Лаборатория мониторинга и первичной обработки ДЗЗ

Филатов.jpg


Филатов Антон Валентинович

Заведующий лабораторией

Ученая степень: к.ф.-м.н.

8(4012) 59-55-95 9452

AnFilatov@kantiana.ru





Научный интерес:

Дистанционное зондирование Земли, мониторинг природных и техногенных ландшафтов с использованием разновременных мультиспектральных оптических снимков, построение ЦММ и ЦМР по спутниковым радиолокационным данным, первичная обработка данных ДЗЗ, каталогизация больших объёмов данных.

Деятельность:

Разработка методик и технических средств комплексного анализа природных и техногенных ландшафтов с использованием оптических и радиолокационных космических снимков с отечественных и зарубежных аппаратов. Разработка технических средств каталогизации и публикации больших объёмов растровых данных.

Задачи лаборатории:

  • Предварительная обработка данных дистанционного зондирования Земли, поступающих с отечественных и зарубежных природоресурсных спутников
  • Ведение каталога и базы данных с обеспечением многопользовательского доступа к ней сотрудников Балтийского федерального университета им. И. Канта
  • Выполнение научно-исследовательских и производственных работ по разработке технологий мониторинга состояния природных и техногенных объектов с использованием оптических и радарных данных ДЗЗ и квазисинхронных подспутниковых экспериментов на тестовых полигонах.
  • Основной научно-исследовательский проект:
  • Разработка информационных технологий тематической обработки, каталогизации и представления данных дистанционного зондирования Земли и другой пространственно-привязанной информации.

Команда

Брыксин Виталий Михайлович                                                                    

Ведущий научный сотрудник — к.т.н., доцент

8(4012) 595595  (9451)

VBryksin@kantiana.ru 

Брыксина Наталья Анатольевна

Старший научный сотрудник, к.г.н.

8(4012) 595595  (9451)

NBryksina@kantiana.ru 

 

Проект

Актуальность проекта

Создание информационной технологии интерферометрической обработки радарных снимков рассматривается как первоочередная научная задача из-за всепогодности радарной съемки, что имеет существенное значение в климатических условиях Калининградской области. Помимо создания высокоточных цифровых моделей местности (рельефа), радарная съемка используется для осуществления геодинамических наблюдений за природными и техногенными объектами и явлениями (в сочетании с наземными подспутниковыми измерениями). Область применения данных наблюдений распространяется на сферы хозяйственной деятельности, осуществляемые на больших площадных или протяженных линейных объектах, например – строительных площадках, горно-добычных работах, объектах энергетики, сооружениях транспорта. Возможно применение данных технологий для мониторинга катастрофических природных процессов, например, размывания береговой линии. Таким образом, заказчиками работ, основанных на информационных технологиях интерферометрической обработки радарных снимков, могут быть федеральные министерства и ведомства (Росатом, МПС, МЧС, МПР), предприятия различных форм собственности, а также органы власти регионального и муниципального уровней. Кроме того, радарные снимки могут являться информационной основой для проведения научных исследований в различных областях природно-ресурсного цикла.

Для мониторинговых наблюдений за просадками земной поверхности в Калининградской области на участках добычи нефти, вновь вводимого в эксплуатацию подземного хранилища газа, строящейся Балтийской АЭС, оползней на береговой линии Балтийского моря и заливов, провалов в местах прохождения крупных транспортных коммуникаций и ряде других техногенных объектах предлагается использовать архивные и оперативные всепогодные радарные изображения со спутников ALOS, ERS-2, ENVISAT, Cosmo-SkyMed, TerraSAR-X. Анализ архивных и оперативных радарных космоснимков позволит построить карто-схемы относительных и абсолютных смещений подвижек земной поверхности, произошедших в результате землетрясения 2004 года на территории Калининградской области, выявить неучтенные ранее обширные площадные участки смещений. Разработанные методики контроля подвижек земной поверхности могут быть применимы и для сопредельных с Калининградской областью территорий, для дистанционного независимого контроля состояния трубопроводов, перекачивающих станций нефти и газа, объектов энергетики, включая АЭС, крупных автомобильных и железных дорог, контроля мульд оседания на угольных, рудных и соляных шахтах, открытых карьерах.

