Планирование космической съемки КА ДЗЗ на основе технологий геопространственного интеллекта

В настоящее время задача оптимизации планирования спутниковой съемки является весьма актуальной. В ведущих странах мира это обусловлено высокой коммерциализацией космической деятельности в сфере ДЗЗ, а также растущей производительностью современных космических аппаратов. Увеличение количества потребителей формирует потребность в рациональном распределении бортового ресурса и проведении съемок исключительно тех районов, по отношению к которым существует постоянный интерес специалистов. В противном случае происходит переполнение архивов данными ДЗЗ, объемы которых превышают возможность по их хранению. Например, по состоянию на конец марта 2010 года объем архива ДЗЗ компании DigitalGlobe превысил 1 млрд. км2, что почти в 2 раза больше, чем площадь всего земного шара. При этом общая производительность ОУ компании составляет 1,5 млн. км2 в сутки.
Упомянутые выше проблемы могут быть решены непосредственно в процессе планирования космической съемки. Классические работы по указанной тематике разделяют этот процесс на три этапа: перспективного, долгосрочного и оперативного планирования и, в основном, содержат методики расчета и прогнозирования орбит, отбора рабочих витков и т.д. для КС, которые эксплуатируются в интересах потребителей с одинаковыми приоритетами или одного главного потребителя (оборонного ведомства или спецслужбы).
Из более современных исследований интересны работы Машкова О.А. и Фриза С.П., в которых представлена оригинальная методика оптимизации планирования работы КА ДЗЗ на основе комплексного использования различных оптимизационных моделей. Однако, учитывая определенную громоздкость методики, на лиц, принимающих решения (ЛПР), все еще возлагается значительная нагрузка по выбору оптимального варианта плана проведения съемки из множества возможных решений. Ни в одной из указанных работ не предложены методы оптимизации планирования, которые базировались бы на объективных потребностях потребителей данных ДЗЗ с учетом приоритета заявок.
В Украине в данных ДЗЗ все больше нуждаются органы власти гражданского сектора (МЧС, Минагрополитики, Минприроды, Госкомзема, Госкомстата и т.д. Единственным бесплатным ресурсом получения таких данных является КА ДЗЗ «Сич-2», который был успешно запущен в 2011 году.
Выполнить заявки всех потребителей, интересы которых часто не совпадают, очень сложно. Поэтому возникает необходимость в оптимизации планирования работы целевой аппаратуры КА для рационального распределения имеющегося бортового ресурса. Лицам, принимающим решения (ЛПР), в процессе планирования работы КА приходится по собственному усмотрению ранжировать заявки, полученные на всех этапах планирования, и формировать оптимальный маршрут и порядок съемки.
В докладе будут изложены подходы, позволяющие оптимизировать процесс планирования с использованием накопленного опыта лиц, принимающих решения, не только со стороны ЛПР (ДКАУ, операторский центр, оператор систем ДЗЗ), но и со стороны заказчика (министерство или ведомство). Учитывая «нечеткую природу» экспертных знаний предложен метод формирования базовых зон интереса с использованием экспертных знаний, технологий геопространственного интеллекта и математического аппарата «нечетких множеств».
В докладе будет также представлен новый подход к выбору оптимального маршрута съемки КА «Сич-2» в режиме программных поворотов, с отклонением от надира, который основывается на применении методов системного анализа и многокритериальной дискретной оптимизации. Данный подход предполагает формирование множества возможных маршрутов съемки зон интереса на основе использования карт потребностей органов исполнительной власти в данных ДЗЗ по месяцам года, а также выбор оптимального маршрута с помощью генетического алгоритма.