Материал опубликован в журнале «Арсенал Отечества» № 6 (56) за 2021 г.

Игорь Рутько, Геннадий Тимков, Геннадий Мельников

Эффективность управления войсками и боевого применения средств вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ) Вооруженных Сил Российской Федерации (ВС РФ) во многом зависит от их обеспечения геопространственной информацией, включающей средства топогеодезической и навигационной информации (ТГНИ) в качественно новой форме (цифровой и электронной) требуемой точности и достоверности.

Необходимость обеспечения видов и родов войск информацией о рельефе местности в качественно новой форме в виде цифровых матриц высот местности, которые назвали цифровыми картами, впервые появилась более 50 лет назад.
Цифровые карты являются логико-математическими описаниями (представлениями) картографируемых объектов и отношений между ними, сформированные в принятых для обычных карт координатах, проекциях, системах условных знаков с учетом правил генерализации и требований к точности. Подобно обычным картам, они различаются по масштабам, тематике, пространственному охвату и т. п. Цифровые карты принято подразделять на цифровые карты рельефа и цифровые карты местности.
Первыми цифровыми картами были цифровые карты рельефа, так как именно на них первично появился запрос органов военного управления (ОВУ) с целью использования при обосновании решений и обеспечения боевого применения средств вооружения и военной техники Вооруженных Сил СССР.
В конце 1960-х и в начале 1970-х годов авиация ВВС стала активно осваивать полеты на малых и предельно малых высотах (50–100 м) с целью преодоления ПВО противника.
В качестве противодействия в странах НАТО появились маловысотные зенитно-ракетные комплексы типа зенитно-управляемых ракет (ЗУР) Hawk, которые были плотно расставлены вдоль западной границы СССР с 25–50-процентным перекрытием зон поражения.
Одним из вариантов снижения эффективности (противодействия) ЗУР Hawk стала рассматриваться возможность использования защитных свойств рельефа местности, изыскание «теневых зон», закрытых рельефом зон поражения, в которых можно было осуществлять беспрепятственный пролет наших самолетов на малых и предельно малых высотах. Для решения этой задачи в Военно-воздушной академии им. Ю. А. Гагарина в конце 1971 г. была создана группа под руководством начальника кафедры самолетовождения и штурманской службы генерал-майора авиации Георгия Молоканова, доктора технических наук.
Составом этой группы уже в начале 1972 г. была разработана Методика автоматизированного определения зон «видимости» радиолокационными станциями противника наших самолетов, преодолевающих зоны ПВО (ЗУР Hawk) на малых и предельно малых высотах (далее — Методика).
В Методике основой алгоритма и программы построения «зон видимости» и расчета маршрута их преодоления — пролетом в «теневых» зонах, минуя зоны поражения, являлись координаты точек установки РЛС и информация о рельефе местности.
Информация о рельефе местности (цифровая карта рельефа, представленная в виде матрицы высот) создавалась по картам масштаба 1:200 000 «ручным» методом. При этом в ячейку матрицы высот заносилась информация о максимальной высоте рельефа, наличии леса, строений, башен и промышленных труб, высоты которых учитывались при определении маршрутов преодоления зон поражения ЗУР Hawk на малых и предельно малых высотах.
В качестве консультанта в создании цифровых карт рельефа (моделей) «ручным» методом активное участие принимал старший преподаватель кафедры топогеодезического обеспечения боевых действий войск Военно-инженерной академии им. В. В. Куйбышева Борис Балин, доктор технических наук, профессор.
Следует отметить, что в США первые цифровые карты рельефа создавались также «ручным» методом, со стороной ячейки от 64 до 256 м (в зависимости от цели использования).
Расчет зон «видимости» радиолокационными станциями противника наших самолетов, преодолевающих зоны ПВО (ЗУР Hawk) на малых и предельно малых высотах, осуществлялся на большой вычислительной машине БЭСМ-2.
