Пространственные данные становятся технологически
и финансово доступными В.Е. Гершензон (ИТЦ «СканЭкс»)
В 1980 г. окончил МФТИ по специальности «радиофизика». Кандидат физико-математических наук. Генеральный директор ИТЦ «СканЭкс». Область интересов технологии доступа и обработки данных ДЗЗ. Лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники.
А.А. Кучейко (ИТЦ «СканЭкс»)
В 1982 г. окончил ВИКИ им. А.Ф. Можайского по специальности «радиоэлектроника». Эксперт ИТЦ «СканЭкс». Кандидат технических наук. Область интересов космические системы ДЗЗ.
Исторически первое применение дистанционной съемки Земли из космоса было военным. Начиная с 1960 г. США и Советский Союз приступили к созданию космических систем видового наблюдения. В условиях «холодной войны» этот процесс стал частью общей гонки вооружений, подталкивающей к созданию все более совершенных технологий спутникового мониторинга.
Развитие гражданской отрасли дистанционной съемки Земли из космоса началось в 70-х годах XX в. и связано с программами Landsat (США), «Метеор», «Природа» и «Ресурс-Ф» (СССР). Как и многие другие гражданские отрасли того времени, дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) на раннем этапе развития целиком базировалось на отработанных военных технологиях, причем не самых новых и совершенных. Системы ДЗЗ заимствовали у военных прародителей централизованную схему заказа и распределения информации. В то же время появились законодательные ограничения на пространственное разрешение свободно распространяемых снимков.
Развитие мирового рынка космической пространственной информации началось в 80-е годы XX в. в результате появления конкуренции (благодаря запуску французских гражданских спутников серии SPOT) и первых попыток приватизации системы Landsat (в 1984 г. систему передали компании EOSAT). Французская компания-оператор SPOT Image (Франция), предложив снимки с лучшим пространственным разрешением (10 м вместо 30 м), по объему продаж c 1989 г. обошла компанию EOSAT. В дальнейшем аналогичную тактику будут применять другие операторы (табл. 1). Впервые в 80-е годы XX в., пытаясь ускорить и упростить доступ клиентов к космическим снимкам, операторы систем ДЗЗ создали территориально-распределенную систему из 20 станций прямого приема информации, расположенных в различных странах. В то же время первая попытка приватизации системы Landsat завершилась провалом. Из-за незначительного спроса на снимки доходы от их продажи не позволяли компенсировать огромные расходы компании EOSAT, связанные с развитием системы, созданием и поддержанием огромной наземной инфраструктуры (архива, приемных центров с крупногабаритными станциями и сетями связи и др.). В результате решения администрации США государственные структуры начали финансирование разработки нового космического аппарата (КА) Landsat-7.
Несмотря на то, что гражданские и коммерческие системы существуют уже более 30 лет, из-за сложившихся стереотипов космические снимки и сегодня в сознании большинства людей воспринимаются как некий продукт, имеющий ограниченный круг пользователей, большую стоимость и узкие рамки применимости. На космический снимок интересно взглянуть, но мало кто имеет полное представление о возможностях использования содержащейся в нем пространственной информации.
Если вернуться к хронологии, то 90-е годы XX в. характеризовались быстрым развитием индустрии ДЗЗ, увеличилось число стран-операторов систем ДЗЗ, появились новые технологии и сенсоры. В результате конкуренции было улучшено разрешение и снижены цены на снимки, однако рынок развивался все еще медленными темпами и не вышел из младенческого возраста. Например, в США около 13 компаний в
90-е годы получили лицензии на разработку коммерческих систем ДЗЗ, но успешно реализовать свои планы к 1999 г. смогла лишь компания Space Imaging, запустив со второй попытки КА IKONOS-2.
В середине 90-х годов XX в. на рынке появились и завоевали популярность благодаря удачному сочетанию цены и качества данные ДЗЗ индийских КА IRS-1C и IRS-1D с максимальным разрешением до 5,8 м. Началось распространение данных ДЗЗ первого коммерческого радиолокационного КА RADARSAT-1 (Канада) с разрешением до 8 м (рис. 1 и 2).
