Етрис дзз — проблемы, решения, перспективы (часть 1)

      Комментарии к записи Етрис дзз — проблемы, решения, перспективы (часть 1) отключены

Етрис дзз — проблемы, решения, перспективы (часть 1)

№3(8)-2010 г.

Ю. И. Носенко, П. А. Лошкарев

ВВЕДЕНИЕ

практическое использование и Создание космических совокупностей (КС) и разработок дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ) являются на данный момент одним из наиболее значимых направлений применения космической техники для ответа социально-экономических, научных и оборонных задач.

КС ДЗЗ стали нужным компонентом информационной инфраструктуры современного страны. В один момент развиваются российский рынки и мировой информационных продуктов на базе космических данных ДЗЗ, ежегодный рост которых образовывает 10…20%. Разрабатываются обработки технологии информации и новые съёмки, увеличиваются прикладные области применения космической информации (КИ).

В случае если в начале 1990-х гг. КС ДЗЗ эксплуатировали семь государств (Российская Федерация, США, Китай, Франция, Индия, япония и Израиль), то в 2000 г. их было уже 15, а на данный момент — более 20.

Ответственным элементом КС являются наземные комплексы приема, распространения и обработки (НКПОР) КИ от КА ДЗЗ. На данный момент российские комплексы являются разнородные и разобщенные центры, находящиеся в собствености разным министерствам, организациям и ведомствам. Многие из них имеют недостаточное техническое оснащение, и оборудованы устаревшими приёмными и малоразмерными антеннами станциями, каковые не снабжают возможность приема полного информационного потока от перспективных КА ДЗЗ.

формы работы и Существующие методы с русскими потребителями характеризуются не хватает высокой оперативностью исполнения заявок на материалы космической съемки, не снабжают надёжность выполнения и необходимую полноту заказов на КИ и продукты ее тематической обработки. Затруднен доступ к архивной КИ ввиду многочисленности разных архивов и их ведомственной разобщенности.

Отсутствует главный каталог полного состава хранимых в организациях материалов и различных ведомствах ДЗЗ. Все это существенно затрудняет возможности действенного применения совокупности имеющейся КИ ДЗЗ, снижает интерес отечественных и тем более потенциальных зарубежных потребителей к ее русскому сегменту. Как раз исходя из этого нужно обеспечить координацию деятельности всех созданных организациями и разными ведомствами наземных комплексов, станций и центров приема, распространения и обработки КИ, их согласованное функционирование.

В соответствии с «Концепцией развития русском космической совокупности дистанционного зондирования Почвы на период до 2025 года» для ответа данной неприятности предполагается создать Единую территориально-распределенную информационную совокупность дистанционного зондирования (ЕТРИС ДЗ). ЕТРИС ДЗ разрешит функционально объединить центры приёма и наземные комплексы, распространения и обработки космической информации, находящиеся в собствености ведомствам, регионам, большим компаниям, интегрировать их информационные ресурсы в области ДЗЗ в единое геоинформационное пространство для большого удовлетворения потребностей разных категорий потребителей КИ ДЗЗ.

ПЕРСПЕКТИВЫ и Состояние РАЗВИТИЯ РУССКОМ ОРБИТАЛЬНОЙ ГРУППИРОВКИ КА ДЗЗ

На данный момент на орбите функционируют КА природно-ресурсного назначения «Ресурс-ДК1» (запущен в 2006 г.) и КА гидрометеорологического назначения «Метеор-3М» (запущен в 2009 г.). Не обращая внимания на то что срок гарантийного существования КА «Ресурс-ДК1» истек в 2009 г., он снабжает (с некоторыми ограничениями) ответ последовательности социально-экономических задач, а также картографирование территорий, оценку природных ресурсов, изучение процессов эволюции природной среды и др.

Развитие русском орбитальной группировки КА ДЗЗ, системы распространения и наземной инфраструктуры данных ДЗЗ проводится в соответствии с «Концепцией развития русском космической совокупности дистанционного зондирования Почвы на период до 2025 года» и мероприятиями ФКП-2015.

