Четырнадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса"
XIV.B.407
Storm Ice Oil Wind Wave Watch System (SIOWS): Arctic
Web ГИС для мониторинга состояния Арктики
Мясоедов А.Г. (1), Азаров С.М. (1), Балашова Е.А. (1), Блохин Ю.Г. (1), Гренишин А.В. (1), Заболотских Е.В. (1), Зубкова Е.В. (1), Кудрявцев В.Н. (1), Монзикова А.К. (1)
(1) Лаборатория спутниковой океанографии, Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
В последние годы все актуальнее становится вопрос о высококачественном предоставлении доступа к данным, их визуализации и информации об окружающей среде во всем мире, в целом, и в регионах в частности, в том числе и в Арктике.
Работая со спутниковыми данными, особенно, когда эти данные хранятся в виде полных витков (данные, сформированные после одного витка спутника по орбите), в исходном формате, да ещё и в полном разрешении, пользователи сталкиваются со следующими основными проблемами:
Объём. Архив спутниковых данных за период существования спутника может достигать тысяч терабайт. Это делает задачи обработки, особенно при работе с файлами витков, ресурсо- и времяёмкими.
Доступ. Спутниковые данные распределены неравномерно по разным серверам и гетерогенны по своей структуре. Они доступны на разных сайтах с разнообразными средствами доступа (ftp, OpenDAP, и др.). Отсутствие централизованного каталога, единой точки доступа или стандартизованных возможностей получения доступа к данным, всё это делает сбор спутниковых данных трудоёмкой задачей.
Формат. Данные хранятся в большом количестве разнообразных форматов, маловероятно, чтобы пользователи владели методами чтения и обработки всех этих типов.
Комбинирование. Спутниковые данные имеют различные платформы и разрешение, в результате комбинирование этих данных для решения синергетических задач, зачастую, зависит от временных и пространственных условий колокации (пространственно-географической и временной привязки), за которыми имеющиеся данные более не актуальны. Выбор и сопоставление данных по таким условиям также очень трудоёмкая и время затратная задача.
Вышеперечисленные проблемы часто решаются путём создания провайдерами данных конкретных продуктов с координатной привязкой, с ухудшением разрешения в глобальном масштабе или с высокой разрешающей способностью, но по конкретным региональным областям, представляющим научный интерес. Такая продукция действительно намного удобнее в использовании и частично решает вопрос хранения и обработки данных. Однако этот подход не применим, как только кто-то хочет получить доступ к данным с полным разрешением, в областях, исключённых из спутникового покрытия в предопределённых (рутинных) продуктах.
Также необходимо учитывать, что значительная часть систем по предоставлению данных или их визуализации предоставляет к ним доступ в гридированной проекции меркатор, которая не предназначена для анализа полярных областей, в т.ч. Арктического региона, в силу специфики проекции. Соответственно, прежде чем приступать к работе с подобными данными их необходимо перепроециоровать в полярную стереографическую проекцию.
Таким образом, у пользователя просто нет иного выхода, кроме как возвращаться к исходным данным с полным разрешением (широкополосным виткам данных), конечно же, при их наличии в свободном доступе, а также самому решать все вопросы, затронутые выше.
В настоящее время, ряд международных центров обработки и архивации данных дистанционного зондирования производит обработку спутниковых данных и предоставление пользователям доступа к готовым спутниковым продуктам. К примеру, http://www.aviso.oceanobs.com, http://www.ghrsst.org, http://www.podaac.jpl.nasa.go, http://www.nsidc.org, http://www.ssmi.com.
Помимо центров обработки и архивации, на сегодняшний день существует также несколько известных международных проектов, развивающих многофункциональные сервисы в области визуализации спутниковых продуктов, in situ измерений и данных моделирования. Например, https://planetos.com, http://cartodb.com, https://www.mapbox.com, http://stamen.com, https://worldview.earthdata.nasa.gov/.
Все онлайн информационные системы в мире, предоставляющие доступ к продуктам дистанционного зондирования Океана, включая упомянутые сайты, можно разделить на две основных категории:
1. системы, представляющие собой лишь средства хранения, каталогизации, поиска и иногда визуализации спутниковых данных в низком разрешении, так называемые квиклуки (превью изображений);
2. системы визуализации геопривязанных спутниковых изображении в полном разрешении, без возможности интерактивной работы с самими данными.
Подытоживая всё вышесказанное, можно заключить, что, несмотря на несомненные достижения международного сообщества в области создания систем по предоставлению доступа к данным и их визуализации, на сегодняшний день не существует самодостаточной онлайн региональной геоинформационной системы, предназначенной для:
мониторинга состояния системы океан-лёд-атмосфера в Арктическом регионе,
онлайн интерактивной работы с визуализируемыми данными в режиме реального времени.
Коллектив авторов разработал новую онлайн интерактивную Геоинформационную Систему Информирования об Океанических Внештатных Ситуациях в Арктическом регионе (вэб ГИС СИОВС: Арктика), использующую передовые компьютерные технологии и научные методы, позволяющую решить основные проблемы, возникающие при работе со спутниковыми данными: Объём, Доступ, Формат, Комбинирование. А также, позволяющую предоставить пользователям быстрый и гибкий инструмент для поиска, синергетического анализа и извлечения готовых продуктов из большого разнообразия данных, которые точно соответствуют его потребностям и интересам.
Ключевые слова: Арктика, ГИС, веб-технологии, мониторинг, комплексный анализ, спутниковые данные, моделирование, интерактивная визуализация, интерактивная обработка, базы данных.
Технологии и методы использования спутниковых данных в системах мониторинга
101