论文专区▏海战场环境特征分析及其建设策略

【编者按】海战场环境是影响武器装备性能及战斗效能发挥的重要因素。介绍了海战场环境的概念与特点，探讨了海战场环境要素的构成及对军事活动的影响，分析了目前海战场环境的保障需求与建设现状，提出了海战场环境建设发展的策略与重点。本文发表在《海洋测绘》2016年第6期上，现编发给朋友们阅读了解。申家双，男，1968年出生，河南新乡人，高级工程师，博士，主要从事海洋测量与遥感测绘技术研究。

一、引言

海洋，是生命的摇篮，资源的宝库，运输的通道，发展的空间^[1]，是国际政治、经济、军事、外交博弈的舞台。海岸地形、海底地形、地貌、底质以及海水温度、盐度、密度、海冰、海流、海浪、潮汐、海面风、海雾、气温、气压、重力、磁力、水声传播、噪声、混响等要素的时空变化，构成了复杂多变的海洋环境.研究海洋环境的特点和规律，是人们认识海洋、开发海洋、利用海洋、控制海洋的基础，是维护国家海洋安全、捍卫海洋国土、保证海洋资源开发、促进经济持续发展、实现海洋强国目标、实施“一带一路”国家战略的前提，是影响部队战斗力、使武器装备保持优势的关键。美国海军海洋学家Ellis曾说过:“作战优势将不仅取决于谁拥有最昂贵和最先进的武器平台，更取决于谁占有对物理环境充分了解而获得的自然优势”^[2]。因此，利用海洋环境有利条件规避各种风险，最大限度降低对军事行动和武器装备的影响，充分发挥其“倍增器”作用，是各国海军策划和指挥军事活动的首要任务。本文从海战场环境的概念与特征出发，研究了海战场环境的主要构成及其对军事活动的影响，探讨了目前海战场环境的保障需求与建设现状，并就加强海战场环境建设提出了建设性意见与发展策略，希望对海军信息化技术发展以及“数字海战场”“智慧海洋”建设提供参考。

二、海战场环境概念与特点 

⒈ 海战场环境概念

海战场是指敌对双方为达成一定的战略和战役目的，以海洋为主体实施作战行动的空间范围，包括海洋水面、上空、水体、濒海地带和岛礁等。海战场环境是现代战争空间的重要组成部分，是海战场及其周围对作战活动有影响的各种情况和条件的统称，是在自然条件和人类活动的影响下而形成的海战场空间形态，是除人员和武器装备之外的客观环境，是制约军队兵力运用与武器装备效能的重要因素^[3-4]。

⒉ 海战场环境特点

海战场环境与陆战场环境相比，虽有相似之处，但其具有覆盖范围广、时间序列长、时空变化大、涉及领域宽等特点^[3-4]。

⑴战场空间广阔。陆战场范围受敌对双方领土和疆域的制约，海战场空间则由于水体的连通性而可以延伸到广阔的公海水域，因此战场空间更为广阔。

⑵战场结构多维。陆战场空间是指一定地域的地表及其以上的空间，而海战场不仅包括一定海域的海面及其以上的空间，还包括该海域以下的水体和海底，呈现出多维层次结构的特征。

⑶战场要素易变。由于海陆战场空间不同，引起海战场变化的不确定因素更为复杂，由于海洋中的海水每时每刻都受到太阳辐射、天体运动、地球自转、大气环流等物理因素，地球表面气压、温度、湿度、降水等气象因素，以及海底地形地貌与海洋周边陆地、岛屿分布等地理因素的综合影响，造成了海水的流动、涨落和海面起伏，导致了海水温度、密度、盐度分布的不均匀性，同时也形成了海洋上空风、云、雨、雾及能见度等天气现象的急剧变化，使海战场环境呈现出千变万化的不稳定状态，直接影响着海上作战行动的效果和武器装备性能的发挥。

⑷战场建设困难。陆战场环境的主体为地表及以上空间，而海战场环境的主体是海洋和大气。除了舰艇和飞机等平台以外，基本上没有可供战场建设的立足之地，难以像在陆地上便利、机动地开展国防工程构筑、基础设施建设、作战物资储备以及攻防演习训练等。

