Результаты оценки применимости сжатия с потерями LERC для данных ДЗЗ в задачах мониторинга

Задачи мониторинга природных и антропогенных объектов и процессов с использованием данных ДЗЗ требуют всё больших и больших объёмов данных для своего эффективного решения. Это происходит как за счёт увеличения объёмов и информативности доступных данных, так и за счёт перехода от использования сеансовых наблюдений, которые могут быть достаточно редкими, к применению восстановленных ежедневных рядов данных. В таких условиях задача эффективного сжатия данных становится максимально актуальной. Существующие алгоритмы сжатия данных без потерь на сегодня достигли своего предела, позволяя достигать степеней компрессии порядка 1,5-2,5 в зависимости от типа сжимаемых данных.
В докладе дана оценка возможности применения алгоритма сжатия с контролируемой потерей качества LERC (1), который позволяет жёстко ограничивать вносимые искажения в сжимаемые данные, к данным ДЗЗ и применения сжатых таким образом данных в реальных задачах мониторинга и классификации объектов. Для проведения такой оценки в рамках работы была создана тестовая выборка данных прибора MSI КА Sentinel-2 на часть Европейской территории России за 2024 год, которая была сжата алгоритмом LERC со специально подобранной максимально допустимой ошибкой сжатия (2). Далее на базе исходной и сжатой выборок были построены восстановленные ежедневные временные ряды индекса NDVI, которые и сравнивались как между собой, так и с исходными сеансовыми измерениями. Кроме того, оба восстановленных ряда были использованы в задаче классификации сельскохозяйственных полей и определения преобладающей культуры на поле.
Проведённые сопоставления показали, что при условии соблюдения критериев подбора максимально допустимой ошибки результаты расчёта индексов, восстановления рядов и решения задач классификации практически не изменяются при использовании данных, сжатых алгоритмом LERC, относительно исходных данных. Использование же данного алгоритма сжатия позволяет снизить объём хранимых данных в 2,5 - 2,7 раз относительно объёмов, сжатых без потери качества.
Работа выполнена в рамках темы "Большие данные в космических исследованиях: астрофизика, солнечная система, геосфера" (тема "Космос-Д", гос. регистрация 122042500019-6) с использованием возможностей центра коллективного пользования "ИКИ-Мониторинг"(3).