Военные рисунки Сергея Лывина
Сергей Осипович Лывин (1923-2004)
Сергей Осипович Лывин родился 29 сентября 1923 года, после окончания школы поступает в Казанское художественное училище. Проучившись там совсем немного, был призван на фронт в начале 1942 года. Как и многие начинающие художники, обладающие умением рисовать, чертить, читать схемы, Сергей Лывин становится чертежником при Оперативном штабе дивизии. Неверно было бы думать, что это «тёплое» место при штабе! Чертежники-топографы выходили на передовую — зарисовывая схемы позиций, отмечая точки расположения сил противника, уточняя планы местности. Часто в таких вылазках бойцы попадали под бомбежки, обстрелы, приходилось сидеть часами на наблюдательном пункте в ожидании передвижения противника. Позже, по возвращении с опергруппой в штаб, собранные данные переносились на схемы и карты и передавались командованию.
Сергей Осипович Лывин служил с 1942 по 1945 год, был на Воронежском фронте, Центральном, а затем в 43-45 годах на Белорусском фронте.
В фондах музея хранится несколько фронтовых зарисовок С.О. Лывина. На одном из них изображен подбитый немецкий танк и стоит дата и подпись: 11/VII 1943г. Ст. Поныри выс.248.1. В июле 1943 года 5 артиллерийская дивизия Резерва Главного Командования участвовала в обороне станции Поныри. Войска выдержали многочисленные атаки немецких танков и пресекли попытки наступления на Курск. За операцию под Понырями и ряд других, проходивших в течение 43-44 годов, Лывин был награжден первым орденом «Красной Звезды».
В конце 1944 года войска шли по Польше, на портретах сослуживцев мы можем прочитать: «Польша. Офицер связи.1944г.» или «Польша. Село Лядовичи». В наградном листе читаем: «Тов. Лывин зачастую находился в оперативной группе, неоднократно работая в тяжелых условиях (бомбежка, артобстрел противника).
… В последней операций 14-го января 1945 года, когда дивизия готовилась к прорыву сильно укрепленной обороны противника на участке 33 армии, тов. Лывин выполнял все чертежные работы по планированию артнаступления и, невзирая на большой объем работы и сжатые сроки, проведя ряд бессонных ночей, напряг все свои силы и вовремя выполнил задание командования, чем обеспечил доведение планирующего материала до частей дивизии в срок. Гвардии старший сержант Лывин достоин правительственной награды — ордена «Красная звезда».
Начальник штаба артиллерийской дивизии РГК полковник Дмитриев»
Вернувшись в 1945 году в Казань, Лывин продолжил учебу в Казанском художественном училище, параллельно с учебой работая в комендатуре города. В это время Герман Мелентьев и нарисовал портрет своего товарища – Сергея Осиповича Лывина, который тоже хранится в фондах нашего музея.
С.Е. Новикова, ГМИИ РТ, Казань
|
1-й год обучения |
|
|
Тематика занятий |
Ч а с ы |
| ТЕМА I. Введение. | |
|
Поисковые работы и их цель. Историческая справка о поисковом движении. Поисковые организации в г. Курске и области. Исторический период, охватываемый работой поисковых объединений. Ознакомление учащихся с положением о клубе «Военная археология». Задание: «Почему я вступил(а) в поисковый отряд.» |
2 |
| ТЕМА II. Курская область — краткий историке-географический курс. |
10 |
| Занятие 1. Курская область как исторически сложившаяся часть государства. Административное деление Курской области 1940-1999 гг. Административные центры. Города. |
2 |
| Занятие 2. Изучение карты Курской области. Географическое положение Курской области. Гидрография, рельефы. Флора. Транспортная система, транспортные узлы. Деловая игра: «История названия города», «Самый молодой и старый города области», «История топонимики Курской области». |
4 |
| Занятие 3. Курская область в период 1941-1943 гг. Понятия тыл, фронт, оккупированные территории. |
4 |
| ТЕМА III. Топографическая подготовка. |
20 |
| Занятие 1.История создания карт. Классификация карт. Масштаб. Содержание карт. Топографические знаки. Координатная сетка. Деловая игра: «Прочти карту». |
4 |
| Занятие 2. Общая картография. Специальная картография (навигационные карты и т.д.). Карты, составленные посредством аэрофотосъемки. Карты, составленные с помощью инструментальной и полуинструментальной съемки. |
2 |
| Занятие 3. Военная топография. Военные карты. Карты, схемы, карты-схемы боевых действий. |
2 |
| Занятие 4. Рабочая карта и правила ее ведения. Составление схем местности. Деловая игра: «Что говорит карта». Составление рабочих карт (схем) и их прочтение. |
6 |
| Занятие 5. Ориентирование карты (схемы) по месту. Определение местоположения. Стандартные ошибки при ориентировании карты (схемы) на местности. Способы их избежания,исправления. |
2 |
| Занятие 6. Ориентирование на местности без карты. Определение сторон горизонта. Магнитный компас. Обращение и работа с магнитным компасом. |
2 |
| Занятие 7. Определение и выдерживание направления в движении. Ориентирование в движении. Движение по «легенде». Движение по маркированной трассе. |
2 |
| ТЕМА IV. Технология поисковой работы. | |
|
Занятие 1. Региональные особенности ведения поисковых работ на территории Курской области. Военные действия на территории области сентябрь 1941 — сентябрь 1943 годов. Основные боевые операции на территории области: Выход частей 13 армии Брянского фронта из окружения — октябрь 1941 года; Тимская операция — ноябрь 1941 года; Щигровская, Солнцевская, Обоянская операции — зима 1941-1942 гг. Фронт на территории области, март-июнь 1942 года. Бои на Тимско-Щигровском направлении 28-30 июня 1942 года. Немецкая операция «Блау-1». Полная оккупация области. Воронежско-Касторенская, Курско-Рыльская операции — январь-март 1943 года. Бои на территории области — март 1943 года. Бои на территории области — март-июнь 1943 года. |
10 |
| Занятие 2. История создания курского ополчения. Оборона г. Курска, 30 октября-3 ноября 1941 года. Бои за освобождение г. Курска 8 февраля 1943 года. Характеристика событий по архивным материалам. |
4 |
| Занятие 3. Понятие о классической археологии. Понятие о военной археологии. Прикладная военная археология. Методика поисковой работы. Научные технологии, применяемые при проведении поисковых работ. |
2 |
| Занятие 4. Система поисковых работ и исследований. Комплексные мероприятия, необходимые для установления личностей военнослужащих, найденных во время поисковых работ. Розыск родственников погибших. |
4 |
| Занятие 5. Архивное дело. Архивы военные, гражданские, ведомственные. Исследовательская работа в архивах Архивное делопроизводство. |
2 |
| Занятие б. Основы архивного поиска. Методика работы с архивными документами, их анализ. Совокупность материалов и документов, необходимых для подготовки полевых поисковых экспедиций. Порядок обработки архивных материалов о потерях личного состава и привязка к географическим объектам. |
2 |
| Занятие 7. Поисковая разведка. Основные цели и задачи, стоящие перед группой, ведущей разведку в населенном пункте. Порядок ведения беседы. Документальное оформление полученной информации. Устные источники. Правила опроса местного населения, свидетелей, очевидцев событий. |
2 |
| Занятие 8. Необходимые информационные источники для организации подготовки полевых поисковых экспедиций. Поиск неучтенных воинских захоронений на местности. Сопоставление собранных материалов и свидетельств с архивными документами. Заполнение документации. Деловая игра : «Поисковая разведка». |
4 |
| Занятие 9. Классификация воинских захоронений. Обоснование процесса эксгумации. Правила эксгумации найденных захоронений. Документирование эксгумационных работ. Меры безопасности. Практическая работа: «Для чего нужна эксгумация». |
4 |
| Занятие 10. Типы воинских захоронений, встречающиеся на территории Курской области. Способы эксгумации захоронений. Эксгумация глубоких захоронений. |
2 |
| Занятие 11. Эксгумация из окопов, траншей, блиндажей, землянок, индивидуальных стрелковых ячеек. Эксгумация не захороненных (верховых) останков. Захоронение и перезахоронение останков. |
2 |
| Занятие 12. Установление личности военнослужащих. Из истории введения солдатского медальона в Красной Армии. Типы медальонов в период ВОВ. Воинские звания и должности, в РККА. Документы, удостоверяющие личности военнослужащих в РККА ( Советской Армии). Личные вещи, обмундирование и снаряжение. |
4 |
| Занятие 13. Личные опознавательные знаки иностранных военнослужащих. Воинские звания. Личные вещи, обмундирование, снаряжение. Различия в элементах снаряжения и экипировки. Особенности работ по захоронениям иностранных военнослужащих. |
2 |
| Занятие 14. Оформление документации. Правила учета работ и результатов исследований на местности. Образцы документов, оформляемых по итогам поисковых работ. |
2 |
| Занятие 15. Шанцевый инструмент, используемый в поисковых работах. Штыковая (садовая) лопата. Совковая лопата. Малая и большая саперные лопаты. Раскопочный нож. Дополнительные инструменты, применяемые во время эксгумационных работ. Меры безопасности при работе с инструментом. |
2 |
| ТЕМА V. Техника безопасности. |
4 |
| Занятие 1. Общие правила техники безопасности. Правила поведения в полевом лагере, использования инструментов, транспортных средств. Несение дежурства суточным нарядом в полевом лагере. |
2 |
| Занятие 2. Специальная техника безопасности. Правила поведения во время участия в поисковых, эксгумационных работах в зоне бывших военных действий. |
2 |
| ТЕМА VI . Анатомия человека. Строение скелета. |
6 |
| Занятие 1. Скелет человека и его строение. Конечности верхние и нижние. Грудной и тазовый отделы. Череп и его строение. |
2 |
| Занятие 2. Установление видовой принадлежности костных останков. Различение костных останков по расовым признакам. Установление принадлежности к полу. |
2 |
| Занятие 3. Установление возраста и роста по костным останкам. Определение повреждений костных останков. Особенности сохранения костных останков человека в различных почвах. |
2 |
| ТЕМА VII . Личная гигиена в полевых условиях. |
4 |
| Занятие 1. Общие правила личной гигиены. Личная гигиена во время проведения поисковых работ и эксгумации. Правила хранения и использования продуктов питания в полевых условиях. Правила питания в полевых условиях. |
2 |
| Занятие 2. Необходимые лекарственные средства. Их назначение и применение. |
2 |
| ТЕМА VIII. Медико-санитарная подготовка. |
16 |
| Занятие 1. Виды травм и их предупреждение. Виды травм, встречающихся в полевых условиях. Оказание доврачебной помощи при получении травм, тепловых ударах, пищевых отравлениях, термических ожогах, несчастных случаях на воде. |
3 |
| Занятие 2. Технология оказания первой медицинской помощи: правила обработки ран, наложения: кровоостанавливающих повязок и жгутов, стандартных шин и лубков при переломах, а также использование подручных средств; правила транспортировки пострадавшего. |
3 |
| Занятия 3-7. Практические занятия. |
10 |
| ТЕМА IX. Взрывоопасные предметы и их классификация. |
18 |
| Занятие 1. Понятие о взрывоопасных предметах (ВОП). Боеприпасы периода Второй мировой войны и их классификация. Взрывчатые вещества (ВВ), применяемые для снаряжения боеприпасов. |
2 |
| Занятие 2. Авиационные бомбы, артиллерийские снаряды и мины, инженерные мины. Назначение и устройство. Самодельные взрывные устройства периода ВОВ. |
3 |
| Занятие 3. Ручные и ружейные гранаты, взрыватели и запалы, патроны, химические боеприпасы. Назначение и устройство. Боеприпасы массового поражения (на примере мин 5-1 и 50-2). |
3 |
| Занятие 4. ВОП на территории г. Курска и области. (статистические данные). ВОП, встречающиеся во время поисковых и эксгумационных работ. Сохранность ВОП и степень их опасности. Правила поведения при обнаружении ВОП. |
2 |
| Занятие 5. Металлоискатели. Назначение, применение, принцип работы. ИПМ — 2 (индукционный полупроводниковый миноискатель). Назначение, применение, устройство. Правила эксплуатации, меры безопасности при работе с ИПМ -2. Саперный (инженерный) щуп. Назначение, устройство, применение. Меры безопасности при работе с ЩС. Правила маркировки обнаруженных предметов. |
2 |
| Занятие 6-7. Подготовка к работе, работа с ИПМ — 2. Способы обнаружения металлических предметов в грунте. Работа саперным щупом. Обнаружение предмета в грунте щупом. Маркировка обнаруженных предметов. |
4 |
| Занятие 8. Выездное практическое занятие на базе Управления ГО и ЧС Курской области. |
2 |
| ТЕМА X. Туристическая подготовка. |
14 |
| Занятие 1. Изучение родного края. Методика ведения дневника. Фотографирование, зарисовка, составление паспортов изучаемых объектов. Выбор места для лагеря (бивуака). |
2 |
| Занятие 2. Выбор места для установки палатки. Установка палатки. Выбор мест для приготовления пищи, мытья посуды, хранения продуктов, сбора пищевых отходов и мусора, туалета, и их оборудование. Охрана лагеря в дневное и ночное время. |
2 |
| Занятие 3. Туристическое снаряжение поисковика. Индивидуальное и групповое снаряжение. Распределение группового снаряжения. Индивидуальное и групповое туристическое и поисковое снаряжение, необходимое в полевых условиях. |
2 |
| Занятие 4. Деловая игра: «Рюкзак поисковика». Порядок укладки и снаряжения рюкзака. Охрана природы на местах стоянки базовых, временных, выездных лагерей, а также в местах ведения работ. |
4 |
| Занятие 5. Тренировка установки палатки в условиях непогоды. Сооружение простейших однодневных укрытий из подручных средств. Порядок и способы разведения костра. Типы костров. Правила пожарной безопасности в поле и в лесу. |
4 |
| Итоговое занятие. Сдача зачетов. |
2 |
|
144 часа : 2 занятия в неделю по 2 часа |
|
Виртуальные выставки РГДБ ко Дню Победы
В преддверии 75-ой годовщины со Дня Победы Советского Союза в Великой Отечественной войне Российская государственная детская библиотека открыла сразу две виртуальные выставки, посвященные этому празднику.
