Наиболее важными моментами при разработке и введении в эксплуатацию систем сбора и обработки данных ДЗЗ видятся: стандартизация процессов обработки и форматов представления данных, повышение быстродействия программных комплексов и автоматизация процессов обработки


Д.И. Федоткин (ИТЦ «СканЭкс»)

В статье «Технологии предварительной обработки данных ДЗЗ », опубликованной в журнале «Пространственный данные» № 1 за 2006 г., был изложен опыт Инженерно-технологического центра «СканЭкс» в создании программного обеспечения и организации предварительной обработки данных дистанционного зондирования Земли в составе наземных приемных комплексов. Отмечалось, что при всем многообразии спутниковых систем дистанционного зондирования, режимов работы съемочной аппаратуры и форматов представления данных в процессе их обработки прослеживаются характерные особенности и технологические решения, присущие большинству мировых систем сбора и обработки данных ДЗЗ. Это обстоятельство позволяет обобщить опыт различных компаний и результативно использовать унифицированные подходы при построении систем предварительной обработки космической информации. Наиболее важными моментами при разработке и введении в эксплуатацию таких систем видятся: стандартизация процессов обработки и форматов представления данных, повышение быстродействия программных комплексов и автоматизация процессов обработки.

Стандартные подходы и методы организации предварительной обработки данных, как и стандартные обменные форматы представления данных ДЗЗ, значительно упрощают как эксплуатацию систем обработки, так и их разработку. Примером может служить многолетний опыт ИТЦ

«СканЭкс» в проектировании и вводе в эксплуатацию подобных систем предобработки данных ДЗЗ в составе универсальных программно-аппаратных комплексов «УниСкан», способных принимать и обрабатывать информацию с различных спутников дистанционного зондирования Земли (Landsat, Terra/Aqua, SPOT, EROS, IRS, RADARSAT, ENVISAT и др.).

Повышение быстродействия систем предварительной обработки данных остается одной из приоритетных задач по причине постоянного увеличения объемов обрабатываемой информации, что вызвано, в первую очередь, неуклонным ростом пространственного разрешения современных систем зондирования. Повышение скорости обработки в какой-то мере достигается за счет совершенствования аппаратной части (используемой вычислительной техники), но, тем не менее, требует постоянного совершенствования и адаптации алгоритмов обработки под новые объемы и типы данных.

На наш взгляд, задача максимальной автоматизации процессов обработки данных и в будущем не потеряет своей актуальности. Очевидно, что в условиях неумолимого роста объемов обрабатываемых данных ДЗЗ, расширения области их использования и, как следствие, постоянного дефицита профессионально обученных кадров, полная или частичная автоматизация процессов обязательно будет востребована. Так, практика показывает, что использование элементов интерактивного взаимодействия оператора с системой на этапе предобработки требует достаточно высокой квалификации персонала и существенно осложняет эксплуатацию системы, что сказывается на увеличении времени обработки.

Очень важно в процессе предварительной обработки данных, когда происходит генерация стандартных продуктов архивного или обменного уровня хранения, обеспечить автоматическую пакетную (единовременно для целого набора исходных данных) обработку информации. Так, разрабатываемые и вводимые в эксплуатацию ИТЦ «СканЭкс» программные пакеты предобработки данных ДЗЗ имеют в своем составе два набора компонент: с графическим интуитивно понятным интерфейсом и консольные для выстраивания пакетной обработки данных. Недавно центром анонсирован выход нового программного продукта TaskFlow, предназначенного для автоматизации процессов предварительной обработки спутниковой информации (рис. 1). С помощью ПО TaskFlow можно максимально автоматизировать весь многоэтапный процесс предварительной обработки данных ДЗЗ. Суть работы сводится к составлению так называемых сценариев обработки для различных типов данных. Сценарии основаны на последовательном запуске соответствующих консольных программных компонент и требуют однократной настройки после установки программы. Дальнейшее участие оператора в этом процессе сводится к нажатию кнопки «Пуск» и, если требуется, анализу хода выполнения задач с помощью предусмотренных механизмов контроля.

Рис. 1. Графический интерфейс программы автоматизации TaskFlow

Логичным продолжением предварительной обработки данных ДЗЗ является их каталогизация (создание и пополнение базы метаданных, описывающих космические снимки), как неотъемлемая часть этапа архивации физического размещения данных в архиве на определенных носителях. Каталогизация позволяет систематизировать данные, обеспечить быстрое извлечение информации о хранимых в архиве данных, организовать поиск и выборку интересующей информации по запросу пользователя. Максимально автоматизированная каталогизация, как этап обработки данных ДЗЗ, особенно актуальна в условиях роста объемов данных.