三、海战场环境构成与军事活动影响

⒈ 海战场环境构成要素

海战场环境是由海洋环境中能对海上军事行动产生较大影响的因素构成，是军事决策、作战指挥和战场环境建设的依据。海战场环境组成要素随着科学技术和武器装备的发展而发展，具有很强的时代特征^[8]，总体上分为自然环境和人文环境两大类^[5]。自然环境主要由地理环境、水文条件、气象状况、重磁场分布、水声特性等各种非人为的客观自然要素而形成的战场环境形态，主要包括海洋空间地理环境、海洋水文环境、海洋气象环境、海洋物理场环境、海洋水声环境、海洋电磁环境等。人文环境指由于人类的生产、生活以及社会活动状况对海洋战场环境形态和自然环境的改变。

⑴海洋地理环境主要指由陆地、岛屿与海洋之间相互位置关系所共同形成的地理态势，通常包括海战场周边陆地与岛屿分布，海岸与海滩地形地貌，海区面积、形状与开放程度，海底地形地貌、底质，海峡、通道及港湾分布等。

⑵海洋水文环境除温度、盐度、深度三大静态要素外，还包括海流、海浪、潮汐、海冰等动态要素，是与海军武器装备关系最密切、对其影响最大的海洋要素。

⑶海洋气象环境是通过海洋大气的要素(如气温、气压、湿度、风速、雾、云、降水)、天气现象(如烟尘、风沙等)和天气系统(如大气环流、锋面、温带气旋、热带气旋、季风、副热带高压、热带辐合带等)等状态、特点及变化规律来表述的。

⑷海洋地球物理环境主要由海洋重力场、海洋磁力场、地磁场等组成，涉及到场的强度、异常、方向等物理参数。

⑸海洋水声环境主要包括海洋声速分布特性、海洋背景噪声、水声信号传播特性、水声信号海底反射特性和海洋混响等内容。

⑹海洋电磁环境主要包括电磁波在海水的电磁特性(电导率、磁导率、介电常数等)、传播特性、分布特性等以及对水下探测、通讯、导航、电子对抗等有直接影响的电磁频谱、辐射源等海洋电磁场。

⑺人文环境主要包括政治、经济、人口、民族、宗教、交通、军事目标、社会情况等人文条件。

⒉ 海战场环境与军事活动影响分析

海战场环境复杂多变，从热带到寒带、从水上到水下，从春季到冬季，从局部到全球，海战场环境要素对海上军事活动都有重要影响，直接关系到作战平台、武器系统效能的发挥与海上作战的成败。具体影响情况见表1。

表1　海战场环境要素对军事活动的影响

军事活动	环境要素	军事影响
舰船水面航行	风、浪、雾、海流和海冰等	风浪破坏舰船设备或造成翻船；海雾使能见度降低；海冰是航行障碍
潜艇水下航行	深度、跃层、环流、内波、中尺度涡、磁场等	水深小容易暴露；跃层危及潜艇安全；环流产生振动和颠簸，影响潜艇探测、隐身、反潜
雷达探测与无线传输	海水电磁场、电磁源、温度、气压、气温、海杂波、云雨杂波等	海水电磁场、电磁源影响电子对抗、水下通讯、雷达探测效能；海杂波、云雨杂形成假目标；温度、气压、气温引起大气波导影响雷达探测性能
导航	磁场、重力场	磁场异常使电罗经指示方向偏差，影响导航精度；重力场影响惯性和水下匹配导航
水声探测与传输	温度、深度、盐度、内波、潮汐、海流、海面波浪、气流等	影响声速、声信号传播及通讯、探测、水中兵器制导、潜艇战、反潜战
登陆作战	岸滩类型、潮汐、深度、气象等	岩石滩不利登陆，泥沙岸不便防御；潮汐影响水深，水深影响登陆和装备物资卸载；气象条件影响登陆时机和地点
远程武器	重力场	影响命中精度、潜艇最佳发射阵地选择、潜地导弹飞行轨道实时校正、有效打击范围与境外目标确定
鱼雷作战	海流、海风海浪	影响水下导航定位和入水姿态
水雷作战	深度、风浪流、海洋生物、海水压力等	水深小易触底，水深大限制使用；风浪流影响布放、姿态及攻击稳定性；海洋生物影响换能器接收；海水压力影响耐压壳体
作战人员	风浪、温度、湿度、日光	消耗体力，降低战斗力，日光引起皮炎、皮肤水肿等病状
作战潜力	人口、宗教、经济等	缺少劳动力，影响作战保障等

