WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ GEONETCAST ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЗЕМЛИ Н. Н. Керимбай, Д. С. Ергалиев, А. Б. Базарбек, А. Ш. Омархан, Г. Н. Керимбай Введение Космическая деятельность играет важную роль в процессе ...»

Фундаментальные основы проблем надежности и качества

УДК 629.396.61 DOI 10.21685/2307-4205-2017-1-3

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ GEONETCAST

ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЗЕМЛИ

Н. Н. Керимбай, Д. С. Ергалиев, А. Б. Базарбек,

А. Ш. Омархан, Г. Н. Керимбай

Введение

Космическая деятельность играет важную роль в процессе глобализации и информатизации

мирового сообщества, решении многих социально-экономических проблем и научноисследовательских задач, а также в обеспечении национальной безопасности. Дистанционное зондирование Земли из космоса (ДЗЗ) предоставляет уникальную возможность получать ценную информацию о земных объектах и явлениях в глобальном масштабе с высоким пространственным и временным разрешением [1] .

Космическая съемка поверхности Земли определяет физические, химические, биологические, геометрические параметры объектов наблюдения в различных средах Земли. Для мониторинга окружающей среды на базе космических средств наиболее продуктивно используется информационная спутниковая система, которой присущи целостность, целенаправленность, динамизм, преемственность, совместимость, автономность. Структурно эта сложная спутниковая система мониторинга включает орбитальный и наземный сегменты: первый осуществляет функцию наблюдения, второй – наряду с наблюдением функции оценки и прогноза. Весьма существенны регулярность проведения съемок и оперативное предоставление данных пользователям .

Это обеспечивает орбитальная группировка системы, которая формируется из нескольких КА, долгосрочно функционирующих на солнечно-синхронных орбитах. Информационные и эксплуатационные характеристики космических аппаратов определяются многоспектральной съемкой с разрешением порядка 100 м и выше с полосой обзора 800–2000 км [2]. Проект реализуется совместно с ведущим европейским университетом – Берлинским техническим университетом .

Цель данной статьи – изучение космической системы дистанционного зондирования Земли, предназначенной для получения оперативной мониторинговой информации на территории Республики Казахстан .

Для обеспечения доступа к материалам ДЗЗ, а также стимулирования их использования на территории Казахстана развернута наземная сеть станций приема и обработки данных с КА «Meteosat-10» на базе кафедры «Космическая техника и технологии» Евразийского национального университета имени Л. Н. Гумилева (ЕНУ). В наземном целевом комплексе для приема, обработки и распространения данных ДЗЗ конечным потребителям используется система GEONETCast .

GEONETCast представляет собой глобальную сеть спутниковых систем распространения данных об окружающей среде в мировом масштабе сообщества пользователей. Это система является важным звеном Глобальной системы наблюдения Земли (ГЕОСС), которая координируется межправительственной группой по наблюдению за Землей (ГЕО). Основная цель GEONETCast состоит в укреплении международного сотрудничества в области глобального наблюдения земли .

Проект GEONETCast предназначен поставлять широкий спектр экологических данных по всему миру.

Он представляет управляемый, удобный и недорогой сервис распространения информации, призванный обеспечить глобальной информацией для принятия обоснованных решений в ряде важнейших областей, в том числе:

– сельское хозяйство: поддержка устойчивого развития сельского хозяйства и борьба с опустыниванием;





– биоразнообразие: понимание, мониторинг и сохранение биоразнообразия;

– климат: понимание, оценка, прогнозирование, смягчение и адаптация к изменчивости и изменению климата;

– экосистемы: cовершенствование системы управления и защиты наземных, прибрежных и морских экосистем;

Надежность и качество сложных систем. № 1 (17), 2017

– энергетика: совершенствование управления топливно-энергетическими ресурсами;

– катастрофы: снижение людских и материальных потерь от природных и техногенных катастроф;

– здоровье: понимание экологических факторов, влияющих на здоровье и благополучие человека;

– вода: улучшение управления водными ресурсами благодаря лучшему пониманию водного цикла;

– погода: сбор информации для прогнозирования и предупреждения погодных явлений .

Доступ и совместное использование жизненно важных данных принесут социальные выгоды за счет улучшения здоровья человека и благосостояния, управления окружающей средой и экономический рост .

