Интеграция информационного и программного обеспечения для задач тематической обработки данных дистанционного зондирования Земли

Анализ современных технологий разработки информационных систем для поддержки решения различных прикладных задач на основе данных дистанционного зондирования Земли показывает тенденцию развития таких систем в направлении интеграции уже существующего информационного и алгоритмического обеспечения.
Нами предложена модель интеграции разнородных распределённых данных ДЗЗ и алгоритмов тематической обработки, основанная на использовании теории автоматов. Реализация предложенной модели показана на примере создания информационной системы атмосферной коррекции спутниковых изображений.
Коррекция искажающих факторов атмосферы проводится на основе физического подхода, для реализации которого необходимо использование высокоточных математических моделей атмосферы и информации о параметрах оптико-метеорологического состояния атмосферы в момент проведения спутниковых измерений. Расчет искажающих характеристик атмосферы в данной версии информационной системы производится на основе программы MODTRAN. Вычисления проводятся в цикле для каждой пространственной точки заданного спутникового изображения или его фрагмента.
Эффективный подход к проблеме получения оптимального набора оптико-метеорологических параметров заключается в комплексном использовании результатов измерений и результатов моделирования. В качестве данных о состоянии атмосферы предлагается использовать тематические продукты, полученные на основе измерений спектрорадиометра MODIS, а в качестве альтернативного источника метеоинформации − прогностические модели NCEP (National Centers for Environmental Prediction). Ресурсы для распространения данных обоих типов представлены в Интернете.
Необходимым условием использования спутниковой оптико-метеорологической информации в системах интеграции является оценка ее релевантности. В представляемой информационной системе релевантность определяется по двум критериям:
- критерий соответствия спутникового снимка заданным временным и географическим параметрам;
- критерий качества спутниковых измерений.
Каждый алгоритм обработки данных, интегрированный в системе, определяется как конечный автомат. Управляющая часть системы представляет собой совокупность автоматов, взаимодействующих между собой через общую память. Использование автоматного подхода позволяет автоматизировать проведение процедур обработки данных. Вычислительная среда в автоматическом режиме планирует процесс выполнения задачи таким образом, чтобы процесс максимально соответствовал установленному критерию оптимальности. Автоматная модель системы обеспечивает расширяемость, наблюдаемость и сервис-ориентированный характер системы.
Для описания информационной структуры системы используется инфологическая схема распределенных данных, которая включает параметры, обеспечивающие идентификацию распределенных источников и доступ к данным.
На основе использования автоматной модели и инфологической схемы данных в ИОА СО РАН создан прототип интегрированной информационной системы тематической обработки данных ДЗЗ. На первом этапе разработки в системе реализован алгоритм расчета корректирующих атмосферных поправок. В качестве распределенных источников оптико-метеорологической информации рассматриваются ресурс LAADS Web, а также распределенная инфраструктура ЦКП ДЗЗ СО РАН и электронные архивы спутниковых данных ИОА СО РАН.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 15-07-06811 А.