П.А. Лошкарев (Научно-исследовательский институт точных приборов)
О.О. Тохиян (Научно-исследовательский институт точных приборов)
В.А. Заичко (Роскосмос)


Создание и развитие космических средств и технологий дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в настоящее время являются одними из важнейших направлений применения космической техники для социально-экономических и научных целей.

Единая территориально распределенная информационная система ДЗЗ (ЕТРИС ДЗЗ) создается для обеспечения качественного обслуживания потребителей, что среди прочего подразумевает разнообразные формы взаимодействия поставщиков и пользователей информации ДЗЗ.

ЕТРИС ДЗЗ функционально объединяет наземные комплексы, центры, пункты приема, обработки и распространения данных ДЗЗ различных органов, ведомств, организаций, а также их соответствующие ресурсы в единое информационное пространство.

Одним из важнейших элементов информационной инфраструктуры ЕТРИС ДЗЗ является единый банк геоданных.

При реализации проекта решаются следующие задачи:
— запись, накопление, систематизация, долговременное и оперативное хранение геоданных в базах данных и архивах;
— формирование и ведение единого каталога данных ДЗЗ и продукции, созданной на их основе;
— формирование, хранение и обновление растровых непрерывных покрытий поверхности Земли на основе данных ДЗЗ;
— оперативный доступ пользователей к информационным ресурсам банка в соответствии с правами доступа;
— автоматизированное формирование и обработка заявок на получение архивных геоданных, заявок на проведение съемки и обработку данных ДЗЗ.

В состав единого банка геоданных входят центральный и региональные банки данных. Последние формируются в региональных центрах приема и обработки данных (рис. 1).

Рис. 1. Единый банк геоданных ЕТРИС ДЗЗ

Центральный банк геоданных создан на базе Научного центра оперативного мониторинга Земли (НЦ ОМЗ) в 2010 г. и включает в себя:
— единый каталог геоданных;
— архив данных ДЗЗ;
— базу данных заявок на материалы ДЗЗ;
— каталоги поставщиков и потребителей данных ДЗЗ;
— базы данных растровых непрерывных покрытий, векторных слоев, картографических данных;
— геопортал Роскосмоса, который является комплексом оперативного доступа к информации единого банка геоданных ЕТРИС ДЗЗ.

Архитектура банка геоданных позволяет получать сведения как через Интернет, так и через систему обмена данными ЕТРИС ДЗЗ (сеть типа Интранет).

Единый каталог геоданных
При разработке структуры единого каталога геоданных, а также решении задачи унификации процесса получения (выдачи) метаданных был создан универсальный формат метаданных, для чего в свое время был подготовлен документ «Профиль метаданных единого банка геоданных на основе стандартов ISO 19115, ISO 19115-2 и ISO 19139» (далее по тексту — Профиль метаданных).

Профиль метаданных позволяет описывать (каталогизировать) такие пространственные данные, как космические и авиационные снимки, электронные карты в различных формах представления, цифровые модели рельефа и матрицы высот, текстовые документы, цифровые и аналоговые видеоматериалы и т. д.

Профиль метаданных опубликован на Web-сайте НИИ точных приборов ( www.niitp.ru ) и применяется при организации хранения метаданных в едином каталоге геоданных, а также при реализации протоколов обмена метаданными между центрами ЕТРИС ДЗЗ и другими организациями и информационными автоматизированными системами.

В настоящее время единый каталог геоданных содержит описания и обзорные изображения нескольких миллионов космических снимков (с КА «Ресурс-ДК1», «Монитор-Э», «Метеор-3М», QuickBird, SPOT, ALOS и др.) и не имеет ограничений на их количество.

Рис. 2. Интеграция каталогов организаций и ведомств

В каталог на постоянной основе помещаются метаданные, предоставляемые компанией «Совзонд» посредством передачи XML-файлов, соответствующих требованиям Профиля метаданных. Принято принципиальное решение об аналогичных отношениях с ИТЦ «СКАНЭКС», ведется работа по интеграции с каталогами других ведомств и организаций.

Архив данных ДЗЗ
Средства архива позволяют операторам (в соответствии с правами доступа) вносить в него данные ДЗЗ, электронные карты и другую продукцию. При этом метаданные сохраняются в едином каталоге геоданных.

Сведения размещаются в дисковых массивах для оперативного доступа и в ленточной библиотеке для долговременного хранения.

Организована сеть хранения данных на основе технологии SAN (Storage Area Network), которая позволяет передавать информацию с рабочих станций операторов в архив и обратно со скоростью до 8 Гбит/с.
Емкость долговременного архива составляет 990 Тб (с возможностью увеличения до 60 Пб), емкость дискового массива — 24 Тб (с возможностью увеличения до 1 Пб).

Архитектура и технология функционирования архива данных ДЗЗ позволяют масштабировать систему без доработки программного обеспечения.

Процессы размещения данных в архиве, их поиска и извлечения полностью автоматизированы (разработано специальное программное обеспечение).

Функционал архива позволяет наземным комплексам приема, обработки и распространения информации (НКПОР) вести поиск по единому каталогу снятых маршрутов, опорных данных, извлекать их из архива, а после создания продукции помещать ее в архив с формированием метаданных в едином каталоге геоданных.

База данных заявок на материалы ДЗЗ
База данных заявок на материалы ДЗЗ и сопутствующий каталог потребителей формируются по мере подачи заявок на получение архивных данных ДЗЗ или на проведение новой съемки и обработки.