四、海战场环境保障需求与建设现状

⒈ 海战场环境保障需求

就现代海战而言，掌控海洋环境参数与掌握敌情态势同等重要，海洋环境要素是在作战准备和对抗行动中取得主动权所不可或缺的条件^[11]。因此，由多种海洋环境要素构成的海战场环境将成为提高海上战斗力，并使武器装备保持优势的关键所在^[2]。

海战场环境保障是海军作战保障的重要内容，其目的是保障部队正确运用海战场环境，预防和减少海战场环境因素对我造成的不利影响，进而顺利遂行作战任务^[12]。海战场环境保障包含四个层次：战略保障、战役保障、兵种战术保障和武器系统保障^[10]。各层次对海战场环境信息保障的时间和空间的分辨率要求有所不同，见表2。

表2　不同作战层次的海战场环境保障需求

层次	环境效应	环境保障需求	时间尺度	空间尺度
战略	整体状况	季节性海战场 环境状况	几周～几个月	100～300km
战役	关键时机与海区	中尺度海战场 环境状况	1天～2周	10～100km
战术	安全效能	小尺度海战场 环境状况	0～72h	0.5～1km
武器系统	使用效能	与武器系统 使用相关要素	0～4h	0.5～1km

海战场环境保障对象既要满足常规的水面舰艇、潜艇、航空兵等应用之外，还应满足战区海上联合作战的使用需要ꎮ 海上联合作战是新时期应对多种安全威胁、完成多样化军事任务的主要作战样式^[11]，是以信息资源支撑、主导的信息作战，其作战任务多样化，作战对抗体系化，作战过程快速化，对海战场环境保障提出了新的更高的要求。

⑴作战任务多样化。要求海战场环境信息表现形式从纸质产品向数字产品转变，从二维平面向三维、四维空间可视化产品转变，从海战场环境直观显示向环境信息综合分析、数据挖掘、战场态势标绘和辅助决策产品转变，实现信息与产品多样化。

⑵作战对抗体系化。要求海战场环境保障从自我封闭型向开放综合型转变，模块化向网络化、体系化转变，实现空间信息获取、处理、管理、应用保障一体化。

⑶作战过程快速化。要求海战场环境保障平时做好充分准备，定期或不定期调查测绘、更新预设战场空间信息，建立数字化海战场空间数据框架；战时实时监测海战场态势变化，精确测定目标位置、目标区地形图，快速处理、更新战场空间信息，确保海战场空间信息保障及时、准确、可靠、快速，现势性强。

海上联合作战的特点要求海战场环境保障向数字化、信息化、智能化方向发展，建立从海战场环境数据探测，到面向任务、面向对象提供海战场空间信息、产品应用保障，形成完整的、由空间信息探测、处理、管理、应用保障等功能模块组成的数字海战场环境应用保障体系。见图1。

图1　数字海战场环境保障体系框图

⒉ 海战场环境建设现状

近年来，我国在海洋建设方面投入大量财力、物力和人力，研发了一批海洋环境观测平台和多类型传感器，发展了由岸基、船舶、飞机、卫星、浮标、潜标和雷达等组成的海洋环境立体监测系统并开展了近海示范应用，研发了各类无人观探测系统(无人机、无人船、无人车、水下潜器、水下滑翔机等)，为经济建设、国防建设和科学研究提供了有力支撑，为海战场环境建设奠定了坚实基础^[9]。但受多种因素制约，海战场环境综合保障能力还比较薄弱，在掌控信息的数量和质量、环境预测与预报、态势控制与评估、目标定位与指示、精确制导武器引导与打击效能评估等方面，与发达国家相比还处于相对落后的局面，作战环境信息的获取、传输、处理、应用与分发等方面以及海战场整体建设水平与海洋强国仍有较大差距，海洋透明度远低于对手，一定程度上影响了作战决策能力和武器装备效能的充分发挥。