Одна из них рассказывает о творчестве художника-фронтовика Ивана Бруни (1920-1995). Посетители также смогут увидеть никогда ранее не публиковавшиеся документы времен войны из его семейного архива.
Художник Иван Бруни. 80-е годы
22 июня 1941 года рядовой-пехотинец Иван Бруни встретил на западной границе СССР. Он прошел всю войну, в 1942 году был назначен командиром взвода разведки, в 1943 году награжден орденом Красной Звезды. Трижды был тяжело ранен, контужен, чудом остался жив. О том, как он стал художником, сам Иван Львович рассказывал так: «В 1943 году наша бригада находилась на переформировании. Я стал пробовать рисовать портреты солдат. Неожиданно получилось похоже. Эти портретики солдаты вместо фотографий посылали в письмах домой. Я даже отладил соответственный формат – под конверт».
Военные зарисовки Ивана Бруни, 1944 год
Одной из самых значительных своих работ он считал цикл иллюстраций и графических листов к поэме «Василий Теркин» Александра Твардовского, с которым его связывала личная дружба. Сегодня произведения Ивана Бруни хранятся в Государственной Третьяковской галерее и Государственном Русском музее.
Художник Иван Бруни о войне. Юбилейная выставка
На второй выставке «1418 дней. Исторические карты великих сражений Великой Отечественной войны» представлены иллюстрации московского графика Дмитрия Махашвили, которые он создал для одной из самых известных книг писателя, историка и журналиста Анатолия Митяева.
Книга Анатолия Митяева «Тысяча четыреста восемнадцать дней»
Перед художником стояла чрезвычайно сложная задача – соблюсти историческую и картографическую достоверность и сделать изображение живым и интересным. Карты выполнены в лучших традициях высокого графического искусства, при этом они предельно достоверны. Художник провел много часов в запасниках Государственного Исторического музея, изучая образцы военной формы и вооружения. Изображая географию местности, Махашвили опирался на самый достоверный источник информации по военной истории и топографии – «Атлас офицера», изданный Военно-топографическим управлением Генштаба Вооруженных сил СССР.
Карта сражения Великой Отечественной войны из книги «Тысяча четыреста восемнадцать дней».
Художник Дмитрий Махашвили
Дмитрий Махашвили о своей работе:
«Многие в детстве любят играть в солдатики. Однако, сталкиваясь с однообразными унылыми картами, где вся масштабность сражения сведена к разноцветным стрелкам, мы потихоньку утрачиваем интерес к военной истории Отечества. Я стремился создать не просто карту, а игру, своеобразный оживший микромир, где бегут солдаты, горят вражеские танки, грохочет артиллерия, а в небе проносятся самолеты».
Карты главных сражений Великой Отечественной войны. Художник Дмитрий Махашвили
|
Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования «Центр по работе с детьми и молодежью» Новоаннинского муниципального района Волгоградской области.
Утверждаю: Директор МБУ ДО «Центр молодежи» Новоаннинского муниципального района _________________ И. Р. Фролова «_____» _______________________ 2019 г.
Программа Подготовки молодых поисковиков «КУРС МОЛОДОГО ПОИСКОВИКА» поискового отряда «Сталкер»
СРОК ОБУЧЕНИЯ: 2 года РУКОВОДИТЕЛЬ: специалист по работе с молодёжью Бакаев Е. Н.
Патриотизм – это любовь к Родине, преданность своему Отечеству, стремление служить его интересам. (Большая советская энциклопедия, М., 1978 г.).
Пояснительная записка Программа поискового отряда «Сталкер» предназначена для теоретической и практической подготовки обучающихся — членов поискового отряда. Программа поискового отряда представляет собой образовательную систему, связанную с изучением истории Волгограда и Волгоградской области в годы Великой Отечественной войны (ВОВ) и боевыми действиями на территории Волгоградской области в 1941-1945 гг., воссозданных на основе анализа архивных материалов, знаний по ряду направлений деятельности, тесно связанных с практической поисковой работой. Программа направлена на формирование у обучающихся чувств патриотизма, нравственных устоев, мировоззрения и национального самосознания. Деятельность членов поискового отряда способствует сплочению коллектива, повышению образовательного и культурного уровня. Реализация программы создает условия для психологической подготовки обучающихся-участников поисковых экспедиций, развития индивидуальных способностей, дальнейшего самообразования, социализации личности. Программой предусматривается развитие и совершенствование психологических процессов, таких как познание, аналитическое мышление, воображение, память, эмоциональное состояние, физическое развитие обучающихся, формирование здорового образа жизни. Использованы требования Федеральных законов и Постановлений Правительства РФ, а также других нормативных актов.
Цели и задачи программы поискового отряда «Сталкер» ЦЕЛИ: 1. Создать условия для удовлетворения потребности обучающихся в знаниях по военной истории и т.д. 2. Выявлять и развивать индивидуальные качества и способности обучающихся. 3. Совершенствовать и обобщать опыт работы в области военно-патриотического образования. 4. Максимально обезопасить участие обучающихся в поисковых работах.
ЗАДАЧИ: 1. Развивающая: — развитие индивидуальных способностей, специализированных навыков поисковика и исследователя у членов отряда; — развитие памяти, логического и аналитического мышления, наблюдательности, культуры речи; — развитие навыков использования различных источников информации и знаний, умение их применять и использовать в практической деятельности.
2. Образовательная: — приобретение новых знаний по истории военного периода Сталинградской (Волгоградской) обл в ВОВ, краеведению, различным видам поисковой деятельности; — расширение кругозора, закрепление и углубление знаний и сопутствующих им навыков, умений, формирование общей культуры; — обучение с целью всестороннего развития личности; — побуждение к активному самообразованию с целью углубленного изучения материала, связанного с историей родного края и поисковой деятельностью.
3. Воспитательная: — воспитание духовной нравственности и патриотизма у обучающихся на основе исторически значимой деятельности; — формирование активной гражданской позиции; развитие коммуникабельность в процессе деятельности, привитие культуры общения, овладение правилами поведения в обществе; — формирование общей культуры.
Настоящая программа рассчитана на два года обучения (1-й год -360 часа, 2-й год – 360 часов) и включает в себя блоки образовательных и практических занятий.
Учебно-тематический план работы
|
Nomad | Оперативники | Tom Clancy’s Rainbow Six Осада
БИОГРАФИЯ
«Я всегда хотела путешествовать. Осуществив мечту, я поняла, что не стану останавливаться».
Сана эль-Мактуб родилась в благополучной семье, с самого детства много путешествовала по Европе и Северной Африке, но больше всего мечтала оказаться в каком-нибудь далеком уголке Земли. В 19 лет Сана отправилась в армию, прошла подготовку в знаменитой «Крепости» и попала в Группу вмешательства Королевской жандармерии (GIGR). За ее плечами — 4 командировки в составе горнопехотного батальона, спецучения стрелков и участие в совместной операции «Вся Сахара». В отряде ее считают экспертом по операциям на открытых пространствах.
Между командировками эль-Мактуб путешествует в одиночку. Она — одна из немногих, кто способен пересечь Сахару, взобраться на альпийскую вершину, выжить в тропическом лесу в Азии или в рамках экспедиции по Северному полярному кругу. Сана стала экспертом по выживанию и готова преодолеть любые препятствия. Во время поездок она любит делать зарисовки местности.
ПСИХОЛОГИЧЕСКИЙ ПОРТРЕТ
Оперативник эль-Мактуб никогда не стоит на месте и потому получил позывной «Nomad» («кочевник»). Единственное, ради чего она готова остановиться — чтобы сделать набросок в своем блокноте или дать травмированным рукам отдохнуть. […] Думаю, в виду своего происхождения она испытывает потребность всегда добиваться успеха и преодолевать преграды, не возникавшие перед ее родителями. Возможно, в детстве ее считали мягкотелой, и теперь Сана хочет доказать обратное — потому и стала экспертом по выживанию. […]
Оперативник эль-Мактуб прославилась в военных кругах благодаря выносливости и способности выбраться из любой ситуации. Впервые мы узнали о ней как раз в рамках анализа документации о физическом состоянии военных. […]
Я понимаю, почему в GIGR ее так ценят. Сана не любит хвастать и считает, что любой способен освоить ее методики выживания и планирования. Такая скромность, вероятно, является причиной принижения собственных достоинств и достижений. Она не выбирает легких путей: ее рисунки почти фотографические… В какой-то мере я ей даже завидую. […]
Оказавшись в тренировочном лагере «Крепость», Сана проходила подготовку под командованием оперативника Джаляля эль-Фасси. Стоит понаблюдать за тем, как эти двое будут работать на равных в иных обстоятельствах. […]
Во время походов эль-Мактуб познакомилась с обычаями разных относительно изолированных сообществ — от кенийских масаев до сибирских ненцев. В результате развились ее дипломатические способности. В состав команды Rainbow входят оперативники из разных стран, но сомневаюсь, что кто-то из них знает мир также хорошо, как Сана. Она все еще хочет стать первой женщиной, в одиночку и пешком пересекшей Антарктиду. Не сомневаюсь, что эль-Мактуб справится — лишь бы поход не привел к новым травмам, которые, похоже, стали для нее своеобразными знаками отличия и доказательством, что ярлык «испорченная богачка» ей не подходит.
— Доктор Харишва Панди
02: Природа дистанционного зондирования | The ArcGIS Imagery Book
Как и большинство произведений искусства, снимки раскрывают свою суть и структуру разными путями, но это всегда волнует, иногда озадачивает, иногда ставит в тупик. Сначала они ошеломляют своей исходной красотой: застывшие ледники Гренландии, ступенчатые края уступов на радаре, яркая зелень тропиков, четкие линии антропогенных объектов, возрождение лесов на горе Св. Елены, причудливые завитки пахотных угодий Азии и Африки, исчезающие снега Килиманджаро. Каждое изображение побуждает нас на новые открытия, заставляя смотреть снова и снова.
После беглого знакомства, мы приступаем к исследованиям. Что создает этот уникальный спектральный сигнал? Почему на этой территории на северных склонах растут деревья, а на южных – кустарники? Связано ли местоположение различных видов деревьев с уклоном и высотой? Почему этот дом сгорел, а соседний даже не затронут огнем? Сколько человек живет в этой деревне? Какие зерновые культуры здесь выращиваются? Будет ли урожай достаточным, чтобы прокормить этих людей? Почему так сильно изменился ландшафт? И кто его изменил?
Затем, используя силу ГИС, мы находим связь явлений. Если повезет, мы едем на полевые исследования с нашим приложением Collector, чтобы самим увидеть, как ландшафт отличается от снимков и других ГИС-слоев. Мы используем ArcGIS для организации и совместной регистрации слоев информации и ищем сведения для переменных, которые наиболее прогнозируемы. Мы учимся извлекать информацию о местоположении, высоте, форме, текстуре, контексте, тенях, оттенках и цвете каждого объекта из изображений и ГИС-данных. А затем мы создаём карты – собираем ресурсы и следим, как они изменяются во времени.
