščico prikaže lokacija najvišje nadmorske višine in z modro lokacija najnižje nadmorske višine (glej sliko) na izbranem območju.
Slika 15: Izpis rezultatov analize lokacije najvišje in najnižje nadmorske višine
h) izračun optične vidljivosti na višini terena
Posebna funkcija v sklopu aplikacije NIKA 3.0, je tudi izdelava karte vidnosti. Določanje vidnosti med različnimi točkami na zemeljskem površju je zelo pomembno za načrtovanje radijskih zvez in vojaških operacij. Karta vidnosti predstavlja vidna oziroma nevidna območja z določene točke na terenu - opazovališča. Način določanja temelji na metodi iskanja črt vidnosti. Vse točke, za katere program izračuna, da niso zakrite, se na določen način označijo. Način iskanja vidljivosti prikazuje slika 36. Izgled karte vidnosti, kjer so črte vidnosti prikazane v obliki žarkov, prikazuje naslednja slika.
OPAZOVALIŠČE
Analiza višin območja
XLL = 426146 YLL = 89416 XUR = 474321 YÜR = 124982
Najnižja točka območja: X(min) = 473609 Y(min) = 103843 Z(min) = 262
Najvišja točka območja: X(max) = 429809 Y(max) = 121843 Z(max) = 1653
jJ
?.r
224
Marijan Slak
Ni K A 3.0 - GIS orodje za analizo terena

wmmámmíÉMmmmm
■i
Hi
Hi
n
Slika 17: Karta optične vidljivosti
mtm

i) izračun optične vidljivosti na določeni višini nad terenom
Iskanje območij optične vidljivosti na določeni 100 m nad terenom relativni višini nad terenom je podobno zgornji analizi. V tem primeru	teren
nas ne zanima vidljivost na terenu temveč vidljivost na neki relativni višini nad terenom.
Slika 18: Postopek iskanja vidljivosti na relativni višini nad terenom
225
Marijan Slak	Ni K A 3.0 - GIS orodje za analizo terena
Slika 19: Karta optične vidljivosti na relativni višini nad terenom
j) izračun relativnih pasov radarja na območju
Funkcija je namenjena izrisu relativnih višinskih pasov vidljivosti s poljubne izhodiščne točke. Program na osnovi DMR izračuna območja na katerih so objekti vidni v poljubnih višinskih pasovih. Število in območje višin posameznih višinskih pasov določa uporabnik sam.
Rezultat izračuna je žarkovje višinskih pasov, kjer barva žarka predstavlja določen višinski pas. Na območju modrih žarkov lahko iz mesta opazovanja vidimo objekt, ki je 150 metrov nad terenom ali višje.
Slika 20: Postopek iskanja relativnih pasov radarja
i 50 m nad terenom 100 m nad terenom 50 m nad terenom teren
226
Marijan Slak
Ni K A 3.0 - GIS orodje za analizo terena
Vnos relativnih višinskih pasov
Število višinskih pasov : K o rak višin :
Višinski pasi Višinski pas 2 Višinski pas 3 Višinski pes A Višinski pas 5 Višinski pas 6
Minimalni radij
0
50
100
150
200
■■■
1000

50
m
F Ponovni izračun profilov OK	CANCEL
m Nastavi
do	I50 ......	m	wm |
do	¡100	m	cr31
do	fl50	m	a i
do	[200	m	¡BS8Í
do	|boo|	m	r~i j
do		m	
Default
Slika 21: Dialogno okno za vnos parametrov
Slika 22: Karta relativnih pasov radarja
227
228