Здесь стоит отметить, что такие процедуры, как архивирование, каталогизация, контроль качества продуктов и некоторые этапы оперативной интерактивной обработки изображений (например, геометрическая коррекция), также можно отнести к предварительной (первичной) обработке данных ДЗЗ, противопоставляя их углубленной тематической обработке.

В 2008 г. ИТЦ «СканЭкс» начал поставки нового программного компонента MagicCatalog (рис. 2), интегрированного в программный продукт ScanMagic и предназначенного для создания, ведения и работы с каталогами космических снимков при организации архивов данных ДЗЗ. Универсальные средства каталогизации MagicCatalog позволяют манипулировать большими объемами данных ДЗЗ различного типа, формата представления и уровня обработки; автоматически извлекать метаданные, «квиклуки» и информацию о географическом положении изображений; создавать и редактировать пользовательские каталоги (базы данных); выполнять атрибутивный поиск и наглядно отображать результаты выборки информации из каталогов. Пользователям предоставляется возможность создавать и пополнять как глобальные каталоги результатов съемки, так и локальные, например, тематические каталоги по выполняемому проекту, а также обмениваться информацией о каталогизированных данных внутри организации или со сторонними пользователями.

Рис. 2. Схематичный принцип работы каталогизатора MagicCatalog

Другими важными этапами обработки, которым ИТЦ «СканЭкс» с технической точки зрения уделяет особое внимание, являются контроль качества данных ДЗЗ и интерактивная первичная обработка. Для выполнения этих задач не обойтись без качественной опорной картографической информации. Не секрет, что в нашей стране доступные пользователям цифровые векторные карты не достаточно детализированы, стремительно устаревают, имеют высокую стоимость или просто отсутствуют для многих территорий. Решить проблему в состоянии накопленный за многие годы по всему миру архив разнообразных данных ДЗЗ и популяризуемые в последнее время средства доступа к ним.

Появившиеся достаточно давно картографические Интернет-ресурсы, как правило, предоставлявшие пользователям доступ к векторным тематическим покрытиям, в последние годы стали бурно развиваться, главным образом благодаря удешевлению данных ДЗЗ. В настоящее время многие популярные Интернет-сервисы наряду с векторными картами обеспечивают доступ к архивным глобальным мозаичным покрытиям Земли, составленным из материалов космической и аэросъемки различного пространственного разрешения. Периодичность обновления данных сокращается, качество их обработки постоянно улучшается, идет активная работа по созданию глобальных трехмерных моделей местности и организации доступа к ним. Наиболее популярными картографическими порталами, предоставляющими полное покрытие земной поверхности данными космической съемки различной детальности, являются Microsoft Virtual Earth, Google Maps и Yahoo! Maps.

Именно появление и развитие подобных сервисов (геопорталов) позволяет надеяться на избавление от дефицита опорной картографической информации. Использование многотеррабайтных глобальных (на весь мир) мозаик изображений Земли в качестве базовой картографической основы фактически снимает многие проблемы. Обычно картографические Интернет-сервисы предоставляют пользователю доступ к архивам данных ДЗЗ и цифровым картам в интерактивном режиме через Web-интерфейс. Не так давно популярные порталы открыли программные интерфейсы (API) к своим сервисам, которые дают пользователям возможность создавать собственные сайты и приложения с интегрированными в них картографическими сервисами.

ИТЦ «СканЭкс» уже более полугода осуществляет поставки новой версии ПО ScanMagic с интегрированными средствами унифицированного доступа к трем популярным картографическим Интернет-порталам (рис. 3). Пользователю предоставляется возможность открывать, просматривать и работать с объемными мозаиками данных также легко и оперативно, как если бы это были обычные снимки, а управление отображением и операциями с архивными данными осуществляется посредством единого унифицированного для всех сервисов пользовательского интерфейса, гармонично вписывающегося в общую концепцию приложения.

Рис. 3. Унифицированные средства доступа к картографическим геопорталам

Очевидно, что в условиях постоянного количественного и качественного изменения рынка данных ДЗЗ средства их обработки не могут не претерпевать соответствующих изменений с акцентом на совершенствование аппаратных и алгоритмических решений.