Новые подходы к организации оперативного космического мониторинга

Космический мониторинг заключается в непрерывном многократном получении информации о качественных и количественных характеристиках природных и антропогенных объектов и процессов с точной географической привязкой за счет обработки данных, получаемых со спутников дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Космический мониторинг позволяет получать однородную и сравнимую по качеству информацию единовременно для обширных территорий, что практически недостижимо при любых наземных обследованиях.
Исходя из этого определения, можно выделить ряд принципиальных требований к космическому мониторингу:
• возможность наблюдения за большими площадями и протяженными объектами;
• высокое пространственное разрешение (до 50 см) и точность, в т. ч. без наземных точек привязки;
• высокая периодичность съемки, оперативность получения исходных и обработанных данных ДЗЗ;
• возможность построения цифровых моделей рельефа (ЦМР) и местности (ЦММ) по стереосъемке с космических аппаратов (КА) ДЗЗ;
• возможность выполнения съемки в большом количестве спектральных каналов;
• возможность использования материалов космического мониторинга напрямую во всех стандартных ГИС.
Есть разные варианты получения данных ДЗЗ при осуществлении космического мониторинга. Среди них наибольшее распространение получили два подхода: заказ через дистрибьютора необходимых данных ДЗЗ у оператора КА и установка собственной станции приема, получение лицензии, и прием данных ДЗЗ непосредственно с КА.
Заказ необходимых данных ДЗЗ через дистрибьютора — наиболее распространенный способ получения необходимой информации для космического мониторинга.
Установка собственных станций приема и получение данных непосредственно с космических аппаратов, на первый взгляд кажется наиболее эффективной, однако анализ преимуществ и недостатков говорит об обратном.
Станции приема позволяют принимать данные ДЗЗ только с некоторых спутников (в основном, среднего и низкого разрешения), поэтому их применение эффективно для организаций (компаний), решающих, например мониторинговые задачи с применением радарных данных, или работающих с метеоданными ДЗЗ. Для пользователей, которым космические снимки нужны в качестве средства для решения практических задач, таких например, как экологический и сельскохозяйственный мониторинг, крупномасштабное картографирование и многие другие, собственные станции приема вряд ли могут быть полезны, а затраты на их приобретение представляются чрезмерными.
В мире персональные станции были актуальны 10–12 лет назад, когда не было нынешних технологий скоростной передачи данных, бортовые запоминающие устройства (ЗУ) имели ограниченный объем, что предполагало регулярный сброс накопленных данных на наземный сегмент во избежание переполнения ЗУ и потери части данных.
В настоящее время ведущие мировые операторы работают по совершенно другим схемам: данные с современных КА сбрасываются на одну-две станции оператора, и доводятся до потребителя посредством высокоскоростных каналов связи с использованием сетевых технологий. Сейчас на персональные станции можно принимать, как правило, данные с морально (да и физически устаревших КА). Данные с самых современных КА ДЗЗ (WorldView-1,2, GeoEye-1, RapidEye, ALOS, TerraSAR-X и др.) на персональные станции приема не передаются, а операторы этих спутников не предусматривают такой возможности и в будущем.
Во всем мире государственные организации и агентства (а они, как правило, и являются главными пользователями станций приема) отказываются от использования персональных станций приема, и переходят к заказу съемок операторам КА ДЗЗ и получению данных непосредственно от них (или через дистрибьюторов).
Бурное революционное развитие отрасли ДЗЗ привело к тому, что оба традиционных подхода уже не могут обеспечить современный уровень задач космического мониторинга.
Все это требует пересмотра традиционных подходов к космическому мониторингу. Новый подход, предлагаемый компанией «Совзонд» предполагает активное использование виртуальных инструментов получения данных. В этом случае традиционные дистрибьюторы (поставщики данных ДЗЗ) уступают место системным интеграторам.
При использовании нового подхода заказчику обеспечивается возможность доступа к данным ДЗЗ посредством геопорталов и геосерверов.
Отметим главные предпосылки, дающие преимущество станциям прямого доступа:
• появление широкополосных каналов передачи данных (увеличение скоростей, объемов, устойчивости, качества передачи данных, снижение стоимости);
• появление КА новейшего поколения (сверхвысокого разрешения, высокого разрешения картографического назначения,высокого разрешения природоресурсного мониторингового назначения,радарных сверхвысокого разрешения);
• развертывание на орбите отечественной навигационной системы ГЛОНАСС;
• появление технологий высокопроизводительной потоковой обработки данных ДЗЗ, в т. ч. большого числа спектральных каналов и стереосъемки даже без наземных опорных точек;
• появление новейших систем визуализации геопространственной информации и поддержки принятия решений.
Новый подход получения данных ДЗЗ (виртуальный прием, минуя дистрибьютора) делает космический мониторинг особенно перспективным в качестве информационно-аналитической основы ситуационных центров различного уровня. Космический мониторинг обеспечит наблюдение за теми или иными видами природных ресурсов, промышленными, транспортными объектами. Виртуальный прием — главная гарантия оперативного получения пространственной информации в ситуациях требующих принятия безотлагательных решений: экологические проблемы, чрезвычайные ситуации.