美国地理空间情报的产生发展、辅助作战功能及启示

李晓

61363部队七室  西安  710068

关键词：美国  地理空间情报  发展  功能

中图分类号    E87

摘要：地理空间情报的特点决定了其在现代战争中的基础作用。地理空间情报最早由美国提出，由于其集现代科技与信息于一体，在战争中可以做到精确打击，提高作战效能，受到许多国家的重视。目前，美国在该领域处于领先地位。本文从研究美国地理空间情报的产生发展入手，结合作战特点，重点阐述了美国地理空间情报构建虚拟战场、辅助精确制导、建设可视战场、保障作战指挥自动化系统运行的四个功能，揭示了三点启示，其中利用商业服务优势是美国地理空间情报局的新型战略性目标，将地理空间情报作为一种服务，是情报界在地理空间情报发展道路上具有里程碑意义的转变。通过启示的揭示，为我军地理空间情报建设提供借鉴。

1 前言

地理空间情报源于美国，英文为Geospatial intelligence (GEOINT)，是指出事物在地球上所处的位置，是星载和机载传感器采集的多种形式的数据以及各种数字化地理信息的集成成果，融合了地图制图学、影像分析、地理空间分析、航空分析、海洋分析以及区域分析等技术。现代战争中，指挥员依靠地理空间情报的支持，进行情报分析和作战决策，通过对各种信息进行筛选、融合，使新获取的信息和已有信息重新组合，准确评估战场环境，掌握战场动态，抢占先机，保证部队机动灵活，实施精确打击，最大限度地保存部队力量。

2 美国地理空间情报的产生发展

美军地理空间情报的发展从图像情报的萌生到其国家地理空间情报机构的日趋成熟经历了200多年的历程。

2.1美国地理空间情报的产生

美国对地图情报的最初需求始于1803—1806年之间, 时任总统托马斯·杰弗逊为促进美国西部发展，组建探险队去考察新获得的路易斯安那地区并为之绘制地图。由于航行和摄像技术的发展，第一次世界大战前产生了航摄像片，这些照片运用到作战地图之中，通过航空像片获取的情报随之也被纳入战场评估当中，能够形象直观反映战壕曲折线路和敌军行动，能使指挥员更准确地感知作战空间。

第二次世界大战期间，用于情报目的的航摄仍在运用，但在速度、距离、目标以及照明等方面的技术障碍逐渐得到解决。航摄照相机、远射透镜和闪光炸弹等技术的进步，使飞机一战时从单一战术侦察到二战中承担更多的作战角色。1941年，美国虽然改进了遥感器的精密性，但仍然缺乏像片判读员这样的专业人才来对所采集的数据进行缜密的分析。二战后，美国空军开展广泛的航空侦察，陆军和海军也努力在这方面寻求新的突破。为了满足战略高层对图像的需求，美国开始注重发展卫星侦察，并成立了国家侦察办公室。为了对获得的图像资料进行充分的分析研判,1961年美国成立了国家图像判读中心，该中心在古巴导弹危机中发挥了巨大作用，标志着美国地理空间情报的雏形形成。

2.2美国地理空间情报的发展

越战期间，美军针对一个区域制定的政策由于缺少军事地理专家，不考虑地形因素，制定的决策漏洞百出。为了弥补这一缺陷，越战之后影像情报按照知识的特殊化与普遍化两种补充方式不断发展，地球科学专业也注重整合商业卫星成像、火箭成像、GPS、世界大地坐标系以及计算机辅助制图等相关技术。这种整合能够将分析特定地理区域分析、武器装备系统和新兴技术专业人员与掌握通常技能的并能够处理各种地理边界问题的跨职能专家有效地结合起来，使得影像情报信息更加完整准确。1972年，由于经济等因素的影响，美国陆海空三军将各自的测绘机构整合成国防测绘局。

1990年海湾战争中，美国的国家和战区图像侦察平台可以搜集到大量的图像情报资料,由于通信容量或系统的不足，情报系统能力没能满足战术指挥官的需求。军种指挥官一般情况下都不具备能够满足自己需求的图像情报设施，更不用说满足下属部队的需求了。美军认为海湾战争军事测绘保障主要教训是影像分析与测绘脱节。由于影像分析人员虽然能迅速提供军事目标信息，但却不能准确快速地获取目标的地理空间信息，虽然美军研发了大量军事侦察遥感卫星，但绝大多数卫星影像都没有得到充分的开发利用，从而丧失了许多有益的战机，妨碍了整体效能的发挥。

