地理信息系统于作战地形分析之应用一、21世纪的作战为联合作战，强调网状化作战理念，因此数字化建军成为各国重视之议题。
其中作战地形信息系统为作战信息系统建置之基础。
相关地形分析模式之建立均与作战区域地形特性及使用军事准则有关，须因应国情差异进行研究探讨。
二、许多研究均指出地理信息系统（Geographic Information System, GIS）具备实时有效的数据与空间分析（Spatial Analysis）技术、虚拟现实、3D景观模拟等多种展示能力，可应用于决策支持、数据库建置与管理、统计分析等相关领域，故本研究针对作战地形分析之应用，参考本军与美军准则，并使用地理信息软件，初步探讨作战地形分析模式之建立及其应用，提供数字化建军之参考。
关键词：地形分析、地理信息系统、植物障碍前言信息化作战为现代战争趋势，为达成此一目标，必须先建立作战信息系统，然由美军发展作战地形信息系统过程中可发现作战地形信息系统为作战信息系统建置之基础1。
中共学者亦指出指挥控制系统由战场信息系统、作战仿真系统、作战分析系统、火力支持控制系统、防空火力控制、保障勤务控制系统等所组成2。
基于各国建军构想、准则与编装之差异，导致作战信息系统的内容不同，但不论何种规划，战术地形分析与战场地形信息之产出均为达成完善作战信息系统之核心，由此可知作战地形分析之重要性。
美军发展数字地形支持系统（Digital Topographic Support System,DTSS）中即以图像处理软件结合地理信息系统（GIS）依其准则与编装加以设计完成。
从地理信息系统支持军事上的应用之经验以及一些相关研究之成果中显示，GIS不仅在于提供战场地理图形之显示，更具备整合多种来源情资与情资动态显示之能力，并能提供战场指挥官所需之战术地形分析成果，如射界分析、空降场、地形障碍分析等之评估。
而这些能力主要依赖实时有效的数据与空间分析（Spatial Analysis）技术，方能达成有效的运作。
本研究参考战场情报准备中相关地形分析之准则，建立作战地形分析模式，将之转换成可供地理信息系统执行之空间分析并探讨其应用，使作战地形分析信息化，以提供工兵未来发展参考。
作战地形分析与地理信息系统简介一、作战地形分析作战地形信息的重要性如同美国陆军新版之《作战要纲》所述：作战环境的四大要素是地理、地形、气象与基础设施，这四大要素在物质范畴对陆军作战有重大之影响。
而国军《战场情报准备》中亦指出作战地形分析包括「观测与射击、隐蔽与掩蔽、障碍、地形要点、接近路线」等地形五大要素3。
故将上述作战地形分析作业以GIS将之信息化即为本文探讨重点。
二、地理信息系统地理信息系统（GIS）是一套应用计算机软、硬设备以提供搜集、管理、处理、更新、查询、分析、统计以及实时展示各种数字化地理数据的计算机基础系统4。
GIS所包含的子系统有：数据输入系统、图形及数性编辑系统、空间数据库、空间查询与空间分析系统、制图与输出系统5。
藉由地理信息系统可将作战地形分析需人工操作之情资转化成可使用计算机判读，以快速产生可供指挥官下达决心之情资。
作战地形分析模式建立由战场情报准备可知，作战地形分析可区分为「观测与射击、隐蔽与掩蔽、障碍、地形要点、接近路线」等地形五大要素，将各地形分析准则转换成地理信息系统分析步骤，分述如下：一、观测与射击观测者，乃吾人运用监视器材，观察测度敌军动态之能力；射击者，系武器之射界，以及天气、地形对武器投射系统特性之影响而言6。
「观测与射击」实为一体两面，作战区地形之观测性越高者表示此地形易遭人观测或射击，此分析为决策者判断侦察点、侦察器材设置、兵（火）力之部署与行进路线之基础。
