Архивирование и каталогизация данных ДЗЗ в системах аэрокосмического мониторинга

Ускорение темпов промышленного производства, расширение территорий, активно используемых человеком, необходимость контроля и долгосрочного прогнозирования погодных явлений, мониторинга аварийных и чрезвычайных ситуаций приводят к необходимости оперативного аэрокосмического мониторинга состояния Земной поверхности, гидросферы и атмосферы.

Аэрокосмический мониторинг, в основе которого лежат методы и средства дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), используется для решения комплекса задач исследования состояния и динамики экосистем, прогноза протекающих в них процессов, и характеризуется высокой точностью и оперативностью. Все чаще аэрокосмический мониторинг применяется как метод анализа, оценки и прогнозирования развития процессов обезлесения и эрозии почвы, изменения границ и площадей ледниковых покровов, оперативного мониторинга лесопожарной обстановки, комплексного исследования ландшафтного покрова и повышения эффективности использования природных ресурсов.

В последние годы системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) развиваются преимущественно в направлении расширения функциональных возможностей аппаратуры и наращивания орбитального сегмента. Сегодня наблюдается отставание развития аппаратно-программных средств наземной инфраструктуры по сравнению с техническими возможностями орбитального сегмента, что говорит о необходимости модернизации её компонентов, в частности программного обеспечения.

Основной проблемой, с которой сталкиваются операторы систем обработки и хранения данных ДЗЗ является постоянно возрастающий объём поступающих данных. Нерешённой на сегодняшний день остаётся, в частности, проблема компактного хранения больших объёмов данных ДЗЗ. Как показывает анализ, применение традиционных методов сжатия изображений без потерь к задаче сжатия данных ДЗЗ малоэффективно, поскольку обеспечивает малый коэффициент сжатия. С другой стороны, алгоритмы сжатия изображений с потерями хотя и обеспечивают приемлемую степень сжатия, но в общем случае приводят к неконтролируемой потери информации, что значительно снижает практическую ценность таких данных. Таким образом, актуальной становится задача разработки алгоритмов сжатия (как с потерями, так и без потерь), учитывающих специфику данных ДЗЗ.

Использование механизмов сжатия данных требует наличия вычислительных мощностей, достаточных для выполнения операций сжатия поступающих данных в режиме реального времени или близком к нему. Это, в свою очередь, приводит к необходимости модернизации существующих механизмов распределено-параллельных вычислений и иерархических систем памяти для адаптации их к потребностям информационных систем архивации и каталогизации данных ДЗЗ. При этом разрабатываемые алгоритмы сжатия данных ДЗЗ должны быть также оптимизированы для использования в рамках распределено-параллельной вычислительной системы.

Исследования поддержаны грантом РФФИ проект № 11-07-00027.