⑴军民融合方面

海洋环境信息具有显著的军民两用特征。由于方向目标用途不同，目前军地海洋环境体系各自建设，各成系统，相互独立。虽然近年来军地双方对海洋环境进行了联合调查测量，取得了大量海洋信息，建成了相关海洋基础数据库和专题数据库，建立了资料汇交机制，但在深度融合、民为军用、信息共享的机制体系尚不完善，缺乏长期、连续、实时地获取信息能力，联合运用相配套的标准规范尚不完备。

⑵基础设施方面

海战场环境信息获取、处理(提取、同化、耦合)、分析(预报、预测)、管理、产品制作、分发应用、服务保障各环节的基础设施与产品信息的快速、实时、精准保障需求尚有差距ꎮ 一是尚未完全建成时空统一基准的基础设施与体系架构；二是基于天、空、岸、海、潜、电、网立体化空间信息综合探测基础设施还不完备；三是对监探测设备的标定鉴定缺少检测手段和配套设施；四是信息传输能力弱，对国外通讯卫星过于依赖；五是对涉海部门汇交及监测、探测、观测与国际交换等多渠道获取的各种资料缺乏质量评估与检测手段及配套设施；六是缺少与国际统一的信息采集、数据库建设、信息编码、交换共享、应用服务、安全保密等系列技术标准；七是数据基础相对薄弱，尚未完全建立覆盖全球、满足军事作战、训练及业务化应用的基础数据(集)与海洋环境综合数据库系统。

⑶装备研制方面

目前，虽然军地拥有一定数量的专用海洋环境监测船队，部分平台装配了海洋环境调查与监测设备，初步建成了包括海洋站、浮标、调查测量船、海监飞机以及遥感卫星的立体监测网ꎮ 但仍存在以下问题：一是海战场立体监测能力不足，基于天基、空基、岸基、海基、潜基五位一体的观探测体系建设不很完备，无人系统研发能力参差不齐，小型化、智能化观探测设备欠缺；自主卫星实时覆盖范围不足，常规海洋调查测量船只少，部分装备多集中于近岸海区，实时、持续、立体监测能力弱，监测精度与国际相比差距明显；二是观测平台和传感器自主研发能力不够，海洋高端仪器设备基本依赖进口，对核心技术攻关经费投入不够，基础薄弱，国产化程度低；三是信息处理装备整体性能不强，局限于处理单一海洋环境要素，有些观探测处理装备随进口设备配套使用，缺乏海洋环境信息综合处理分析装备，影响着信息处理效果和成果质量；四是产品制作装备信息化程度不高，基于数据库的信息处理与生产装备体系尚不完善，影响着产品生产效率和作业质量；五是针对不同平台与系统研发的信息应用装备种类繁杂、各成体系、相互独立，缺少集成设计与信息共享，影响到应用效果。

⑷保障能力方面

尽管我国在海洋调查测量与业务建设取得了长足的进步，但是与海战场信息化保障需求相比，还存在一定的差距。一是在保障手段、保障方式、保障内容、保障效率等方面，还难以精准、快速、高效、实时地提供全球范围内海战场环境信息。二是对信息化条件下的海战场环境综合保障理论研究不够深，海战场环境信息融合不够，海战场环境信息与武器装备铰链度还不够强。三是受海洋高新技术领域自主创新发展缓慢的影响，海战场环境保障关键技术攻关投入不够，业务化系统运行能力还不高，基于卫星、网络、可视化仿真技术以及大数据、云计算的时空无缝、高分辨率的实时精细服务保障体系尚未形成，对海战场预警预测能力还不太强，为海洋军事活动提供决策支持的产品种类少。

