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野战给水保障,是保证部队战斗力的重要方面,建立野战给水保障辅助决策系统,具有重要的军事意义。本文研究了运用GIS技术辅助野战给水保障决策的理论、技术和算法。首次将传统手工作业、脑力决策的模式和过程归纳、简化为统计供需水量、选择供水水源、确定供水路径三个关键步骤和内容,借助于GIS、神经网络、图论等信息科学技术,通过模型建立、算法设计和集成开发,实现三个步骤各自的功能,辅助作战部队指挥机关完成战时给水的供需分析、供水水源的评估、输水线路的优化等给水保障相关工作。
在GIS辅助供水水源统计工作研究中,将传统手工在图件上勾画范围、统计供水水源的工作,抽象为GIS中拓扑叠加分析问题,对其关键算法进行了重点研究,提出了基于边方向角长度概念的多边形点(集)包含、方向、凹凸性新算法,提出了基于极点序号大小比较、极点前后点坐标比较的多边形方向识别新算法,提出了多边形方向识别健壮算法。分析和实验表明,新算法稳定、高效,可以较好地应用于供水水源统计、汇总工作。
在GIS辅助供水水源优选工作研究中,将传统人脑思考进行供水水源优选的工作,抽象为GIS中决策模型的建立、集成和计算问题,借助于人工神经网络技术,分析了水源优选时评价指标的选择,重点研究了水源评价模型的建立,提出了一种自组织神经网络和BP前馈网络联合决策的方法,使得不同类型的水源具有不同的决策模型,从而使水源评价的结果更科学、更精确,可以较好地应用于供水水源评估、优选工作。
在GIS辅助供水路径优化工作研究中,将传统基于印刷图件、手工作业的路径规划、优化工作,抽象为GIS中网络分析的路径寻优问题,对用VisualBasic语言在MapInfo平台上实现路径寻优功能进行了重点研究,提出了针对MapInfo平台数据的交通网络拓扑数据构建方法,提出了针对VisualBasic语言的双数组联合表示网络图拓扑存储结构,提出了最短路径Dijkstra算法的改进算法。分析和实验表明,路径优化算法具有较高的计算效率,可以较好地应用于供水路径规划、优化工作。
以本文提出并建立的方法和算法为基础,在GISMapInfo平台上,实现了野战给水保障辅助决策子系统,在部队演习中得到试用,效果良好。