美军1996年成立了新的军事测绘保障机构——国家影像与测绘局(NIMA)，主要目的是满足国家和军队对影像、影像情报和地理空间信息产品日益增长的需求，并努力促进影像与地理空间情报这两大学科的有机融合。由于测绘与影像分析处理毕竟不属于同一学科领域，NIMA成立后最初几年工作卓有成效，但在促进两种学科领域的融合，从而提高整体保障效能方面并不十分理想，大量的卫星影像得不到有效的利用，信息优势无法转化为决策优势。

 “9·11”事件、阿富汗战争（2001年10月7日）和伊拉克战争（2003年3月20日）加快了美军影像与地理空间信息的融合。 “9·11”事件后，不确定性成为美国安全形势的主要特征，作战对象的无法预测，对军事测绘提出了新的要求。阿富汗战争美国构建了阿富汗虚拟战场，掌握了阿富汗道路交通、气候的一手资料，抢占先机。伊拉克战争国家地理空间情报局详细绘制了伊拉克的地形地貌图，经过数字化处理后，输入战地指挥系统。该系统精细化程度极高，甚至连山林植被和烟窗冒出的烟的化学特征都能被准确形象地显示，为精确打击目标提供了强有力的支持。美军武器装备与现代信息技术的融合使美军作战从消耗转变为注重效果，军事行动对地理空间情报有了更为迫切的需要。传统单一的测绘产品不能满足信息化战争的作战需求，作战部队更需要的是影像与地理空间信息相结合的地理空间情报产品，它不仅能提供打击目标的军事属性与特征信息，更能提供准确的地理空间位置信息，为捕获稍纵即逝的战机，迅速对目标实施精确打击提供了有力的保障。

2002年1月25日，美国国家图像与测绘局(NIMA)在其《战略意图报告》中提出用“地理空间情报”取代传统意义上划分的“图像、图像情报与地理空间信息”任务概念。2003年1月，“地理空间情报”被确定为NIMA的顶层概念，并收录美国国家安全辞典。2003年11月24日，美国国防部国家影像与测绘局(NIMA)正式更名为“国家地理空间情报局(NGA)”，标志着美军测绘保障进入了“地理空间情报”时代。NGA建立了接近全球范围的中等分辨率地理空间信息框架，即基础数据，包括影像数据、高程数据、自然要素和人文要素，精确定位数据、航空导航安全数据以及水道导航安全数据等。NGA通过支援分队搭建了覆盖全球的网络服务系统，装备了数据搜集系统和信息处理系统，并且通过网络化的形式加强与用户的联系，能够根据用户的不同需求提供个性化的解决方案。由于RS, GPS和GIS三大测绘技术的发展与融合，使影像与地图这两类产品的界限日益接近，这在技术上为地理空间信息与影像分析的集合奠定了基础。美军从90年代中期开始投入大量资金，2003年建成地理空间信息和影像数据库，其中，国家信息库（NIL）是目前全球规模最大、获取速度最快的数字影像档案库。2010年，美军建成地理空间基础框架数据库、基础地物数据库和控制数据库，这些数据库与全球信息网络配套。

美国对地理空间情报的研究与运用处于领先地位。凡是有美军参加的战争与地区冲突，地理空间情报都在决策进程中充当关键空间信息，为全源信息分析提供了核心的空间基础。经过多年的发展，美国逐步建立起针对不同层次的地理空间情报的组织体系和技术规范，制造出一系列地理空间情报产品，并将其广泛运用于信息化战争中。

3 美国地理空间情报的辅助作战功能

地理空间情报集现代科技和信息于一体，在现代战争中起着重要的作用，受到各国的普遍重视，交战双方的任何一方只要掌握了准确的地理空间情报，就能做到精确打击，作战效能明显提高。美国对地理空间情报的辅助作战功能进行研发，最大限度地发挥其功能。在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中，美军利用卫星和侦察飞机通过空中和地面侦察以及找当地人当向导，从他国获取情报的方式，获取作战地区的气象、地理和战场信息，为战争顺利进行发挥了至关重要的作用。

3.1构建虚拟战场

仿真虚拟战场是利用虚拟现实技术，在数字地图基础上建成的。其原理是遥感图像与数字地形高程数据结合形成三维地面可视图，可以用来建立虚拟现实战场环境，称之为虚拟战场仿真系统。它可以真实生动地展现战场景观，扫视战场全貌或勘察战场的每一个角落，受训者在计算机生成的虚拟战场上进行作战训练，如同身临其境，节约了大量的人力、物力和财力，训练效能明显提高。虚拟战场仿真系统运行，需要从以地理空间信息为主的多信息集合数据库和遥感、遥测系统获得实时地理信息，为虚拟战场环境提供数据。美军1994年开始虚拟战场研究，1997年用于实际训练，通过采集地形数据制作战场情报，制订行动计划，实施监视，保障模拟训练顺利进行。阿富汗战争美军运用TOPSCENE技术和遥感数据构建了阿富汗虚拟战场，模拟沙漠、丛林、街道等复杂地形，用来战前的模拟训练，以提高受训者在阿富汗复杂地形背景实战中捕捉目标的能力。在对伊拉克开战半年前，美军就构建了巴格达城区虚拟战场，将巴格达所有的树木、建筑物、街道、公共设施等全部模拟出来，用于战前训练，使美军的巷战能力在短期内有了很大提高。