Перспективная орбитальная группировка (ОГ) КА ДЗЗ будет складываться из:

  • КА гидрометеорологического назначения — «Метеор-М», «Метеор-МП», «Электро-Л», «Электро-М», «Арктика-М», «Арктика-Р», «Океан»;
  • КА природно-ресурсного назначения — «Ресурс- ДК», «Ресурс-П», «Ресурс-ПМ», «Аркон-2М», «Аркон-2»;
  • КА мониторинга ЧС — «Канопус-В» и «Канопус-ВМ»;
  • КА картографического обеспечения — «Картограф».

Наращивание перспективной ОГ будет осуществляться поэтапно (рис. 1):

  • до 2012 г. — создание базисных группировок КА гидрометеорологического, природно-системы мониторинга и ресурсного назначения ЧС. В 2010 г. планируются запуски КА «Канопус-В» и «Электро-Л», в 2011 г. — КА «Ресурс-П». На этом этапе русские потребители будут обеспечиваться гидрометеорологической информацией в количестве до 30%, природно-ресурсной информацией — до 20 %;
  • до 2015 г. — наращивание ОГ гидрометеорологического и природно-ресурсного назначения. В это время планируется создать совокупность гидрометеорологического назначения в составе 3 КА «Электро» на геостационарной орбите и 4 КА серии «Метеор» на низкой солнечно-синхронной орбите. В данный же период планируется довести состав МКС «Арктика» до 4 КА и состав совокупности мониторинга ЧС — до 4 КА «Канопус-В». Такая группировка разрешит обеспечить российских потребителей гидрометеорологической информацией на 60-70 %, природно-ресурсной информацией — на 70 %.
  • к 2020 г. планируется завершить развертывание ОГ КА ДЗЗ в полном составе, которая обязана обеспечить ответ главных задач потребителей на уровне 90%.

Рис. 1. График наращивания русском ОГ КА ДЗЗ

ПЕРСПЕКТИВЫ и Состояние РАЗВИТИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ НКПОР ВЕДОМСТВ и МИНИСТЕРСТВ

На данный момент сеть НКПОР, станций и приёмных центров ДЗЗ в России включает:

  • НКПОР Роскосмоса (Научный центр своевременного мониторинга Почвы, г. Москва, район Отрадное);
  • центры ДЗЗ фирм ракетно-космической индустрии (ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс», г. Самара и ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, г. Москва);
  • НКПОР Росгидромета в составе пяти приемных центров (города Москва, Долгопрудный, Обнинск, Новосибирск, Хабаровск);
  • сеть приемных станций МЧС в составе пяти центров ДЗЗ (города Москва, Вологда, Красноярск, Хабаровск, Владивосток);
  • сеть станций приема Минприроды в составе шести центров ДЗЗ (города Москва, Геленджик, Екатеринбург, Иркутск, Якутск, Южно-Сахалинск);
  • центр приема информации Росреестра (г. Москва);
  • региональный центр ДЗЗ в г. Ханты-Мансийске;
  • сеть коммерческих и других приемных станций.

Дополнительно рассматривается возможность развертывания Западного и Дальневосточного НКПОР. В рамках МКС «Арктика» проработана возможность создания новых наземных пунктов приема информации (ППИ) Росгидромета в городах Баренцбург (Шпицберген), Тикси и Анадыре, и ОАО «Газпром» в городах Мурманске, Магадане и Норильске.

Техвозможности программно-аппаратных комплексов наземных центров в возможности должны быть сбалансированы с чертями потоков информации, поступающей с борта КА ДЗЗ (рис. 2).