Снимки всегда были моим билетом в большой мир. С ним я путешествую по земному шару, собирая чудные истории и встречая интересных людей, влюбленных в свою работу. Я очень счастлива, что смогла раскрыть красоту снимков и таким образом найти для себя работу, для которой я предназначена.
Сверчков В.Д. Сдача английского баркаса при отражении англичан у Гамле-Карлебю. 1855
Сверчков В.Д.
Сдача английского баркаса при отражении англичан у Гамле-Карлебю, 26 мая 1854 г.
Литография из альбома «Эскизы из войны в Финляндии 1854 года, с Высочайшего соизволения рисованные с натуры и издаваемые Владимиром Сверчковым». СПб., 1855
Государственный Русский музей
Альбом «Эскизы из войны в Финляндии 1854 года» посвящен боевым действиям 1854-1855 гг. у берегов Финляндии во время Крымской войны. Эпицентр военных действий находился у южных берегов России, однако, чтобы отвлечь внимание русских войск от этого фронта, объединенная англо-французская вражеская эскадра вошла в Балтийское море и совершала действия демонстративного характера у северных рубежей страны, а именно в Финском заливе у берегов Финляндии. Несколько крупных сражений, произошедших на этой территории, и запечатлены в альбоме В. Д. Сверчкова. Художник делал зарисовки непосредственно на месте боевых действий. Это отвечало его склонностям 1850-х как художника батального жанра: в Академии художеств Владимир Сверчков обучался по классу батальной живописи у профессора Б. П. Виллевальде (1818-1903), впоследствии в Риме продолжал занятия под руководством Ф. А. Моллера. Он мечтал о поездке на Кавказ, чтобы самому непосредственно изучить характер войны.
Желание Сверчкова наблюдать военные действия осуществилось в его родной Финляндии в 1854 году. Будучи патриотом, Владимир Сверчков не мог оставаться в стороне от происходящих на его родине событий. Прибыв в Финляндию, он в течение первого сезона военных действий с мая по октябрь 1854 года делал зарисовки. В результате появился альбом литографий на русском и шведском языках «Эскизы из войны в Финляндии 1854 г.» Он был издан к весне 1855 года и поступил в продажу к началу второго сезона боевых действий на Балтийском море. Литографии с изображениями сражений и побед русской армии часто издавались в военное время, чтобы поддержать дух населения в период тяжелых испытаний. Видимо для этой же цели был издан альбом по рисункам Сверчкова. В него вошли три портрета военачальников, один портрет крестьянина Канконена, отличившегося в сражении, три вида боевых действий и одна карта местности.
В зарисовках боевых сражений художника интересуют не столько действия людей, сколько окружающая обстановка. Мастера привлекали просторы Финского залива, необозримое море, почти всегда спокойное или со слабым волнением. Композиционное построение всех работ использует одну и ту же схему: линии перспективы сходятся в центре листа и акцентированы постройками. Небо царит над сушей, занимая большую часть листа, и этот прием не только заставляет уменьшать детали изображения, но и как будто принижает происходящее перед лицом природы. Словно игрушечные домики предстают перед нами постройки Гамла-Карлебю (по-фински Kokkola). Сегодня эти виды являются документальным свидетельством, запечатлевшим облик этой местности в XIX столетии. Боевые действия угадываются по крошечным облачкам дыма от выстрелов, однако ничто не передает эмоционального напряжения сражения. Рисунки Сверчкова для альбома «Эскизов» по жанру являются видовыми пейзажами, сражающиеся солдаты и военные корабли выглядят в них стаффажем. Композиционная схема со сходящейся в центре листа на уровне линии горизонта перспективой, подчеркнутой высотной доминантой, тяготение к панорамности охвата объекта изображения, графичность и документальная точность, отсутствие интереса к изображению людей и их действиям – характерные черты листов из альбома «Эскизов».
Т.В.Княжицкая
FM3-25.26 ПРИЛОЖЕНИЕ А ЭСКИЗ ПОЛЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ A
ПОЛЕВЫЕ ЭСКИЗЫ
Эскиз — это нарисованный от руки рисунок карты или изображения местности или маршрута путешествия. Он показывает достаточно деталей и обладает достаточной точностью, чтобы удовлетворить особые тактические или административные требования.
А-1. НАЗНАЧЕНИЕ
Эскизы полезны, когда карты недоступны или существующие карты не подходят, или для иллюстрации отчета разведки или патрулирования.Наброски могут варьироваться от поспешных до полных и подробных, в зависимости от их цели и требуемой степени точности. Например, набросок большого минного поля потребует большей точности, чем поспешный набросок оборонительной позиции небольшого подразделения.
А-2. ВОЕННЫЕ Эскизы
Масштаб эскиза определяется видимым объектом и количеством деталей, которые необходимо показать. Набросок оборонительной позиции взвода или роты обычно требует наброска большего масштаба, чем набросок той же цели для дивизии.Военные зарисовки также включают зарисовки дорог и местности.
а. Полевые зарисовки . На эскизе поля (Рисунок A-1) должна быть указана стрелка севера, масштаб, легенда и следующие элементы:
Линии электропередачи.
Реки.
Главные дороги.
Города и села.
Леса.
Железнодорожные пути.
Основные особенности местности.
Рисунок A-1. Эскизная карта.
г. Наброски дорог . Эти зарисовки показывают природные и военные особенности дороги и в непосредственной близости от нее. В целом ширина эскизов местности не будет превышать 365 метров с каждой стороны дороги. Наброски дороги можно использовать для иллюстрации дороги, если на существующей карте недостаточно деталей.
г. Зарисовки . Эти зарисовки включают в себя изображения позиций, ОП или конкретных мест.
(1) Эскиз положения . Эскиз позиции — это военная позиция, лагерь или другой участок земли. Для эффективного завершения эскиза положения эскизовщик должен иметь доступ ко всем частям эскизируемой области.
(2) Эскиз наблюдательного поста . Эскиз ОП показывает военные особенности местности вдоль дружественной линии ОП как можно дальше к позиции врага.
(3) Разместите эскиз .Набросок места — это один из участков, созданных рисовальщиком из одной точки наблюдения. Такой набросок может покрывать землю перед линией ОП, или он может служить для продления эскиза позиции или дороги в направлении врага.
НОВОСТИ ПИСЬМО |
| Присоединяйтесь к списку рассылки GlobalSecurity.org |
Определите основные / второстепенные особенности местности (ArmyStudyGuide.com)
Холм, Хребет, Долина, Седло, Впадина, Ничья, Отрог и Утес
Элементы ландшафта идентифицируются одинаково на всех картах, независимо от интервала изолиний, но вы должны понимать, что холм в Скалистых горах будет намного больше, чем в южной Флориде. Вы должны уметь распознавать все особенности местности, чтобы находить точку на земле или перемещаться от одной точки к другой.
Пять основных особенностей ландшафта: холм, хребет, долина, седло и впадина.
Три второстепенных элемента рельефа: Draw, Spur и Cliff.
Особенности местности можно изучить с помощью кулака или руки, чтобы показать, как каждый из них будет выглядеть на земле.
Холм — точка или небольшой участок возвышенности. Когда вы находитесь на вершине холма, земля наклоняется вниз во всех направлениях.
Хребет — линия возвышенности с колебаниями высоты по гребню. Хребет — это не просто полоса холмов; все точки гребня гребня выше земли по обе стороны гребня.
Долина — достаточно ровная местность, окаймленная по бокам возвышенностями. Долина может содержать или не содержать ручей. В долине обычно есть пространство для маневра. Контурные линии, обозначающие долину, имеют U-образную форму и, как правило, проходят параллельно ручью, прежде чем пересечь его. Линия контура, пересекающая ручей, всегда направлена вверх по течению.
Седло — точка падения или опускания на гребне гребня. Седло — это не обязательно нижняя площадка между двумя вершинами холмов; это может быть обрыв вдоль ровного гребня гребня.
Впадина — низкая точка или яма в земле, окруженная со всех сторон возвышенностью.
Определите второстепенные особенности местности
Хотя эти особенности не так важны, как основные особенности местности, навигаторы могут более успешно планировать маршруты, если они могут идентифицировать все особенности местности, которые будут пересекать их маршруты.
Рисунок — похож на долину, за исключением того, что это обычно менее развитое русло ручья, в котором обычно нет ровной поверхности и, следовательно, мало или совсем нет места для маневра.Земля имеет уклон вверх с каждой стороны и к голове жеребьевки.
Волосы вызваны внезапными наводнениями и могут быть обнаружены на равнинной местности, но чаще встречаются по бокам горных хребтов. Контурные линии, обозначающие ничью, имеют форму буквы «V» с точкой «V», направленной к голове жеребьевки (возвышенность).
Шпора — обычно короткая, непрерывно наклонная линия возвышенности, обычно выступающая со стороны гребня. Отрог часто образуется двумя полностью параллельными ручьями, прорезающими сторону гребня
Утес — вертикальный или почти вертикальный склон.Обрыв может быть изображен на карте близкими, соприкасающимися линиями изолиний или «несущей» контурной линией с галочкой. Клещи всегда указывают в сторону низины.
Декларативное моделирование местности для военных тренировочных игр
Военные инструкторы все чаще используют компьютерные игры для обучения солдат всем видам навыков и тактик. Одна из трудностей, с которыми сталкиваются инструкторы при использовании игр в качестве обучающего инструмента, — это создание подходящего контента, включая сценарии, объекты и соответствующие модели местности.Ландшафт играет ключевую роль во многих военных тренировочных играх, например, в нашей игре Tactical Air Defense. Однако текущие ручные редакторы ландшафта слишком сложны и требуют слишком много времени, чтобы быть полезными для инструкторов; Автоматические методы генерации ландшафта демонстрируют большой потенциал, но все еще лишены возможности управления пользователем и интуитивно понятных возможностей редактирования. Мы представляем инструкторам новый способ моделирования местности для своих тренировочных игр: вместо построения модели местности с использованием сложных инструментов моделирования инструкторы могут объявить требуемые свойства своей местности с помощью расширенного интерфейса для создания эскизов.Наша структура объединяет методы генерации ландшафта и управляет зависимостями между элементами ландшафта для автоматического создания полной трехмерной модели ландшафта, соответствующей эскизу. С помощью нашей структуры инструкторы могут легко проектировать большое количество разнообразных моделей местности, отвечающих их требованиям к обучению.
1. Введение
3D компьютерные игры значительно выросли по размеру, детализации и визуальному реализму. Игровые технологии быстро развиваются и в настоящее время часто используются вне сферы развлечений в так называемых серьезных играх.Одна из важных областей применения серьезных игр — обучение и инструктаж. Военные инструкторы используют игры в качестве инструмента для обучения своего личного состава, поскольку игры обеспечивают визуально реалистичную среду обучения с эффектом присутствия и очень доступны по цене.
Есть несколько примеров, когда игры успешно применяются в военной подготовке. Популярным примером является система военной подготовки Virtual Battlespace 2 [1], которая основана на коммерческой игре Armed Assault и используется, среди прочего, армией США, Великобритании, Австралии и Нидерландов для обучения солдат базовой тактике пехоты.Steel Beasts [2] — это игра-симулятор бронетранспортера, которая годами использовалась для обучения тактическому движению и боевым действиям машины. «Тактический иракский» [3] — это игра, которая учит солдат взаимодействовать с иракцами на их языке и следовать их культурным нормам. America’s Army [4] — это скорее инструмент вербовки, чем просто тренировочная игра, но она является одним из классических примеров серьезных игр.
Мы исследуем обучающую игру «Тактическая противовоздушная оборона» и обсуждаем важность местности в этом и других сценариях военной подготовки.Мы показываем, что общие методы и инструменты для моделирования местности не подходят для конечных пользователей обучающих игр (например, обучающих инструкторов), и описываем, как это снижает эффективность игрового обучения. Далее мы представляем наше решение для этого: фреймворк для декларативного автоматизированного моделирования местности. Пользователи могут объявить местность, используя простой в использовании интерфейс на основе эскизов, и фреймворк автоматически генерирует соответствующую модель местности. Мы объясняем, как мы используем и адаптируем существующие процедурные методы для создания ландшафта.Пример сценария обучения показывает, как декларативный подход нашей платформы упрощает моделирование местности. Наконец, мы обсудим некоторые предстоящие задачи по улучшению этой структуры.
