Обеспечение постоянной работы и развитие Центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа данных спутниковых наблюдений ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») (пункт 4.1.5 плана работ на 2016 г.)
    
ЦКП «ИКИ-Мониторинг» предоставляет уникальные возможности для эффективной работы с данными дистанционного мониторинга Земли для решения различных научных и исследовательских задач, позволяя избежать необходимости создания дорогостоящей инфраструктуры для каждого из проектов. Возможностями ЦКП «ИКИ-Мониторинг» сейчас пользуются значительное число различных научных организаций и проектов, что, в частности, позволило реализовать целый ряд различных научных информационных систем. По объемам данных, находящимся в online-доступе, ЦКП «ИКИ-Мониторинг» входит сегодня в первую десятку мировых центров предоставления доступа к информации дистанционного мониторинга. По реализованному функционалу, обеспечивающему распределенный анализ  и обработку данных, он является ведущим центром в России и конкурирует с наиболее передовыми мировыми системами этого класса.

ЦКП «ИКИ-Мониторинг» обеспечивает возможность доступа пользователей к архивам данных, имеющим фактически уникальное для отечественных ресурсов временное и пространственное покрытие. Основная область покрытия регулярными спутниковыми данными, доступными через ЦКП «ИКИ-Мониторинг», составляет более 25% площади поверхности суши Земли. В эту область входит вся Северная Евразия, включая арктические территории, приграничные моря России, а также ряд регионов в Африке, Азии, Северной и Южной Америке, наблюдаемых в рамках международных проектов. Для ряда данных, таких как метеоинформация и информация о пожарах, доступно регулярное глобальное покрытие. Благодаря возможности получения информации из единой системы работы с данными ФГБУ «НИЦ «Планета» пользователи имеют возможность работы с глобальными покрытиями данных, получаемых некоторыми российскими системами наблюдений (например, системами МСУ-МР и КМСС, установленными на спутнике Метеор М № 2). Доступ к этой информации организован в рамках соглашения Росгидромета и РАН, договора о сотрудничестве между ИКИ РАН и ФГБУ "НИЦ "Планета" об организации доступа к спутниковой информации для выполнения научных проектов и программ.

Состав и наполнение архивов ЦКП «ИКИ-Мониторинг» постоянно расширяются. В 2016 году налажено постоянное поступление в архивы центра данных японского геостационарного спутника HIMAWARI-8 (прибор AHI), данных европейских спутника Sentilel-1A и Sentilel-1В  (прибор C-SAR) и данных нового российского спутника Ресурс-П №3 (приборы КШМСА-ВР и Геотон-П). Также было налажено стабильное оперативное получение и усвоение данных Sentinel-2A из различных источников по территории Северной Евразии и полигонам проекта JECAM, включающих участи по всему миру. На основе уже имевшихся в архивах данных был реализован целый ряд новых информационных продуктов. В частности, была проведена модификация подсистемы для работы с радарными данными спутника Sentinel-1. Для этого была запущена новая система обработки данных этого спутника, включающая топографическую коррекцию и калибровку, учитывающая различные режимы съемки.

В ЦКП "ИКИ-Мониторинг" была внедрена в промышленную эксплуатацию система ведения архивов спутниковых данных  UNISAT. Ключевой особенностью этой технологии является гибкая поддержка механизма «виртуальных продуктов», позволяющего предоставлять пользователям доступ к широкому спектру различных информационных продуктов, получаемых в режиме реального времени на основе данных, имеющихся в распределенных архивах. Другим не менее важным преимуществом используемых технологий является полноценная поддержка сложных инструментов для обработки и анализа данных в режиме реального времени непосредственно в рамках реализованных картографических WEB-интерфейсов. Таким образом, ЦКП «ИКИ-Мониторинг» в настоящее время не только обеспечивает доступ к архивам спутниковых данных, но и предоставляет разнообразные сервисы для распределенной обработки и анализа информации.

Внедрение ЦКП "ИКИ-Мониторинг" системы ведения архивов спутниковых данных  UNISAT позволило существенно увеличить число  доступных пользователям «виртуальных» продуктов, получаемых на основе обработки имеющихся в архивах данных, непосредственно в рамках работы интерфейсов доступа к данным.