Для проверки эффективности разработанной методики были проведены совместные учения ВВС и ПВО с привлечением самолетов ВВС и радиолокационных станций (РЛС) ЗУР наших ПВО. Учения подтвердили высокую эффективность методики и достаточную точность первых цифровых карт рельефа, созданных «ручным» методом.
В ВВС с командным составом всех уровней, включая командующих воздушными армиями, в течение 1972–1973 гг. в ВВА им. Ю. А. Гагарина были проведены методические занятия, в результате которых было запрещено принимать решение на преодоление ПВО на малых и предельно малых высотах без подтверждения расчетами по разработанной Методике;
В ПВО была учтена необходимость определения новых координат точек установки РЛС ЗУР нашей ПВО с использованием цифровых карт рельефа. При этом зона их видимости должна быть максимальной.
Потребовались цифровые карты рельефа на реальные территории достаточно больших площадей. Силами топографических служб ВВС и ПВО создать их было практически невозможно, и эта задача была возложена на Военно-топографическую службу Советской армии (ВТС СА), на топогеодезические отряды военных округов. Эту работу они выполняли в период между полевыми сезонами, руководствуясь специально разработанным методическим пособием.
Для начальника Военно-топографического управления Генерального штаба Вооруженных Сил СССР (в то время генерал-лейтенанта) Бориса Бызова это решение было трудным, так как он считал необходимым использовать высокоинтеллектуальные методы создания средств ТГНИ. К середине 1975 г. цифровые карты рельефа на заданные территории были созданы.
На основе этих карт были рассчитаны зоны видимости РЛС ЗУР Hawk на всех ТВД и выбраны маршруты преодоления ПВО ракет самолетами наших ВВС на малых и предельно малых высотах. Выбраны и переустановлены на новые точки РЛС нашей ПВО, зоны «видимости» которых были увеличены, а «теневые» зоны практически были устранены.
Так результативно закончился начальный период создания и использования цифровых карт рельефа местности в интересах ВВСи ПВО.
Второй период создания и использования первых цифровых карт рельефа местности относится к началу 1976 г. Он был обусловлен необходимостью повысить точность и надежность коррекции авиационных инерциальных систем навигации качественно новыми способами.
Впервые в СССР авиационные инерциальные системы навигации с коррекцией были созданы в Раменском приборостроительном конструкторском бюро (РПКБ) в 1960-е годы. Эти системы основаны на сопоставлении информации устройства наблюдения (датчика поля) с картой поля, хранящейся в бортовом блоке памяти. В них всегда присутствуют структура, напоминающая вычисление взаимной корреляционной функции, и структура, соответствующая поиску экстремума этой функции. Поэтому эти системы получили название корреляционно-экстремальных систем (КЭС).
Сначала коррекция этих систем осуществлялась с помощью искусственных радионавигационных систем (ближних, дальних, глобальных), бортовых радиолокационных станций и устройств визирования ориентиров, точность и надежность которых являлись недостаточными.
В начале 1970-х годов появилось предложение использовать для целей коррекции естественные геофизические поля, такие как поле рельефа, магнитное поле Земли и др.
Идейными вдохновителями этих систем в СССР были генерал-майор авиации, академик РАН Александр Красовский, полковник, Герой Социалистического Труда, доктор технических наук, профессор Иннокентий Белоглазов и полковник, доктор технических наук, профессор Геннадий Чигин.
Практическая реализация идеи использования естественного геофизического поля — поля рельефа для коррекции авиационных инерциальных систем навигации была поручена Раменскому приборостроительному конструкторскому бюро под руководством доктора технических наук Серпиона Зеленкова, Героя Социалистического Труда, основателя, первого руководителя и главного конструктора Раменского приборостроительного конструкторского бюро Министерства авиационной промышленности СССР.
В РПКБ из специалистов разных подразделений был создан специальный тематическо-конструкторский отдел под руководством доктора технических наук, профессора Гиви Джанджгава, одновременно ставшего заместителем главного конструктора РПКБ. Из этого отдела в дальнейшем была выделена лаборатория подготовки полетных заданий.