3.2辅助精确制导

地理空间情报是信息化战争的基础，对联合作战和武器装备使用起着非常重要的作用。地理空间情报是作战部队获得决策优先权实施精确打击不可或缺的重要因素。通过与导航和目标定位系统联结，能将作战信息准确地传递给分散在战场的各部队，以保持步调一致，协同作战；地理空间情报人员利用遥感影像和相关空间数据，能够描绘自然界和人造物以及其他热点目标的特征。美军作战人员借助地理空间情报熟悉敌人的战略设施、薄弱点，做到在各种天气条件下实现对目标的精确打击。

地理空间情报与精确制导武器结合，能使精确制导武器百发百中。地形匹配制导、景象匹配制导、电视制导和GPS制导是精确制导武器的主要制导方式。巡航导弹采用地形匹配制导和景象匹配制导，它预先将导弹飞行航线下方的地形通过遥测、遥感技术处理后得到的数据存入弹载计算机内，导弹再将飞行中探测到的实际地形与预先存入的数据以及目标数据进行比对，获得打击目标的数据，及时修正航线，保证精确制导。美军在伊拉克使用的武器大部分都是精确制导武器，它能自动跟踪目标，避免恶劣环境的干扰，为伊战的胜利立下了汗马功劳。美国“战斧”导弹采用电视制导，电视摄像机安在弹头的顶端，通过电视系统，指挥官观察导弹击中目标的全过程，了解打击效果。可见地理空间情报对精确打击武器至关重要。

3.3建设可视战场

在战场可视化方面，地理空间情报起着重要作用。现代战争中，指挥员计划和执行军事行动，离不开及时、完整精确的战场信息，战场可视化为其提供导航和精确瞄准。地理空间情报提供的地图、地理影像和地理坐标和各类空间信息结合，显示战场环境包括地形、地貌和各类目标的方位，以可视化形式实现战场的立体化和动态化，便于指挥官对战场情况进行实时监控。美军认为把影响事物发展进程的行动和决定可视化，是完成任务的必要步骤，是取得决策正确和战争胜利的基石，可视化是可视能力的体现，是概念形成能力、理解能力和预算能力的表示。伊拉克战争美军利用侦察卫星对伊拉克重要设施进行全天候侦察与监视，并将卫星拍摄的图片进行分析和处理，伊拉克战场被立体、动态地呈现出来。利用地理空间情报实现战场可视化，有利于指战员明确目标方位和作战要点，进一步规划战斗细节，演练战术战法，圆满完成战斗任务。美军建立的可视化系统起着通用作战图的作用。美军在《2020联合构想》中明确提出提高以信息优势为基础的作战能力。为此，其不断地研究构建和创新战场信息系统的概念，创建可视化的、透明的战场环境。

3.4保障作战指挥自动化系统运行

未来战争主要采取信息化条件下的联合作战方式，作战指挥、控制与战场态势信息离不开精确的地理位置和时间属性，否则就会变得毫无意义的。处于基础地位的地理空间情报是联合作战指挥控制系统的重要组成部分，在协同作战中提供作战地形使用环境。各级作战指挥系统都有战场环境信息平台，这个平台是地理空间情报提供的共享平台，利用地理空间情报的环境分析功能辅助指挥官决策，可以提高决策的科学性和及时性。

地理空间信息是美军作战指挥与控制系统的保障。美军将作战指挥自动化系统运用于信息化战场，以保证指挥正确，精确作战。为给作战指挥自动化系统提供动态的、精确的地图，美军采用现代遥感测绘技术获取战场信息，实现实时战场监测。为了适应联合作战的要求，美军建立了数字化指挥、控制、通信、情报和侦察系统，如全球指挥与控制系统(GCCS)、国防信息基础设施(DII)、国防部情报信息系统(DODIIS) 、陆军战术指挥控制系统(ATCCS)、陆军战斗指挥系统(ABCS)等，以保证联合作战部队的信息优势。联合作战部队各作战单元使用上述系统工具，获取、传输、处理、分发作战指令，获取战场态势信息。联合作战需要解决的首要问题是各参战部队如何协同作战，包括指挥和控制系统的协同作战，这就需要建立一个共同的操作平台，地理空间情报系统就是这个平台，是实现联合作战中互操作的基础。近年来美军研发的军事测绘保障系统，如联合测图系统(JMTK) 、战斗地形信息系统(CTIS), 影像产品数据库(IPL )、全源情报分析系统(ASAS)、21世纪部队旅及旅以下部队战斗指挥系统(FBCB2)，这些系统与指挥控制系统配套，并参与到共同战场空间参考数据架构中，使各系统之间可以互联互通和互操作，实现了美军在联合作战始终占据信息优势和决策优势的目标。