В 2016 году также были выполнены работы по развитию возможностей, предоставляемых системой доступа к данным, включая их анализ и обработку в режиме реального времени. Так, были существенно усовершенствованы уже имевшиеся инструменты для анализа данных и реализован целый ряд новых инструментов, в том числе:

• Инструмент создания пользовательских карт, позволяющий объединять результаты классификации изображений в одну карту и получать тематические карты
• Инструмент расчета спектральных индексов, предназначенный для хранения,  редактирования и добавления новых индексов для дальнейшего их использования в инструменте «Алгебра изображений»
• Инструмент расчета статистики значений спутниковых данных по векторным объектам (полям, декларациям вырубок), позволяющий анализировать изменения в границах векторных объектов по спутниковым данным высокого разрешения, например ход индекса ndvi на поле по данным Landsat.

Одной из наиболее востребованных возможностей, предоставляемых сегодня ЦКП «ИКИ-Мониторинг», является доступ к многолетним рядам однородных данных, что позволяет решать многие исследовательские и прикладные задачи, для решения которых необходимо анализировать динамику изменения тех или иных наблюдаемых объектов и характеристик. Так, пользователям системы доступны данные, получаемые спутниками Landsat с 1984 года. А хорошо очищенные и нормализованные данные приборов MODIS, установленных на спутниках Terra и Aqua, имеются в архивах  центра с февраля 2000 года.

На текущий момент пользователям ЦКП "ИКИ-Мониторинг" доступны  спутниковые данные, полученные с более чем 30 различных приборов наблюдения Земли, установленных как на российских, так и на зарубежных спутниках ДЗЗ. Наиболее ранние данные в архиве датируются 1984 годом. К концу 2016 года суммарная скорость пополнения архивов, доступных пользователям ЦКП «ИКИ-Мониторинг» (архивы ИКИ РАН и ФГБУ "НИЦ "Планета"), превышает 1 Тб/сутки, а объем информации, находящейся в непосредственном доступе, составляет более 1 Птб. При этом все данные доступны в режиме непосредственного доступа (online) в информационной системе ВЕГА-Science (sci-vega.ru). Информация о составе архивов спутниковых данных доступных пользователям ЦКП "ИКИ-Мониторинг" по состоянию на 23.11.2016 года приведена в Таблицах 1.4.1 и 1.4.2  Актуальная информация о наличии данных в архивах может быть получена на сайте отдела «Технологии спутникового мониторинга» http://www.iki.rssi.ru по ссылке http://smiswww.iki.rssi.ru/default.aspx?page=483. В рамках ЦКП «ИКИ-Мониторинг» также ведутся архивы различных промежуточных спутниковых продуктов, на основе обработки которых на регулярной основе получаются требуемые пользовательские продукты.

    Кроме спутниковых данных и продуктов их обработки в архивах ЦКП «ИКИ-Мониторинг» имеются другие типы информации, используемые при решении задач мониторинга окружающей среды. В частности, в рамках центра поддерживаются архивы метеоданных в формате NCEP, получаемые из Национального центра атмосферных исследований США (NCAR) https://ncar.ucar.edu/. В настоящее время в архиве содержатся метеоданные с 2000 года по настоящее время по всему земному шару, относящиеся к следующим типовым наборам:

•    ds093.0/ds094.0 – данные реанализа на регулярной сетке с шагом 0,5 градуса
•    ds335.0 – данные прогноза на регулярной сетке с шагом 1 градус
      
Таблица 1.4.1
Статистика наличия данных в архивах ЦКП "ИКИ-Мониторинг"

Таблица 1.4.2
Статистика наличия данных в архивах НИЦ "Планета"

Как уже отмечалось, информационные ресурсы, доступные пользователям ЦКП «ИКИ-Мониторинг», постоянно (ежедневно) пополняются благодаря полностью автоматизированному поступлению данных новых наблюдений и различных информационных продуктов. При этом также постоянно расширяется состав информации, доступной пользователям центра.