Рис. 2. Техвозможности программно-аппаратных комплексов наземных центров

Главные неприятности развития русских НКПОР пребывают в следующем:

  • ограниченные техвозможности ведомственных НКПОР по приему данных ДЗЗ с отечественных КА ДЗЗ;
  • отсутствие скоординированного подхода к техническому оснащению ведомственных НКПОР в увязке с развитием русском орбитальной группировки;
  • неполное покрытие русском территории территория- ми радиовидимости, прием КИ в режиме яркой передачи с КА природно-ресурсного назначения лишь в европейской части РФ, возможность приема данных из бортового запоминающего устройства КА лишь на 3-4 витках в день;
  • недостаточная скорость передачи существующих радиолиний (? 300 Мбит/с) и ограничения по времени активной работы (30…50 мин в день) КА природно-ресурсного назначения с ППИ в столичной территории. Невозможность приема информации с каждого витка и в реальном времени через КА-ретранслятор;
  • разнородность ППИ по техническому оснащению благодаря различных производителей оборудования, технологическая сложность и высокая стоимость поставки крупногабаритных антенн с диаметром зеркала 7…12 м для массового потребителя;
  • отсутствие скоординированной использования и системы внедрения созданных за бюджетные средства аппаратно-программных средств национальными потребителями;
  • недостаточная унификация аппаратно-обработки информации и программных средств приёма;
  • сложность оформления разрешительных документов на создание новых ППИ и на исполнение заявок на КИ с разрешением менее двух метров;
  • отсутствие предполетной калибровки бортовой съемочной аппаратуры КА ДЗЗ, регулярной полетной внешней калибровки и валидации съемочной аппаратуры (СА) по тестовым участкам;
  • отсутствие единого каталога данных ДЗЗ разной принадлежности, каталога распределенной базы спектральных черт природных объектов на региональной базе.

Для устранения обоюдных ограничений разных ведомственных приемных станций для КА большого разрешения (селективного типа) целесообразно в ведомственных центрах ДЗЗ применять режим «удаленная (виртуальная) станция». В этом режиме КИ ДЗЗ принимаемая центрами ЕТРИС ДЗ информация большого разрешения выделяется из неспециализированного информационного потока в настоящем масштабе времени (online) и по телекоммуникационной сети передается потребителю, оформившему в соответствии с правилами заявку на проведение космической съемки.

Тенденции ЗАРУБЕЖНЫХ КС ДЗЗ И ИХ НАЗЕМНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

Всемирный рынок информационных продуктов ДЗЗ начинается стремительными темпами. Неспециализированное число государств — операторов КА ДЗЗ превысило 30. Во время до 2015 г. планируется запустить в космос около 70 типов зарубежных КА ДЗЗ, каковые распределяются по государствам следующим образом:

  • США — 20 типов КА (28,6%);
  • ЕКА и страны Европы — 21 тип КА (30,0%);
  • Япония — 3 типа КА (4,3%);
  • Китай — 5 типов КА (7,1%);
  • Индия — 7 типов КА (10,0%);
  • другие страны — 14 типов КА (20,0%).

В качестве главных тенденций КС ДЗЗ возможно выделить:

  • повышение массогабаритных размеров КА на геостационарных и высоких орбитах для расширения их целевых функций;
  • применение малоразмерных спутников на средневысотных и низких орбитах для сокращения затрат и рисков;
  • унификация бортовой целевой и служебной аппаратуры, применение унифицированных платформ;
  • применение оптико-электронных совокупностей нового поколения с очень высоким разрешением и расширенным комплектом мультиспектральных режимов;
  • активное применение радиолокационных спутников большого и очень высокого (до 1 м) разрешения с повышенной информативностью РСА за счет применения сигналов различной поляризации, возможность интерферометрической съемки;
  • создание межправительственных группировок спутников для интегрированного зондирования земных объектов и явлений в разных диапазонах спектра;
  • внедрение независимых совокупностей навигации КА, снабжающих автоматическую самостоятельный поиск и коррекцию орбиты требуемых районов съемки;
  • увеличение доставки выполнения информации и оперативности заказов за счет внедрения новых одолжений «виртуальный терминал» и «виртуальный оператор» через интернет-интерфейс;
  • совместное использование разработок обработки данных ДЗЗ и навигационных разработок (ГЛОНАСС/GPS);
  • изучения в направлении создания совокупностей из десятков независимых наноспутников с каналами обмена данными между ними.

Совокупности ДЗЗ во всем мире создаются при частичном либо полном национальном бюджетном финансировании в сочетании с коммерциализацией отрасли ДЗЗ за счет создания всецело коммерческих совокупностей и КА. Примером может служить КА WorldView-2, созданный компанией Digital Globe лишь на привлеченные на коммерческой базе средства, и группировка КА RapidEyeна основе внебюджетного финансирования с привлечением частных инвесторов.

Ответственным причиной создания в сжатые сроки довольно недорогих коммерческих КА есть унификация бортовой целевой и служебной аппаратуры, применение унифицированных платформ. В ближайшее время космические аппараты будут оснащаться независимыми совокупностями навигации, разрешающими проводить автоматическую корректировку орбиты либо поиск нужного района и наведение на него съемочной аппаратуры. Отработка таких совокупностей уже проводится на экспериментальных КА.

Считается перспективной разработка управления съемкой конкретно потребителем. Классическая разработка предусматривает централизованный сбор заявок от потребителей и закладку программы на съемку, что ограничивает оперативность получения и гибкость системы требуемой информации. Управление съемкой конкретно потребителем частично реализовано на КА TerraSAR-X (Германия) и на некоторых вторых коммерческих КА ДЗЗ.

Эффективность применения совокупностей ДЗЗ в значительной степени зависит от черт совокупности распределения космической информации. Современный этап развития характеризуется разделением мирового рынка ДЗЗ на две категории — общедоступная и коммерческая КИ.

Самый востребованными зарубежными КА ДЗЗ на данный момент являются ALOS (Япония), Landsat и EO-1 (США), ERS, ENVISAT (Космическое агентство ЕС), RADARSAT-1,2 (Канада), TerraSAR-X и TanDEM-X (Германия), COSMO-SkyMed (Италия), IRS (Индия), RapidEye (Германия), SPOT (Франция), FORMOSAT-2 (Тайвань) и др.

В качестве тенденций наземной инфраструктуры приема, распределения и обработки данных от космических совокупностей наблюдения Почвы за границей направляться отметить:

  • создание распределенной сети приема, распространения и обработки данных ДЗЗ;
  • создание региональных центров тематической обработки;
  • переход на применение унифицированных приемных станций вместо специальных;
  • уменьшение габаритов антенных совокупностей, создание малых унифицированных обработки и станций приёма спутниковых изображений абонентского класса;
  • разработка подвижных унифицированных наземных приемных станций;
  • создание банков данных ДЗЗ с совокупностью доступа к изображениям и картографической информации, среди них и через интернет;
  • разработка автоматизированных рабочих мест (АРМ) аналитической обработки данных ДЗЗ для оснащения пользователей;
  • разработка прикладного ПО обработки изображений, ориентированного на массовый потребительский рынок (к примеру, виртуальные полеты над трехмерной местностью, игры);
  • подготовка и обучение пользователей.

Эти ДЗЗ, приобретаемые коммерческими КА, смогут быть дешёвы потребителям несколькими методами:

  • первый — яркий прием информации на НППИ клиента — есть самый дорогим. Примерная цена лицензии на прием информации с КА типа IKONOS образовывает от 6 до 12 млн дол. США в год в зависимости от применения КИ для собственных целей либо с правом коммерческого распространения. Для данного КА условия годовой лицензии включают определенное количество мин. съемки в календарный период с возможностью выдачи целеуказания на борт КА за четверть часа до включения съемочной аппаратуры. Количество выделяемых мин. в год образовывает от 250 до 600;
  • второй — создание «виртуальной приемной станции» есть менее дорогостоящим при фактически равных с первым методом возможностях по применению информационного ресурса КА. Под «виртуальным приемом» понимается предоставление клиенту определенного ресурса КА и установка ПО, разрешающего самостоятельно осуществлять планирование съемки и приобретать данные в течение нескольких часов с момента проведения съемки по каналам связи. Главным преимуществом виртуального приема есть оперативность заказа съемки, и отсутствие необходимости в приобретении дорогостоящего оборудования для оснащения НКПОР. На данный момент услуга виртуального приема КИ предлагается фактически со всех снова создаваемых КА ДЗЗ. Вышеприведенные методы получения информации смогут употребляться в пределах национальных границ России;
  • третий — заказ архивной КИ либо проведение своевременной съемки через дистрибьюторскую сеть компаний операторов. Главное преимущество данного метода пребывает в том, что он требует минимальных затрат от конечного пользователя на получение КИ и разрешает создавать заказ информации по любой территории земного шара, но в сравнении с первыми двумя данный метод имеет низкую оперативность.