2. Роль местности в военных тренировочных играх
Мы исследуем роль местности в военных тренировочных играх, анализируя «Тактическую противовоздушную оборону», наглядный пример серьезной игры для тренировки личного состава противовоздушной обороны. Мы даем соответствующую предысторию дела и обсуждаем, как инструкторы определяют сценарии в этой игре.Особенности местности оказываются ключевым фактором в сценариях противовоздушной обороны.
2.1. Военный учебный пример: тактическая противовоздушная оборона
В сценарии тактической противовоздушной обороны перед командиром взвода стоит сложная задача по созданию наземной системы защиты от угроз с воздуха. Он отвечает за защиту зоны местности и, возможно, некоторых ценных объектов, например, города, аэродрома или нефтеперерабатывающего завода в этой зоне. В его распоряжении несколько мобильных противовоздушных групп, например, «Стингер».Команда «Стингер» состоит из пехотных подразделений с ракетной системой «Стингер», запускаемой с плеча, или, в большинстве случаев, установленных на легкой или бронированной машине (см. Рисунок 1 (а)). Командир планирует размещение каждой группы Stinger в своей зоне. Он должен учитывать множество переменных, факторов и неопределенностей, но во всех соображениях местность и ее особенности играют важную роль.
Чтобы защититься от угрозы с воздуха, командир сначала оценивает возможные маршруты подхода, по которым может двигаться вражеский самолет.Хотя у него может быть некоторая дополнительная разведывательная информация (например, «четыре реактивных истребителя прилетают с юга»), оценка по большей части основана на карте местности. Наличие особенностей местности, таких как долины, реки, дороги, леса и деревни, может дать подсказки о маршруте подхода, по которому будут следовать вражеские пилоты, поскольку эти особенности могут обеспечить прикрытие для атакующего самолета или могут использоваться пилотами для визуальной ориентации.
Как только командир имеет четкую оценку маршрута, по которому, скорее всего, пойдет противник, он соответствующим образом настраивает свою систему ПВО, учитывая ряд критериев.(1) Прикрытая глубина ПВО. Команда Stinger может выстрелить дважды, прежде чем потребуется длительная операция перезарядки (примерно 10 минут). Если какой-то из самолетов преодолел первую линию обороны, в идеале должны быть другие линии, занимающие ее. (2) Прицел , который команда Stinger имеет на своей позиции. она часто ограничена особенностями местности, такими как холмы или леса. (3) Эффективная дальность действия зенитного оружия. У Stinger есть максимальная дальность стрельбы, на которой ракета эффективна, но у него также есть минимальное расстояние, которое ракета должна пройти, прежде чем она сможет захватить цель.(4) Физическая достижимость позиции для команды. это зависит от типа транспортного средства и доступности местности, а также могут быть временные ограничения. (5) Следует учитывать соображения безопасности команды Stinger, такие как укрытие, маскировка и видимость с воздуха. (6) перекрывают в прикрытии команд Стингера. В идеале защищаемые области должны прикрываться более чем одной командой. (7) сила прикрытия будет варьироваться в зависимости от зоны; ценные районы следует защищать лучше, чем другие районы.(8) Также следует учитывать, будет ли группа Stinger находиться в зоне действия сети поддержки радара , которая ей необходима для отслеживания целей.
На практике невозможно найти оптимальное решение для всех этих переменных, поэтому командир должен определить приоритетность областей в своей зоне и вышеуказанных критериев. Его решение основано на опыте и практике.
Командование взводом ПВО требует специальной подготовки. Чтобы создать эффективную противовоздушную оборону, кандидат-командир должен приобрести тактическое понимание, опыт и гибкость в борьбе с различными угрозами и обстоятельствами.Подход к обучению, ориентированному на работу (JOT), оказался здесь очень успешным. JOT способствует активному обучению; знания приходят в результате выполнения работы в учебной среде с последующей обширной экспертной оценкой работы, ошибок, извлеченных уроков и альтернативных решений [5].
2.1.1. Учебная игра
Для поддержки учебной программы JOT Нидерландская организация прикладных научных исследований TNO разработала серьезную игру для противовоздушной обороны. Основное внимание в игре уделяется обучению созданию противовоздушной обороны для различных обстоятельств, местности и типов угроз, то есть, как расположить команды Stinger таким образом, чтобы вместе они сформировали эффективную защиту от возможных угроз с воздуха.
Типичная тренировка начинается с реалистичного инструктажа военного инструктора, который включает в себя зону местности, которую обучаемые должны защищать, отчеты о ситуации и разведывательные отчеты, а также идентификацию важных целей. Стажеры работают в парах и начинают изучать ситуацию и местность на бумажной карте. Они оценивают вероятные маршруты подхода, которые может выбрать вражеский самолет, и намерение противника (например, разрушить ценное здание). Слушатели используют игру для оценки и корректировки своих идей на основе трехмерного изображения местности, а также для обсуждения и сравнения своих мнений с коллегами.
На следующем этапе тренировки каждая команда развертывает систему ПВО с помощью игры. Игра принимает парадигму обучения на практике; Как только обучаемый помещает команду Stinger на карту местности, сразу же отображается диаграмма линий обзора с этой позиции. Эта схема прицела создана на основе реалистичной модели Stinger с учетом местности и ее особенностей. Визуальные диаграммы позволяют слушателям обсудить сильные и слабые стороны своего развертывания и соответствующим образом скорректировать его (см. Рисунок 1 (b)).Когда их защита настроена, игра может показать, насколько хорошо работает команда, смоделировав воздушную атаку противника в 3D-моделировании. Команды Stinger автоматически стреляют по самолетам противника в пределах их эффективной дальности, а результаты взаимодействия оружия рассчитываются на основе моделей Stinger и самолетов. В конце занятия команды представляют свои решения противовоздушной обороны группе и обсуждают альтернативы.
2.1.2. Создание сценария
Инструктор создает сценарии, выбирая и настраивая зону местности, цель ПВО, тип воздушной угрозы и маршрут подхода, а также доступные команды Stinger.Сценарии различаются в зависимости от сложности местности и уровня угрозы.
На данный момент игра предлагает фиксированный набор больших моделей местности. Сюда входят как гео-специфичные (на основе реальных данных ГИС), так и гео-типичные (реалистичные, но вымышленные) модели местности. Преимущество геотипического ландшафта состоит в том, что его можно адаптировать для точного соответствия тренировочным целям. Для каждого сценария можно составить подходящий ландшафт. Например, гео-типичный рельеф может сочетать в одной модели сильно различающиеся типы рельефа (например,g., горный хребет с лесом, равнинная пустыня, долина с деревней и рекой) или он может иметь профиль высоты, который соответствует точным требованиям сценария прямой видимости. Географический рельеф позволяет обучаемым проводить живые тренировки в той же области, в которой они проходили виртуальные тренировки, что может научить их тому, как их решения работают в реальном мире.
2.2. Важность ландшафта
В тактической противовоздушной обороне и в других играх для обучения военнослужащих местность, на которой выполняется сценарий, играет ключевую роль в обучении.На стратегическом уровне обеспечение безопасности определенных участков или особенностей местности (например, холма с видом на город, моста через реку) может быть целью военного сценария. Крупные особенности местности могут повлиять на работу датчиков, таких как мобильные радиолокационные системы, используемые для противовоздушной обороны; поэтому, чтобы разместить эти датчики, следует учитывать препятствующие особенности местности, такие как холмы и горы, в пределах досягаемости датчика.
В меньшем масштабе местность во многом определяет тактическую ситуацию.Вместе с условиями окружающей среды (время года, погода, время суток) он определяет видимость и зону прямой видимости. Это ключевые факторы, например, в тренировках пехоты от первого лица, таких как Virtual Battlespace 2. Природные особенности местности, такие как камни, также могут служить укрытием для пехоты.
Уэллс [6] утверждает, что особенности местности имеют не только стратегическое и тактическое значение, но также важны для обучаемых, чтобы они могли ориентироваться, ориентироваться и погружаться в виртуальную среду.Элементы хорошо известного размера, такие как деревья и здания, дают важные подсказки для размеров и расстояний в виртуальном мире. Узнаваемые природные или искусственные достопримечательности, такие как реки или церковь, помогают ученикам ориентироваться. Детализированная модель местности, богатая природными и искусственными элементами, воспринимается как более реалистичная, что увеличивает степень погружения обучаемых в виртуальный мир.
3. Современные методы моделирования местности
В тактической противовоздушной обороне выбор местности оказывается важной частью создания сценария обучения.Создание сценария обычно начинается с получения подходящей модели местности. Однако в настоящее время инструктор должен выбирать из фиксированного набора моделей местности, поставляемых с игрой. Хотя они могут охватывать множество возможных настроек, они значительно ограничивают количество потенциальных сценариев обучения. Инструктор не может создавать новую местность, а также не может легко вносить изменения в существующие модели местности, например, перемещать элементы местности, чтобы изменить линию обзора.
В отличие, например, от сценариев репетиции миссии, сценарии обучения часто проводятся на гео-типичной местности.Инструкторам было бы очень полезно, если бы они сами могли проектировать новые гео-типичные модели местности или изменять существующие. Это позволило бы им создавать вариации моделей местности с возрастающей сложностью (например, путем добавления горных хребтов или лесов, тем самым ограничивая обзор). Более сложный ландшафт влечет за собой более сложный сценарий, поскольку хорошее решение противовоздушной обороны будет менее очевидным. Увеличение разнообразия местности также предотвратит слишком глубокое знакомство обучаемых со спецификой конкретной модели местности.Поэтому в этом разделе мы анализируем существующие ручные и автоматические методы моделирования гео-типичного ландшафта, оценивая, в какой степени они подходят для использования обучающими инструкторами.
3.1. Методы ручного моделирования
Ручное проектирование типичной местности сравнимо с дизайном игровых уровней для коммерческих компьютерных игр. Эти вымышленные модели местности превратились из примитивных в очень подробные и, по крайней мере, визуально, очень продвинутые. Однако рабочий процесс, инструменты и методы, используемые для создания этих моделей, не так сильно продвинулись.Уровни игры разрабатываются почти полностью вручную с использованием сложных инструментов и примитивных конструкций, например, ручного создания и размещения геометрии. Таким образом, создание моделей местности в настоящее время является сложной и утомительной задачей, требующей специальных навыков 3D-моделирования. На прохождение уровня у опытного дизайнера может уйти много месяцев, что делает его дорогостоящим и длительным процессом.
Это становится проблематичным, когда игры используются для обучения и обучения. Для коммерческих игр модель местности и игровые сценарии в значительной степени предопределяются разработчиком игры, но для обучающих игр обычно конечный пользователь, в нашем случае инструктор по военной подготовке, определяет сценарии.Военным инструкторам обычно не хватает времени, бюджета и, что наиболее важно, навыков трехмерного моделирования для создания моделей местности. Несмотря на то, что у них будет четкое представление о том, какой сценарий обучения они хотят создать и какие особенности должна иметь местность, текущие инструменты моделирования местности, которые часто разрабатывались с расчетом на опытных дизайнеров игровых уровней, просто не поддерживают их способ мышления.
3.2. Методы автоматической генерации
Из-за недостатков моделирования местности вручную автоматическая генерация ландшафта может показаться более целесообразным решением для моделирования местности инструкторами, поскольку она является быстрым и простым способом получения моделей местности, не требуя навыков трехмерного моделирования.Мы оцениваем оба процедурных метода в научной литературе, а также три соответствующих коммерческих инструмента для автоматической генерации рельефа.
3.2.1. Исследования по созданию процедурного контента
Процедурные методы генерируют контент, такой как текстуры, модели или даже искусство, с помощью алгоритмов, управляемых случайными числами. Основным преимуществом этих методов является их способность автоматически генерировать большой объем контента из ограниченного набора входных параметров. Процедурные методы часто применяются для создания ландшафта или его характеристик.
Карты высот (то есть регулярные сетки точек высот) часто используются в качестве основы для модели местности. Существует множество процедурных алгоритмов для создания карт высот, часто основанных на генераторах фрактального шума, таких как шум Перлина [7, 8], который генерирует шум путем выборки и интерполяции точек в сетке случайных векторов. Изменение масштаба и добавление нескольких уровней шума к каждой точке карты высот приводит к естественным, гористым структурам (учебник по фрактальному шуму и построению карты высот см. В Ebert et al.[9]). Эти карты высот могут быть дополнительно преобразованы на основе моделирования физических явлений, например эрозии. Термическая эрозия выравнивает резкие перепады высот за счет итеративного распределения материала от более высоких к более низким точкам до тех пор, пока не будет достигнут угол осыпи, то есть максимальный угол устойчивости для такого материала, как скала или песок. Эрозию, вызванную дождем, можно смоделировать с использованием, например, клеточных автоматов, где количество воды и растворенного материала, вытекающего в другие ячейки, рассчитывается на основе местного наклона поверхности местности.Масгрейв рассматривает оба типа эрозии в своей докторской диссертации. диссертация [10] и Олсен обсуждают несколько оптимизаций [11].
