高技术战争背景下国防公路网拓扑结构构建研究

蒋益伟， 范精明， 周 伟

(1.军事交通学院研究生管理大队，天津 300161；2.军事交通学院训练部，天津 300161；3.南京陆军指挥学院国防动员系，江苏 南京 210045)

高技术战争背景下国防公路网拓扑结构构建研究

蒋益伟1， 范精明2， 周 伟3

(1.军事交通学院研究生管理大队，天津 300161；2.军事交通学院训练部，天津 300161；3.南京陆军指挥学院国防动员系，江苏 南京 210045)

为更好地将现实国防公路网抽象为网络拓扑结构，便于利用计算机进行网络分析。首先介绍了网络拓扑结构构建的方法，确定采用原始法构建国防公路网拓扑结构；然后，分析了现代高技术战争环境下，国防公路网中的重要设施已成为重点打击目标，面临全天候、高精度侦察和远程精确打击威胁，并对国防公路网的交通目标进行了分类，确定了国防公路网拓扑结构的节点；最后，以福建省国防公路网为例，将采集的数据，利用MATLAB编程计算得到邻接矩阵，将矩阵载入网络分析软件UCINET生成福建省国防公路网拓扑结构图。通过分析，得到了更加符合高技术战争特点的国防公路网拓扑结构。

高技术战争；国防公路网；拓扑结构；原始法

国防公路网是部队机动和后勤保障的重要物质基础，加强对国防公路网的研究、建设与管理是提高我军全域机动作战能力和推进现代后勤三大建设任务的重要抓手。本文拟将具体的国防公路网转化为抽象的数学矩阵与拓扑结构，从而为对国防公路网进行整体网络分析建立数据基础，为国防公路网平时的建设与管理及战时应对风险提供理论参考。

当前，运用异质网络模型[1]、复杂网络理论等网络理论研究交通网络是一个热点课题，相关研究成果日渐丰富，而如何构建符合现实交通网络情况的拓扑结构，是开展网络分析的前提工作，也是提高研究成果质量的重要环节。在已有基于复杂网络理论研究区域国防公路网文献中，一般都将区域内的城镇作为拓扑结构的节点[2-3]，而这并不符合现代高技术战争的特点，存在不合理之处，本文就构建现代战争背景下国防公路网拓扑结构展开分析。

1 拓扑图构建方法

网络拓扑结构构建的理论基础是图论，图论是将现实网络抽象成由节点集和边集组成的集合的一种方法理论，是数学的一个分支。国防公路网拓扑结构的构建就是将选定区域的国防公路网按照某种对应规则，以数学和图的形式来表示，便于对网络特性进行数学统计分析和计算机仿真分析。目前，构建网络拓扑结构的方法主要有原始法和对偶法两种[4]。

原始法是将现实网络直接抽象，将交通网络中特定的点，如桥隧、线路交叉点、交通枢纽等作为拓扑结构中节点，将连接这些点的路线作为边，这种方法简单直观、构建方便，可以通过GIS或MAPINFO中的地图信息实现，可以完整的保留路网信息，便于分析节点的性质及节点在网络当中的作用；对偶法是将交通网络的线路作为拓扑结构的节点，将交通网络中的点抽象为拓扑结构的边，对偶法更为抽象，其构建的拓扑结构侧重于分析路段在网络中的交通特性、重要程度。两种方法各有侧重点，在实际研究中，可以根据研究需要采用合适的方法构建拓扑结构。

结合下文的分析和分类来看，国防公路网中桥梁、隧道等节点在路网中占据重要地位，而线路作用虽然也很大，但军事打击价值不高。因此，构建国防公路网拓扑结构更适合采用原始法。采用原始法对国防公路网进行拓扑化处理，将所选节点进行编号排序生成节点集V(1,…,n)，节点间的连接状态作为边集E(i,j,l),其中i，j∈V,l为节点i和节点j的距离，构造网络图G(V,E),根据节点集V和边集E，利用MATLAB编程生成邻接矩阵M，将邻接矩阵M载入社会网络分析软件UCINET得到区域国防公路网拓扑图。

(1)

(2)

(3)