Контроль городских мегаполисов с инфраструктурой для проведения крупных культурных и спортивных мероприятий позволит повысить безопасность при массовом скоплении зрителей. Также возможен контроль зарубежных объектов военной инфраструктуры и последствий военных конфликтов в интересах министерства обороны РФ.

Мировое сообщество в настоящее время прилагает значительные усилия для создания инфраструктур пространственных данных (ИПД) различного назначения и масштаба. Пример – последовательная реализация директивы INSPARE в странах Евросоюза и утверждение Концепции создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации. ИПД подразумевает, что поставщики (владельцы) пространственных ресурсов различного назначения должны размещать их (или информации о них) в сети Интернет. Конечные пользователи при этом смогут искать и получать точные и актуальные геоданные из внешних (в том числе и государственных) источников для своих проектов, заново создавая и обрабатывая при этом только те геоданные, которые относятся к их специализации (текущему проекту). Каталог метаданных и геопортал являются одними из составных частей ИПД, и могут применяться в различных организационных структурах. На уровне университета каталог метаданных можно использовать для координации научных и учебно-научных проектов, использующих картографическую информацию и данные дистанционного зондирования Земли. Каталог метаданных и геопортал могут применяться для ведения региональных ИПД в соответствующих органах государственной власти, а также в организациях различных форм собственности, производящих или использующих пространственные данные (управление территориями, туризм и т.д.).

Описание проекта

Разработка информационной технологии контроля и слежения за подвижками техногенных и объектов и микрорельефа земной поверхности на основе интерферометрической обработки радарных космических снимков.
Установка необходимого компьютерного и программного обеспечения. Подбор архивных космических снимков для проведения вычислительных экспериментов.
Разработка технологии интерферометрической обработки радиолокационных данных для расчетов скоростей вертикальных и плановых подвижек локальных участков земной поверхности на основе технологии Persistent Scatterers Interferometry.
Проведение исследований по оценке информативности архивных и оперативных данных с радаров Cosmo-SkyMed 1-4 и TerraSAR-X с длинной волны 3 см , ERS-2 и ENVISAT с длинной волны 5.6 см и ALOS\PALSAR с длинной волны 23см при съемке в разное время года. 

Проведение синхронных подспутниковых экспериментов по определению сезонных и периодических подвижек земной поверхности с применением искусственных уголковых отражателей и высокоточных GPS-ГЛОНАСС измерений на реперах и контролем метеопараметров.


1.jpg

Карта-схема вертикальных смещений Самотлорского месторождения за 2007-08 гг. построенная методом радарной интерферометрии по космоснимкам ALOS\PALSAR с наложением наземных измерений на реперах геодинамического полигона



2.png

Карта-схема долговременных вертикальных смещений земной поверхности в районе Самотлорского месторождения за 2008-2009 гг. построенная методом радарной интерферометрии по космоснимкам ALOS\PALSAR. Контроль поддержания внутрипластового давления при извлечении углеводородов на месторождениях.


3.jpg

4.jpg


Профили вертикальных смещений через мульду оседания



5.jpg


3D модель рельефа на Самотлорское месторождение драпированная космоснимком ALOS\AVNIR-2 за 17 июля 2007г 


Ожидаемые результаты

Информационная технология контроля и слежения за подвижками техногенных объектов и микрорельефа земной поверхности на основе интерферометрической обработки радарных космических снимков. Методика интерферометрической обработки всепогодных радиолокационных космоснимков позволяет обновлять цифровые модели местности и определять смещения техногенных объектов. Технология слежения за плановыми и вертикальными подвижками техногенных объектов и земной поверхности на основе данных дистанционного зондирования Земли обеспечит значительное сокращение объема наземных геодезических измерений при геодинамическом мониторинге зданий и сооружений.