Базовое построение карты высот на основе шума дает довольно случайные результаты; пользовательский контроль осуществляется только на глобальном уровне, часто с использованием неинтуитивных параметров. Несколько исследователей обратились к этому вопросу. Frade et al. [12] представляют эволюционный подход к разработке программ ландшафта (TP), которые представляют собой комбинации функций, которые применяются к сетке ландшафта для создания модели ландшафта.Начиная с начальной популяции базовых TP, каждое новое поколение TP создается на основе мутаций одного или двух выбранных TP в текущей популяции. Дизайнер ландшафта выбирает эти TP на основе примеров моделей местности, созданных этими TP. Stachniak и Stuerzlinger [13] предлагают метод, который объединяет ограничения (выраженные в виде изображений маски) в процесс генерации ландшафта. Они используют алгоритм поиска, который находит приемлемый набор операций деформации для применения к случайной местности, чтобы получить местность, которая (приблизительно) соответствует этим ограничениям.Schneider et al. [14] представляют среду редактирования, в которой пользователь редактирует ландшафт, интерактивно изменяя базовые функции генератора шума (заменяя сетку шума Перлина набором нарисованных пользователем полутоновых изображений), одновременно просматривая результаты в 3D. . Чжоу и др. [15] описывают метод, который генерирует рельеф на основе примера входной карты высот и пользовательского чертежа линии, который определяет появление крупномасштабных криволинейных линейных объектов, таких как горный хребет. Объекты извлекаются из примера карты высот, сопоставляются с нарисованными кривыми и объединяются в полученную карту высот.Де Карпентье и Бидарра [16] вводят процедурные кисти: пользователи рисуют рельеф с отображенной высотой непосредственно в 3D, применяя простые кисти, поднимающие рельеф, а также кисти, которые генерируют несколько типов шума в реальном времени.
Растительность может распределяться автоматически на основе типов местности, высоты и уклона. В некоторых подходах используется довольно сложное моделирование экосистем, которое учитывает информацию о почве, а также конкуренцию за пространство и солнечный свет между растениями [17]. 3D-модели растений также являются идеальным кандидатом для процедурной генерации.Хотя растения одного вида имеют уникальную форму, их основная структура очень похожа. Из-за этого, например, модели предприятия могут быть созданы с использованием основанных на правилах систем, известных как L-системы. Эти L-системы содержат начальный символ и набор правил перезаписи, которые преобразуют начальный символ в более сложный. Здесь эти преобразования в основном являются геометрическими преобразованиями, например, они определяют перенос формы, добавление новых фигур относительно существующей структуры или переход от одной формы к другой.При рассмотрении L-системы для создания деревьев стартовое правило может определять ствол дерева, а другие правила могут добавлять ветви к существующей ветви или добавлять листья к меньшим ветвям (см., Например, [18]).
Наконец, процедурные методы также применяются для создания дорожной сети и городского моделирования; для обзора подходов см., например, Watson et al. [19] или Келли и МакКейб [20].
Большинство этих алгоритмов генерации процедурного контента имеют несколько недостатков, которые могут препятствовать их использованию.Основная задача процедурного моделирования — найти хороший баланс между автоматизацией и контролем. Для применения в сценариях обучения генерируемые результаты часто слишком случайны; у пользователя слишком мало контроля над результатом. Например, одна фрактальная карта высот часто будет немного отличаться от другой, созданной с точно такими же входными параметрами. Это связано с тем, что процедурные алгоритмы часто используют случайные числа. Входные параметры алгоритма влияют на результат только на очень глобальном уровне.В конце концов, точные значения случайных чисел определяют, например, есть ли крутой горный хребет или долина в определенном месте на местности, в то время как параметры влияют только на происходящие изменения горных хребтов. Кроме того, параметры часто требуют глубоких знаний алгоритма (например, количества октав шума или значения стойкости) для оценки влияния параметра на результат. В совокупности эти недостатки обычно не дают пользователям возможности контролировать процесс генерации и вынуждают их использовать трудоемкий подход проб и ошибок, как было отмечено, например, в Stachniak and Stuerzlinger [13].В нашей области приложения это неприемлемый метод работы.
Помимо проблем, выявленных при использовании отдельного метода, также далеко не тривиально настроить процедурные методы для совместной работы для создания полнофункциональной модели местности. Как мы увидим ниже, большинство коммерческих инструментов ориентированы на конкретный аспект моделирования местности (например, данные о высоте). Насколько нам известно, в настоящее время не существует инструмента или интегрирующей структуры, которая объединяла бы эти различные алгоритмы удобным для использования способом.
3.2.2. Коммерческие инструменты
Мы рассматриваем три коммерческих инструмента автоматической генерации ландшафта, которые существуют уже несколько лет и имеют значительную базу пользователей: TerraGen, GeoControl и L3DT. Доступно множество других инструментов, но эти три, на наш взгляд, дают наиболее впечатляющие результаты и имеют более продвинутые возможности редактирования.
TerraGen 2 [21] использует сложную сеть узлов (узлы генерируют шум или применяют фильтры и даже математические функции к промежуточным результатам) для генерации данных о высоте.Пользователи контролируют этот процесс, размещая узлы, устанавливая их параметры и соединяя их в определенном порядке. Во время генерации эта сеть пересекается, и выходы узлов смешиваются, в результате чего получается карта высот. Результирующий ландшафт также может быть автоматически заполнен внешними объектами (например, моделями деревьев).
TerraGen обеспечивает очень впечатляющие визуальные эффекты, которые использовались в нескольких фильмах. Однако, чтобы иметь возможность эффективно использовать этот инструмент, необходимы базовые знания по математике и генерации шума, а также необходимы обширные эксперименты с этим инструментом.Инструмент требует сложного обучения, но после освоения становится очень мощным. Таким образом, мы делаем вывод, что этот инструмент гораздо удобнее использовать для компьютерных художников, которые сосредоточены на создании эстетически приятных текстурированных карт высот, чем для инструкторов по обучению, которые сосредоточены на функциональных требованиях местности.
GeoControl 2 [22] — это редактор карт высот, который итеративно генерирует данные о высотах с помощью своего алгоритма «Генерация динамического уровня». Процесс начинается с сетки пикселей высоты и разделяет эту сетку с использованием алгоритма фрактального шума до тех пор, пока не будут достигнуты желаемые размеры местности.Пользователь может определить характеристики шума, которые будут использоваться в каждом подразделении. Кроме того, к этому базовому алгоритму шума могут применяться фильтры, например фильтры эрозии или сглаживания. Как и TerraGen, GeoControl создает высококачественные карты высот.
Одной из особенностей GeoControl является изолиния. Пользователи определяют изолинию, задав значение высоты вдоль линии и шумовые характеристики переходной области вокруг линии. Когда они рисуют изолинию на карте высот, вдоль этой линии создается горный хребет с этими свойствами, который хорошо сочетается с существующей картой.После завершения этого процесса пользователи могут применить процедурный метод для автоматического создания рек и озер на карте высот. Помимо этого, также можно впоследствии изменить местность, нарисовав векторную линию и определив операцию выравнивания вдоль этой линии. Это может быть использовано, например, для ручного создания насыпи дороги на местности.
Изолинии GeoControl после некоторой практики можно использовать для построения профилей высот, которые адекватно соответствуют пожеланиям пользователя. Тем не менее, полный процесс моделирования этого инструмента может быть довольно сложным, а качество результатов зависит от знания влияния параметров и зависимостей между этапами генерации.
L3DT [23] позволяет пользователю создавать карту высот путем рисования на карте дизайна с помощью кисти. Эта кисть на самом деле представляет собой набор параметров генерации, которые задаются пользователем. К ним относятся высота, степень эрозии, неровность местности, то, является ли эта ячейка источником воды, и климатический профиль. Каждая ячейка сетки на проектной карте автоматически расширяется до точек на итоговой карте высот с применением алгоритмов шума, эрозии и затопления.
Климатические профили используются для создания большой текстуры местности, которая накладывается на карту высот; для каждого типа материала (например,g., трава, камень), указаны условия, при которых это может произойти (например, диапазон высот, диапазон уклона, уровень воды). После создания карты высот механизм подсчета очков определяет размещение материалов на основе климатического профиля. Полученная текстура ландшафта очень убедительна, напоминая спутниковый снимок.
Судя по оцененным инструментам, карта дизайна L3DT, на наш взгляд, является наиболее подходящим методом работы для неспециалистов по моделированию местности. Однако инструмент ограничен созданием карт высот и соответствующих текстур ландшафта.Насколько нам известно, не существует инструмента, который мог бы создать полнофункциональную трехмерную модель местности и по-прежнему подходил бы для неспециалистов.
3.3. Пригодность существующих методов моделирования
Мы считаем, что ни один из методов и инструментов, описанных выше, не обеспечивает идеального и полного решения для моделирования местности обучающими инструкторами. Методы ручного моделирования местности отнимают много времени и требуют навыков 3D-моделирования, а автоматизированные методы либо слишком сложны в использовании, не имеют контроля со стороны пользователя, либо (как в случае TerraGen, GeoControl и L3DT) сосредоточены в основном на одном аспекте местности. модель, а именно данные о высотах и соответствующие текстуры местности.Поэтому на практике инструкторы вынуждены повторно использовать модели местности, поставляемые с игрой, или, в качестве альтернативы, нанимать сторонних разработчиков для создания индивидуализированной местности. Предопределенные модели местности, скорее всего, не всегда адекватно соответствуют их требованиям к обучению и, следовательно, ограничивают сценарии обучения, которые они могут создавать. Наем третьей стороны для создания нового игрового ландшафта в большинстве случаев слишком дорого обходится или требует значительных задержек. Конечным результатом является то, что сценарий обучения корректируется в соответствии с доступной местностью, а не наоборот, что явно отрицательно сказывается на общей эффективности обучения.
4. Новый подход к интегрированному моделированию ландшафта
Чтобы исправить ситуацию, описанную выше, мы предлагаем новый подход к моделированию гео-типичного ландшафта. Наша цель — не только значительно ускорить процесс моделирования местности, но, что более важно, предоставить людям, не имеющим специальных знаний в области моделирования, быстрый способ создания моделей местности, отвечающих их требованиям. Мы считаем, что для этой цели лучше всего подходит декларативный подход. Этот подход к декларативному моделированию ландшафта (акцент на «чего я хочу?») Принципиально отличается от текущего конструктивного подхода (сосредоточенного на «как я его смоделирую?»).Он идеально подходит для серьезных игр, в которых чаще всего проектировщиками моделей местности выступают конечные пользователи, например инструкторы, а не художники.
Мы разрабатываем структуру моделирования для поддержки этого декларативного подхода. Ранее мы определили ключевые требования к этой структуре [24]. У инструкторов есть представление о конкретной местности, которая соответствует их тренировочному сценарию. Наша структура позволяет им выразить эту идею с помощью интерфейса эскиза; затем он соответственно создает модель местности.Таким образом, структура позволяет инструкторам сосредоточиться на объявлении необходимой местности, не беспокоясь о низкоуровневых задачах трехмерного моделирования или сложной настройке параметров. Наша структура обеспечивает автоматическое моделирование, интегрируя различные методы процедурной генерации контента в удобной форме.
Типичный рабочий процесс моделирования в нашей структуре выглядит следующим образом (см. Рисунок 2). Пользователи (в данном случае инструкторы по обучению) составляют цифровой набросок наброска местности. Они объявляют расположение важных объектов местности, таких как леса, горы, города и деревни.Как только они будут удовлетворены схемой пересеченной местности, каркас создает карту местности с высоким разрешением, которая в целом соответствует указанным характеристикам, но имеет в мелком масштабе высокий уровень детализации и вариации высот, растительности и т. Д. вперед. Инструкторы могут просматривать местность в 3D и могут вручную редактировать карту местности или изменять приблизительную компоновку, где это необходимо. Таким образом, процесс моделирования является итеративным: пользователи могут переключаться между черновым макетом и подробной картой. Когда они удовлетворены результатами, карту местности можно автоматически экспортировать в трехмерную модель местности, которую можно использовать в обучающей игре.
