Особенности автоматической потоковой обработки данных кмсс космического комплекса «метеор-3м»

      Комментарии к записи Особенности автоматической потоковой обработки данных кмсс космического комплекса «метеор-3м» отключены

Особенности автоматической потоковой обработки данных кмсс космического комплекса «метеор-3м»

О. В. Бекренёв, Л.А. Гришанцева, Б.С. Жуков, И.В. Полянский

Космический комплекс (КК) «Метеор-3М», создаваемый в соответствии с Федеральной космической программой России, рекомендован для получения данных дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ) в интересах ответа задач метеорологии, контроля и гидрологии состояния внешней среды. Запланировано развитие КК «Метеор-3М» до пяти космических аппаратов (КА) к 2020 г. , на четырех из которых предусмотрена установка комплекса многозональной спутниковой съемки (КМСС, разработчик — ИКИ РАН) в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. В 2009 г. начал работу первый КА, оснащенный КМСС, — «Метеор-М» № 1, в 2014 г. — второй — «Метеор-М» № 2. Эксплуатацию КК «Метеор-3М» в целях информационного обеспечения национальных социально-экономических и научных программ делает НЦ ОМЗ ОАО «Российские космические совокупности» — оператор русских космических средств ДЗЗ — в рамках бюджетного финансирования.

КМСС складывается из трех многозональных сканирующих устройств (МСУ): двух МСУ-100, предназначенных для изучения поверхности суши, и одного МСУ-50 — для изучения океана. МСУ-100 развернуты поперек автострады полета КА и в сумме снабжают приблизительно такое же поле зрения, как МСУ-50 — порядка 900 км. Характеристики МСУ представлены в табл. 1.

Фокусное расстояние объектива, мм Пространственное разрешение, м Спектральные диапазоны, мкм Ширина полосы обзора, км
МСУ-100 100 60 0,535–0,575

0,630–0,680

0,760–0,900

 470
МСУ-50 50 120 0,370–0,450

0,450–0,510

0,580–0,690

 900

Табл. 1. Характеристики МСУ

Высокая интенсивность информационного потока, приобретаемого с КК «Метеор-3М», и потребность в своевременном предоставлении продуктов обработки данных конечным пользователям выдвигают требования по большой автоматизации аппаратно-программных средств обработки данных КМСС, обеспечению последующего хранения и обработки всего массива взятых данных с целью сокращения эксплуатационных уменьшения и расходов количества неточностей, вызванных антропогенным причиной.

В составе наземного комплекса приема, распространения и обработки космической информации (НКПОР) Роскосмоса в штатном режиме функционирует созданная экспертами НЦ ОМЗ ОАО «Российские космические совокупности» разработка потоковой автоматической обработки данных КМСС до всемирно принятых уровней, в частности уровня 1B (по классификации NASA/CEOS). Применительно к русским КК ДЗЗ, применяемая разработка есть неповторимой: ни в одном втором КК не реализованы средства стандартной обработки, находящиеся лишь под контролем администратора и не требующие интерактивного участия операторов, наряду с этим аппаратная составляющая представляет собой два сервера и рабочее место администратора.

Программный комплекс создан так, что может трудиться, как на замечательных серверах, так и на простых ПЭВМ, оснащенных следующим базисным программным обеспечением:

  • ОС Windows версии ХР либо 7;
  • СУБД Firebird0 либо 2.5;
  • архиватор WinRaR (версия не ниже 3.0) либо 7-ZIP (версия 9.2).

Время обработки данных до отметки 1В на ПЭВМ с разными чертями представлено в табл. 2.

Главные характеристики ПЭВМ Время обработки одного маршрута съемки длительностью около 10 мин.
Процессор Intel Xeon x5690 (3.5 ГГц, 2 ядра), оперативная память количеством 3 Гб 20 мин.
Процессор Intel Core i7 (3.0 ГГц, 4 ядра),
оперативная память количеством 12 Гб		 10 мин.

Табл. 2. Время обработки данных КМСС до отметки 1В

Аппаратно-программные средства, универсальные по отношению к данным с КА «Метеор-М» № 1 и № 2, снабжают исполнение следующих операций:

  • – распаковка данных, приобретаемых приемными комплексами, фильтрация, исправление неточностей;
  • аппроксимация и вычисление элементов внешнего ориентирования для приборной совокупности координат МСУ в совокупности координат WGS-84, формирование навигационных файлов на базе обработки результатов ориентации измерений и прямых местоположения КА, содержащихся в данных;
  • выделение данных КМСС из приборного файла, разбиение на кадры (гранулы), протяженность которых приблизительно равна ширине полосы обзора МСУ, радиометрическая и геометрическая коррекция, географическая координатная привязка видеоинформации по навигационным данным, наряду с этим радиометрическая и геометрическая коррекция выполняется согласно данным иногда проводимых полетных калибровок;
  • геометрическое совмещение зональных данных в кадре на заданной географической сетке.