4 美国地理空间情报的启示

美国地理空间情报技术是随着现代科技尤其是影像技术和计算机技术的迅速发展而逐步成熟并居于领先地位的，它主要以信息化时代联合作战理论和实践为牵引，以概念技术演示、模拟训练为途经，对影像、影像情报和地理空间情报与保障等概念及相关因素和体系进行了全面深入的研究，取得了重要成果，数字化技术和信息系统、地理空间情报产品不断出现，给我们带来了如下启示：

4.1充分借助社会力量、盟国的力量，使地理空间情报和保障活动真正实现综合化和一体化

美国国家地理空间情报局将一体化与协作作为自己成功的基石，并把协作与合作定为自己发展的方向和目标，这个目标与国家的重大情报及国防目标任务始终保持一致。为实施其战略意图，完成目标任务，美国国家地理空间情报局制定的12条战略目标中首要目标是放眼世界，成为情报界和战斗人员最具合作性的伙伴。从它的政策执行到新技术的应用，都体现了实现协作的优先目标。它的12个战略目标归根结底就是“以国家情报工作为中心”，其共同的主线是地理空间情报是情报中的重中之重。当前，我军面对恐怖威胁、敌对国家与联盟的挑战，应该充分认识到良好的国际合作关系所起的重要作用。同时，我们必须看到各情报单位提供的情报数据离不开地理空间情报的支持，地理空间情报与其他情报获得手段结合能提供更有价值的情报产品。因此，我军要在综合运用军事测绘成果的基础上，要拓展对地理空间情报研究的广度和深度，树立地理空间情报是一切情报的中心和基础。

4.2利用商业服务优势是美国地理空间情报局的新型战略性目标

1986年美国电影《战火云霄》，讲述了一个海军中士和他的战友并肩作战陷入困境，由于部队间的信息不通，导致无人去营救他们的事件。具有讽刺意义的是，这个部队最后通过商业渠道被拯救了，即一张给家里打电话的信用卡。这件事件说明，国家地理空间情报局雇员没有尽到责任，而信息共享对于生存至关重要，因而美国地理空间情报局把最大程度利用商业服务优势作为新型战略性目标。这个事件虽然对1986年的尼科尔斯国防重组法案改革产生了深刻影响，但是做到地理空间情报共享并不容易。这在9.11恐怖袭击事件中就体现的非常明显。9.11恐怖袭击事件的发生，用户没有时间去不同的地方获取信息，地理空间情报无法实现有效链接，迫使之后的战时演习方案进行了很多方面的情报整合。阿富汗和伊拉克战争中，战区人员逐渐认识到地理空间情报应该具备信息共享的特点。将地理空间情报作为一种服务，是情报界在地理空间情报发展道路上具有里程碑意义的转变。

4.3地理空间情报建设要紧密联系未来联合作战的需要

在联合作战中，需要确定协同部队的位置，平民所在的确切位置及目标数据的可靠性，为此，美国国防部、情报部门和地理空间情报局共同研发国防情报信息引擎，整合来自各地的跨域情报，实现准确的作战空间感知。国防情报信息引擎是美国国防部数据共享互通的核心技术，是美国整个国防部数据共享互通技术的重要部件，其主要用途是确保美国和盟军决策者及作战人员随时掌握敌人的动向。目前，美国军方通过联合信息环境的通用桌面共享信息，使用信息技术引擎收集处理信息，北约盟国专门建立了一个独立的网络使用信息技术引擎，实现了获取可靠的目标地理空间数据的设想。2015年，美国地理空间情报局实验室和覆盖美国、英国、加拿大、澳大利亚等国的15个网站，开展了对新版本的国防情报信息引擎的大规模测试。美国建立了国防情报信息引擎框架，为盟国军队作战训练实现地理空间情报信息共享打下了基础。

联合作战是未来战争的基本样式，地理空间情报是联合作战的构成要素，在联合作战中起着基础性作用。我军要充分运用计算机、网络、通信等技术，采集、处理、存储信息，把地理空间信息和影像存入指挥控制系统，实现信息处理的自动化和可视化；要不断研发地理空间情报产品，如影像、数字地图显示系统、数字高程数据、三维地景虚拟现实系统等；要注重产品的融合、系统的融合和人员的融合，建立全球地理空间情报数据库，以保障全球任何一个地域的地理空间情报能随时被提取，提高作战的灵活性，真正做到“全球到达、全球作战”。