Методика исследования

Основные поставщики GEONETCast спутниковых данных:

– EUMETSAT (Европейская организация спутниковой метеорологии) – Meteosat (метрологический спутник) и MetOp (метеорологический спутник Европейского космического агентства) спутниковые данные;

– NОАА (Национальное управление океанических и атмосферных исследований) – GOES (Геостационарный эксплуатационный спутник наблюдения за окружающей средой) и POES (Полярные эксплуатационные экологические спутники) спутниковых данных и продукции NОAАNESDIS (атмосферных и морских) .

EUMETSAT эксплуатирует три EUMETCast вещания: EUMETCast Европа в Ku-диапазоне через EUTELSAT 10A; EUMETCast Африка в C-диапазоне через EUTELSAT 5 West A и EUMETCast Северная и Южная Америка в C-диапазоне с помощью SES-6 (рис. 1) .

Рис. 1. Обзор системы EUMETCAST

Обмен данными об окружающей среде и доставка данных с помощью EUMETCast Европа охватывают всю Европу, Ближний Восток, Центральную Азию, в том числе территорию Казахстана (рис. 2). EUMETCast Европа работает с использованием стандарта второго поколения спутникового вещания (DVB-S2). В следующей таблице приведены параметры транспондера (табл. 1) .

Фундаментальные основы проблем надежности и качества

–  –  –

Чтобы работать с системой GEONETCast должны выполняться следующие требования для приема станции:

аппаратные компоненты:

– ПК, жесткий диск, монитор;

– DVB-S2 приемник (т.е. AyeckaSR1 orTBS 5925);

– кабель / разъемы;

– спутниковая антенна для сервиса на высоком уровне громкости: Алматы: 2,4 м, Астана:

1,2 м, Баку: 1,8 м, Тель-Авив: 1,8 м;

– универсальный V/H LNB (HD Прием) в Ku-диапазоне (10,7 до 12,75 ГГц), коэффициент шума ниже 0,6 Дб;

программные компоненты:

– EUMETCast ключевой блок (ЭКУ);

– EUMETCast клиентского программного обеспечения;

Надежность и качество сложных систем. № 1 (17), 2017

– EONETCast набор инструментов addonfor ILWIS Open, включая другие (бесплатно) программное обеспечение процедуры:

– GEONETCast файловый менеджер;

– импорт подпрограммы;

– другие оригинальные программные процедуры, Java-апплеты, пакетные файлы;

– ILWIS Open .

Экспериментальная часть Как говорилось в начале, на базе нашей кафедры есть лаборатория по приему и обработке спутниковых снимков, где применяется GEONETCast. Были выполнены все вышеуказанные требования. Уровень сигнала Ku wide band со спутника Eutelsat 10A в Астане составляет 46 дБ и для его приема необходима приемная антенна диаметром не менее 100 см. В связи с этим на крыше здания Евразийского университета была установлена параболлическая антенна, размер которой составил 120 см. На рис. 3 показан принцип работы антенны с учетом препятствий, т.е. как должна настраиваться антенна, чтобы различные препятствия не мешали прием-передаче сигналов .

Рис. 3. Прием-передача сигналов с учетом препятствий

После монтажа антенны были установлены программные компоненты системы GEONETCast. В частности, GEONETCast имеет много терминалов: Data management, ILWIS, MSG Visualizer и др. Каждый из них выполняет важную функцию системы, в данной статье авторы предпочли рассмотреть средство разработки MSG (Meteosat Second Generation) Visualizer .

MSG является совместной программой ЕКА (Европейского космического агентства) и ЕВМЕТСАТ. Известно, что ЕКА отвечает за разработку спутников, выполняющих заданные требования пользователей, определяемые ЕВМЕТСАТ, а также закупки искусственных спутников Земли. ЕКА также выполняет операции по запуску и размещению космических аппаратов на геостационарной орбите и передает их ЕВМЕТСАТ для ввода в эксплуатацию [3]. ЕВМЕТСАТ разрабатывает все наземные системы для космических пусков, необходимые для доставки продуктов и услуг в зависимости от меняющихся потребностей пользователей. Данные из ЕВМЕТСАТ принимаются посредством телевизионного вещания спутника Eutelsat 10A при 10° E. Услуга называется ЕВМЕТКаст и обеспечивается сервером TELLICAST. ЕВМЕТКаст услуги, предоставляемые ЕВМЕТСАТ, включают в себя данные из Meteosat-10 (рис. 4) .

MSG имеет несколько серий европейских геостационарных метеоспутников, в нашем случае используется Метеосат-10 (запущен с Гвианского космического центра в Куру в 2012 г.), который является основным операционным геостационарным спутником, расположенным под углом 0 град. На борту космического аппарата находится камера инфракрасного и видимого диапазона SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager). Этот прибор обеспечивает пространственное разрешение один километр в видимом свете и три километра в инфракрасном .

