Автоматизация процесса получения данных ДЗЗ европейской космической программы Sentinel

Использование данных дистанционного зондирования глубоко развито в области наук о Земле. В последние годы растет число организаций, которые разрабатывают и запускают собственные космические аппараты (КА) для мониторинга земной поверхности, а также организаций, занимающихся получением, обработкой и продажей спутниковых данных [1].

Одновременно с улучшением разрешающего качества сенсоров и ростом общего числа спутников, соответственно увеличивается и производительность самих КА, что в совместном итоге приводит к усложнению форматов данных и к значительному увеличению общего объема пространственной информации, которую необходимо получать, обрабатывать и накапливать. Наибольшая часть этих данных принадлежит зарубежным коммерческим или государственным организациям. Область российского сектора данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) развита чрезвычайно слабо. В свете такой обстановки не целесообразно выполнять накопление полного массива свободно распространяемых данных космосъемки. Лучший вариантом является – использовать имеющиеся каталоги организаций, основной сферой деятельности которых и является накопление данных ДДЗ. При необходимости получения данных космосъемки для научных исследований на конкретную территорию, имеется возможность подключения и получения данных с космических аппаратов Sentinel, Landsat, Modis, AVHRR, Aster и других. Каждый вид космического аппарата имеет свои характеристики (тип съемки, полоса захвата, разрешение, периодичность съемки и др.). Такая организация более разумна. Нет необходимости в приобретении дорогостоящего оборудования для хранения огромнейшего массива данных получаемых ежедневно с большого числа спутников. Использование сервисов, которые предлагают получить данные ДЗЗ, позволит получить как новые, так и архивные данные, с помощью которых можно провести временной анализ изменений.

Актуальность проблемы автоматизации заключается в том, что с ГИС работают пользователи c разной степенью знаний в данной области, следовательно, процесс автоматизированного получения данных должен быть ориентирован на конечного пользователя (далее – КП). КП могут быть инженеры, агрономы, представители управлений с/х муниципальных районов. Они, в большинстве случаев, не являются специалистами в области получения и обработки данных ДЗЗ, не имеют навыков работы в среде систем ДЗЗ, геоинформационных систем и их аналогов в web-среде. Следовательно, автоматизация процесса получения данных ДЗЗ должна исключить специальные требования к квалификации КП. Так же, автоматизация процесса позволит исключить оператора из процесса работы.

В качестве решения одной из проблем была поставлена цель работы, которая заключается в разработке модуля для автоматизации процесса получения данных ДЗЗ. Чтобы достичь поставленную цель потребовалось сформулировать следующие задачи:

1.  Поиск сервиса с открытыми данными ДЗЗ.

2.  Разработка модуля автоматизации процесса получения данных ДЗЗ на примере европейской космической компании Sentinel.

3.  Интеграция сервиса в рабочую систему на примере ГИС DigitalAtlas.

При решении первой задачи было произведено сравнение источников ДЗЗ. Список сравнивания включал в себя организации: United States Geological Survey (USGS), The Global Land Cover Facility (GLCF) и «Космоснимки». Критериями сравнительного анализа являлись: возможность поиска требуемых снимков, возможность загрузки растровых данных, объем открытых видов данных ДЗЗ, периодичность обновления данных, условия распространения данных.

В процессе анализа было выявлено следующее: возможность поиска актуальных снимков и загрузки растровых данных являются основными функциями всех систем, самое большое количество открытых данных ДЗЗ представлено у сервиса USGS, периодичность обновления архива данных у компаний USGS и «Космоснимки» – ежедневное, а у GLCF данные архива не обновляются, условия распространения данных у USGS и GLCF – бесплатное, а у компании «Космоснимки» – платное, на основе заявок.

В результате было принято решение работать с источником данных USGS, так как имеет самое рациональное решение для разработки.

Для решения задачи №2 был разработан скрип автоматизации на языке Python. Скрипт основан на сетевом подключении к серверу USGS, установление сессии, передачи запроса на поиск данных, состоящий из координат требуемой области данных, даты съемки и типа спутника. Сервер в ответ на запрос передает список доступных данных, удовлетворяющих запросу, с указанием ссылок на скачивание.

В процессе интеграции разработанного модуля автоматизации в ГИС DigitalAtlas был разработан графический модуль для работы с ним. Графический модуль и система DigitalAtlas разработаны на программной платформе Microsoft Silverlight. Данный графический модуль, изображенный на рисунке 1, располагается в углу поверх карты Земли и позволяет выделить область в которой требуется выполнить поиск данных ДЗЗ, а также перейти к расширенному режиму уточнения фильтров отбора (рисунок 2), нажав кнопку - «Настройки».

Рисунок 1. Графический модуль в геоинформационной системе DigitalAtlas

В режиме расширенного поиска пользователю предоставляется возможность выбрать/уточнить следующие параметры: область поиска, задаваемая в координатах, дату съемки, спутник, сенсор, разрешение и угол наклона.

Рисунок 2. Окно расширенного режима поиска

После уточнения фильтров отбора, пользователь должен нажать кнопку – «Далее», система в ответ на нажатие произведет запуск разработанного скрипта автоматизации получения данных ДЗЗ, входными данными которого будут выбранные фильтры поиска. По завершении работы скрипта, в графическом окне системы DigitalAtlas отобразится список всех найденных данных ДЗЗ удовлетворяющих запросу (рисунок 3). В списке для каждого космоснимка отображается его индентификатор, тип спутника, разрешение, угол и дата съемки.

Рисунок 3. Окно результата отбора данных дистанционного зондирования Земли

В результате найденных данных ДЗЗ, для скачивания этих космоснимков требуется добавить их в заказ, нажав соответствующую кнопку. По нажатию кнопки, на сервер ГИС DigitalAtlas будут загружены отобранные данные ДЗЗ.

Разработанный модуль автоматизации процесса получения данных ДЗЗ должен исключить специальные требования к квалификации КП. Так же, автоматизация процесса позволит исключить оператора из процесса работы. Это повысит качество и оперативность выдачи актуальных данных, так как ему не придется самому искать картографическую информацию в открытых источниках данных и загружать ее на сервер.