Географическая привязка видеоинформации, в большинстве случаев, осуществляется на базе результатов обработки данных ориентации измерений и прямых местоположения КА, содержащихся в выходном кадре аппаратуры бортового синхронизирующего координатно-временного устройства (БСКВУ?М). Данное устройство содержит аппаратуру спутниковой навигации ГЛОНАСС, и прибор астроориентации БОКЗ-М, предназначенный для точного определения инерциальной трехосной ориентации КА согласно данным произвольных участков небесной сферы, т.е. ориентации КА довольно инерциальной совокупности координат в любой момент времени. При отсутствия данных БОКЗ-М для геометрического совмещения зональных данных и географической привязки маршрута употребляются общедоступные баллистические эти NORAD (North American Aerospace Defense Command), в которых отсутствует информация об ориентации КА в момент съемки.

Опыт эксплуатации аппаратно-программных средств продемонстрировал, что автоматическая географическая координатная привязка по свободным орбитальным данным NORAD дает погрешности порядка 5 км, неточность в геометрическом совмещении зональных данных образовывает величину около пяти километров. Применение информации БОКЗ-М сокращает погрешности привязки до 500 м для КА «Метеор-М» № 1 и до 60 м — для КА «Метеор-М» № 2. Точность совмещения зональных данных наряду с этим образовывает 200–500 м для КА «Метеор-м» № 1 и 60 М — для КА «Метеор-М» № 2. Нужно подчернуть, что указанные неточности геореференцирования для КА «Метеор-М» № 1 появляются, по большей части, из-за погрешности привязки видеоданных к сетке времени КА [4]. В КА «Метеор-М» № 2 привязка данных ко времени производится на аппаратном уровне, что разрешает довести точность геореференцирования до одного пикселя (60 м), что в целом соответствует общепринятым требованиям к информации ДЗЗ среднего разрешения.

Радиометрическая коррекция данных КМСС выполняется согласно данным наземных предполетных опробований на сертифицированных средствах ВНИИОФИ. Совершённое во время летных опробований сопоставление данных КМСС и MODIS/Terra продемонстрировало, что относительная погрешность расхождения данных не превышает величины 10%, соответственно представляется вероятным трактовать эти КМСС, как спектральную плотность энергетической яркости на верхней границе воздуха.

НКПОР Роскосмоса снабжает хранение и получение следующих выходных продуктов обработки информации КМСС, предназначенных для яркого применения конечными потребителями:

  • эти уровня 1В — радиометрически и геометрически скорректированные, географически привязанные без применения опорных точек, в виде файлов-матриц зональных данных, файлов-сеток географической файла и привязки-заголовка;
  • эти уровня 2А — синтезированные, трансформированные в одну из стандартных картографических проекций (UTM либо полярная стереографическая) без применения опорных точек, представленные в яркостях либо коэффициентах яркостей, в виде файлов в форматах JPEG, ENVI (*.hdr), Erdas Imagine (*.img), GeoTIFF;
  • эти уровня 2А (см. выше), атмосферно скорректированные по выбранной стандартной зимней либо летней модели воздуха, в виде файлов в форматах JPEG, ENVI (*.hdr), Erdas Imagine (*.img), GeoTIFF;
  • эти уровня 3А — синтезированные, трансформированные в стандартную картографическую проекцию (UTM либо полярная стереографическая) методом ортотрансформирования, в виде файлов в форматах JPEG, ENVI (*.hdr), Erdas Imagine (*.img), GeoTIFF;
  • обзорные изображения («квиклуки») с пространственным разрешением 1 км, одноканальные при исполнения обработки согласно данным баллистического прогноза и цветосинтезированные – в остальных случаях, в форматах JPEG, ENVI (*.hdr), Erdas Imagine (*.img).

Примеры визуализированных данных уровня обработки 1B представлены на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Пример визуализации данных, взятых КМСС КА «Метеор-М» № 2. Камчатский залив
Рис. 2. Пример визуализации данных, взятых КМСС КА «Метеор-М» № 2.
Дельта Волги

На данный момент открытый доступ к данным КМСС, методом обработки возможности и обеспечения приёма, предоставлен лишь для участников консорциума УНИГЕО. Роскосмосом рассматривается вопрос об открытии данных КМСС для широкого круга потребителей, а также зарубежных, через портал открытых данных в сети.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Чуркин Л. А., Космический комплекса гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-3М» со спутником «Метеор-М» // Геоматика, 2009, № 3(4).
  2. ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» [электронный ресурс] – Режим доступа: www.vniiem.ru (дата обращения 05.03).
  3. Аванесов Г. А., Полянский И. В., Жуков Б. С. и др. Комплекс многозональной спутниковой съемки на борту КА«Метеор-М» № 1: три года на орбите // Изучение Почвы из космоса, 2013. № 2.
  4. Т.В. Кондратьева, А. В. Никитин, И. В. Полянский, Точность координатной привязки видеоданных камер МСУ-100/50 КА «Метеор-М» № 1 // Современные неприятности дистанционного зондирования Почвы из космоса, 2013. Т. 10. № 3.

Спутники Ресурс-ДК и Метеор-3М


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: