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空间分析的研究及其在MGIS中的应用

作　者: 马乐乐
导　师: 熊才权
学　校: 湖北工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 军事地理信息系统 通行性 巡逻 通视性 兰切斯特方程
分类号: E991
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


军事问题的四大核心因素是机动、侦察、攻击、指挥,MGIS(军事地理信息系统)是辅助军事人员进行以上问题决策的一个重要的软件系统,目前MGIS对空间数据的分析还不是很成熟。本文对MGIS中的空间分析理论与应用作了研究,主要立足于数学模型与计算机算法,通过分析与建模,目的是在战场空间数据基础上,重点解决机动和侦察问题。主要研究点是战场的地形因素,包括(1)地形机动性——通行性问题；(2)战场的侦察做的如何——巡逻问题；(3)战场的地形对于情报获取的优势有多大——通视性问题。最后针对经典兰切斯特方程不考虑天气、地形、战术等重要因素的局限性,提出需要考虑地形因素的新的损耗预测模型。步骤如下：首先研究了空间数据的结构和计算机存储方法,利用ArcGis软件将采集到的数据进行格式转换,影像配准以及矢量化,最后选择合适的投影坐标系,得到要分析的图层集合,经过ArcGis空间分析模块以及MATLAB地图工具箱进行进一步的处理；通过ARCGIS+MATLAB分析战场的坡度,起伏度,粗糙度,并对以上的分析结果进行统计分类,最后结合模糊规则来推理地形的通行程度；通过研究最短路径算法以及最优规划模型,解决了战场巡逻问题,在给定的研究区内用最少的巡逻车能覆盖最大的区域,并且满足了出现事故后能够及时赶到,巡逻的路径具有隐蔽性,不易被敌方发现等优点；通过利用基于DEM模型的通视性算法以及最优规划模型,解决了计算侦察设备对于战场地形的覆盖率的问题,结果表明：覆盖率越高,战场获取情报的能力越快,越准确；最后本文给出了改进的兰切斯特方程的解和战局的预测、胜方剩余兵力等计算方法,运用实例对模型进行了验证,并设计了作战损耗的功能模块,在软件设计的方法和框架上做了进一步的探索。结果表明：这个模型是可行的,能够更加准确有效的评判战斗过程的损耗。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章 引言  8-12
  1.1 绪论  8
  1.2 研究背景  8-10
  1.3 研究的目的及其意义  10
  1.4 论文的组织结构  10-12
第2章 基本理论  12-22
  2.1 GIS的基本理论以及数据模型  12-15
    2.1.1 GIS的工作原理  12
    2.1.2 GIS的数据  12-13
    2.1.3 GIS空间分析建模  13-15
  2.2 高程模型的基本理论  15-18
    2.2.1 DEM的表示方法  15-17
    2.2.2 DEM的军事应用  17-18
  2.3 数字采集来源介绍  18-20
    2.3.1 全球高精度的高程数据  18-19
    2.3.2 数据处理常用方法  19-20
  2.4 战场空间决策分析的主要步骤  20-22
    2.4.1 明确军事需求  20
    2.4.2 主要步骤  20-22
第3章 战场基本地形分析及其通行力实验仿真  22-31
  3.1 坡度坡向  23-25
  3.2 起伏度  25-26
  3.3 粗糙度  26-27
  3.4 基于MATLAB的FUZZY工具箱对通行性进行评估  27-30
  3.5 本章小结  30-31
第4章 战场道路网络分析及其实验仿真  31-45
  4.1 网络分析的意义  31
  4.2 基本算法  31-32
    4.2.1 空间网络数据的计算机存储  31-32
    4.2.2 最短路径算法Floyd算法  32
  4.3 实验与仿真  32-44
    4.3.1 巡逻问题的提出  32-33
    4.3.2 模型的假设  33-34
    4.3.3 问题分析  34-35
    4.3.4 模型建立与求解  35-44
  4.4 本章小结  44-45
第5章 战场通视性分析及其实验仿真  45-58
  5.1 通视性的算法基础  45-46
  5.2 通视性分析应用  46-49
  5.3 实验与仿真  49-57
    5.3.1 战场雷达设备选址与布置问题  49-50
    5.3.2 数据的准备  50-51
    5.3.3 问题分析  51
    5.3.4 问题的模型  51-53
    5.3.5 具体数据描述及处理  53-55
    5.3.6 结果分析及处理  55-57
  5.4 本章小结  57-58
第6章 空间分析应用:考虑地形因素的作战损耗建模  58-66
  6.1 兰切斯特方程简介  58
  6.2 模型的建立  58-63
    6.2.1 使用AHP法确定地形影响因子ω  59-61
    6.2.2 方程的解  61-62
    6.2.3 战局的预测  62-63
    6.2.4 战斗结束时间  63
    6.2.5 胜利方剩余兵力  63
  6.3 模型的验证  63-65
  6.4 作战消耗模块的设计  65-66
第7章 结论与展望  66-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
附录  71

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中图分类: > 军事 > 军事地形学、军事地理学 > 军事地形学
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