Работа выполнялась в закрытом режиме под контролем заместителя министра авиационной промышленности Ю. А. Затейкина и была завершена на два года раньше, чем в США. По точности отечественная КЭС оказалась не хуже, чем у США. Однако для испытаний цифровые карты рельефа, представленные в виде матрицы высот, создавались по-прежнему топогеодезическими отрядами «ручным» методом по картам масштаба 1:50 000. Именно изготовлением этих цифровых карт рельефа для испытаний инерциальной системы навигации с коррекцией по естественному геофизическому полю — полю рельефа закончился второй период их создания и использования.
Руководство Минавиапрома настаивало на том, чтобы информация о рельефе и контурах местности готовилась по требованиям разработчиков и заказчиков ВВСТ в цифровой форме. Ответственным за выполнение этой важной военно-технической задачи было определено Министерство обороны СССР и, в частности, Военно-топографическая служба (ВТС) Советской армии.
Начался период разработки теории и практики автоматизированных способов создания не только цифровых карт рельефа, но и качественно новой картографической информации — цифровых карт местности, электронных карт и трехмерных моделей местности.
В декабре 1976 г. вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, в одном из пунктов которого Министерству обороны (Военно-топографическому управлению Генерального штаба, Военно-воздушным силам, Военно-Морскому Флоту) совместно с другими министерствами было предписано в трехмесячный срок разработать средства картографического обеспечения и в двухмесячный срок после принятия технических решений представить необходимые предложения.
В сентябре 1977 г. вышло Постановление Правительства СССР «О разработке методов и технических средств картографического обеспечения навигационных систем крылатых ракет». В нем определялись задачи оборонным отраслям министерств, Академии наук БССР, Минвузу РСФСР и другим ведомствам по разработке методов и технических средств картографического обеспечения систем управления крылатых ракет, поставкам серийно изготавливаемых в нашей стране электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и материалов, определены конкретные исполнители и заказчики научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также основные вопросы их обеспечения. На Министерство обороны была возложена задача создания цифровых карт и приняты решения по созданию условий ее выполнения.
Прошли годы настойчивого и результативного труда: геопространственная информация, состоящая из оперативной, топогеодезической, разведывательной; гидрометеорологической; частотно-временной; навигационной; инженерной и др. информации (перечень будет расширятся по мере создания ее новых видов), представленной в цифровом и электронном виде, стала основой управления войсками всех уровней и боевого применения ВВСТ видов и родов войск ВС РФ.
Указом Президента Российской Федерации в 2017 году утверждена Стратегия развития информационного общества Российской Федерации на 2017–2030 годы. Информационные и коммуникационные технологии стали частью современных управленческих систем во всех отраслях экономики, сферах государственного управления, обороны страны, безопасности государства и обеспечения правопорядка.
Таким образом, анализ истории создания и использования первых цифровых карт рельефа в интересах повышения обоснованности решений, принимаемых органами военного управления, эффективности боевого применения средств ВВС и ПВО и совершенствования авиационных инерциальных систем навигации позволяет сделать основной вывод.
Первые цифровые карты рельефа стали началом создания и использования геопространственной информации, раздвинули пределы возможного в развитии геоинформационных и коммуникационных технологий, направленных на развитие и совершенствование информационного общества, формирование национальной цифровой экономики, обеспечение национальных интересов и реализацию стратегических национальных приоритетов. 

Авторы:
Игорь Рутько, начальник Научно-исследовательского центра (топогеодезического и навигационного обеспечения) ФГБУ «27 ЦНИИ» Минобороны России, кандидат технических наук, полковник
Геннадий Тимков, ИО начальника отдела НИЦ (ТГНО) ФГБУ «27 ЦНИИ» Минобороны России, подполковник запаса
Геннадий Мельников, старший научный сотрудник НИЦ (ТГНО) ФГБУ «27 ЦНИИ» Минобороны России, кандидат технических наук, полковник в отставке