Архитектура корпоративной информационной системы...

Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства

Москва, 3-5 октября 2011 г.

Національна академія наук УкраїниІнститут геологічних наук

Науковий центр аерокосмічних досліджень Земли

Україна, 01601 Київ, вул. Гончара, 55-Б (38044) 482-01-66 [email protected]




Совместный научный проект ““Рациональное Рациональное

управление данными управление данными ДЗЗ для решения задач

устойчивого развития территорий”” (2008-2009 гг.)

Выполнялся научными командами ЦАКИЗ ИГН НАН Украины и ИКИ

РАН гг. при финансовой поддержке соответственно НАН Украины и

Российского фонда фундаментальных исследований.






Internet

……

Зовнішніджерела

даних6 U Архів

++

Дані ДЗЗ

БД 1

БД 2

БД N

Сервіси

Адміністр.

Перегляд

Каталожн.

Аналіз/Моделюв.

Глобальнийкаталог

(метадані)

Державний (галузевий) портал

XML

СервісиАдміністр.

Перегляд

Каталожн.

Аналіз,Моделюв.

Корпоративний портал даних ДЗЗ ЦАКДЗ

Модуль управління доступом до даних (драйвер)

Локальний каталог

(метадані)

ArcGIS Desktop Content Author (Service Editor)

Сховище даних ДЗЗ

Серв

іс-ко

нект

ор

ArcGIS Image Server(Web Server)

Intranet 100mb full duplex

ArcGIS Explorer,ArcGIS Desktop,ArcGIS Engine,

Web-браузер

Аерокосмічних досліджень в геоекології

Системного аналізу

Геоінформаційних досліджень в дистанційному зондуванні Землі

Аерокосмічних дослідженьВ геології

Енергомосообміну в геосистемах

ArcGIS Image Server

Manager Administrator

ArcGIS Image Server,ArcGIS Image

Service Extention

ArcGIS Image Server, ArcGIS Image Service Extention

Image Server Manager

ArcCatalog Administrator

Image Server Manager

ArcCatalog Administrator

Архитектура корпоративной информационной системы ЦАКИЗАрхитектура корпоративной информационной системы ЦАКИЗ




Совместный российско-украинский научный проект ““Російсько-Російсько-Український сегмент глобальної е-інфраструктури Український сегмент глобальної е-інфраструктури постійного доступу до науковихпостійного доступу до наукових ресурсів ДЗЗ для ресурсів ДЗЗ для вирішення завдань сталого розвитку територійвирішення завдань сталого розвитку територій”” (2011-2012 гг.)

Цель работыЦель работы – предложить и обосновать принципы и архитектуру объединенной е-Инфраструктуры геоинформационных ресурсов для оптимизации процедур решения тематических задач ДЗЗ.

Выполняется научными командами ЦАКИЗ ИГН НАН Украины и ИКИ РАН гг. при финансовой поддержке Фондов фундаментальных исследований Украины и России.






Факторы, которые следует учитывать:Факторы, которые следует учитывать:

- Широта применений технологии ДЗЗ и связанная с этим обстоятельством сложность формализации тематических задач;- Данные относятся к различным физическим полям (оптическим, геофизическим, геологическим, ландшафтным и др.), отчего отличаются неоднородностью, имеют самые разные формы и форматы представления; - Точность, достоверность, степень детализации различных исходных данных об изучаемых объектах, явлениях и процессах могут сильно отличаться;- Необходимость быстрой загрузки потоков больших массивов данных и оперативного проведения их анализа; - Оценивание качества данных ДЗЗ, компьютерная обработка требуют специальных программных продуктов и наличия у пользователя практических навыков работы с аэрокосмическими изображениями.






Принципы, положенные в основу построения Принципы, положенные в основу построения объединенной объединенной е-Ие-Инфраструктуры нфраструктуры

геоинформационных и научных ресурсов ДЗЗ:геоинформационных и научных ресурсов ДЗЗ:1.Возможность информационной настройки на конкретно

поставленную задачу в рамках предметной области ДЗЗ; 2.Автоматизация составления плана решения заданной

тематической задачи ДЗЗ;3.Возможность поиска исходных данных, отвечающих

требуемым задачей параметрам, и знаний по содержанию (семантике);

4.Единая политика администрирования;5.Масштабируемость; 6.Целостность;7.Интероперабельность.






При построении объединенной е-Инфраструктуры область практических приложений ДЗЗ разделена на такие классы:

1.Геология,

2.Землепользование,

3.Сельское хозяйство,

4.Экосистемы и лесное хозяйство,

5.Океан и прибрежная зона,

6.Водные ресурсы,

7.Метеорология и климатология,

8.Чрезвычайные ситуации.






Принятое структурирование информационных ресурсов :Принятое структурирование информационных ресурсов :

1.Изображения, картографические и графические

материалы;

2.Текстовые материалы (стандарты, нормативно-правовые

материалы, научная литература, отчеты, диссертации и т. п.);

3.Внешние сервисы и порталы, базы и банки данных;

4.Динамические данные (видео, анимации, мультимедиа).






Problem-solving Problem-solving scheme for the scheme for the remote sensing remote sensing applicationsapplications






Общая схемаОбщая схема решения решения тематических задач тематических задач ДЗЗДЗЗ




Основные технологические операции:Основные технологические операции:

•Определение дешифровочных признаков объектов;

•Получение репрезентов;

•Анализ вспомогательных данных;

•Выбор космических изображений;

•Пространственное привязывание;

•Классификация;

•Интеграция данных;

•Публикация конечного информационного продукта;

•Оценка точности (валидация).






Компоненты архитектуры объединенной е-Компоненты архитектуры объединенной е-Инфраструктуры геоинформационных ресурсов:Инфраструктуры геоинформационных ресурсов:

1. ГИС-сервер (GIS Server);2. Веб-сервер (Web Server);3. Геопортал (Geoportal);4. Каталожный сервис (Catalogue Service);5. Сервис данных (Data Service);.6. База моделей тематических задач ДЗЗ (Models for remote sensing applications);7. Программное обеспечение как сервис (Software as a Service (SaaS)).8. Клиентские ГИС-приложения (Client GIS-applications ).






Smart Smart infrastructure infrastructure of geospatial of geospatial information information resources for resources for the remote the remote sensing sensing applicationsapplications




Таким образом, на сегодняна сегодня выполнено обоснование принципов построения объединенной российско-украинской е-Инфраструктуры геоинформационных ресурсов, позволяющей оптимизировать процедуры решения тематических задач ДЗЗ. Предложена общая схема решения тематических задач ДЗЗ, позволяющая формализовать процессы обработки и анализа данных. Разработана архитектура объединенной е-Инфраструктуры, основанная на геопортальных технологиях и возможностях, предоставляемых глобальными сетями.

Задачи исследований на 2012 год:Задачи исследований на 2012 год:•разработка эффективных процедур обмена геопространственными данными и другими научными ресурсами между исследователями, алгоритмическое обеспечение для устойчивого управления данными и ресурсами ДЗЗ;•создание профилей стандартов метаданных для описания гетерогенных ресурсов спутниковой информации;•построение портала геоинформационных ресурсов ДЗЗ, обеспечивающего распределенный стандартизированный доступ исследователей и удаленных пользователей к ресурсам спутниковой и иной научной информации.






Тема совместного проекта Тема совместного проекта ((предложение к сотрудничеству): предложение к сотрудничеству):

“Оценка состояния лесопарковых массивов пригородной зоны мегаполиса с использованием материалов гиперспектральной съёмки”

Цель работы Цель работы - повышение оперативности получения оценок качества и количества массивов древесных насаждений пригородной зоны мегаполиса.

Предполагаемый результат Предполагаемый результат - создание и оперативное обновление актуальных карт состояния лесопарковых массивов пригородной зоны мегаполиса.






Идея исследованияИдея исследованияСовременные методы оценивания состояния растительности на

урбанизированных территориях базируются на подсчётах суммарной площади зеленых насаждений, прежде всего древесных, в пределах города или района. Одновременно оценивается обеспеченность населения зелеными насаждениями, измеряемая в квадратных метрах на человека. Недостатками существующей системы определения состояния растительности больших урбанизированных территорий являются значительные материальные затраты и низкая оперативность. Эти недостатки могут быть скомпенсированы привлечением аэрокосмической съёмки. Прогресс бортовой оптико-электронной съёмочной аппаратуры обеспечил широкое использование самолётных и спутниковых гиперспектральных сенсоров. Применение научно обоснованных методов обработки гиперспектральных данных позволит получать более информативные и надёжные количественные показатели состояния лесопарковых массивов, чем существующие.






Идея исследования (продолжение)Идея исследования (продолжение)Многие из показателей состояния лесных и лесопарковых массивов

(вегетационные индексы, проективное покрытие, площадь фотосинтетически активной поверхности, хлорофильные показатели) могут быть определены по данным аэрокосмических съёмок.

В данном исследовании предполагается использовать два индикатора состояния лесопарковых массивов:

1)лиственный индекс, описывающий геометрию древесной растительности;2)нормированный показатель качества, опирающийся на спектральную

отражающую способность листвы. Эти индикаторы восстанавливаются по регрессионным зависимостям,

построенным по данным полевых измерений на тестовых участках. Интегральное состояние лесопарковых массивов рассчитывается как произведение этих индикаторов. Пространственное разрешение получаемых оценок определяется разрешением используемых данных гиперспектральной съёмки и составляет 1-3 метров на местности для самолётных сенсоров и 15-30 метров для спутниковых сенсоров.






Модель оценки состояния растительности Модель оценки состояния растительности

,ln1 0

k

LAI

,)()()()()NDVI(aEaEaEaEa

RN

RN

,)()()S(αV(A) daaFaLAI

RG

G

EEE

g .rRG

R

EEE

.)()(1

)]([)( 1

agag

aLAIqaC

.)()(1

)]([1)( 1

agag

aLAIqaF

)()()(ANAVA




Зелёность

Наземная заверка

Регрессия

Удельное качество

Состояние расти-тельности

Камеральные работы

Административ-ная карта

Проектная площадь

Классификация за деревом решений

Регрессия

Привязка снимка

Удельное качество




Авторские публикации по теме Авторские публикации по теме ““Оценка состояния лесопарковых массивов Оценка состояния лесопарковых массивов пригородной зоны мегаполиса с использованием материалов гиперспектральной пригородной зоны мегаполиса с использованием материалов гиперспектральной

съёмкисъёмки””

1. Попов М.А., Станкевич С.А., Козлова А.А. Особенности использования многоспектральных аэрокосмических изображений при количественной оценке видового разнообразия растительного покрова // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - Вып. 4.- Т. 2. - М.: ИКИ РАН, 2007.- С. 297-303.2. Попов М. А., Станкевич С. А., Сахацкий А. И., Козлова А. А. Использование полного набора нормализованных межканальных индексов многоспектральных космических изображений при классификации покрытий ландшафта // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, 2007. - Т. 20 (59).- № 1.- C. 175-182.3. Попов М.А., Лукин В.В., Станкевич С.А., Зряхов М.С., Лищенко Л.П., Подорван В.Н., Кривенко С.С. Картирование техногенных загрязнений урбанизированных территорий по материалам гиперспектральной космосъёмки // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, 2010. - Т. 23 (62).- № 2.- С. 232-241.4. Станкевич С.А., Титаренко О.В., Шкляр С.В. Ефективна обробка даних польового спектрометрування в природоресурсних задачах // Доповіді НАН України, 2010.- № 12.- С. 110-115.5. Бурштинська Х.В., Станкевич С.А. Аерокосмічні знімальні системи.- Львів: Львівська політехніка, 2010. - 292 с.








Тема совместного проекта Тема совместного проекта ((предложение к сотрудничеству): предложение к сотрудничеству):

“Оценка количественно-качественных характеристик лесных насаждений на основе комплексирования материалов многоспектральной аэрокосмической съемки и лазерно-локационных данных”

Территория исследования: Украина, г. Черкассы

Классификация лазерных точек в программной среде Классификация лазерных точек в программной среде MicroStation MicroStation

а)

Линия разреза(рис.в)


а) вид сверху; б) изометрия ; в) продольный профиль

б)

в)

Распознание и подсчет деревьев в программном модуле Terra

а)



а) вид сверху; б) изометрия ; в) продольный профиль

б)

в)

Создание З-Создание З-DD модели города модели города

Определения деревьев в зонах городской застройки Определения деревьев в зонах городской застройки




ЗАКЛЮЧЕНИЕЗАКЛЮЧЕНИЕТаким образом, в докладе:1. Освещено текущее состояние проблемы создания российско-украинского сегмента глобальной е-Инфраструктуры доступа к научным ресурсам для решения задач устойчивого развития территорий” (в рамках совместного научного проекта, выполняемого в 2011-2012 гг. при финансовой поддержке ФФИ России и Украины).2. Предложена перспективная тематика для новых совместных научно-прикладных исследований:- “Оценка состояния лесопарковых массивов пригородной зоны мегаполиса с использованием материалов гиперспектральной съёмки”;

- “Оценка количественно-качественных характеристик лесных насаждений на основе комплексирования материалов многоспектральной аэрокосмической съемки и лазерно-локационных данных”.






ВСЕ. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ.



Архитектура корпоративной информационной системы...

Documents