式中：Mij为网络邻接矩阵的权值。其中，当两节点相同时，Mij为0；当两节点直接相连时，Mij为两点间的距离y；当两节点不直接连接时，Mij为无穷大inf。

2 国防公路网面临的威胁分析

2.1 重要交通设施成为打击的重点对象

随着现代高、精、尖技术大量应用于军事领域，战争形态也发生了变化，呈现出立体攻防、精确打击、系统对抗的特点，而国防公路网作为军事斗争的基础，是军事力量组成部分中的重要一环，且遭受打击后短时间内难以修复。本世纪初，美军对《空中战役》中的“五环目标”理论进一步深化具体，分为六类目标，分别为：领导指挥控制环、生产设施环、输送系统环、战争资源环、作战部队环、外交关系环，可以看出输送系统更是被作为第三环打击目标，并在几场高技术战争中得到了实战的检验。可以说，交通线已成为现代战争中一个重要的战场，重要交通设施已成为敌方打击的重点对象。

2.2 先进侦察技术使得战场透明化

由于交通设施的固定性、规模性、公开性，使得目标暴露特征明显，极易被侦察锁定。敌军依托民用和军用卫星可实现对我交通设施高精度侦察，现有配置光学照相和定位仪器的卫星，对目标的识别和定位有很高准确度，如美军的“KH-12”卫星，其分辨率最佳能达到10分米，而其军用GPS定位精度也能达到分米级。而当光学照相与红外、卫星成像结合使用时，则可实现对目标的全天候侦察。高精度、全天候侦察使得战时我方交通重点目标处于透明环境之下，为敌方实施精确打击提供了条件[5]。

2.3 高技术武器使打击精确化

精确制导武器射程远、精度高、威力大，是打击交通重点目标的主要武器，战时严重威胁国防公路网交通重点目标的生存。信息化条件下的局部战争，对目标的打击不再是抗美援朝战争和对越自卫反击战时期的狂轰乱炸，转变为非接触式的精确打击。在科索沃战争中，北约大量使用精确制导武器，可以从距离战场1 000 km外，发射巡航导弹打击目标，据统计，战争中南联盟50余座桥梁被摧毁，交通运输基本上陷入了瘫痪，军事部署无法展开。这种超视距、点穴式精确打击成为破坏敌方重要目标的主要作战方式，也对国防公路网的重点目标构成了巨大威胁。

3 国防公路网节点选取

一般意义上，交通节点是交通运输网络的组成单元，是路网中完成交通运输集散或交通流方向改变的场所，是交通网络中多条运输线路上的交叉点。根据节点处是否产生交通需求，将节点分为简单节点和复合节点。

简单节点：主要功能是为交通流方向改变提供场所，节点处不产生交通需求，如道路交叉口。在已有的城市路网结构研究成果中，很多学者就是将此类节点作为城市路网拓扑结构的节点。

复合节点：节点处既有交通流方向的改变，又有交通需求的产生，如城镇。复合节点一般是具有中转、仓储、配送等功能的交通枢纽，有较大的交通需求产生和吸引能力，相关配套设施完善，地域面积较大。在已有的区域路网拓扑结构研究成果中，一般都将复合节点作为路网结构的节点单元。

现代战争背景下，简单节点难毁易修，打击的费效比低，军事价值不大；而复合节点地域面积较大，在有限的精确制导武器攻击下，难以造成节点完全失效，且对复合节点的打击，势必会造成大量平民伤亡。因此，上述简单节点和复合节点不适合作为精确武器打击背景下区域国防公路网拓扑结构的节点单元。从上述国防公路网面临的威胁来看，现代战争中打击桥梁、隧道等交通设施已成为控制敌方交通运输的主要手段，这些节点易毁难修，对国防公路网控制作用明显，一旦被毁，将会使得国防公路网络陷入瘫痪，无法保障部队任务的完成。

3.1 国防公路网节点选择依据

3.1.1 军事因素

军事上，要以有限火力取得最大程度上的打击效益，这就要求在打击目标上进行精选，达到“100-1=0”的效果。选择国防公路网节点时，要充分考虑到节点的军事价值、暴露特征、易损性等方面。所选节点要具有较高的军事价值，对控制或瘫痪国防公路网具有关键作用；同时，选取暴露特征较明显的节点，对于移动、伪装的目标，相对于固定、具有一定规模的目标较难实现打击，因此，要考虑精确打击命中率，选择军事打击可行性较高的点；还需要对节点遭受打击后的易损性进行考虑，优先考虑结构复杂、易毁难修的节点。