Каждые 15 мин он сканирует всю поверхность Земли, наблюдая за изменениями облачности. С его помощью метеорологи рассчитывают значительно улучшить сверхкраткосрочные прогнозы на территории Европы и Азии, в частности, более успешно прогнозировать ураганы и туман .

Фундаментальные основы проблем надежности и качества

–  –  –

Программный инструмент MSG-визуализатор был разработан в Берлинском техническом университете, который является партнером нашей кафедры по развитию специальности космической техники и технологии [4]. С помощью данного инструмента можно наблюдать за быстротекущими погодными явлениями атмосферы и гидросферы Земли, определять типы гроз, ливней, ухудшения видимости или тумана в восточном полушарии и на территории Казахстана (рис. 5) .

Используются данные изображения MSG SEVIRI из потока GEONETCast, чтобы продемонстрировать успешную работу терминала, разнообразие доступных данных, представленных различными спектральными диапазонами, и высокую частоту приема данных [5–7] .

Надежность и качество сложных систем. № 1 (17), 2017

Рис. 5. Запуск визуализатора MSG в Казахстане с расширенным представлением

Работая с данным программным продуктом, выделяем следующие функции MSG Visualizer:

– возможность анимационного представления во времени данных изображения в выбранных спектральных диапазонах (включая визуальный RGB композит) в левой части дисплея;

– расширенное представление и временная анимация сконфигурированной географической области, которая использует канал MSG (с высоким разрешением) MSG на правой части дисплея;

– автоматическое обновление кадров анимации с полученными данными текущего изображения;

– маркировка видовых экранов с отметками времени, показанный спектральный канал и другая информация .

Выводы и рекомендации По результатам исследования можно прийти к выводу, что данная система GEONETCast помогает обеспечивать многоспектральную съемку облачного слоя, земной поверхности и света, испускаемого атмосферой, с улучшенным радиометрическим, спектральным, пространственным и временным разрешениями, получить метеорологические и геофизические данные для обеспечения метеорологических, климатологических исследований и контроля за изменениями окружающей среды .

Также в программном средстве MSGVisualizer планируется улучшить до двенадцати спектральных каналов по сравнению с используемыми сейчас шестью, которые в будущем обеспечат более точные данные по всей атмосфере Земли, что позволит значительно улучшить числовые модели прогнозов погоды. В данный момент наша наземная станция обеспечивает прием метеорологических и геофизических данных в виде изображений, но в будущем мы предусматриваем осуществление предварительной обработки и передачу информации потребителям, таким как Казгидромет. Аналогичный спрос существует и в отношении авиации, туризма, транспорта, рыболовства, добычи сырья, МЧС и др. Самое главное – прогноз и оповещения о штормах и погодных катаклизмах позволяют спасти человеческие жизни .

Дополнительно систему GEONETCast можно использовать в учебном процессе при изучении специальных дисциплин: «Автоматизированные системы сбора и первичной обработки результатов ДЗЗ», «Оптические системы дистанционного зондирования», «Космические системы ДЗЗ и космическая связь» и др. Применение этой системы в учебных целях позволяет улучшить качество обучения за счет повышения заинтересованности обучающихся в освоении новых знаний. Кроме того, это позволяет обучающимся получить практические навыки по сбору, обработке и применению космических снимков в своей профессиональной деятельности в будущем .

Фундаментальные основы проблем надежности и качества Библиографический список

1. Чернявский, Г. М. Космические средства при мониторинге Земли / Г. М. Чернявский // Земля и Вселенная. – 2004. – № 5. – С. 3–5 .

2. Чернов, А. А. Орбиты спутников дистанционного зондирования Земли : учеб. пособие / А. А. Чернов, Г. М. Чернявский. – М. : Радио и связь, 2004. – 152 с .

3. The importance of researching the satelittes with the purpose of solving problems / А. Д. Тулегулов, Д. С. Ергалиев, А. Онгаркызы, К. С. Артыкбаев // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2013. – Т. 1. – С. 135–138 .

4. Геометрические искажения и геометрическая коррекция спутниковых снимков / А. Д. Тулегулов, Д. С. Ергалиев, Ж. С. Мусагулова, А. Б. Нысанбаева // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2013. – Т. 1. – С. 359–161 .

