Сегодня - 10.07.2020

Быстрее, чем в NASA

03 марта 2020

Ученые Института вычислительных технологий СО РАН оптимизируют обработку данных спутникового мониторинга Земли.

Елена МамашИВТ СО РАН уже достаточно долгое время сотрудничает с Научно-исследовательским центром «Планета», входящим в структуру Росгидромета. Технологии обработки данных с орбиты совершенствуются год за годом. Как именно — рассказала старший научный сотрудник ИВТ СО РАН кандидат физико-математических наук Елена Александровна Мамаш, работающая в совместной с Алтайским государственным университетом лаборатории аэрокосмического мониторинга и обработки данных.
 
«С 2012 года, когда я пришла в институт, наблюдается достаточно заметный прогресс — как в инструментальной, так и в программной части. Увеличивается число спутников, предоставляющих информацию о состоянии территории Сибири. Соответственно нарастает поток данных — и у нас, и во всем мире они занимают всё больше места в хранилищах. При этом важны не только отдельные показатели, но и их динамика, дающая представление о процессах, происходящих вокруг нас: изменениях состояния снежного покрова, атмосферы, водоемов, лесов, хозяйственных угодий и многого другого». 
 
Как пояснила Елена Мамаш, речь идет об оптимизации работы со спутниковыми данными по нескольким параллельным направлениям: хранение и доступ, повышение оперативности обработки и числа интерпретаций единицы информации (чтобы «выжать» как можно больше из одного снимка или фрагмента, показания бортового прибора и так далее). «Проблема работы с данными стоит достаточно остро, поскольку требует больших мощностей, — прокомментировала исследовательница. — Нужны специальные программы и пакеты, удобные интерфейсы. Одно поколение быстро сменяет другое».
 
ИВТ СО РАН и НИЦ «Планета» находятся в числе немногих российских структур, получающих информацию как с национальных, так и с зарубежных спутников: сегодня это американские аппараты Landsat, Aqua и Terra и сменяющие их Suomi NPP и NOAA 20, российские — семейства «Метеор-M», «Канопус-В» и «Ресурс-П». Используются также архивные данные, ранее полученные с французского SPOT. «Основное пользовательское отличие наших разработок — их применимость к длинным рядам данных, позволяющая строить параметрические картины за прошедшие годы и десятилетия, — конкретизировала Елена Мамаш. — Это очень интересно с точки зрения долговременного анализа природных и антропогенных процессов». 
 
«Во всем мире программные продукты для обработки данных спутникового мониторинга можно буквально посчитать на пальцах, — рассказала Елена Александровна. — Поэтому перед нами стоят задачи в чем-то уникальные, особенно если говорить про анализ рядов данных, полученных с 1970-х годов. В нашем институте соответствующая система создана давно, но реальность подталкивает нас к ее модернизации через разработку новых методов и моделей. Универсальных инструментов не бывает, но хочется расширять и расширять круг исходных данных и решаемых задач — в интересах как науки, так и практики».
 
Устойчивые тепловые аномалии на территории Новосибирска
   Устойчивые тепловые аномалии на территории Новосибирска
 
«Наши программы интересны и тем, что совместимы с зарубежными, например визуализация данных, загружаемых в нашу систему, реализуется на основе сервиса Google Earth, — пояснила исследовательница. — Уникальность же разработки ИВТ СО РАН заключается в специфичных алгоритмах обращения с данными, которые позволяют избежать этапа их пересчета на регулярную сетку. Наш метод не требует этой процедуры, что ускоряет обработку поступающей информации, а также минимизирует объемы хранилищ. Сегодня весь накопленный объем занимает до 450 терабайт, это сравнительно мало. Возвращаясь к скорости обработки — этот показатель зависит от объема данных и конкретной задачи: в среднем эта операция занимает от нескольких секунд до 20 минут. Преимуществом нашей системы является то, что сведения поступают оперативно, опережая получение данных NASA на 4 часа, что может быть критически важным фактором при мониторинге чрезвычайных ситуаций — например, лесных пожаров».
 
Новосибирск и Новосибирская область, а также Алтайский край — регионы, информация о состоянии которых приходит в ИВТ СО РАН в наибольшем объеме и обрабатывается с максимальной глубиной и разнообразием. Например, год за годом можно отследить источники нагрева городской атмосферы и критические точки, центры загрязнений, пожаро- и паводкоопасные участки, динамику расширения свалок и многое другое. «К сожалению, у нас практически не налажены контакты с региональными ведомствами, с МЧС, — констатировала Елена Мамаш. — Я помню эпизод, когда коллеги из Барнаула зафиксировали на местности небольшой очаг пожара, но пока власти осознавали происхождение информации и степень доверия к ней, выгорело целое село. Мы сотрудничаем и с почвоведами, и с аграриями, с Институтом автоматики и электрометрии СО РАН — взаимодействуем как разработчики, но с чиновниками и оперативными службами такого контакта пока не сложилось».
 
«Наука в Сибири»
 
Фото Андрея Соболевского, схема из презентации Елены Мамаш
 
Ваша оценка: Нет Средняя: 4.3 (6 votes)
Поделись с друзьями: 

Система Orphus