Одним из самых перспективных направлений развития отрасли ДЗЗ есть широкое применение возможностей сети Интернет для обеспечения доступа громадного количества пользователей к геоинформационным ресурсам (Гугл Maps, Гугл Earth) с глобальным покрытием и широким доступом, ведомственные, корпоративные, региональные, федеральные и другие тематические геопорталы.

Анализ потребностей и данных, приобретаемых с оптико-электронных КА ДЗЗ (с разрешением 2-10 м) и радарных КА, показывает вероятный подход к определению целесообразности закупки лицензий с правом коммерческого распространения на прием данных с КА новейшего поколения RapidEye и RADARSAT-2 оператором космических совокупностей ЕТРИС ДЗ, и с целью организации «виртуального приема» на региональных центрах ЕТРИС ДЗ. По третьему методу получения данных через дистрибьюторов смогут трудиться каждые потребители.

НАЗНАЧЕНИЕ, ЗАДАЧИ и ЦЕЛИ СОЗДАНИЯ ЕТРИС ДЗ

Основной проблемой, на решение которой направлена развёртывания и комплексная задача создания ЕТРИС ДЗ, есть устранение существующего несоответствия между возможностями динамично развивающегося космического потенциала России в области ДЗЗ и его недостаточным применением для ответа актуальных задач развития экономики, безопасности и науки.

развёртывания и Актуальность создания ЕТРИС ДЗ определяется следующими факторами:

  • расширением применения цифровых геопространственных данных при принятии ответов на национальном и региональном уровнях в вопросах развития экономики, обороны, безопасности и др.;
  • планируемым возрастанием информационных потоков данных с перспективных отечественных КА ДЗЗ и соответствующим повышением количеств геопространственных данных и географических знаний;
  • повышением числа задач, требующих применения геопространственных данных, созданных и хранящихся в цифровых форматах;
  • необходимостью систематизации геопространственных данных, хранящихся в архивах разных организаций и ведомств с целью увеличения эффективности их применения потребителями;
  • интенсивным развитием инфраструктуры геопространственных данных зарубежом и необходимостью интеграции русском информационной совокупности в интернациональные инфраструктуры геопространственных данных;
  • распространением геоинформационных разработок как инструмента действенного применения космической информации ДЗЗ;
  • развитием информационно-телекоммуникационных сетей, а также глобальной сети интернет;
  • ростом потребности в доступе к геопространственным данным в режиме «одного окна» и их своевременном получении.

Назначение ЕТРИС ДЗ пребывает в организации координирования работы наземных комплексов, центров, пунктов приема, распространения и обработки данных ДЗЗ (в т. ч. с зарубежных КА ДЗЗ) разных органов, ведомств, организаций, а также в интеграции их информационных ресурсов в области ДЗЗ в единое геоинформационное пространство с целью своевременного обеспечения потребителей данными ДЗЗ.

Подход положенный в развёртывания Концепции и основу создания ЕТРИС ДЗ на период 2011–2025 гг., полностью соответствует ответам управления страны о динамическом переходе России на путь создания инновационной экономики.

Действенное применение продуктов ДЗЗ будет одним из звеньев в ответе данной задачи национального масштаба.

Основной целью развёртывания и создания ЕТРИС ДЗ есть координирование работы национальных и коммерческих НКПОР для оптимального обеспечения потребителей данными ДЗЗ.