观测与射击分析是以视线（Line of Sight ,LOS）及视域（Viewshed）分析方法为基础的分析应用。
目前视线分析之算法已渐趋完备，以规则网格之算法为例7，是以数字高程模型（Digital Eleration Modle, DEM）中任一网格，将其与观测点相连，判断其联机是否与DEM其他网格相交。
若不相交，则该网格可视；否则，不可视。
而视域分析则为视线分析360度的面域分析，即是以观测点为中心、视线距离为半径，环绕360度分析而得知其视域范围。
视域分析另有一种描述方式，即「通视率」。
「通视率」系于观测区域内设置等间距之一组观测点。
然后计算地形面上每一单元可被多少观测点通视，将之以百分比表示（如图一），其公式为：通视率（%）=（可通视之观测点数╱所有观测点数）×100%。
观测与射击分析可采用上述之视域与通视率分析模式达成，其差异处在于观测点（武器、雷达、无线电台等）的属性设定。
如空中与地面之观测不同处在于视域分析时之距离地表高度与观测的角度（垂直角与方位角）（如图二）。
另直射武器之射线即为观测者之视线，其不同处仅为武器水平射角与最远射击距离等属性之不同，故可应用视线分析实施直射武器射域之分析；而曲射武器因弹道与气象条件因素，在分析时会产生误差（如图三），但在未发展精准模式前，采用直线视域分析仍具有参考价值。
观测与射击分析采用上述视域与通视率分析模式，并考虑GIS软件之支持与分析方式建立其模式分述如下：灱视域分析视域分析可于决定观测点（武器载台）之位置前或后实施分析，以了解此观测点（武器载台）可通视（攻击）范围，其分析主要依观测点、武器与雷达等不同性质之参数进行分析，以下以「水平通视距离分析」为例，说明视域分析之流程。
「水平通视距离分析」先选择侦察点输入之方式，使用手动方式则将欲分析之区域地图加载，使用标绘工具于图上标绘观测点所在位置或手动输入其位置。
因观测人员可360度观测且无俯、仰角限制，故仅须设定观测点之距地表高度（Offset A）与最远观测距离（Radius 2）参数；另可使用加载方式则将预先建立之观测点图层加载（已完成参数建置），完成以上两种输入方式其中之一后，再加载分析区域之数值地形模型使用视域分析，完成「水平通视距离分析」，流程如图四所示。
牞通视率分析通视率分析则是不须指定观测点（武器）之位置，而以默认之等间距观测点来模拟观测点（武器载台）位置或飞机在空位置，计算每一地形面单元之通视率，以了解作战区内地形是否易遭人观测或攻击之。
通视率分析可使用ESRI ArcInfo执行，利用预设之观测点进行计算（通常使用规则距离之观测点），系统会计算地形面上每一单元可被多少观测点通视，并将其值记录下来。
依上述公式换算为通视率表示，流程如图五所示。
此项分析可应用各项观测与射击分析功能，在建立默认之观测点或航线时，依性质之不同，设定相关属性即可。
二、隐蔽与掩蔽隐蔽之目的，在避免敌之观测，可藉森林、丛树、深草、雪堆、农作物等获之；掩蔽之目的，在于避免直射或曲射武器之效力，可藉堑壕、坑洞、堤坝、起伏地、弹坑、围墙、建筑物等获之。
本项分析有助于分析防御地形、接近路线、集结区、疏散区等，分述如下8：灱隐蔽分析隐蔽分析采网格式分析，系以林木离散疏密程度为分析法，另有以树木之株距分析郁蔽度（隐蔽率）或树枝张开度区分其隐蔽等级等方法。
而考虑台湾因位处亚热带地区，在丘陵与平原地区，多为浓密之阔叶林，夏、冬两季树叶凋谢之况并不明显，且散置之灌木丛、独立树等并不多见，具有良好之隐蔽效能。
