海洋水文氣象對(duì)海戰(zhàn)決策效能的影響分析?

周 浩 戴國(guó)忠

（91655部隊(duì) 北京 100036）

1 引言

海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境是海戰(zhàn)中兵力運(yùn)用的基本條件、裝備性能發(fā)揮的重要條件、戰(zhàn)場(chǎng)指揮的關(guān)鍵因素、戰(zhàn)略決策的重要依據(jù)。作為海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的重要組成部分，海洋水文氣象環(huán)境對(duì)海上作戰(zhàn)兵力行動(dòng)有著巨大影響。特別針對(duì)海戰(zhàn)“稀疏性”和交戰(zhàn)“瞬時(shí)”速率十分高［1］等特點(diǎn)，在復(fù)雜水文氣象環(huán)境下，海戰(zhàn)武器裝備性能的正常發(fā)揮和作戰(zhàn)決策的優(yōu)化等問(wèn)題更為凸顯。

表1 部分平臺(tái)及系統(tǒng)受海洋水文氣象要素的影響狀況［4～5］

2 影響海戰(zhàn)的水文氣象要素

影響海戰(zhàn)的海洋水文氣象要素是指在作戰(zhàn)時(shí)間內(nèi)作戰(zhàn)海區(qū)中對(duì)海上作戰(zhàn)有影響的水文和氣象要素［2～3］。主要包括溫度、風(fēng)、降水、能見(jiàn)度、鹽度、密度、海流、海浪、海冰等，詳見(jiàn)表1。

水文氣象要素對(duì)海戰(zhàn)效能的影響大致分為兩類(lèi)：一是確定性較高的“硬損耗”，通過(guò)影響武器裝備性能的正常發(fā)揮，繼而制約系統(tǒng)平臺(tái)的能力，最終損耗體系整體作戰(zhàn)效能［6］。此類(lèi)研究成果豐富，不再贅述［7～11］。二是不確定性較高的“軟損耗”，通過(guò)“戰(zhàn)爭(zhēng)迷霧”的不確定性，即水文氣象要素監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性、時(shí)效性差異來(lái)影響作戰(zhàn)決策，制約最優(yōu)作戰(zhàn)方案的選擇，損耗作戰(zhàn)決策效能。雖然作戰(zhàn)決策的“軟損耗”以“硬損耗”為其實(shí)現(xiàn)途徑，但其對(duì)“偵控打評(píng)”作戰(zhàn)環(huán)境的影響不容小覷。

3 水文氣象對(duì)作戰(zhàn)決策效能的影響

通常情況下，軍事行動(dòng)可能擬定多個(gè)作戰(zhàn)方案，從多個(gè)作戰(zhàn)方案中選擇最優(yōu)的或滿意的行動(dòng)方案就是作戰(zhàn)決策問(wèn)題。作戰(zhàn)決策按時(shí)間類(lèi)別可分為長(zhǎng)期決策、短期決策和臨近決策。長(zhǎng)期決策一般制定于交戰(zhàn)爆發(fā)較長(zhǎng)時(shí)間以前，是在理想想定下我軍意圖實(shí)施的決策方案，海洋水文氣象環(huán)境對(duì)其影響可忽略不計(jì)。短期決策是在聯(lián)合偵測(cè)系統(tǒng)偵查到目標(biāo)后到交戰(zhàn)臨近爆發(fā)之間的作出的決策，水文氣象預(yù)報(bào)對(duì)其影響最大。臨近決策是交戰(zhàn)爆發(fā)前作出的決策，一般意義下就是作戰(zhàn)方案，水文氣象監(jiān)測(cè)對(duì)其影響最大，因水文氣象監(jiān)測(cè)產(chǎn)品種類(lèi)較全、準(zhǔn)確率較高，影響較小，此處不做分析。