К целям создания ЕТРИС ДЗ направляться отнести:

  • увеличение качества обслуживания потребителей на базе оптимизации количества, характеристик и структуры созданных и снова создаваемых организациями центров и разными ведомствами и станций ЕТРИС ДЗ;
  • налаживание и координацию деятельности согласованного взаимодействия и функционирования всех звеньев ЕТРИС ДЗ по единым правилам;
  • интеграцию организационно-информационных ресурсов и технических возможностей органов аккуратной власти всех уровней в части использования и получения космической информации ДЗЗ для действенного ответа национальных задач;
  • создание организационно-технической базы для постепенного перехода русских национальных потребителей космической информации ДЗЗ на преимущественное применение возможностей русском орбитальной группировки с поставкой КИ ДЗЗ на безвозмездной базе и сокращением бюджетных затрат на закупку зарубежных материалов ДЗЗ.

Главными задачами ЕТРИС ДЗ являются:

  • развитие и создание оптимальной топологии сети национальных НКПОР при помощи пунктов состава приёма и оптимизации центров данных ДЗЗ и их расположения;
  • обеспечение своевременного доступа широкого круга потребителей к хранимым данным при помощи совокупности геопорталов (в соответствии с их правами на ее применение);
  • обеспечение применения пунктами и центрами приема космической информации большой производительности КА ДЗЗ по приему информации в разных режимах съемки;
  • координация сотрудничества между ведомственными НКПОР по приему данных ДЗЗ;
  • формирование телекоммуникационной совокупности между центрами ЕТРИС ДЗ на базе существующих сетей ведомственной принадлежности и различного назначения;
  • увеличение оперативности исполнения заявок на обеспечение и космические съёмки требуемой надежности исполнения заказов на КИ;
  • обеспечение распределенного доступа к географически удаленным архивам КИ ДЗЗ;
  • постепенный переход на преимущественное применение русских данных ДЗЗ с целью уменьшения зависимости отечественных потребителей от поставщиков КИ ДЗЗ, приобретаемой с зарубежных КА;
  • реализация мероприятий в соответствии с снова созданным и введенным в воздействие организационным документам, определяющим порядок сотрудничества национальных потребителей КИ ДЗЗ с Федеральным оператором КА ДЗЗ;
  • создание совокупности гарантированного доступа национальных потребителей данных ДЗЗ к информационным ресурсам в области ДЗЗ, взятым и закупленным за бюджетные средства, при помощи создания единого банка геоинформационных данных и централизации закупок зарубежных данных ДЗЗ.

Главными направлениями разработки ЕТРИС ДЗ являются:

  • разработка нормативно-правовой базы распространения информации ДЗЗ и совершенствование организации функционирования ОГ КА ДЗЗ в интересах потребителей космической информации;
  • реализация единой технической политики в области использования и получения КИ ДЗЗ на базе намерено созданных положений и стандартов;
  • развитие наземной инфраструктуры ДЗЗ, основанной на интеграции информационных совокупностей разных ведомств, предприятий и организаций с развертыванием региональных обработки и зон приёма данных ДЗЗ;
  • создание правил предоставления и системы приоритетов КИ ДЗЗ национальным и иным потребителям;
  • реализация мероприятий по противодействию захвату русского рынка ДЗЗ организациями и зарубежными компаниями с целью обработки и приёма КИ ДЗЗ у нас;
  • внедрение унифицированных средств приема информации с зарубежных и отечественных КА;
  • функциональное объединение всех архивов и банков данных ДЗЗ в виде территориально- распределенного архива, предоставление доступа для получения и поиска информации по каталогам и всем архивам, зарегистрированным в совокупности, независимо от их расположения, внутреннего формата и ведомственной принадлежности данных;
  • ведение единого каталога всех хранимых данных ДЗЗ и реестра приемных наземных станций и центров;
  • внедрение разработки геопорталов для доступа потребителей в совокупность распределенных банков геоинформационных данных;
  • разработка предложений по закупке лицензий, созданию нужных форматов, стандартов, исполнению условий безвозмездного либо платного предоставления информации.

Российская космическая система ДЗЗ из космоса: состояние, перспективы развития


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: