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导读为了促进青年学生参与前沿概念体系建设，数字孪生战场实验室启动了开放课题，指导青年学者开展研究工作，把研究成果通过数字孪生战场公众号发布出来，让读者参与和进一步完善。

战场是军队作战活动的空间。随着现代战争的发展，人类军事活动的战场空间范围已从陆、海、空战场，拓展到陆、海、空、天、电、网络和太空战场。

我军原有以传统二、三维地图“看图用图”为主的战场环境保障，已无法为现代和未来战争提供制胜支撑。传统方式上，通过各种比例尺的地图或者地理信息数据，如：矢量地形图、正射影像，兵要信息，实景影像数据、战场环境仿真数据等，基本是以静态数据、地表数据，存在详细程度不够、实时性不高、层次性不强等不足，也难以综合实现从地下、地面到海洋、太空全空间的表达。

传统意义的战场环境仿真系统也仅是从部分数据仿真和推理做了研究，缺少面向未来多域作战、有人/无人协同作战、智能作战的规则研究和支撑，没有形成体系化的战场环境数据模型，缺少战场环境全要素、全空间的数据融合建模工具、数学模型支撑等，在战场环境模型的应用需求、基本概念、描述方法、构建方法等方面也迫切需要进一步清晰。

数字孪生战场环境从字面来理解是战场环境仿真的高级阶段，是信息化战争形态下战场环境保障技术发展的必然产物。

数字孪生战场建设的核心是整合测绘地理、导航时频、气象海洋、地质、社会人文等战场环境保障领域多维异构、多模态、多尺度数据和战场环境感知数据，构建符合数字孪生体先进概念和内涵的战场环境数字孪生体，开展现代战场环境综合数据融合和数字孪生体建模，形成丰富的、适合作战需要的战场环境数字孪生体服务，真实映射陆、海、空、天、电、网络和太空等物理上的战场环境。

1、面向未来有人/无人协同作战环境，要提高战场环境数字孪生体感知认知、人机兼容理解能力

由于智能小型化的无人作战平台正在成为现代战争重要的作战力量，数字孪生战场环境首先面临的需求就是未来常态化的有人/无人协同作战环境。

要适应未来有人/无人协同作战环境，数字孪生战场环境模型就要提升人机协同的复杂战场环境感知理解能力、战场态势综合分析与判断能力，以及拥有相应的预估对手和目标战术意图、及时响应处理意外事件等能力。

基于数字孪生概念构建的数字孪生战场环境模型，需要在虚拟战场与真实战场之间搭建起全面感知战场态势的“桥梁”，建立起与真实战场环境和装备实体的映射，同时，利用系统后台的海量数据和专家知识，实现数字孪生战场环境模型感知认知能力。

在未来有人/无人协同作战环境中，作战进程虽然是由人主导与把控，但是将赋予无人装备更多更复杂的作战任务，人机需要连接相同的数据资源，实现对作战战场环境和作战任务的共同理解，围绕完成共同的某个任务或达成共同的某种目标，建立起人机融合、人机协同的良好关系，这就需要将真实战场环境的任务目标、关联关系及各类状态，转变为人机能够兼容理解能力，继而转化为作战能力。

2、面向未来多域作战环境，要提高大场景、多维度、多模态、精细化、敏捷性数据孪生体保障能力

太空、网络空间、电磁频谱、认知空间等新兴作战域对未来作战影响日益增大，通过与传统陆、海、空作战域跨域协同，形成优势互补、体系增效的“多域作战”。

“多域作战”是在特定时间窗口形成多重优势，通过所有战争领域（陆、海、空、太空、网络空间）快速且持续的整合，迫使敌人陷入困境，形成未来战争非对称优势。

与传统作战概念的战场环境保障相比，“多域作战”所融合的战场环境领域更宽更广，需要在陆、海、空、太空、网络空间等多个作战域提供战场环境保障，这就要求数字孪生战场环境要同时融合多个领域的数据和专业知识，更好的支撑“多域作战”。

同时，“多域作战”不仅仅是战略层面的理念，更上一种下沉到战役级、战术级的作战样式，需要有更为精细、实时的战场环境数据保障，这就要求与真实世界战场环境保障相对应的数字孪生战场环境模型能够提供大场景、精细化、敏捷性的保障能力，既能够融合战略、战役级战场环境数据，又能够融合战术级、战斗级战场环境数据，能够融合陆地表面、海洋、海底、空中、太空、气象的大场景数据，也能够融合城市建筑、地下穴洞等详细的仿真数据，并融合作战相关的关键信息整合，为作战提供更为直观、全面的模型支撑。

3、面向未来智能化的作战环境，提高数据孪生体虚-实交互、反馈控制、智慧决策能力

数字孪生战场环境不但可以与真实作战环境相映射，也可以为模拟训练、决策推演提供如同实点的虚拟训练环境。

这就要求提高战场环境模型虚-实交互、反馈控制能力，要建立起与真实作战环境的映射关系，真实表达所有战场要素，如自然环境、人造环境、战场装备、信息物理环境、作战力量等，甚至包括指挥艺术、社会文化、政治经济等抽象要素，最终衍生出未来智能化战场的完全数字化形态，为数字孪生战场提供地理环境、重磁环境、气象环境等专业领域实体化、语义化、结构化、多维动态化的数据产品。

同时，要通过数据全域标识、状态精准感知、信息实时获取、模型分析决策、动作监控执行、服务软件定义，建立战场虚拟镜像模型与战场实体的映射关系和实时信息交互，对战场实体进行模拟、监控、预测和控制，为作战行动的智慧决策提供支撑。

不仅如此，还可以在数字孪生战场环境还可以开展模拟训练，通过模型推演等，也可以获得与真实作战相同的经验和知识。

4、面向未来更复杂多样的作战空间环境，要提高全要素、全空间、全过程、全周期数据模型保障能力

未来战场环境保障将面临更加复杂多样化的作战空间环境，有些场景可能可以有所准备，有些场景是随着战争发展变化而不可预料的。

数字孪生战场环境需要同时融合测绘地理、气象海洋、军事地质、导航时频、电磁、重力等环境要素，以及通过网络及时获取各类传感器的感知数据，基于基于全要素对象的模型支撑和表达，构建完善的数字孪生体系，形成全要素融合的数字孪生体基础。需要在点、线、面、栅格、TIN、网络等传统GIS二三维数据模型的基础上，扩展和定义三维体数据模型、不规则四面体网格（TIM）和体元栅格等场模型，实现对场景模型、实体模型、场模型（重力、磁力、云、雾、风、海洋水文等）、流模型、设施模型、动态事件模型、特效模型等多种模型的表达，形成数字孪生战场环境的基础数据产品。

还需要推动实现空天 / 地表 / 地下一体化表达和对现实世界的全空间表达，完善全空间的三维 GIS 应用，满足各作战领域对于空间领域的关注热点，针对不同的作战场景下的业务需求提供精准的技术支撑。

同时，还需要根据战略、战役、战术等各个层级需要，根据各类作战的作战范围和使用颗粒度，要构建数字孪生战场模型分类体系，满足不同应用场景使用的同时保证性能最优。

实现数字孪生战场模型数据从规划、建设、运维到保障的全周期、全方位的数字化、在线化、智能化管理，通过打通数据通道实现数字资源的集中管理与复用，持续积累数字孪生战场模型信息数据，有效地避免数字孪生战场模型建设过程中的重复建设、数据孤岛，能够将分布在测绘地理、导航时频、气象海洋、地质、社会人文等战场环境保障领域的多维、多模态、多尺度数据和战场环境感知数据，在数据中台的框架支撑下，形成实体化的数据模型。