Проблемы окружающей среды

Обработка спутниковых данных и система оперативного доступа к ним удаленных пользователей.

Как уже отмечалось ранее, в соответствии с международными соглашениями, пользователи, имеющие необходимые средства приема, могут бесплатно получать информацию непосредственно со спутников NOAA (режим HRPT) и пользоваться ею. Таким образом, локальные потребители получили возможность прямого доступа и достаточно качественным спутниковым данным. Для этого им необходимо иметь собственную приемную станцию, создание или покупка которой обходятся примерно в 15-20 тыс. долларов США.

Проанализируем возможности реализации программы первичной обработки спутниковой информации, на примере персональной станции приема и обработки информации SCANOR.

В первичную обработку данных обычно входят следующие этапы:

· ввод данных в компьютер;

· распаковка;

· визуализация (просмотр данных в момент приема);

· колибровка;

· географическая привязка;

· организация хранения.

В работе не рассматривается этап географической привязки, который сам по себе достаточно сложен.

Ввод спутниковых данных в компьютер.

Реализация данной процедуры - основная задача станции приема спутниковой информации. Скорость поступления спутниковых данных в канале 1.7 Ггц сравнительно невелика (примерно 80 Кбайт/с), поэтому с задачей приема может справиться обычный персональный компьютер (ПК). Поступающий со спутников цифровой поток имеет кадровую структуру. Кадры разделены синфроно-последовательностями. Традиционно на станциях приема реализуется аппаратная распаковка сигнала, т.е. для поиска синхронопоследовательностей и разделения данных на кадры создается специальная аппаратура с жесткой фиксацией структуры сигнала. С одной стороны это приводит к необходимости создания дополнительного специализированного устройства и повышению стоимости приемной станции, а с другой к дополнительным трудностям модификации приема данных с новых аппаратов. Этих недостатков можно избежать. если организовать ввод в компьютер всего битового потока. Такая схема реализована на станциях SCANOR. В них ввод данных выполняется с помощью специальной платы, которая осуществляет преобразование битового потока в последовательность 16-разрядных слов данных, вводимых в память компьютера.

Распаковка данных. На станциях SCANOR распаковка данных начинается в реальном времени - непосредственно во время сеанса. При этом происходит поиск кадровых разделителей, извлечение данных для расчета колебательных коэффициентов и запись на жесткий диск файлов в промежуточном формате. Кроме того, также в темпе приема производится выборка части данных для визуализации В реальном времени.

Визуализация данных. При работе с информацией, поступающей со спутников серии NOAA, для визуального контроля удобно использовать один из каналов радиометр AVHRR. Для того, чтобы уже в момент сеанса иметь возможность осуществить примерную географическую привязку получаемых данных, в системе SCANOR используется два способа, которые могут быть применены одновременно.

1. Одновременно с программой приема данных запускается программа расчета траектории спутников, позволяющая в реальном времени определять и визуализировать на карте положение спутника, с которого принимаются данные. Это позволяет оператору сразу оценить географические координаты района, о котором передаются данные.

2. Если прием планируется принять в строго фиксируемое время, то пред началом приема можно построить географическую сетку региона над которым будет пролетать спутник во время сеанса. В момент сеанса принимаемые данные могут сразу существенно облегчает поиск наблюдаемых участков.

Калибровка данных. Она заключается в преобразовании телеметрических отсчетов, передаваемых со спутника, в радиояркостную температуру или мощность излучения для ИК каналов и в альбедо для каналов видимого диапазона. Чтобы осуществить калибровку, необходимо знать функцию, переводящую отсчеты бортовых сенсоров в физические величины - калибровочную кривую. Расчет калибровочных коэффициентов может быть начат параллельно с проведением сеанса и автоматически продолжен после его завершения. На станции SCANOR полностью процесс калибровки данных заканчивается примерно через 5-7 мин. после окончания сеанса.

Организация хранения данных.

Один из существенных моментов организации хранения данных - способ сохранения данных прибора AVHRR. Дело в том, что в поступающих со спутников данных передается 1024 градации яркости в отдельных каналах, т.е. используются 10-битовые слова. Работа с такими словами очень неудобна и поэтому нужно или сжать информацию до одного байта, что приводит к некоторой её потере, либо растянуть до двух байт, что сильно увеличивает объем хранимой и обрабатываемой информации. Но есть возможность уменьшения разрядности данных для хранения и обработки с 10 до 8 бит (1 байт) на элемент изображения. Реально, это может привести к потере лишь одного значащего заряда. Естественно, что уменьшение разрядности должно осуществляться не просто отбрасыванием нескольких младших разрядов, а выбором оптимального диапазона, в котором сосредоточена большая часть для конкретного изображения. Эта возможность реализована в программе FRAME. Опыт эксплуатации комплекса SCANOR подтвердил правомерность такой организации хранения информации. Ошибки, связанные со сжатием динамического диапазона, не превышают обычно других ошибок, возникающих при обработке. Перейти на страницу: 1 2

Интересное по теме

Экономические методы охраны окружающей среды и особенности их использования в России Проблема защиты экологии встала перед человечеством сравнительно недавно. Но уже в нашем веке, который ознаменовал себя масштабным истощением природных ресурсов, огромным количеством вредных выбросов в атмосферу и океан, уничтожением лесо ...

Охрана природы Охрана природы - важнейшая задача человечества. Современные масштабы воздействия человека на природную среду, соизмеримость масштабов хозяйственной деятельности человека с потенциальной способностью современных ...