Программный комплекс "Normsat B"

Многофункциональный программный комплекс

обработки космической информации NormSatB

Комплекс NormSatB позволяет обрабатывать данные дистанционного зондирования Земли с белорусского КА и КА "Канопус-В" №1 и представляет собой единую программу для ЭВМ, использующую всего одно рабочее место для выполнения всех технологических операций по наземной обработке. ПК позволяет полностью автоматизировать этот процесс, обеспечить высокую скорость и качественную обработку материалов съемки за счет исключения операций по сохранению промежуточных результатов и многократного квантования при геометрических преобразованиях изображений.

При выполнении основных технологических операций, связанных с получением выходной продукции, комплекс функционирует в автоматическом режиме. Ручные операции выполняются только на этапе каталогизации, при обучении классификатора сегментации облачных объектов.

ПК NormSatB обеспечивает решение следующих задач:

  • первичную обработку зарегистрированного антенным комплексом потока телеметрической информации;
  • каталогизацию синтезированных из микрокадров маршрутов съемки;
  • формирование выходных информационных продуктов стандартных уровней обработки;
  • оценку качества выходных информационных продуктов.

В комплексе эффективно используются вычислительные мощности ПЭВМ, связанные с распараллеливанием операций обработки, а также различные методы ускорения вычислений. Благодаря этому достигаются следующие временные характеристики:

  • время обработки маршрута съемки датчика панхроматическая съёмочная система (ПСС) площадью 3000 км2 из ~ 59000 строк составляет 3,5 минуты;
  • время комплексной обработки данных мультиспектральная съёмочная система (МСС) и ПСС с сохранением 4-х канального изображения датчика ПСС того же маршрута составляет
    6 минут.

Комплекс NormSatB состоит из 4-х подсистем.

 

Рисунок 1 – Структура программного комплекса NormSatB

Результатом работы подсистемы первичной обработки является база данных отдельных микрокадров, представленных в виде псевдомозаичного изображения (рисунок 2).

 

Рисунок 2 – Набор микрокадров датчика ПСС

Подсистема каталогизации обеспечивает занесение в БД электронного каталога информации о зарегистрированных маршрутах съемки и поиск информации об интересующих районах съемки.

Подсистема каталогизации обеспечивает поиск информации, хранящейся в оперативном или долговременном архивах, который осуществляется по следующим критериям: тип спутника, сканер, время съемки, географические координаты района, допустимый процент облачного покрова и.т.п.

Рисунок 3 – Технологическая схема каталогизации материалов съемки

На рисунке 4 представлена экранная форма по поиску и просмотру содержимого электронного каталога.

Логически понятный пользовательский интерфейс позволяет отбирать и просматривать зарегистрированные антенным комплексом маршруты съемки, в том числе и полярных областей земного шара.

Рисунок 4 – Экранная форма пользовательского интерфейса
подсистемы каталогизации

Подсистема формирования выходной продукции стандартных уровней обработки.

Основное назначение данной подсистемы – это предоставление информации от КА типа «Канопус-В» в соответствии с принятыми в международной практике дистанционного зондирования Земли уровнями обработки.

По уровню обработки 1 выдаются отдельные микрокадры в форматах TIFF, BMP, с метаданными и RPC-полиномами для геопривязки.

По уровню обработки 2 формируются изображения отдельных микрокадров, представленные в картографической проекции. Трансформирование осуществляется на средней высоте.

По уровню обработки 3 формируются непрерывные изображения маршрутов съемки или их фрагменты, «сшитые» из отдельных микрокадров, ортотрансформированные в картографическую проекцию с использованием цифровой модели рельефа SRTM в форматах GeoTiff или Img (используются картографические проекции UTM, Гаусса-Крюгера, Меркатора).

Информация датчика МСС выдается после ее поканального совмещения с точностью не хуже 0.5 пикселя. Информация датчика ПСС может предоставляться в виде панхроматического или 4-х канального снимка, полученного на основе синтеза данных ПСС и МСС.

По уровню обработки 4 представляются мозаичные снимки, синтезированные на основе ортопланов. При формировании мозаичных снимков обеспечивается автоматическое устранение остаточных взаимных рассогласований, яркостное выравнивание, удаление облачности.

При формировании выходной продукции только по орбитальным параметрам обеспечиваются следующие характеристики:

  • точность геопривязки маршрутов съемки с СКО – 36 м и по критерию СЕ90  – 52м;
  • СКО погрешности сшивки микрокадров датчика ПСС без использования одноименных точек ~ 0,3 пиксела;
  • точность совмещения маршрутов съемки от датчиков ПСС и МСС – 5 м.

Уровень остаточных радиометрических рассогласований совмещаемых микрокадров не более 2%. Структурные радиометрические искажения, проявляющиеся в виде «полосатости» снимков – отсутствуют.

При использовании процедуры геодезического ориентирования (уточнения углового движения КА) на основе автоматически найденных координат опорных точек (с использованием сервиса Google) и одноименных точек обеспечиваются следующие характеристики выходной продукции:

  • точность сшивки микрокадров ~ 0,15 пиксела датчика ПСС;
  • точность геопривязки ортоплана 3-4 м.

Процесс получения высокоточного ортоплана из набора отдельных микрокадров демонстрируется на рисунке 5.

Рисунок. 5 – Пример высокоточной «сшивки» микрокадров датчика ПСС
в ходе ортотрансформирования.

 

Пример выполнения высококачественной радиометрической коррекции показан на рисунке 6.

 

Рисунок 6 – Пример получения однородного по яркости снимка

На рисунке 7 демонстрируется пример получения изображения высокого пространственного разрешения на основе комплексирования данных МСС и ПСС. Программа обеспечивает сохранение пространственного разрешения ПСС и спектрозональных компонент датчика МСС.

Рисунок 7 – Пример комплексирования данных МСС и ПСС
(слева направо: снимок МСС, ПСС, комплексированное изображение)

 

Пример бесшовного мозаичного ортоплана, полученного с 3-х разновременных маршрутов съемки показан на рисунке 8.

Рисунок 8 – Бесшовный мозаичный ортоплан города Москвы

Рисунок 9 – Виды выходной продукции комплекса NormSatB