В настоящее время доступом к архивам ЦКП «ИКИ-Мониторинг» сегодня пользуются более 30 научных организаций и проектов. В том числе возможности центра активно используются для решения задач различных проектов, поддерживаемых Российским научным фондом, Российским фондом фундаментальных исследований и Министерством образования и науки. В частности, они использовались и используются для выполнения, в частности, следующих проектов РНФ (14-17-00389, 14-17-00555, 16-17-00042), РФФИ (11-07-12026-офи-м, 11-07-12028-офи-м, 13-07-00513, 13-07-12017, 13-07-12116, 13-07-12180, 13-05-41420-рго-а, 13-07-13168-офи-м, 14-05-20238, 14-35-10137, 15-07-05564, 15-29-07953, 16-37-00427, 16-29-09615), Минобрнауки (14.515.11.0007, 14.515.11.0014, 14.515.11.0030, 14.515.11.0011 14.607.21.0122, 14.616.21.0063).

    Инфраструктура и архивы данных, накопленных в ЦКП «ИКИ-Мониторинг», используются сегодня, в частности, для обеспечения работы следующих специализированных информационных систем, создающихся в интересах различных научных проектов:

• Информационная система «VEGA-GEOGLAM» (http://vega.geoglam.ru/), разрабатываемая в рамках проекта SIGMA. Целью системы является обеспечение инструментами анализа данных дистанционных наблюдений участников международного проекта SIGMA, ориентированного на разработку методов и технологий дистанционного сельскохозяйственного мониторинга, в интересах создания глобальной системы мониторинга сельского хозяйства http://geoglam-crop-monitor.org/.
• Информационная система «Дистанционный мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил» VolSatView (http://volcanoes.smislab.ru/). Основной задачей системы является обеспечение специалистов-вулканологов оперативными спутниковыми данными и различными информационными продуктами, получаемыми на основе их обработки, для мониторинга и изучения вулканической активности Камчатки и Курил. Система создавалась и развивается в рамках проектов РФФИ (11-07-12026-офи-м, 13-07-12180).
• Спутниковый сервис Sее Tне Sеа (STS, http://ocean.smislab.ru/) – информационная система, ориентированная на работу с данными спутниковых наблюдений для решения междисциплинарных задач исследования Мирового океана. Особое внимание в системе уделяется возможностям работы с данными спутниковой радиолокации. Система призвана обеспечить специалистам, работающим в области исследования Мирового океана, возможность одновременной работы с различными видами спутниковой информации и удобный инструментарий, позволяющий проводить ее комплексный анализ. Система создавалась и развивается в рамках проектов РФФИ (11-07-12025-офи-м, 13-07-12017).

ЦКП «ИКИ-Мониторинг» также используется для проведения разработок методов обработки и анализа спутниковых данных, многие из которых впоследствии внедряются в различные прикладные информационные системы дистанционного мониторинга. Ниже перечислен ряд наиболее важных, на наш взгляд, таких систем:

• Информационная система дистанционного мониторинга Федерального агентства лесного хозяйства ИСДМ-Рослесхоз (http://www.pushkino.aviales.ru), предназначенная для сбора информации о пожарах по всей территории России, сбора информации о состоянии окружающей среды, подготовки информационных продуктов для анализа пожарной обстановки и последствий пожаров и оперативного распространения накопленной информации.
• Отраслевая информационная система мониторинга Федерального агентства рыбного хозяйства (ОСМ Росрыболовства) (http://osm.smislab.ru/), ориентированная на получение информации о деятельности промысловых судов. В настоящее время ОСМ обеспечивает мониторинг российских и иностранных судов, ведущих промысел в экономической зоне России, а также российских судов, находящихся на промысле в различных районах мирового океана. ОСМ обеспечивает контроль нескольких тысяч судов, из которых около 2000 судов обычно находятся на промысле. По числу судов, находящихся под контролем, система является самой крупной в мире.
• Информационная система "ВЕГА-Приморье" разработана и поддерживается АНО "Общество дикой природы", ООО "ИКИЗ" и ИКИ РАН в качестве пилотного проекта по организации комплексного космического мониторинга лесов Приморского края. Проект инициирован соглашением о сотрудничестве между АНО "Общество дикой природы", ООО "ИКИЗ", ИКИ РАН и администрацией Приморского края от 22 декабря 2015 года, устанавливающим отношения стратегического партнерства в области использования технологий дистанционного зондирования из космоса для комплексного мониторинга лесов Приморского края с целью обеспечения максимально полного использования их ресурсно-экологического потенциала, повышения эффективности их охраны, защиты и использования, сохранения уникального биологического разнообразия лесной флоры и фауны.