3.1.2 经济因素

国防公路网既是军事交通运输的重要前提条件，也是国民经济发展的基础。现代战争是体系与体系的对抗，体系中每个环节都有可能遭受打击，国民经济是支撑军事力量发展和军事斗争的基础，破坏对方的经济基础，对破坏敌军的战斗力和瓦解敌方的斗志信心，具有十分明显的作用。而那些关系到国家粮食、能源、重工业产品运输的交通设施，必然是敌方打击的重要节点。

3.1.3 政治因素

战争是政治的延续，当斗争双方无法通过政治和外交等手段解决分歧时，最后只能通过战争解决利益冲突。而随着现代文明和科技的发展，战争的形式发生了很大的变化，在选择军事攻击目标中的政治考量越来越多，对交通目标的打击亦是如此。如何选择交通打击目标，既可达成军事目的，又使附带伤害降到最低，减少民众伤亡，避免产生负面政治影响，是在实施军事打击时必须要考虑的一个政治问题。

3.2 国防公路网交通目标分类

3.2.1 桥梁、隧道

桥梁、隧道是跨越山川、河流阻隔的主要交通设施，是控制和瘫痪国防公路网的关键单元，是制约国防公路网保障军事交通运输任务的咽喉。特别是跨越大江大河、高山峡谷的桥梁、隧道，一般难以修建迂回线路、替代设施架设困难[6]。桥梁的梁墩结合处是桥梁最易损毁的部位，打击此处，对梁、墩都会造成较大程度的破坏，增大抢修难度；隧道的洞口向内延伸××m处是打击隧道的最佳部位，爆炸会造成洞口处较大程度塌方，爆炸的冲击波会对隧道内的照明和通风等设施造成破坏。战时这些大型桥梁、隧道被摧毁的危害主要有：①增大部队机动和后勤保障的难度，延长运输时间，导致部队可能无法按时达到指定地域实施作战和保障任务；②增大运输目标暴露的风险，更容易被敌方侦察打击，对运输目标的安全构成更大的威胁；③江河上被摧毁的桥梁残骸会阻碍航道，切断水路运输；④破坏经济发展的基础，削弱国家的战争潜力。

3.2.2 交通枢纽

交通枢纽是由车站、线路等交通设施及完成各项作业的交通设备等组成的综合体，位于多条运输线路或多种运输方式的交叉地点，承担客货运相关业务的办理，主要是公路网上的客货运站、物流园区等。交通枢纽一般建在地势较平坦的地点，连接线路多，路网密度大，具有一定的地域面积，要使交通枢纽彻底失效，需要大量的精确制导武器。在铁路运输中，铁路军事运输必须依托火车站等枢纽进行;而由于公路运输的灵活性，战时公路军事运输对民用公路枢纽依赖性不强，次于对公路线路连通性的依赖。因此，从军事意义上来说，对公路交通枢纽的打击费效比较低。

3.2.3 交通调度指挥中心

交通调度指挥中心主要由计算机网络系统、通信系统、信息采集接入系统、视频会议系统等构成，综合集成公路、铁路、水路、航空运输网络信息，是平时交通运输组织和战时或应急情况下调度指挥的中枢系统。调度指挥系统一旦遭受敌方攻击破坏，将导致战时相关部门不能及时掌握国防公路网的整体情况，影响公路军事运输的安全与效率。另外，交通调度指挥中心一般位于市区，处于人员密集地带，对交通指挥中心进行打击，不可避免的会造成平民伤亡，不仅涉及到军事问题，还涉及到政治、外交一系列问题。

3.2.4 线路

公路线路是国防公路网的主体部分，但道路的结构简单，技术含量低，对路网整体控制作用不明显。在精确、高效的现代高技术战争背景下，对线路这种打击费效比低的交通设施，一般不作为交通重点打击目标。但线路上的山区险要路段和“卡脖子”路段，在遭受破坏后，对交通阻滞作用明显，因此对线路上的险要和关键路段也要引起足够的重视。

3.3 国防公路网节点确定

本文采用原始法构建国防公路网的拓扑结构，即选用国防公路网中的重点交通目标作为拓扑结构的节点。从上述国防公路网面临的威胁分析、节点选择依据分析、交通目标分类分析来看，大型桥梁隧道、险要和“卡脖子”路段是作为国防公路网节点的最佳目标，通过对这些节点的打击，能够对公路军事运输造成极大的破坏，可以做到以最小的代价达成军事行动的目标。其中，交通调度指挥中心虽然军事价值高，对组织调度公路军事运输具有十分重要的作用，但与本文所研究的路网对象不在一个网络层次上，本文研究的区域国防公路网是指交通道路层，不包含交通指挥网络层，因此本文不考虑交通调度指挥中心作为区域国防公路网拓扑结构的节点。

4 福建省国防公路网拓扑图

福建省与台湾隔海相望，战略地位极为重要，若发生战争，福建省是我方兵力机动和集结的主要区域，是腹地支援前线的必经之地，对战局走势至关重要。因此，本文拟选取福建地区省级及以上公路和军用公路组成的国防公路网作为研究对象，构建其国防公路网拓扑结构模型。

根据前文分析，采用原始法构建国防公路网拓扑结构，选取分析得出的国防公路网中最佳打击目标如大型桥梁、隧道和险要路段共198处作为节点，构造福建省国防公路网拓扑结构，如图1所示，作为基于网络理论后续计算、研究的基础。

5 结束语

2015年国防部发布的《中国的军事战略》指出，部队要从区域防卫型向全域机动型转变，而国防公路网则是部队实现全域机动的重要基础。因此，很有必要从整体路网的视角对国防公路网进行深入分析，而构建合理的拓扑结构是对国防公路网进行网络分析的前提性工作。本文根据现代高技术战争的基本形式，确定国防公路网节点，构建其拓扑结构，为开展下一步研究提供基础以及为相关研究提供理论参考。

图1 福建省国防公路网拓扑结构图

[1]刘彦君.异质网络的目标价值评估与脆弱性分析研究[D].长沙：国防科学技术大学，2013

[2]金 雷.基于复杂网络的地域公路交通网抗毁性分析[D].长沙：国防科学技术大学，2008

[3]水忠明.军事运输公路网络可靠性研究[D].天津：军事交通学院，2012

[4]刘庆法，陈 红，周继彪.基于复杂网络理论的高速公路网抗毁性研究[J].公路，2014,6(6)：214-219

[5]廖克非，常春伟.现代战争条件下交通重点目标的伪装防护[J].军事交通学院学报，2016,18(4)： 4-7

[6]李晓庆.陆域战场关键交通节点安全重要度研究[D].天津：军事交通学院，2015

学习贯彻《国防交通法》 加快提升战备投送能力

On the Establishment of a Topological Structure for the Highway Network of National Defense Under the Background of High-tech War

JIANG Yiwei1, FAN Jingming2, ZHOU Wei3

(1.Post-graduate Training Brigade, Military Transportation Institute,Tianjin 300161, China; 2.Training Department, Military Transportation Insititute, Tianjin 300161,China; 3.National Defense Mobilization Department,Nanjing Command Institute of the Land Army of the PLA of China,Nanjing 210045,China)

In order better to abstract the realistic highway network of national defense into a topological structure to facilitate the computer-aided analysis of the network, the method of establishing the topological structure is first introduced in the paper, upon the basis of which it is decided that the Original Method be applied to the establishment of the topological structure for the highway network of national defense;then,after analyzing the modern high-tech wars, it is found that the important facilities of the highway network of national defense become the key targets of attack, which are faced with the threats of all-weather and high-precision reconnaissance, and far-range high-precision attacks,upon the basis of which the traffic targets of the highway network are classified, with the nodes in the topological structure of the highway network of national defense ascertained.Finally,with the highway network of national defense in Fujian province as a practical example,the collected data are programmed and computed by means of the MATLAB to obtain an adjacency matrix,which is entered into the analysis softwareoftheUCINETtoproduceatopologicalstructurechartofthehighwaynetworkofnationaldefenseinFujianprovince.Afterthecorrespondinganalyses,obtainedisatopologicalstructureofthehighwaynetworkofnationaldefensethatisbetterinagreementwiththecharacteristicsofthemodernhigh-techwar.

high-tech war;highway network of national defense;the topological structure；the Original Method

2016-06-12

蒋益伟(1991—)，男，硕士研究生，研究方向为交通运输规则与管理。1522301996@qq.com

10.13219/j.gjgyat.2016.06.010

U412.1

A

1672-3953(2016)06-0037-05