Информационная технология централизованной каталогизации, распределенного хранения, Web-представления и доступа к пространственным данным на основе программного обеспечения с открытыми кодами. Каталог метаданных предназначен для упорядоченного в соответствии с международными и российскими стандартами хранения информации о пространственных данных и геосерсисах, а также их поиска и просмотра. Геопортал представляет собой единую точку доступа к распределенным геосерверам и геосервисам, публикующим или обрабатывающим данные ДЗЗ, картографические материалы и иные сложно устроенные объекты (покрытия), имеющие пространственную привязку и специализированные алгоритмы представления.

При разработке и эксплуатации информационной технологии интерферометрической обработке многовременных мониторинговых радарных наблюдений будут использоваться программные средства в открытом коде и собственной разработки:

DORIS – расчет интерферограмм,

PSIVelocityComp — программа расчета скорости смещений постоянных интерферометрических отражателей.

Мониторинговые космические наблюдения с радарных спутников для картирования мест вертикальных подвижек грунтов позволят выявить зоны возможных разрывов трубопроводов, горных смещений в местах интенсивной добычи полезных ископаемых и строительства крупных промышленных и энергетических объектов, что позволит предотвратить экологический ущерб от загрязнений, сократить производственные затраты при эксплуатации и ремонте транспортных коммуникаций.

Программное обеспечение интерферометрической обработки радарных изображений должно обеспечивать:

- определять подвижки земной поверхности на потенциально опасных природных и техногенных объектах с точностью от 3 мм до 5 см,

- определять скорости смещений точечных техногенных и природных объектов на основе 15-30 повторных съемок

- строить площадные картосхемы, имеющие преимущество по сравнению с интерполяционными данными геодезических измерений на геодинамических реперах.

- использование данных радара PALSAR с большей длиной волны 23см позволит исключить маскирующее влияние мелкого растительного покрова на нелесных землях, повысить когерентность интерференционных пар и даст возможность определения вертикальных смещений грунтов для территорий с мелкой кустарниковой и луговой растительностью.

Формирование структуры и состава каталога на основе анализа информационных потоков геопространственных данных в структуре НИИ ПИ и МГ.

 Разработка информационной технологии формирования многомасштабного представления базовых слоев сервера публикаций на основе мозаики оптических космических снимков различной точности и многомасштабного представления топографических карт.

Разработка функций формирования метаописаний типовых объектов (космоснимков) и регламентов формирования метаописаний для нестандартных объектов. Разработка типового дизайна сайта геопортала.

Апробация геопортальной технологии на инфраструктуре пространственных данных внешнего потребителя. Разработка проблемно-ориентированного профиля дизайна сайта геопортала. Разработка типового руководства пользователя и администратора каталога метаданных.

При разработке и эксплуатации сайта, геопортала и каталога метаданных будут использоваться программные средства с открытыми кодами:

Geonetwork – ядро системы, на котором базируется непосредственно каталог пространственных данных,

Geoserver – картографический сервис для работы с пространственными данными,

Drupal – система управления контентом, на базе которой осуществляется разработка сайта и которая выступает в роли фронт-энда к каталогу и картографическому сервису.

Метаописания в каталоге должны соответствовать ГОСТ Р 52573-2006 «Географическая информация. Метаданные», являющегося российским профилем международного стандарта ISO 19139.

Каталог метаданных и геопортал должны позволить сформировать инфраструктуру пространственных данных НИИ ПИ И МГ, обеспечить учёт и регламентировать доступ к пространственным данным со стороны конечных пользователей посредством соответствующих геосервисов.

Аппаратно-программное обеспечение каталога метаданных и геопортала НИИ ПИ И МГ должно обеспечивать:

-  возможность хранения не менее чем 300000 единиц записей метаописаний,

- функции для автоматической подготовки метаданных не менее чем для 10 форматов серийных данных,

- обработку до 500 запросов в минуту,

- возможность удаленного просмотра пространственных данных векторного вида объемом до 1 Гб,

- возможность удаленного просмотра пространственных данных растрового вида объемом до 10 Гб.

 

 

     




Главная страница