5. Тулегулов, А. Д. Геометрические искажения и геометрическая коррекция спутниковых снимков / А. Д. Тулегулов, Д. С. Ергалиев, Ж. С. Мусагулова, А. Б. Нысанбаева // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2013. – Т. 1. – С. 359–161 .

6. Кумисбек, Г. М. Квадрокоптеры как доступные устройства для подготовки операторов беспилотников для дистанционного зондирования земли / Г. М. Кумисбек, У. Т. Касымов, Д. С. Ергалиев, З. С. Мадиярова // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2015. – Т. 2. – С. 22–24 .

–  –  –

Аннотация. Рассмотрена глобальная сеть спутни- Abstract. The global network of the satellite ковых систем GEONETCast, осуществляющая сбор GEONETCast systems is considered which allows disи распространение данных об окружающей среде в tribution of data on the environment on a global scale .

мировом масштабе. Проведен анализ применения по- The analysis of application received information is carлученной информации в важнейших областях – сель- ried out to important areas as agriculture, energy, the ское хозяйство, энергетика, прогноз погоды и т.д. weather forecast and etc. It is also described program Также описаны программные компоненты системы components of the GEONETCast system, in particular, GEONETCast, в частности, средство разработки MSG Visualizer development tool, with the help of this MSG Visualizer, c помощью которого осуществлена program are given observable swift-flowing weather визуализация быстротекущих погодных явлений ат- atmospheres of the phenomena and hydrosphere of мосферы и гидросферы Земли в восточном полуша- Earth in east a hemisphere and in the territory of Kaрии, в том числе и на территории Казахстана. zakhastan .

Ключевые слова: дистанционное зондирование Зем- Key words: remote sensing of the Earth, GEONETCast ли, система GEONETCast, геостационарный метео- system, geostationary meteorological satellite Meteosat-10 .

спутник Meteosat-10 .

УДК 629.396.61 Использование системы GEONETCast для мониторинга Земли / Н. Н. Керимбай, Д. С. Ергалиев, А. Б. Базарбек, А. Ш. Омархан, Г. Н. Керимбай // Надежность и качество сложных систем. – 2017. – № 1 (17). – С. 17–24. DOI 10.21685/2307-4205-2017-1-3 .






Похожие работы:

«ECE/TIM/2017/12FO:EFC/2017/12 Организация Объединенных Наций Экономический Distr.: General и Социальный Совет 25 July 2017 Russian Original: English Продовольственная и сельскохозяйственная организация Европейская экономическая Продовольственная и комиссия сельскохозяйстве...»

«  ПРЕСС-РЕЛИЗ Объявлены результаты Национального рейтинга быстрорастущих компаний "ТехУспех-2017" Выручка российских технологических "газелей" достигла 285 млрд рублей 12 декабря 2017 года объявлены победители шестог...»

«Устойчивый кризис Восприятие уязвимости и социальной защиты в Кыргызской республике Кундуз Ибралиева и Эппу Микконен-Джеаннерет ХэлпЭйдж Интернешнл Июль 2009 Выражение благодарности Мы хотели бы поблагодарить все семьи, которые уделили свое время ради участия в данном исследовании и помогли на...»

«Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики Московский институт электроники и математики им. А.Н.Тихонова Департамент электронной инженерии Программа дисциплины Электроника для образовательной программы "Инфокоммуни...»

«ОТЧЁТ о результатах деятельности администрации Петропавловск-Камчатского городского округа за 2010 год Содержание 1. АНАЛИЗ ЖАЛОБ И ОБРАЩЕНИЙ ГРАЖДАН 2. ОБЩАЯ ОЦЕНКА ДЕМОГРАФИЧЕСКОЙ И СОЦИАЛЬНОЭКОНОМИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ 2.1. Демография на территории городского округ...»

«МИФТАХЕТДИНОВА Зульфия Хафизовна ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ КОМПЕТЕНТНОСТЬ МУНИЦИПАЛЬНЫХ СЛУЖАЩИХ КАК ФАКТОР УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ЖИЗНИ РЕГИОНАЛЬНОГО СОЦИУМА (НА ПРИМЕРЕ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН) 22.00.08 – Социология управления Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата социологических наук Казань – 2016 Работа...»

«У Т В Е РЖ Д А Ю Генеральный директор ОАО НПК "Северная заря" /Е. Д. Малахов/ 2017 г. ИНФОРМАЦИЯ О ЗАКУПКЕ НА ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОНТЕЙНЕРОВ. Предмет закупки: изготовление контейнеров Заказчик: Открытое акционерное обществ...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.