Система интерактивной визуализации геофизических данных на основе NASA World Wind

Визуализация является одним из самых эффективных способов анализа и исследования геофизических данных, в том числе данных, полученных со спутников. Можно сформулировать три основных требования к ПО для визуалиации научных данных: ПО должно позволять исследователю охватывать глобальную картину, а при необходимости быстро увеличивать уровень детализации до необходимого; взаимодействие с системой должно происходить интерактивно, без существенных задержек при смене способа отображения или смене отображаемых данных; система визуализации должна быть максимально универсальной и отображать данные из максимально широкого круга источников.

В качестве исходного ПО для визуализации было взято приложение NASA World Wind, которое позволяет интерактивно отображать трехмерное изображение земного шара на основе спутниковых изображений Landsat и данных Shuttle Radar Topography. Особенностью NASA World Wind является доступность исходных текстов и архитектура, позволяющая расширять возможности ПО. Использование библиотеки Microsoft DirectX и современных средств аппаратного ускорения позволяет эффективно отображать сложные трехмерные данные.

На основе World Wind была создана система, позволяющая отображать геофизические данные различных форматов. Поддерживаются скалярные поля на равномерной сетке по широте/долготе, а также визуализация спутниковых данных Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) на поверхности Земли. При визуализации данных DMSP применяется динамическое изменение разрешения изображений, позволяющее совместить высокую производительность и необходимый уровень детализации.

В качестве интерфейса для получения данных применяются протоколы системы Environmental Search Scenario Engine (ESSE), созданные на основе OGSA-DAI и языка разметки XML, а также сервисы Thematic Realtime Environmental Distributed Data Services (THREDDS). Более того, система построена таким образом, чтобы собственно визуализация не зависела от источника данных, тем самым делая простым процесс добавления новых источников данных. Использование метаданных и широко распространенных протоколов позволяет сделать систему визуализации легко адаптируемой, в том числе и для отображения спутниковых данных из систем, отличных от DMSP.

Данная работа выполняется при поддержке Microsoft Research Cambridge.