海戰(zhàn)中，不同的海洋水文氣象環(huán)境對(duì)作戰(zhàn)武器裝備的影響不同，需指揮員結(jié)合典型戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法在當(dāng)前或未來(lái)一段時(shí)間的水文氣象環(huán)境下選擇、組合最優(yōu)武器通道，制定最優(yōu)作戰(zhàn)方案。特別對(duì)短時(shí)期內(nèi)的軍事作戰(zhàn)方案決策，可以通過(guò)水文氣象裝備對(duì)一定時(shí)間范圍內(nèi)的海洋水文氣象環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并結(jié)合監(jiān)測(cè)產(chǎn)品和歷史氣象水文環(huán)境要素值，通過(guò)水文氣象專(zhuān)家做出預(yù)測(cè)估計(jì)，但由于水文氣象屬于復(fù)雜非線性系統(tǒng)，遠(yuǎn)洋氣象水文長(zhǎng)時(shí)期歷史值難以獲取，大數(shù)據(jù)水文氣象預(yù)測(cè)模型內(nèi)部機(jī)理尚不十分明晰等實(shí)際困難，水文氣象環(huán)境對(duì)“PCSE”指揮決策環(huán)的影響分析必不可少，詳見(jiàn)圖1。

作為作戰(zhàn)決策要素，水文氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品也是信息流的一部分，主要通過(guò)其不確定性影響指揮決策過(guò)程，制約作戰(zhàn)信息優(yōu)勢(shì)的取得，繼而損耗作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。就海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境而言，水文氣象信息的影響力主要由三個(gè)基本因素表征：一是水文氣象預(yù)報(bào)信息種類(lèi)的完備性；二是水文氣象預(yù)報(bào)信息的準(zhǔn)確性；三是水文氣象預(yù)報(bào)信息的時(shí)效性［12］，即：

水文氣象信息影響力=（ω1×完備性）×（ω2×準(zhǔn)確性）×（ω3×?xí)r效性）

其中ωi（i=1，2，3）為三個(gè)因素的加權(quán)。

對(duì)于完備性而言，不同的作戰(zhàn)需求對(duì)水文氣象信息要素種類(lèi)、粒度要求不同，主觀性較強(qiáng)；同時(shí)就時(shí)效性而言，水文氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)信息的刷新頻率都是固定的，但對(duì)作戰(zhàn)決策而言，指揮員的主觀因素較強(qiáng)。故皆可由專(zhuān)家通過(guò)德?tīng)柗品ù_定。本文主要分析水文氣象信息準(zhǔn)確率對(duì)作戰(zhàn)決策的影響。

準(zhǔn)確性可以用預(yù)報(bào)值與真值的偏差值來(lái)表示。但在海戰(zhàn)作戰(zhàn)決策中，仍存在幾個(gè)難題：一是在短期作戰(zhàn)決策方案中，未來(lái)的真值無(wú)法確定得知；二是不同的作戰(zhàn)方案，水文氣象要素對(duì)其影響的權(quán)重不同，且水文氣象要素眾多，在不同權(quán)重多維度空間內(nèi)尋找綜合值衡量水文氣象要素對(duì)不同作戰(zhàn)方案的影響難以實(shí)現(xiàn)。本文擬采用不確定決策理論分析此問(wèn)題。

國(guó)外大型儀器設(shè)備的管理和共享機(jī)制背后有相關(guān)的法律法規(guī)支撐，如美國(guó)《聯(lián)邦政府采購(gòu)法》等，不同的法律法規(guī)適用于不同的共享模式，保證所有過(guò)程都有章可循，有法可依。目前我國(guó)正在大力推進(jìn)依法治國(guó)，而在大型儀器設(shè)備管理及共享方面還缺少相關(guān)法律法規(guī)，沒(méi)有以法律形式確立開(kāi)放共享的理念，管理上缺乏可操作性。

4 水文氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性對(duì)作戰(zhàn)決策效能的影響

由于水文氣象復(fù)雜混沌特性，其預(yù)報(bào)產(chǎn)品多為大致可能區(qū)間，且從經(jīng)驗(yàn)上看，預(yù)報(bào)產(chǎn)品準(zhǔn)確率差異較大，例如溫度、濕度、壓力等準(zhǔn)確率在95%之上，風(fēng)、雨等準(zhǔn)確率則較差。因此可以以置信度大于αi值的預(yù)測(cè)區(qū)間為真值區(qū)間，分析其與最好條件和最差條件對(duì)作戰(zhàn)效能的影響，以其效能偏離值作為其對(duì)作戰(zhàn)決策效能的影響值。其中不同水文氣象要素的αi值不同，由水文氣象專(zhuān)家確定。