Карта местности представляет собой многоуровневую структуру данных; см. рис. 2. Использование различных слоев ландшафта улучшает адаптируемость ландшафта, поскольку изменения одного слоя не обязательно должны влиять на другие слои. На карте местности мы выделяем пять слоев, сгруппированных следующим образом: (i) слой земли: данные о высоте и информация о почве, (ii) водный слой: реки, озера, океаны, (iii) слой растительности: леса, кусты, деревья, ( iv) слой дороги: автомагистрали, местные дороги, мосты; v) городской слой: города, поселки, аэропорты, заводы.
Хотя на этапе редактирования слои хранятся отдельно, очевидно, что они взаимозависимы (см. Рисунок 3). Для создания согласованного ландшафта процесс создания слоев упорядочен таким образом, что слой может быть основан на других слоях. Например, при создании растений и деревьев для слоя «Растительность» учитывается близость рек в слое «Вода», а также свойства почвы и высоты в слое «Земля». Метод создания основных дорог для слоя «Дорога» будет иметь в качестве входных данных нарисованные линии дорог, а также ранее созданный слой «Земля», чтобы можно было определить, где можно разместить допустимые дороги, например, не слишком крутые восходящие дороги.
Тем не менее, чтобы получить полностью согласованный и действительный рельеф, после процесса генерации, показанного на Рисунке 3, необходима фаза объединения. Это включает в себя локальные исправления (например, выравнивание рельефа перед размещением здания), значительные модификации (например, вырезание насыпь дороги через горный хребет) и более сложные изменения (например, когда шоссе модифицируется так, что оно пересекает реку на водном слое, эта дорога может быть изменена, чтобы включить мост, или ее можно изменить маршрут).Фреймворк отвечает за правильное объединение всех функций в базовой местности, а также за обнаружение и устранение любых несоответствий. Поддерживая согласованность рельефа таким образом, экспорт многослойной модели рельефа, например, в 3D-модель может быть простым автоматизированным процессом.
Создание подробной карты местности на основе приблизительной схемы местности — это форма расширения данных, то есть автоматическое расширение небольшого набора данных в большой. К наиболее часто используемым алгоритмам усиления данных относятся методы процедурной генерации контента, о которых говорилось ранее.Мы используем комбинации существующих процедурных методов, которые были настроены для совместной работы, чтобы расширить элементы эскиза до слоев ландшафта. Кроме того, мы развертываем семантически богатые механизмы для поддержания согласованности между слоями ландшафта. В следующем разделе мы обсудим метод создания двух из пяти слоев: слоя «Земля» и «Растительность».
5. Метод генерации ландшафта на основе эскиза
Мы объясняем, как слои ландшафта генерируются на основе неровного ландшафта, используя сценарий обучения от Tactical Air Defense.Первое тренировочное занятие для начинающих командиров взвода направлено на ознакомление с ракетным комплексом Stinger и его параметрами (например, дальностью, скорострельностью и т. Д.). Стажеры не имеют опыта работы с системой. Следуя философии JOT, им просто приказывают разместить воздушную угрозу, команду Stinger и радарную систему на местности и поэкспериментировать с ними. Они должны на практике обнаружить и изучить ограничения ракетной системы, а также влияние внешних факторов, в том числе: (i) влияние местности и ее особенностей на обзорную диаграмму команды Stinger, (ii) влияние маршрута, угла и высоты захода на посадку самолета; (iii) связь между положением группы Stinger и мобильным радаром и радарным покрытием группы.
Перемещая команду и радар по местности, изучая схемы визирования и проводя имитацию сражений с различными настройками, стажеры получат хорошее понимание основных принципов за полдня обучения.
Инструктор, готовящий этот сценарий, захочет познакомить своих учеников с большим разнообразием типов местности, от плоских лугов до крутых горных хребтов. Здесь лучше всего работает гео-типичный ландшафт: он может содержать множество различных типов ландшафта, сохраняя при этом модель разумного размера.С другой стороны, в географически привязанной местности такой уровень вариации обычно обнаруживается только в пределах сотен километров.
Используя нашу структуру, инструктор может объявить такую местность. Он выбирает размер для своего ландшафта и набрасывает приблизительный план ландшафта (см. Рисунок 4). Основание ландшафта объявляется путем указания того, где в ландшафте встречаются экотопы. Экотоп описывает как тип местности, например, определенный тип пустыни, холмов или гор, так и соответствующий диапазон высот.Набросок инструктора выполняется на сетке экотопа, сетке из маленьких ячеек, каждая из которых представляет собой площадь, например, в одну или две сотни квадратных метров. Каждый экотоп имеет свой неповторимый цвет. Таким образом, рисование сетки очень похоже на рисование пиксельного растрового изображения ([25] представила идею процедурного расширения растрового изображения цветами ландшафта до карты высот). Поверх этой сетки инструктор может разместить основные объекты местности, например, лес. Они нарисованы как многоугольники (аналогично фигурам точек, линий и площадей в обычных векторных файлах ГИС).Таким образом, инструктор может объявить базовую тренировочную местность с большим разнообразием комбинаций местности, например, океан и пляжи, редколесье с редкой растительностью, густые леса, холмы и пропасть между двумя горными хребтами.
5.1. Метод создания слоя земли
На основе этой схемы пересеченной местности создаются слои ландшафта. Первый создаваемый слой — это слой Земли, который в основном содержит данные о высотах и экотопах. Создание слоя Земли основано только на сетке экотопов неровной местности; элементы ландшафта используются для других слоев.Процесс генерации состоит из нескольких этапов, в которых рельеф местности усиливается путем интерполяции грубых данных на полноразмерный рельеф, в сочетании с несколькими входными картами шума и фильтрами, чтобы сделать рельеф более правдоподобным и реалистичным.
Генерация полного слоя Земли происходит следующим образом. Мы начинаем с создания временной сетки данных с теми же размерами, что и сетка экотопов на пересеченной местности, называемой экокартой, которая содержит следующую информацию о высоте в каждой ячейке сетки: (i) Базовая высота: базовое значение в метрах от высота в центре этой ячейки, (ii) Изменение высоты: диапазон в метрах мелкомасштабного изменения высоты в ячейке, (iii) Неровность местности: коэффициент, описывающий изменение высоты в этой ячейке, более низкие значения приводят к более гладкая местность.
Эти три значения данных вычисляются для каждой ячейки на основе заданной пользователем сетки экотопов схемы пересеченной местности. Определение каждого экотопа включает диапазоны значений базовой отметки, перепада высот и неровности. Для каждой ячейки сетки в экокарте диапазоны, определенные в экотопе этой ячейки и соседних ячеек, взвешиваются с использованием сглаживающего ядра по Гауссу. Из полученных диапазонов выбирается случайное значение для трех значений данных, которые в среднем будут находиться в середине диапазона.
Когда у нас есть сетка с информацией о высотах в центрах ячеек, мы можем расширить эту экокарту до слоя Земли. Здесь на помощь приходит метод интерполяции и фрактальный шум. Для каждой точки (x, y) в слое Земли мы интерполируем базовую отметку в ближайших центрах экокарты, используя интерполяцию Катмулла-Рома [26]. Это приводит к очень гладкой местности, показанной на Рисунке 5 (а).
Мы делаем профиль высот более реалистичным, масштабируя высоту с помощью взвешенной комбинации двух мультифрактальных шумовых полей Перлина: первое поле генерируется с параметрами, установленными для получения шума с резкими выступами, а параметры второго поля настроены на создание плавный, перекатывающийся шум; см., например, [9] для более подробной информации.Весовой коэффициент для двух полей представляет собой изображение маски, основанное на сетке экотопов: там, где экотоп определен как горный, изображение маски белое (т. Е. Коэффициент 1,0), в другом месте оно черное (т. Е. 0,0 ), с плавным переходом между регионами. Это связано с тем, что гребенчатый мультифрактальный шум хорошо подходит для гор, в то время как более плавный шум лучше подходит, например, для холмов. Для некоторой дополнительной мелкомасштабной вариации (несколько метров) мы добавляем к каждой точке некоторый шум Перлина в интерполированном диапазоне вариации высоты.Рисунок 5 (b) показывает этот промежуточный слой Земли; профиль возвышения изменился и больше не является неестественно гладким.
Хотя это создает реалистичный профиль в направлении -направлении, в поле (x, y) переходы между, например, экотопами по-прежнему похожи на сетку; см. блочный узор цвета экотопа на рисунках 5 (a) и 5 (b). Чтобы исправить это, мы возмущаем ландшафт, заменяя каждую точку случайной точкой в поле в определенном диапазоне. Координаты (x, y) каждой случайной точки определяются на основе вектора шума, умноженного на диапазон возмущения.Результирующая разница в переходах экотопов отчетливо видна при сравнении рисунков 5 (b) и 5 (c).
Слой Земли теперь полностью заполнен, но для некоторой окончательной настройки мы применяем два фильтра, которые улучшают визуальную реалистичность ландшафта: простой фильтр эрозии, за которым следует фильтр сглаживания с использованием ядра сглаживания Гаусса. Слой Земли, полученный в результате полной процедуры, показан на Рисунке 5 (c). Обратите внимание, что он соответствует схеме пересеченной местности, но имеет свои особенности и вариации.Если мы снова запустим этот метод, получится другой, похожий, но другой слой Земли.
5.2. Метод создания слоя растительности
Затем и грубая карта местности, и только что созданный слой Земли используются для генерации распределения растений и деревьев в слое растительности. Наша реализация основана на алгоритме, предложенном Деуссеном и др. [17]. Их алгоритм моделирует конкуренцию между растениями за космос. Они абстрагируют растения до кругов, которые представляют экологические окрестности растений, и начинают со случайного распределения растений на поле.На каждой итерации добавляются новые растения, а растения, которые либо слишком старые, либо в которых преобладают другие растения, удаляются. Доминирование растений происходит при пересечении двух экологических кварталов; растение с более высокой конкурентоспособностью доминирует над другим. Конкурентоспособность зависит от концентрации воды в данном месте в сочетании с предпочтениями растения для влажных или сухих участков и от относительного размера растения.
Мы используем ту же симуляцию соревнований, но в нашем методе распределение растений основано на особенностях местности; Плотность растительности высока в лесах и низкая — в других областях.По видам количество растений на территории зависит от того, в какой степени экотоп земного слоя поддерживает эти виды, например, пустынный экотоп поддерживает только те виды, которые мало нуждаются в воде. Точное размещение растения зависит также от высоты и наклона слоя Земли, например, некоторые деревья, такие как ели и сосны, могут расти на относительно крутых горных склонах, а большинство других — нет. Рисунок 5 (d) показывает распределение деревьев разных видов для этого примерного сценария; цвета кружков указывают на вид растения.
На рисунке 6 показан другой вид окончательной трехмерной модели местности слоя Земли и растительности в этом сценарии. Модель ландшафта соответствует схеме пересеченной местности, показанной на рисунке 4, но явно имеет много собственного разнообразия. Инструкторам требуется очень мало времени, чтобы набросать схему пересеченной местности, и в этом сценарии дальнейшие ручные уточнения не требуются. С помощью этой модели местности обучающиеся могут быстро понять влияние естественных особенностей местности на эффективность их развертывания противовоздушной обороны.
5.3. Технические аспекты
Наша структура реализована на C # / C ++. NET, а трехмерная визуализация сделана в OpenSceneGraph [27]. Для поддержки итеративного подхода важно, чтобы процессы генерации были достаточно быстрыми. К счастью, некоторые части процесса генерации ландшафта и слияния очень хорошо подходят для параллельной обработки. Например, для создания слоя земли шаги интерполяции, масштабирования шума и возмущения объединяются для каждой точки, так как можно определить окончательную высоту каждой точки, не зная значений в соседних точках.Возникающей тенденцией в параллельном программировании является использование графического процессора (GPU) в качестве общего вычислительного устройства, поскольку он имеет большее количество доступных процессоров с плавающей запятой. Большая часть нашего процесса генерации и объединения выполняется параллельно на графическом процессоре с использованием NVIDIA CUDA [28], языка программирования C-подобного типа для выполнения всех видов вычислений на графическом процессоре. Наша реализация CUDA примерно в 20 раз быстрее нашей исходной реализации ЦП.