Единый банк геоданных связан с технологическими процессами ДЗЗ, взаимодействуя с АСУ ЦП (система целевого применения средств ДЗЗ), осуществляющей планирование съемки, подготовку исходной информации для проведения обработки и выдачу заданий на обработку. Это позволяет:
— оперативно реагировать на заявки потребителей;
— осуществлять ввод заявок, полученных в бумажном виде, в единую базу данных заявок;
— при планировании работ анализировать наличие данных по единому каталогу и архиву данных ДЗЗ;
— при выдаче заданий ссылаться на подобранные исходные данные, находящиеся в архиве данных ДЗЗ;
— в оперативном режиме на геопортале Роскосмоса через личный кабинет пользователя информировать его о ходе работ;
— выдавать заказанную продукцию через геопортал Роскосмоса.

При этом участники ЕТРИС ДЗЗ работают через систему обмена данными по выделенным каналам, а частные организации — через Интернет (т. е. участники ЕТРИС ДЗЗ отделены от «публичного сегмента»).

Геопортал Роскосмоса
Ресурс открыт в декабре 2010 г. и обеспечивает оперативный доступ, поиск, просмотр характеристик, возможность заказа данных ДЗЗ и продуктов их обработки, а также предоставляет возможность мониторинга наземных территорий и объектов во времени.
При формировании региональных банков геоданных будут развернуты соответствующие геопорталы, связанные с геопорталом центрального банка геоданных.

При создании геопортала Роскосмоса решены следующие задачи:
— поиск в едином каталоге геоданных требуемых материалов ДЗЗ и продуктов их обработки, отображение соответствующих метаданных и формирование заявки на их получение;
— предоставление пользователям сервиса «Личный кабинет», предназначенного для формирования заявок на получение архивных данных, съемку и обработку снимков, для контроля выполнения этих заявок, внесения изменений и уточнений в содержание и параметры заявок, получения доступа к скачиванию продукции, подготовленной в соответствии с заявками;
— создание растровых непрерывных покрытий земной поверхности из материалов аэрокосмической съемки для использования в качестве дополнительной информации для поиска, навигации и повышения наглядности отображения данных в системе геопорталов, а также в качестве самостоятельного вида продукции ДЗЗ;
— анализ изменений местности на основе материалов ДЗЗ, полученных в разное время;
— импортирование и геокодирование тематических (формализованных) данных, создание векторных слоев (точечных, линейных, площадных) с требуемыми атрибутами.

Одним из сервисов, предоставляемых пользователям, является программный доступ к их информационным ресурсам, что позволяет подключать единый банк геоданных и использовать его контент на других информационных порталах.

Растровые непрерывные покрытия снимками КА «Ресурс-ДК1» предоставлялись посредством Web-сервиса для отображения публичной кадастровой карты на портале услуг Росреестра, тематических данных на порталах центров космических услуг Удмуртской Республики и Кировской области.

В настоящее время растровое покрытие снимками КА «Ресурс-ДК1» содержит 1,8 тыс. изображений, полученных с 8 августа 2006 г. по 15 июля 2010 г. и отражающих 5,2 млн км2 территории России (30% площади страны). Архив постоянно наращивается. Покрытие «Метеор-М1» ежедневно дополняется актуальными снимками, на которых можно рассмотреть, например, области пожаров и извержений вулканов.

При наращивании группировки космических спутников Российской Федерации геопортал Роскосмоса обеспечит работу с данными ДЗЗ КА «Канопус-В», «Ресурс-П» (запуск планируется в 2011 г.) и другими перспективными аппаратами. Имеются в виду формирование непрерывных покрытий, поиск и заказ по единому каталогу геоданных.

Рис. 3. Геопортал Роскосмоса

Будет продолжено наполнение единого каталога метаданными о наличии космических снимков (а также карт, цифровых моделей рельефа и т. д.) в других организациях и ведомствах.

Для удобства поиска и получения справочной информации планируется наполнение ресурса электронными картами, сведениями об административно-территориальном делении, адресах, объектах транспорта, промышленности, сельского хозяйства и т. д.

При выборе программного обеспечения и технологий для обслуживания единого банка геоданных был учтен современный мировой опыт, проанализированы коммерческие и открытые решения, в том числе в следующих областях:
— разработки программного обеспечения;
— создания систем управления базами данных;
— использования средств обработки данных ДЗЗ;
— построения сетей хранения данных;
— обеспечения высокой доступности (кластерные решения) и т. п.
Созданное программное обеспечение является кроссплатформенным, что позволяет обеспечить свободный доступ к системе, а также упрощает использование наработок в схожих системах.

Технологии организации центрального банка геоданных на базе НЦ ОМЗ позволяют определить некоторые перспективные направления работ, связанные с интеграцией данных и расширением функциональных возможностей создаваемых банков геоданных.

В целях обеспечения единой технологии оперативного и долговременного хранения космической информации ДЗЗ в НЦ ОМЗ, а также для унификации программных и технических средств работы с архивом подготовлено решение о формировании на основе единого банка геоданных объединенного банка геоданных, в соответствии с которым создание комплексов архивации и хранения данных ДЗЗ в НКПОР перспективных космических систем будет выполняться как разработка его составных частей.

Данную технологию предполагается использовать и при организации банка данных валидационных наблюдений в рамках системы валидационных подспутниковых наблюдений.

В целом создание единого банка геоданных с унифицированными технологиями хранения, распространения информации и предоставления соответствующих услуг и сервисов является ключевым моментом в решении проблемных вопросов, ограничивающих использование данных ДЗЗ.