Рис. 1. Первый в мире радиолокационный коммерческий спутник Radarsat-1 с самым высоким разрешением в своем классе (8 10 м)
Рис. 2. Перспективный спутник RADARSAT-2, который планируется запустить в 2006 г., будет обеспечивать радиолокационную съемку с разрешением до 3 м
В 90-е годы XX в. в России эксплуатировалась, пожалуй, наиболее удачная отечественная система ДЗЗ на базе спутников «Ресурс-О1» № 3 и № 4 с оптико-электронными сканерами (ОЭС) среднего и низкого разрешения. В результате работы по проекту «Ресурс-О1» вместо трех станций, существовавших в стране с советских времен, была создана территориально-распределенная сеть из 14 станций Х-диапазона СканЭР с локальными архивами снимков. Принцип территориально-распределенной сети координированных станций как нельзя лучше учитывал специфику России как огромной страны с неразвитыми коммуникациями и отсутствием крупных финансовых средств у потенциальных потребителей (рис. 3). К сожалению, кризисы и общая экономическая ситуация не способствовали дальнейшему развитию отечественной группировки ДЗЗ.
Таблица 1. Прогресс пространственного разрешения оптико-электронной аппаратуры КА ДЗЗ
Годы
КА ДЗЗ
Оператор(страна)
Максимальное
пространственное
разрешение, м
1970-1980
Landsat-1, -2, -3
Агенство NASA (США)
40-80
1882-1986
Landsat-4, -5
Агенство NOAA, с 1984 г. - компания EOSAT (США)
30
1986-1990
SPOT-1, -2
Компания SPOT Image (Франция)
10
1995-1997
IRS-1C, -1D
Государственная корпорация Antrix, компания Space Imaging (США)
5,8
1999
IKONOS-2
Компания Space Imaging (США)
1
2001
QuickBird-2
Компания Digital-Globe (США)
0,6
В настоящее время развитие мирового и российского рынка пространственных данных можно охарактеризовать как устойчивое. Основной предпосылкой для этого стало появление коммерческих систем ДЗЗ, что привело к обострению конкуренции и улучшению качества продукции и услуг. Операторы коммерческих систем ДЗЗ в США и Израиле дали толчок к развитию рынка пространственных данных высокого и сверхвысокого пространственного разрешения (1 м и менее), что способствует перераспределению рыночной доли между аэро- и космической съемкой в пользу последней. Важными факторами стали также новые технологии упрощения и удешевления доступа к данным среднего и низкого пространственного разрешения.
Рис. 3. Схема современной территориально-распределенной сети станций УниСкан для приема данных КА ДЗЗ в Х-диапазоне частот (16 станций). В бывшем СССР для приема природоресурсных данных использовалась сеть из трех региональных центров ДЗЗ, что затрудняло доступ к ним
Собственные спутники ДЗЗ вывели на орбиты около 30 стран и организаций мира. Из них лишь 12 эксплуатируют серийные системы ДЗЗ (табл. 2). На мировом рынке сегодня доступны данные 13 серийных систем ДЗЗ (около 26 оперативных спутников) десяти стран и организаций. Лидирующие позиции принадлежат США, Индии и Франции (см. табл. 2).
Пока рыночные механизмы не заработали в полную силу, трудно говорить о самоокупаемости коммерческих систем ДЗЗ (в отличие, например, от индустрии спутниковой связи и навигации). В условиях недостаточного развития рынка государственные структуры в США и странах Европы вынуждены изыскивать новые формы и механизмы его поддержки. В США государственные агентства заключают фьючерсные контракты на приобретение в будущем услуг и материалов у операторов систем ДЗЗ высокого разрешения. В США, Канаде, Германии и Великобритании развиваются перспективные схемы частно-государственного партнерства при создании и эксплуатации систем ДЗЗ.
Таблица 2.Оперативные системы ДЗЗ (на 1 января 2005 г.)
Страны
и организации
Серийные системы ДЗЗ
Число оперативных;
спутников ДЗЗ в составе
серийных систем
США
5
8
Индия
1
4
Франция
1
3
ЕКА
1
2
Китай-Бразилия
1*
2*
Россия
1
1
Канада
1
1
Израиль
1
1
Тайвань
1
2
DMCII
(пять стран во главе с Великобританией)
1
4
Китай
2*
(2-4)*
Корея
1*
1*
ИТОГО
13
26
*Данные на мировом рынке не представлены
Однако это полумеры. Дальнейшее развитие рынка пространственных данных, на наш взгляд, будет определяться тремя факторами:
широкое внедрение пространственной информации в повседневную практику, что приведет к повышению спроса на информацию;
повышение производительности оперативных систем ДЗЗ, прежде всего систем высокого и сверхвысокого разрешения (как основного движителя рынка);
ускорение, упрощение и удешевление доступа клиентов к пространственным данным.
Внедрение пространственной информации в повседневную практику связано с созданием разнообразных ГИС-ориентированных систем оперативного мониторинга, прогнозирования ситуации и принятия управленческих решений, в которых спутниковые данные являются входной информацией. Этот процесс, обычно именуемый формированием спроса, должен коснуться и бытовых запросов (например, актуализации спутниковых карт в автомобильных микрокомпьютерах-навигаторах), так и важных управленческих решений (при строительстве, оценке рисков, прогнозировании урожайности, обеспечении судоходства и т. д.).
Приведем пример. Маленькая соседняя страна Финляндия не имеет незамерзающих портов. Финский залив покрыт льдом на протяжении полугода. Однако грузооборот финских портов устойчиво растет, в том числе в зимнее время года при сохранении ледокольного флота в прежнем составе. Это стало возможным благодаря созданию отлаженной службы ледовой разведки, регулярно использующей данные спутникового мониторинга, в том числе радиолокационные изображения КА RADARSAT-1 и Envisat.
В 80-е годы XX в. данные системы Landsat позволяли американцам заблаговременно и довольно точно прогнозировать урожайность зерновых в СССР для оценки потребности нашей страны в импорте зерна и формирования соответствующей политики. Сегодня практически все серьезные биржевые прогнозы урожайности сельскохозяйственных культур базируются на спутниковой информации.
Формирование потребительского спроса на пространственные данные требует определенного времени, в течение которого системы, использующие в качестве входной информации данные оперативного спутникового мониторинга, станут обязательным компонентом повседневных процессов оценки и принятия решений. Этот важный момент будет означать для операторов и клиентов систем ДЗЗ переход от практики закупки и обработки отдельных космических снимков для реализации проектов к оперативным службам и сервисам поставки спутниковых данных.
Для обеспечения в будущем возрастающего спроса на снимки потребуются надежные оперативные системы ДЗЗ с увеличенной производительностью. В 2006 2007 гг. после запуска в США новых систем ДЗЗ сверхвысокого разрешения (0,25 0,5 м) компания-оператор DigitalGlobe (США) планирует ежесуточно получать высокодетальные изображения общей площадью до 700 тыс. км2, другая компания-оператор Orb-Image (США) до 1,2 млн км2. Одновременно улучшатся радиометрические и спектральные характеристики изображений, будут снижены цены, сроки выполнения заказа и период повторного просмотра.
Рис. 4. Универсальная станция УниСкан-36 предоставляет возможность гибкого доступа к данным различных спутников ДЗЗ
Многократное повышение производительности съемочной аппаратуры систем ДЗЗ неизбежно приведет к необходимости оперативного доступа клиентов к данным ДЗЗ с минимальными задержками. Существовавшие до сих пор технические решения, связанные с централизованным доступом к данным, не подходят для подобных задач. Операторы перейдут к новым технологиям более дешевого, простого и оперативного доступа к данным ДЗЗ. Это могут быть децентрализованные схемы с упрощенными универсальными приемными станциями (рис. 4), схемы «виртуального оператора», дающие клиенту возможность программирования аппаратуры спутника, скоростной Интернет-доступ к локальным архивам и др.
Сегодня мы становимся свидетелями развития и становления некогда недоступных форм доступа. В 2005 г. ИТЦ «СканЭкс» открывает первый в России Интернет-магазин с онлайновым доступом к космическим снимкам и возможностью электронной оплаты покупки (www.kosmosnimki.ru).
По мере развития рынка ДЗЗ космические снимки перестанут быть экзотикой, а превратятся в обязательный элемент интегрированных сервисов и служб информационного обеспечения повседневной деятельности человека.
RSS
Реклама