五、海战场环境建设发展策略

海战场环境是影响海军武器装备发展的重要因素，直接关系到海军作战样式、作战平台、武器装备、兵力部署及作战行动。海战场环境信息是海军信息化建设的基础构成，随着海军信息化建设步伐加快，对海战场环境保障空间范围、内容要素、时效方式等方面提出了更高的要求。

⒈ 加强军民统筹

以形成多领域、高效益的合作共赢发展格局为目标，加强军地协调与需求对接，突出军队在海洋环境学科领域主导引领作用，与国内外涉海部门建立信息共享机制，在海战场环境建设、人才培养、装备研发、技术交流、资料交换等方面深挖合作潜力，研究热点海区、重要通道海洋环境要素变化规律，提升装备性能与时效，减少装备开发与维护成本，推动民用海洋环境信息在军队的引接落地，拓宽海洋环境信息获取渠道，提升信息处理分析与应用保障能力，为海战场环境建设做好预先准备与决策支撑。

⒉ 突出体系建设

海战场环境建设是一项庞大、复杂的系统工程，涉及海洋地理、海洋水文、海洋大气、海洋水声、海洋遥感、海洋地质、地球物理、海洋法规以及武器系统、作战指挥、计算机信息处理等多个学科交叉融合。要发挥海战场环境对海上战争的“倍增器”作用及环境信息的支援支持效能，一方面要加强海战场环境信息装备、技术、标准、法规等体系统筹规划，以法规体系建设为准则、以标准体系建设为先导、以技术体系建设为支撑、以装备体系建设为根本，紧紧围绕海洋环境信息军事应用这个目标，快速高效提供海战场环境要素，充分发挥环境信息对人员、武器系统的支撑作用。另一方面，要加强人才体系建设，高素质人力资源是战场信息资源中最具活力的资源。围绕环境信息进入作战平台、融入武器系统，注重作战指挥人员、装备研发人员、科技创新人员的互动，突出海洋法理法规武装，强化实战技能培训演练，发挥“高素质人员＋多要素海战场环境＋多类型武器装备”融合效能，形成“环境信息技术支撑―作战平台、装备系统应用―部队作战人员反馈”良性循环与螺旋式发展机制。

⒊ 加强技术攻关

海洋调查测量装备性能直接关系到环境信息的保障能力。围绕提升海洋调查测绘装备信息探测、传输、处理、应用能力，应加大经费人员投入力度，研制高性能海洋观测仪器，研发无人、隐身、自主、自适应、自持力耐久、大范围机动和长航程的无人系统及多要素综合观探测系统；加快发展我国海洋卫星，建立海洋立体观测网，增强环境信息感知能力；加强信息传输手段，建立海洋信息传输网，增强海洋环境信息通讯传输与主动推送能力；加强海战场环境效应技术研究，利用建模、仿真等手段预测海洋大气空间环境要素变化规律及对武器系统的相互作用；通过海战场环境信息立体化观测、标准化处理、网络化传输、自动化提取、智能化分析、信息化管理、一体化生产、可视化仿真、远程化保障、多样化应用，及时提供遍布于海战场空间全海域全要素和贯穿于海上军事活动全天候全天时的环境信息，建立灵活机动高效的信息应用保障模式。

⒋ 注重基础建设

作战平台、武器装备效能发挥需要精细、准确的海洋环境信息提供支撑。海洋环境信息的获取需要借助立体探测平台搭载不同传感器感知多种海洋环境要素；传感器的定位定姿、时间信息、观测信息需要高精度的时空基础设施及配套装备来支持；信息处理、管理、分析、服务、保障需要高性能计算机、服务器、网络等设备来实现；多类型、多来源的交换资料的质量需要建立专门的评估平台；评估后的各类数据需要建立不同应用的数据集、专题数据库。由此可见，基础设施建设是各种信息流转的依托与先决条件^[9]，传感器检测标定是确保高质量信息获取的前提，数据(模式) 的质量评估是信息质量的保证，建立各类数据集(库)是信息应用服务的关键，而信息军事应用是海战场建设的驱动和目标。因此，在未来信息化作战准备中，应重视加强海洋环境观探测装备时频体系、海陆标定场、数据评估监测中心、数据应用服务中心、基础数据集、综合数据库(知识库)等基础设施建设，加强基础设施建设理论研究，发挥理论创新的先导作用，提高数字海战场信息化、网络化、一体化建设水平。

⒌ 加强数字海战场建设

海战场环境不仅是进行战斗的依托和舞台，同时也是战术运用的客现条件和依据，加强数字海战场建设，建立海战场环境信息化保障体系是未来作战的必然要求。充分利用物联网、大数据、云计算、并行处理等高新技术，加强数字海战场信息感知、数据挖掘、数值预报与可视化仿真等技术攻关，加大数字海战场信息框架设计与技术体系、标准体系、数据体系、装备体系、应用体系的构建，通过集成海量、多分辨率、多时相、多类型的海洋观测与监测等数据构建海战场环境信息综合数据库，利用分析算法与数值模型，运用4S(GNSS、RS、GIS、MMS)、数据库、网络、人工智能、虚拟现实与模拟仿真等技术手段构建一个虚拟、透明的海洋系统，增强海战场认知的效能与身临其境的感受，为C⁴ISR (指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、侦察)提供基础信息和决策支持。针对各种作战力量海战场环境需求，加强数字海战场信息资源整合、基础平台搭建、管理系统开发、应用服务保障等研究，研发可适应于各类平台的环境信息支持系统，为海军作战部队主动推送精准信息，仿真模拟作战现场，提高参战人员战场分析、战术制定、模拟训练技术水平与实战能力。

六、结束语

随着国家战略利益拓展，海军将在更广阔的海洋上担负起捍卫国家主权、维护国家利益、履行大国责任、执行多样化任务的重任。海战场环境对军事活动有着深刻的影响，海战场环境建设的优劣很大程度上决定了整个战局的进展和战争的胜负。目前，我们面临的海战场环境建设的任务非常艰巨，必须围绕制约海战场环境保障能力的短板弱项，深化理论研究，注重技术创新，加强数字海战场建设，加快海战场信息化建设步伐，开发一批支撑海军装备体系发展、提高作战能力的军事海洋高新装备，建立高效的信息系统和灵活的指挥体系，才能提高战场的控制能力，争夺战场的信息优势，打赢未来的信息化海上战争。

参考文献：

[1]方书甲.海军武器装备与海战场环境概论[M].北京:海洋出版社,2007.

[2]许兆新,吴传利,殷志伟.美国海军海洋环境信息应用系统综述[J].舰船电子工程,2005,25(4):25-29.

[3]高俊,李志光,沈昌祥.数字化战场的基础建设[M].北京:解放军出版社,2004.

[4]王健.海洋战场环境建设的认知与思考[M].大连:海军大连舰艇学院,2007.

[5]翟京生,潘长明.军事海洋环境[M].北京:中国大百科全书出版社,2004.

[6]俞慕耕.军事海洋学概论[M].北京:解放军出版社,2012.

[7]王彦磊,袁博,朱尚卿.海洋环境对潜艇活动的影响[J].舰船科学技术,2010,32(6):52-55.

[8]游雄.战场环境仿真[M].郑州:中国人民解放军信息工程大学,2010.

[9]石绥祥,雷波.中国数字海洋－理论与实践[M].北京:海洋出版社,2011.

[10]张为华,汤国建.战场环境概论[M].北京:科学出版社,2013.

[11]梁芳.海战史与未来海战研究[M].北京:海洋出版社,2007.

[12]胡德生,陈勇,陈重阳,等.试析海战场环境信息化保障体系建设[J].海军工程大学学报:综合版,2010,7(4):41-44.

■论文专区的文章均为在《海洋测绘》上刊发的论文，若其他公众平台转载，请备注论文作者，并说明文章来源，版权归《海洋测绘》所有。

相关阅读推荐：

投稿邮箱：[e-mail]，请您在留言中标注为投稿，并提供个人简介及联系方式，谢谢！