4.1 逼近理想點(diǎn)的多屬性決策

具體步驟如下：

1）對(duì)某一多屬性決策問(wèn)題，屬性的權(quán)重完全確定。A=(aij)n×m和R=(rij)n×m分別為決策矩陣及其規(guī)范化矩陣。

對(duì)于效益型屬性，規(guī)范化公式為

對(duì)于成本型屬性，規(guī)范化公式為

2）利用屬性權(quán)重向量W和規(guī)范化矩陣R，構(gòu)造加權(quán)規(guī)范化決策矩陣Y。

正理想點(diǎn)為

4.2 案例分析

假定制定關(guān)于艦載機(jī)起降相關(guān)作戰(zhàn)方案，影響因素主要考慮能見(jiàn)度、風(fēng)、浪，決策方案及屬性值如表2所示。

表2 艦載機(jī)起降相關(guān)作戰(zhàn)方案影響因素

表2中 wi(i=1，2，3) 是“硬損耗”得出的權(quán)重值，能見(jiàn)度為效益型屬性，浪為成本型屬性，風(fēng)可視作成本型屬性。

由規(guī)范化公式，可得規(guī)范化矩陣

利用屬性權(quán)重向量W和規(guī)范化矩陣R，構(gòu)造加權(quán)規(guī)范化決策矩陣。

因此，方案到理想點(diǎn)的貼近度，即水文氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率對(duì)作戰(zhàn)決策效能的偏離值為：c=0.405。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以水文氣象對(duì)海戰(zhàn)決策效能的影響為研究對(duì)象，通過(guò)逼近理想點(diǎn)多屬性決策理論，分析了水文氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率對(duì)決策效能的影響，研究思想對(duì)海戰(zhàn)作戰(zhàn)效能評(píng)估有一定參考意義。但因缺乏真實(shí)海戰(zhàn)水文氣象數(shù)據(jù)，對(duì)指揮決策認(rèn)識(shí)不深等問(wèn)題，建模粒度較粗、方法較簡(jiǎn)單，本文僅為水文氣象對(duì)作戰(zhàn)的影響提供另一角度的思考。同時(shí)，水文氣象對(duì)海戰(zhàn)效能影響的評(píng)估與決策是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到多學(xué)科、領(lǐng)域交叉結(jié)合，本文僅是一個(gè)較為膚淺的研究，旨在為海戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)作戰(zhàn)決策效能影響作初步的探索。

［1］張最良，李長(zhǎng)生，趙文志等.軍事運(yùn)籌學(xué)［M］.北京：軍事科學(xué)出版社.1993：239-244.

［2］劉曉靜，古向平，蔣云.海軍戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境學(xué)［M］.北京：解放軍出版社，2002：386-390.

［3］中國(guó)氣象事業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究課題組.中國(guó)氣象事業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究［M］.北京：氣象出版社，2002：98-102.

［4］方書(shū)甲.海洋環(huán)境要素納入戰(zhàn)場(chǎng)輔助決策的技術(shù)探討［J］.艦船科學(xué)技術(shù)，2008，30（3）：22-25.

［5］方書(shū)甲.海洋環(huán)境對(duì)海軍裝備性能的影響分析［J］.艦船科學(xué)技術(shù)，2004，26（2）：5-10.

［6］張韌，彭鵬.航母戰(zhàn)斗群海洋環(huán)境保障體系構(gòu)架初探與實(shí)驗(yàn)建模［J］.解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，12（1）：97-98.

［7］張韌，彭鵬.海洋環(huán)境影響航母編隊(duì)反潛效能的三級(jí)評(píng)估模型［J］.指揮控制與仿真，2008，30（6）：66-69.

［8］于海泳，倪小清.海洋水文氣象對(duì)驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能影響研究［J］.艦船電子工程，2014，34（10）：114-117.

［9］王學(xué)亞，張國(guó)春.氣象條件對(duì)武器效能動(dòng)態(tài)評(píng)估與微分對(duì)策的影響分析［J］.火力與指揮控制，2015，40（4）：10-13.

［10］林濤，張克，涂震飚.復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下武器裝備作戰(zhàn)效能優(yōu)化問(wèn)題研究［J］.戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2016，26（1）：9-15.

［11］馬靖，嚴(yán)洪森.楊欽賀.海洋環(huán)境武器效能的改進(jìn)RBF網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2015，25（1）：19-28.

［12］胡志強(qiáng).優(yōu)勢(shì)來(lái)自聯(lián)合—關(guān)于海上聯(lián)合作戰(zhàn)及其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的思考［M］.北京：海洋出版社，2012：41-48.