Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 6. С. 9-31

Система "Вега-Science": особенности построения, основные возможности и опыт использования

E.А. Лупян 1 , А.А. Прошин 1 , М.А. Бурцев 1 , А.В. Кашницкий 1 , И.В. Балашов 1 , С.А. Барталев 1 , А.А. Бриль 1 , В.А. Егоров 1 , В.О. Жарко 1 , А.М. Константинова 1 , Д.А. Кобец 1 , А.А. Мазуров 1 , В.В. Марченков 1 , А.М. Матвеев 1 , Т.С. Миклашевич 1 , Д.Е. Плотников 1 , М.В. Радченко 1 , Ф.В. Стыценко 1 , И.Г. Сычугов 1 , В.А. Толпин 1 , И.А. Уваров 1 , С.А. Хвостиков 1 , Т.С. Ховратович 1 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 16.12.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-6-9-31
Статья посвящена описанию системы «Вега-Science», предназначенной для обеспечения работы с данными сверхбольших распределённых архивов центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных Института космических исследований РАН (ЦКП «ИКИ-Мониторинг», http://ckp.geosmis.ru/). Система была создана в 2012 г., в настоящее время её пользователями являются более ста различных научных и образовательных организаций. С её использованием выполнено и ведётся более 70 различных российских и международных проектов, по результатам которых уже вышло более 600 публикаций. В статье рассматривается актуальность задачи обеспечения доступа к сверхбольшим распределённым архивам спутниковых данных и её решение на основе новых технологий, разработанных ИКИ РАН. Представлено, как эти технологии реализованы в ЦКП «ИКИ-Мониторинг», в том числе для предоставления распределённым коллективам пользователей возможности интерактивного анализа и обработки данных на базе централизованных вычислительных ресурсов центра ЦКП «ИКИ-Мониторинг». В статье также описывается общая архитектура построения системы «Вега-Science». Особое внимание уделяется описанию современных подходов к организации работы со спутниковыми данными, развитие которых во многом стимулировалось научными и прикладными проектами, выполняющимися с использованием возможностей ЦКП «ИКИ-Мониторинг». Кратко описываются основные возможности системы «Вега-Science», при этом акцент делается на интерактивные инструменты для анализа и обработки данных и примеры их использования. В статье также представлена информация об опыте использования системы «Вега-Science» при решении различных научных и прикладных задач, накопленном за 10 лет её работы, и приведены основные планируемые направления её развития в ближайшие годы.
Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, спутниковые данные, информационная система, система коллективного пользования, сверхбольшие массивы данных, архивы спутниковых данных, доступ к спутниковым данным
Полный текст

Список литературы:

  1. Балашов И. В., Кашницкий А. В., Барталев С. А., Барталев С. С., Бурцев М. А., Ворушилов И. И., Егоров В. А., Жарко В. О., Кобец Д. А., Константинова А. М., Лупян Е. А., Сайгин И. А., Сенько К. С., Стыценко Ф. В., Сычугов И. Г., Хвостиков С. А., Ховратович Т. С. Информационная система комплексного мониторинга лесов и охотничьих угодий России ВЕГА Лес // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 73–88. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-4-73-88.
  2. Барталев С. А., Ершов Д. В., Лупян Е. А., Толпин В. А. Возможности использования спутникового сервиса ВЕГА для решения различных задач мониторинга наземных экосистем // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 1. С. 49–56.
  3. Барталев С. А., Егоров В. А., Жарко В. О., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Хвостиков С. А., Шабанов Н. В. Спутниковое картографирование растительного покрова России. М.: ИКИ РАН, 2016. 208 c.
  4. Бурцев М. А., Успенский С. А., Крамарева Л. С., Антонов В. Н., Калашников А. В., Балашов И. В., Кашницкий А. В., Лупян Е. А., Матвеев А. М., Прошин А. А. Современные возможности и перспективы развития Объединённой системы распределённой работы с данными НИЦ «Планета» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 198–212. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-198-212.
  5. Гирина О. А., Лупян Е. А., Мельников Д. В., Кашницкий А. В., Уваров И. А., Бриль А. А., Константинова А. М., Бурцев М. А., Маневич А. Г., Гордеев Е. И., Крамарева Л. С., Сорокин А. А., Мальковский С. И., Королев С. П. Создание и развитие информационной системы «Дистанционный мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 249–265. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-249-265.
  6. Денисов П. В., Середа И. И., Трошко К. А., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Толпин В. А. Возможности и опыт оперативного дистанционного мониторинга состояния озимых культур на территории России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 2. С. 171–185. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-2-171-185.