6. Заключение
Из-за достижений в области реализма и погружения компьютерные игры имеют все более высокий потенциал для целей военной подготовки.Инструкторы по обучению очень компетентны в разработке сложных сценариев обучения, точно соответствующих их заявленным целям обучения. Однако им, как правило, не хватает технических навыков, которые требуются доступным в настоящее время инструментам для построения адекватных моделей местности. На практике они часто используют заранее определенные модели, что ограничивает эффективность обучения.
Мы представили новый подход к декларативному моделированию, состоящий из процесса моделирования местности и вспомогательной инфраструктуры, направленный на то, чтобы сделать задачи моделирования местности намного более эффективными и доступными.Разработанная структура моделирования поддерживает неспециалистов на протяжении всего процесса моделирования местности, позволяя, например, обучающим инструкторам легко объявлять и генерировать местность, которая соответствует их тренировочным целям. Этой цели способствовало тщательное использование процедурных методов.
Мы оценили наш подход к декларативному моделированию с участием ряда инструкторов по военной подготовке и других экспертов по обучению. Они очень поддерживали наш подход, рассматривая фреймворк как ценный инструмент для моделирования местности для сценариев обучения.Самое главное, они понимают, что больше не ограничены доступностью моделей местности, так как они могут создавать новую модель местности для каждого желаемого сценария, интуитивно декларируя ее расположение и особенности. Они могут сделать это даже во время тренировки, например, чтобы выделить определенный тактический аспект, который поднимался в предыдущих групповых обсуждениях. Для большого количества сценариев обучения, таких как вводный сценарий тактической противовоздушной обороны, описанный в этом документе, автоматическая генерация на основе заявленной схемы пересеченной местности дает полную и подходящую модель местности без какого-либо дальнейшего участия инструктора.
В настоящее время мы сосредоточены на ряде исследовательских вопросов, связанных с нашей структурой декларативного моделирования местности.
Во-первых, мы работаем над интеграцией возможностей создания городов в городской уровень инфраструктуры, ключевую функцию для многих сложных сценариев обучения. Для этого мы разработали новые механизмы для создания правдоподобного макета, включая расположение, связи и зависимости, различных типов районов в городе, например, жилых, промышленных и т. Д. Высшего класса (см. [29]).Результаты для деревень с неформальной структурой также представлены в [30].
Во-вторых, мы хотим дать инструкторам возможность вручную выполнять мелкие корректировки, чтобы точно настроить местность в соответствии со своим сценарием. Например, в случае с тактической противовоздушной обороной инструкторы хотели бы иметь возможность вручную вставить особое здание в качестве цели или цели. Для этого нам понадобится набор простых в использовании инструментов ручного редактирования для каждого слоя ландшафта.
В-третьих, мы хотим исследовать множество полезных ограничений, которые пользователь может наложить на макет пересеченной местности, чтобы ограничить процесс генерации.Например, в сценарии противовоздушной обороны может быть полезно указать ограничения прямой видимости для определенной области местности.
Наконец, постоянная проблема связана с согласованным управлением взаимодействующими элементами ландшафта, обычно лежащими на разных слоях ландшафта. Для многих таких взаимодействий, вероятно, потребуются методы решения ограничений, чтобы автоматически считывать только фактические особенности местности в последовательной и правдоподобной манере.
Создание соответствующих моделей местности имеет решающее значение для эффективности сценариев военной подготовки, но этому серьезно препятствует сложность существующих инструментов и методов моделирования местности.Чтобы полностью реализовать потенциал игр для военной подготовки, необходимо поддерживать и улучшать процесс моделирования. Мы считаем, что это требует перехода от традиционной парадигмы построения ландшафта к декларативному моделированию ландшафта. Обсуждаемый здесь подход — твердый шаг в этом направлении.
Выражение признательности
Это исследование было поддержано проектом GATE, финансируемым Нидерландской организацией научных исследований (NWO) и Управлением Нидерландов по исследованиям и инновациям в области ИКТ (ICT Regie).Авторы благодарят исследователей из отделов моделирования и моделирования TNO и Training & Instruction за их комментарии и отзывы. Наконец, они благодарят инструкторов тактической ПВО Королевской армии Нидерландов за их конструктивный вклад.
Декларативное моделирование местности для военных учений
ЗаголовокДекларативное моделирование местности для военных учений
Автор Смелик, Р.M.
Tutenel, T.
de Kraker, J.K.
Bidarra, R.
TNO Defensie en Veiligheid
2010
АбстрактныйИнструкторы военной подготовки все чаще используют компьютерные игры для обучения солдат всем видам навыков и тактик. Одна из трудностей, с которыми сталкиваются инструкторы при использовании игр в качестве обучающего инструмента, — это создание подходящего контента, включая сценарии, объекты и соответствующие модели местности.Ландшафт играет ключевую роль во многих военных тренировочных играх, например, в нашей игре Tactical Air Defense. Однако текущие ручные редакторы ландшафта слишком сложны и требуют слишком много времени, чтобы быть полезными для инструкторов; Автоматические методы генерации ландшафта демонстрируют большой потенциал, но все еще лишены возможности управления пользователем и интуитивно понятных возможностей редактирования. Мы представляем инструкторам новый способ моделирования местности для своих тренировочных игр: вместо построения модели местности с использованием сложных инструментов моделирования инструкторы могут объявить требуемые свойства своей местности с помощью расширенного интерфейса для создания эскизов.Наша структура объединяет методы генерации ландшафта и управляет зависимостями между элементами ландшафта для автоматического создания полной трехмерной модели ландшафта, соответствующей эскизу. С помощью нашей структуры инструкторы могут легко проектировать большое количество разнообразных моделей местности, отвечающих их требованиям к обучению.
Тема Организация
MSG — Моделирование, моделирование и игры
BSS — Поведенческие и социальные науки
Виртуальные среды и игры
Трехмерные среды
Военное обучение
Создание процедурного контента
Серьезные игры
Интерфейс для создания эскизов
Моделирование местности
http: // resolver.tudelft.nl/uuid:c29dceda-ed87-4baa-81be-293cb70802d9
DOIhttps://doi.org/10.1155/2010/360458
Идентификатор TNO426840
ИсточникМеждународный журнал технологий компьютерных игр
Номер статьи360458
Тип документаартикул
масштабных военных операций в городской местности (MOUT).
Командное поведение изучается почти исключительно как вовлечение людей в задачи, требующие коллективных действий для достижения успеха. Давно являвшаяся особенностью науки, недавно стало технологически возможным создавать искусственные объекты, которые могут служить членами групп, а не просто быть автоматизированными системами, управляемыми членами команды людей. В литературе по вычислительной технике и робототехнике такие сущности называются программными агентами. Термин «воплощенный агент» часто используется для описания физических роботов, чтобы отличать их от чисто научных агентов; однако для целей этой главы мы будем использовать агент для обозначения обоих, потому что мы намерены утверждать, что некоторая форма воплощения, виртуальная или физическая, является важным элементом в установлении и поддержании членства в команде.Термин интеллектуальный агент, вероятно, слишком великодушен для описания когнитивной деятельности, возможной в течение следующего десятилетия, но в предлагаемом повышении статуса до товарища по команде подразумевается предположение, что агенты способны выполнять роль в команде, которую в противном случае пришлось бы выполнять. человеком. Это не означает, что когнитивные способности человеческого уровня возможны, необходимы или даже желательны, только то, что работа в качестве члена команды подразумевает другой вид взаимодействия и сотрудничества с членами команды, чем ожидается от других форм автоматизации.Если агент должен исчерпывающе рассмотреть взаимодействие между своими действиями и прошлыми и будущими действиями всех других членов команды, достижение хорошей командной работы становится вычислительно сложной задачей. В целях данного обзора мы ограничиваем наше обсуждение агентов частями программного обеспечения, которые (а) являются автономными, определенными как способные функционировать независимо в течение значительного периода времени, (б) активно действуют в ожидании будущих событий. , и (c) способны самостоятельно оценивать свои способности и способности своих товарищей по команде.В этой главе мы рассмотрим исследования многоагентных систем, управления смешанными инициативами и взаимодействия агентов внутри человеческих команд, чтобы оценить технологические перспективы, потенциал и направления исследований для разработки агентов, которые будут служить настоящими членами команды.
Навигация по анализу местности. Часть 1: Преимущества включения анализа врага в анализ местности.
Эта серия состоит из двух частей и представляет собой сборник моего личного опыта в области анализа местности и LWD. 5-1-4 The Military Appreciation Process (MAP) .В этой статье делается попытка включить элементы анализа врага в анализ местности и обсудить местность относительно врага и цикл действий / противодействия союзников. Хотя эта статья основана на доктрине, важно отметить, что она немного отклоняется от нее.
Эта статья предназначена для рангов капрала, лейтенанта и младшего капитана.
MAP — это пятиэтапный процесс, поддерживаемый непрерывной оценкой и анализом боевого пространства, проводимым с помощью разведывательной подготовки боевого пространства (IPB) и анализа местности, как показано на изображении слева.
В настоящее время анализ местности рискует стать упражнением в «процедурной раскраске», что приуменьшает его истинную ценность. Эта статья пытается проиллюстрировать полезность анализа местности, предоставляя примеры полезных выводов для практикующего, а также демонстрируя полезность включения анализа врага в ваш анализ местности. Первая часть посвящена определению среды боевого пространства и описанию эффектов боевого пространства (включая препятствия как часть OCOKA).Во второй части подробно рассматривается ключевой и решающий ландшафт и пути подхода.
IPB — Определить боевую космическую среду
Определите время планирования. Определение времени планирования, доступного для планирования миссии, имеет решающее значение и позволяет планировщику принимать немедленные решения. Если время на планирование невелико, может возникнуть либо интуитивное, либо осознанное планирование. А пока мы сосредоточимся на осознанном планировании.
Укажите характеристики окружающей среды.Географию, местность и погоду необходимо учитывать в зависимости от зоны действия (АО), вашей миссии и предполагаемой миссии противника. Часто лучше собрать эту информацию на раннем этапе, чтобы принять во внимание соображения в IPB Шаг 2 — Описание эффектов боевого пространства. AO обычно присваивается командирам отделения, взвода или роты. Важнейшая цель AO — делегирование эффектов маневра в зависимости от доступного пространства. Координация прямых и непрямых пожаров является побочным продуктом этого делегирования.
AO и, что более важно, границы — это не просто линии на карте. Чтобы упростить его, границы похожи на трассу, которую вы рисуете для практики дальности; вы не можете стрелять над ним, вы не можете выйти за его пределы, и есть определенные задачи, которые вам нужно выполнить внутри него. Он был дан вам по какой-то причине, и при рассмотрении вашего AO вы должны задать себе несколько ключевых вопросов, связанных с вашей миссией:
- Какова моя миссия?
- Насколько реалистичен размер АО для моей задачи?
- Какие области наиболее важны для выполнения моей миссии?
- Какие области наиболее важны для выполнения противником своей миссии?
Я понимаю, что эти вопросы могут продвинуться вперед с точки зрения MAP.Тем не менее, они представляют 5 минут критического размышления, достойного вашего времени. Причина станет очевидной позже.
Определение IR и предположения. Последним компонентом определения среды боевого пространства является «определение IR и создание предположений». Это сложно сделать на ранней стадии планирования, и на самом деле это не сработает до следующего шага.
IPB — Описание эффектов боевого пространства
Описание эффектов боевого пространства состоит из четырех компонентов, а именно: анализ местности, анализ погоды, анализ других характеристик боевого пространства и анализ комбинированных эффектов боевого пространства.Именно здесь мы сместим фокус.
На рисунках ниже, взятых из LWD 5-1-4, представлены примеры комбинированных эффектов наблюдения за боевым пространством, полей огня, укрытия и маскировки и ограниченного движения. С точки зрения практикующего специалиста, проблема заключается в том, что на этих рисунках отсутствуют важные элементы, такие как анализ местности, поскольку на небольшом рисунке можно отобразить лишь ограниченный объем информации. Теперь мы обсудим эти пропущенные критические элементы.
Анализ местности
Модифицированное комбинированное наложение препятствий (MCOO) не является пустой тратой усилий при правильном проведении.Самая важная часть любого анализа местности — выводы, сделанные из этого анализа; без этих выводов практикующий не добился ничего, кроме окрашивания в течение 45 минут. Вот несколько советов, как сделать эти выводы.