隐蔽分析功能设计主要以树林作为隐蔽之考虑，当决策者欲了解作战区域内可隐蔽之地区时，则可区分为隐蔽良好（林区）与不良地区（非林区），分析时将植被种类为树林之区域选出，将之转出为一独立图层，便可完成隐蔽分析。
牞掩蔽分析掩蔽良好的地形特征包括堑壕、坑洞、堤坝、起伏地、弹坑、围墙、建筑物。
但堑壕、坑洞、弹坑为作战开始时始有之地形特征，而起伏地之判断则可使用通视率分析功能。
本研究将堤坝、墙、建筑物等视为掩蔽物，于掩蔽分析时，将之加载套迭展示以提供决策者参考。
三、障碍障碍乃作战区内，足以妨碍或阻滞军事行动之地形、地物。
可区分为天然与人为障碍，天然障碍包括河川、溪流、沼泽、断崖、陡坡、沙漠、山岭、城镇等；人为障碍乃为阻止或妨碍军事行动所构筑之工事或破坏等，如雷区、弹坑、堑壕、鹿砦、道路阻绝、桥梁破坏、有计划的泛滥、核生化感染地区、林火等，此类障碍为实际作战开始后，始有之障碍9。
障碍分析在于提供障碍地形，以作为机动走廊与接近路线评选之基础。
依据《战场情报准备》所定义属于障碍类别之战术地形信息包含有：「建筑区、道路、水系图」、「斜坡分析图」、「植物障碍图」与「土质通行性分析图（干、雨季）」，可将各种障碍因素绘于一张图上，成为「混合障碍图」，并将通行性区分为通行区、缓行区、阻碍区。
另在美军准则中于混合障碍图定义有所不同，故本研究将之区别整理如表一所示。
定义混合障碍图内容应包含不可行地形、缓行地形、建筑地区、河川障碍、障碍物与敌我目标等六类。
以提供决策者了解作战地区内所有相关障碍，并支持机动走廊与接近路线之分析，更可提供参谋拟定作战计划时之参考依据，如侦搜计划、阻绝计划、后勤设施配置等。
另各地形障碍分析所能支援混合障碍分析综整如表二所示。
依表建立混合障碍图分析流程如图六所示。
四、地形要点地形要点于国军《战场情报准备》之定义为：任一点或地区其攻占或固守，对敌我双方任一方具有显著利益者10。
美军《战场情报准备》则定义地形要点为夺取或控有后，具明显战术价值的地形或区域，列举如下：桥梁、渡河场、高地、隘口、道路叉口、侦察管制点等11。
地形要点之选定，主要以部队任务为考虑因素，本研究暂依美军之定义选取地形要点。
地形要点之选取主要是由决策者依部队阶层、任务之不同而有不同之判断，其中高地、隘口、道路叉口与侦察管制点须由专业作战人员选定。
故可将桥梁、渡河场完成分析，执行地形要点分析功能时，将数据加载后，如需专业作战人员判定则以人工标绘执行。
五、接近路线机动走廊为接近路线内可供敌我双方部队前进或撤退，及发挥集中、机动、速度等战术原则之地形。
接近路线即为多个机动走廊之组合，通常标示至低一层级之部队，与机动走廊不同者，接近路线可能涵盖「阻碍区」之地形12。
机动走廊分析之处理是以「混合障碍图」为基础，先标绘出机动走廊，依其宽度判断可通过之部队大小，再以军队符号注记于图上，通常标示至低两个层级之部队，若以旅作战需求，须标示至「连」。
故主要在于量测与标绘之功能，而自动判别路廊之大小，仍有待研究。
而接近路线分析则依机动走廊结合成接近路线，须标示至「营」，经专业作战人员进行评估与判断后，使用人工标绘赋予接近路线之优先级，完成接近路线分析。
作战地形分析之应用作战地形分析之应用，是依上节地形五大要素分析模式为基础，所实施之应用，本节针对常用之作战地形分析应用分述如下：一、武器射界分析由上节所述，观测分析即为直射武器之分析，分析时应使用含有地表上层覆盖物（含人工建物及植被）的数值地表模型（Digital Surface Model, DSM），以获得精确之分析。