  7. Кашницкий А. В., Балашов И. В., Лупян Е. А., Толпин В. А., Уваров И. А. (2015а) Создание инструментов для удаленной обработки спутниковых данных в современных информационных системах // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 1. С. 156–170.
  8. Кашницкий А. В., Лупян Е. А., Барталев С. А., Барталев С. С., Балашов И. В., Ефремов В. Ю., Стыценко Ф. В. (2015б) Оптимизация интерактивных процедур картографирования гарей в информационных системах дистанционного мониторинга природных пожаров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 4. С. 7–16
  9. Кобец Д. А., Балашов И. В., Данилов И. Д., Лупян Е. А., Сычугов И. Г., Толпин В. А. Использование ВI-технологий для создания инструментов для анализа данных спутникового мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 4. С. 17–27.
  10. Кобец Д. А., Балашов И. В., Сычугов И. Г., Толпин В. А. Построение на основе BI-технологий инструментов анализа информации о состоянии лесов, получаемой на основе данных спутниковых наблюдений // Докл. 6-й Всерос. конф. «Аэрокосм. методы и геоинформац. технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии». Москва, 20–22 апр. 2016. М.: ЦЭПЛ РАН, 2016. С. 24–28.
  11. Константинова А. М., Балашов И. В., Толпин В. А. Возможности применения тайловой схемы доступа к картам в интерфейсах, построенных по технологии GeoSMIS // Материалы 18-й Всерос. открытой конф. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». 16–20 нояб. 2020. М: ИКИ РАН, 2020. С. 83. DOI: 10.21046/18DZZconf-2020a.
  12. Константинова А. М., Балашов И. В., Кашницкий А. В., Лупян Е. А. Унифицированная технология дистанционного мониторинга природных и антропогенных объектов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 41–52. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-4-41-52.
  13. Кошелева О. Ю., Шинкаренко С. С., Гордиенко О. А., Омаров Р. С., Дубачева А. А. Сезонные и многолетние особенности температуры поверхности в городах засушливой зоны (на примере городов юго-востока европейской части России и Западного Казахстана) // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса: наука и высшее проф. образование. 2021. № 3(63). С. 426–439. DOI: 10.32786/2071-9485-2021-03-44.
  14. Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Уваров И. А., Лупян Е. А. Текущие возможности и опыт использования информационной системы See the Sea для изучения и мониторинга явлений и процессов на морской поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 266–287. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-266-287.
  15. Лупян Е. А., Мазуров А. А., Назиров Р. Р., Прошин А. А., Флитман Е. В., Крашенинникова Ю. С. Технологии построения информационных систем дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 1. С. 26–43.
  16. Лупян Е. А., Балашов И. В., Бурцев М. А., Ефремов В. Ю., Кашницкий А. В., Кобец Д. А., Крашенинникова Ю. С., Мазуров А. А., Назиров Р. Р., Прошин А. А., Сычугов И. Г., Толпин В. А., Уваров И. А., ФлитманЕ. В. (2015а) Создание технологий построения информационных систем дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 53–75.
  17. Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А., Балашов И. В., Барталев С. А., Ефремов В. Ю., Кашницкий А. В., Мазуров А. А., Матвеев А. М., Суднева О. А., Сычугов И. Г., Толпин В. А., Уваров И. А. (2015б) Центр коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 263–284.
  18. Лупян Е. А., Бурцев М. А., Прошин А. А., Кобец Д. А. Развитие подходов к построению информационных систем дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 3. С. 53–66. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-3-53-66.
  19. Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А., Кашницкий А. В., Балашов И. В., Барталев С. А., Константинова А. М., Кобец Д. А., Мазуров А. А., Марченков В. В., Матвеев А. М., Радченко М. В., Сычугов И. Г., Толпин В. А., Уваров И. А. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 151–170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170.
  20. Лупян Е. А., Константинова А. М., Балашов И. В., Кашницкий А. В., Саворский В. П., Панова О. Ю. Разработка системы анализа состояния окружающей среды в зонах расположения крупных промышленных объектов, хвостохранилищ и отвалов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 7. С. 243–261. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-7-243-261.
  21. Лупян Е. А., Стыценко Ф. В., Сенько К. С., Балашов И. В., Мазуров А. А. (2021а) Оценка площадей пожаров на основе детектирования активного горения с использованием данных шестой коллекции приборов MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 178–192. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-4-178-192.
  22. Медведева М. А., Макаров Д. А., Сирин А. А. Применимость различных спектральных индексов на основе спутниковых данных для оценки площадей торфяных пожаров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. С. 157–166. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-5-157-166.
  23. Прошин А. А., Лупян Е. А., Балашов И. В., Кашницкий А. В., Бурцев М. А. Создание унифицированной системы ведения архивов спутниковых данных, предназначенной для построения современных систем дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 3. С. 9–27. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-3-9-27.
  24. Прошин А. А., Лупян Е. А., Балашов И. В., Кашницкий А. В., Матвеев А. М., Руткевич Б. П. Технология динамического блочного представления спутниковых данных системам распределённой обработки // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 7. С. 79–93. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-7-79–93.
  25. Симонова Е. Г., Картавая С. А., Титков А. В., Локтионова М. Н., Раичич С. Р., Толпин В. А., Лупян Е. А., Платонов А. Е. Сибирская язва на Ямале: оценка эпизоотологических и эпидемиологических рисков // Проблемы особо опасных инфекций. 2017. № 1. С. 89–93. DOI: 10.21055/0370-1069-2017-1-89-93.
  26. Толпин В. А., Балашов И. В., Ефремов В. Ю., Лупян Е. А., Прошин А. А., Уваров И. А., Флитман Е. В. (2011а) Создание интерфейсов для работы с данными современных систем дистанционного мониторинга (система GEOSMIS) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 3. С. 93–108.
  27. Толпин В. А., Балашов И. В., Лупян Е. А., Савин И. Ю. (2011б) Спутниковый сервис «Вега» // Земля из космоса. 2011. Вып. 9. С. 32–37.
  28. Толпин В. А., Лупян Е. А., Барталев С. А., Плотников Д. Е., Матвеев А. М. Возможности анализа состояния сельскохозяйственной растительности с использованием спутникового сервиса «ВЕГА» // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 7(306). С. 581–586.
  29. Толпин В. А., Барталев С. А., Ёлкина Е. С., Кашницкий А. В., Константинова А. М., Лупян Е. А., Марченков В. В., Плотников Д. Е., Патил В. К., Сунил Д. К. Информационная система VEGA-GeoGLAM — инструмент разработки методов и подходов использования данных спутникового дистанционного зондирования в интересах решения задач глобального сельскохозяйственного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 183–197. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-183-197.
  30. Ховратович Т. С., Иванова А. А., Барталев С. А. Анализ результатов применения алгоритма детектирования рубок леса по спутниковым данным дистанционного зондирования // Информац. технологии в дистанц. зондировании Земли — RORSE 2018: сб. ст. конф. ИКИ РАН, 2019. С. 108–115. DOI: doi.org/10.21046/rorse2018.108.
  31. Цыдыпов Б. З., Аюржанаев А. А., Содномов Б. В., Алымбаева Ж. Б., Батоцыренов Э. А., Жарникова М. А., Саяпина Д. О., Гармаев Е. Ж. Пространственно-временная динамика растительного покрова подверженных опустыниванию территорий по Байкало-Гобийскому меридиональному трансекту на основе временных серий NDVI (MODIS/Terra и Landsat) // 12-е Сибир. совещание и школа молодых ученых по климато-эколог. мониторингу: сб. тез. конф / под ред. М. В. Кабанова. 2017. С. 234–235.
  32. Gorelick N., Hancher M., Dixon M., Ilyushchenko S., Thau D., Moore R. Google Earth Engine: Planetary-scale geospatial analysis for everyone // Remote Sensing of Environment. 2017. V. 202. P. 18–27.
  33. Mukhamedzhanov I. D., Konstantinova A. M., Loupian E. A. The use of satellite data for monitoring rivers in the Amu Darya basin // E3S Web Conf. Regional Problems of Earth Remote Sensing (RPERS 2020). 2020. V. 223. Art. No. 03008. 6 p. DOI: doi.org/10.1051/e3sconf/202022303008.
  34. Schepaschenko D., Karminov V., See L., Shvidenko A., Lesiv M., Fritz S., Kraxner F., Moltchanova E., Fedorov S., Ontikov P., Kositsyn V., Shchepashchenko M., Santoro M., Romanovskaya A., Korotkov V., Bartalev S. Russian forest sequesters substantially more carbon than previously reported // Scientific Reports. 2021. V. 11. Art. No. 12825. 7 p. https://doi.org/10.1038/s41598-021-92152-9.
  35. Wang L., Ma Y., Yan J., Chang V., Zomaya A. Y. PipsCloud: High performance cloud computing for remote sensing big data management and processing // Future Generation Computer Systems. 2018. V. 78. Pt. 1. P. 353–368. https://doi.org/10.1016/j.future.2016.06.009.