Определите области, которые вы собираетесь анализировать, и соответственно расставьте приоритеты. Ваш АО обычно представляет собой разнообразную территорию, охватывающую как минимум несколько квадратных километров; Таким образом, вам следует постараться разбить свой AO на ключевые области и расставить приоритеты, чтобы вы в первую очередь работали над наиболее важными областями и извлекали из них выводы.Приоритезация этих областей также хороша, если у вас не хватает времени для анализа местности. IAW график вашего планирования, поскольку вы можете сосредоточить усилия на этих областях. Чтобы расставить приоритеты в этих областях, вы должны сначала знать свою миссию и вероятную миссию вашего врага. Это позволит вам контекстуализировать местность относительно вашей проблемы (это первое отклонение от доктрины). Например, представьте, что вы — командир мотопехотной роты, которой поручено очистить от известного противника элемент размера механизированного взвода (см. Изображение ниже).
Чтобы определить приоритет местности, практикующий должен искать:
- объектив
- проспекта к цели
- возможных места огневой поддержки
- возможных путей подкрепления / отхода противника (см. Изображение ниже).
Ключевой вывод здесь — расставить приоритеты по местности относительно проблемы.
Участок 1 — Объект
Зона 2 — Возможные местоположения огневой поддержки / наблюдательного поста (ОП)
Зона 3 — Южный проспект подъезда
Зона 4 — Западный проспект подъезда
Зона 5 — сложная местность, возможные местоположения ВП / пр. Подхода
Зона 6 — скрытые подходы
Только когда эти области местности имеют приоритет, анализ местности может быть исследован в соответствии с OCOKA.В приведенном выше примере мы сосредоточимся на области 1.
Наблюдение за очагами возгорания
В этом примере поля наблюдения будут взяты с точки зрения врага и дружественной стороны, поскольку это область, где взаимодействие между двумя силами наиболее вероятно. Изображение слева указывает на поле наблюдения / поля огня, укрытие и укрытие от позиции противника, и ключевой вывод будет следующим: (см. Пример вычетов в зоне 1). Затем этот процесс выполняется для каждой позиции в Зоне 1, которая, вероятно, будет вести наблюдение за позицией противника или с нее, чтобы информировать о планировании.Как только это будет завершено для Зоны 1, вы можете переходить к препятствиям, ключевой и решающей местности и путям подхода.
Препятствия
Естественные препятствия необходимо учитывать с точки зрения того, как они увеличивают трение с собственными силами и движением сил противника. Если планировщик рассматривает варианты «обойти» препятствие, можно с уверенностью предположить, что противник также рассмотрел этот вариант и может использовать его как возможность еще больше усилить естественные трения, которые могут возникнуть в результате этого действия.Вам не обязательно рассматривать средства или варианты, чтобы упредить это действие (это займет слишком много времени и, вероятно, значительно затруднит планирование), но важно убедиться, что у вас есть средства, доступные вам как планировщику и (командиру) ), чтобы преодолеть или терпеть любые дополнительные трения в этих местах. Использование разведки для наблюдения за этими локациями может, по крайней мере, дать вам представление о намерениях вашего врага. Альтернативно; Можно создать PIR на основе незначительного рельефа, например, «какова жизнеспособность пункта пересечения Vic NAI XX?», что в терминах непрофессионала означает «могу ли я пересечь реку / ручей / ограниченную местность с типом транспортного средства, которое я пытаюсь использовать для пройти через это »и т. д.Важно учитывать вмешательство противника сейчас, в отличие от анализа COA или анализа противника, поскольку на ранних этапах потенциально может быть потрачено много усилий по планированию путей приближения или маршрутов вокруг препятствий, которые вы позже сочтете неприемлемыми. Таким образом, информация в вашем приказе о предупреждении, выпущенном после анализа миссии, становится спорной и запутывает ситуацию для ваших подчиненных. Потенциально можно рассматривать это как увеличение времени, которое планировщик использует для разработки и планирования, а при попытке придерживаться правила 1/3, 2/3 становятся пустой тратой времени.Это неправда. В графике планирования вы выделяете время на эти шаги и лучше используете их при анализе местности.
Что касается искусственных препятствий, возникающих при планировании, важно задать себе следующие вопросы:
- Почему противник поставил препятствие в этом месте?
- Как размещение препятствия в этом месте поможет плану врага?
- Какую реакцию или ответ пытается вызвать у меня враг, поставив там препятствие?
- Если противник поставил препятствие в этом месте, он, вероятно, будет прикрыт огнем и будет виден, если да, то откуда это?
- Если противник вызывает ответ, который видит, что я не преодолеваю это препятствие, какого рода альтернативного эффекта они пытаются достичь?
Эти вопросы в буквальном смысле относятся к анализу противника, а не к анализу местности.Задача этих вопросов сейчас, в отличие от анализа противника, состоит в том, чтобы эти вопросы позволили планировщику ответить на вопросы, относящиеся к местности, например, есть ли маршруты вокруг минного поля? Если да, то приводят ли они к местам, которые с большей вероятностью увеличивают трение или обнажают фланг? Здесь есть взаимосвязь между анализом местности и противником, и есть риск увязнуть, но это очень важно сделать на данном этапе.
Противник разместил смешанное минное поле, ориентированное на юг.Вполне вероятно, что противник поставил это препятствие в этом месте, чтобы защититься от подхода, который был оценен как линия ожидания, чтобы использовать противодействие B.H. «Линия наименьших ожиданий» Лидделла-Хартса. Препятствие помогает противнику, потому что оно создает защитный эффект вблизи оборонительной позиции. Тот факт, что противник поставил это препятствие в относительно очевидном месте, должен вызвать недоумение, если вы планируете. Следовательно, какой ответ противник пытается добиться от планировщика?
- Может быть, препятствие — пустышка, созданная исключительно для того, чтобы замедлить планирование и запутать проблему?
- В качестве альтернативы, возможно, это настоящее минное поле, защищающее от наиболее вероятного пути приближения; однако, в качестве альтернативы, он может быть размещен в этом месте, чтобы удерживать противодействующие силы от приближения с этого направления, и выбрать более длинный, но более легкий подход к западу от позиции?
Нет конца типам вопросов, которые можно задать об этом минном поле, и нет конца выводам тех же вопросов, которые можно задать о гнезде пулемета, проволочном препятствии, яме для транспортных средств, антенной ферме, тайнике снабжения и т. Д. подозрительно выглядящий участок дороги, на котором может находиться СВУ.Опасность состоит в том, что новичок в планировании окажется в ловушке буквально на минном поле кроличьих нор, размышляя над этими вопросами, и создаст абсурдный список PIR и SIR для задачи по разминированию компании.
Здесь относительный характер миссии и цели противника сочетается с анализом местности. Это момент, когда планировщик может позаимствовать время у анализа противника и вкратце рассмотреть , какова миссия и цель врага .
- Если это наступающий противник : препятствия и боевые позиции, вероятно, легкие и временные меры для облегчения короткой остановки и / или для мгновенного закрепления противостоящих сил для мобильного окружения фланговыми частями для продолжения наступления.
- Если это задерживающий противник : препятствия и боевые позиции, скорее всего, поспешно установлены в условиях ограниченных ресурсов и времени, и имеют минимально достаточное качество для достижения требуемой задержки по времени, с уклоном в бой на максимально возможных дальностях до быстрого выхода. .
- Если это обороняющийся противник : препятствия и боевые позиции, вероятно, хорошо обеспечены ресурсами, намеренно размещены, переплетены и спроектированы так, чтобы достичь цели для уничтожения пожаров или охвата силами CATK.Враг, скорее всего, будет хорошо обеспечен ресурсами, будет иметь часовых, резервы, план прямого и непрямого огня, способность наращивать множество точек и заставит атакующих вступать в дорогостоящий ближний бой.
Эти вопросы и выводы предназначены для анализа противника, а не для анализа местности, но они меняют рассмотрение местности из-за относительного характера проблемы. Принципиально нет смысла оценивать линии взаимной видимости, поскольку противник вряд ли воспользуется такой тактикой. Это тоже всего лишь мысли, и вам нужно только время, необходимое для того, чтобы обдумать эти соображения, и, возможно, получить лишь небольшое представление о том, как ваш враг может сражаться.В конце концов, цель MAP — победить врага, а не местность. Незначительным примером может быть «если» я пытаюсь обойти конкретное препятствие, это может быть вариантом для врага, который попытается сорвать это действие; Поэтому мне нужно учитывать это при разработке моего сертификата подлинности и, возможно, найти другой альтернативный путь или, по крайней мере, защитить себя от этого, или даже ожидать, что это действие потребует от меня дополнительного времени к моей признательности за то, сколько времени займет эта миссия ».
Это конец первой части.Хотелось бы надеяться, что, по крайней мере, следующее, что вам понравится:
- Проанализировать местность относительно вас и ваших врагов миссия
- Разбейте свою AO в порядке приоритета и сконцентрируйте усилия таким образом
- Подумайте о «а что, если» сейчас, а не позже в процессе разработки сертификата подлинности, и запишите их с напоминанием о необходимости перенести их на следующие этапы, иначе MCOO будет большой тратой усилий.
Часть вторая будет посвящена ответам на начальные требования к информации о местности, относительной природе ключевой и решающей местности и важности анализа вашей первоначальной рефлекторной реакции на проблему и определения того, как противник может концептуализировать ваш план боя.
Military Sketch — Снайперское оружие
DA Форма 5788-R (Военный эскиз) используется для записи информации об общей территории, особенностях местности или искусственных сооружениях, которые не показаны на карте. Военные зарисовки предоставляют разведывательным разделам подробный наземный обзор местности или объекта, который иначе невозможно получить. Эти зарисовки не только позволяют зрителю увидеть местность в разных ракурсах, но также предоставляют такие детали, как тип заборов, количество телефонных проводов, текущая глубина потоков и т. Д.Есть два типа военных эскизов, как указано в панорамных эскизах FM 21-26 и топографических эскизах. Информация записана в форме DA 5788-R. (Пустая копия этой формы находится в конце данной публикации для местного воспроизведения.)
а. Панорамный. Панорамный эскиз (рис. 4-22, стр. 4-44) — это изображение области или объекта, нарисованного в масштабе с точки зрения снайперской команды. Он показывает подробную информацию о конкретной местности или искусственном сооружении. Информация, рассматриваемая в панорамном эскизе, включает следующее:
(2) Примечания, раздел (два).
(3) Название эскиза.
(4) Сетка координат позиции снайперской команды.
(5) Погода.
(6) Магнитный азимут через центр рисунка.
(7) Номер эскиза и масштаб эскиза. Дата и время.
г. Топографический очерк. Топографический эскиз (рис. 4-23) — это топографическое изображение области, начерченное в масштабе, если смотреть сверху. Он предоставляет снайперской команде метод описания больших территорий с надежным указанием расстояния и азимутов между основными объектами.Этот тип эскиза полезен при описании дорожных систем, течения ручьев / рек или расположения естественных и искусственных препятствий. Эскиз поля также можно использовать в качестве наложения на карточку диапазона. Информация, содержащаяся в полевом эскизе, включает следующие
(1) Координаты в сетке позиции снайперской команды.
(3) Примечания.
(4) Название эскиза.
(5) Координаты сетки.
(6) Погода.
(7) Магнитный азимут.
(8) Номер и масштаб эскиза.
(5) Координаты сетки.
(6) Погода.
(7) Магнитный азимут.
(8) Номер и масштаб эскиза.
г. Рекомендации по рисованию эскизов. Как и во всех рисунках, художественное мастерство является преимуществом, но удовлетворительные эскизы может нарисовать любой, у кого есть практика. Ниже приведены рекомендации при рисовании эскизов:
(1) WorA от целого к частям. Сначала определите границы эскиза. Затем нарисуйте более крупные объекты, такие как холмы, горы или очертания больших зданий.После рисования больших объектов на эскизе начните рисовать более мелкие детали.
(2) Используйте общие формы, чтобы показать общие объекты. Не делайте точных набросков каждого отдельного дерева, живой изгороди или линии древесины. Используйте обычные формы, чтобы показать эти типы объектов. Не сосредотачивайтесь на мелких деталях, если они не имеют тактического значения.
(3) Рисовать в перспективе; используйте точки схода. Попробуйте нарисовать эскизы в перспективе. Для этого определите точки схода на области, которую нужно зарисовать.Горизонтальные параллельные линии на земле исчезают в точке на горизонте (рис. 4-24). Параллельные линии на земле, идущие вниз от наблюдателя, исчезают в точке ниже горизонта. Параллельные линии на земле, идущие вверх от наблюдателя, исчезают в точке над горизонтом. Параллельные линии, уходящие вправо, исчезают справа, а те, что уходят влево, исчезают слева (рис. 4-24).
Читать дальше: Снайперская книга данных
Была ли эта статья полезной?
.