Организация Поволжского центра космической геоинформатики

Дистанционное зондирование Земли это процесс, посредством которого собирается пространственная (геометрическая) информация о земной поверхности без непосредственного контакта с ней. Методы дистанционного зондирования основаны на регистрации (в аналоговой или цифровой форме) электромагнитного излучения участков поверхности в широком диапазоне длин волн. Эта регистрация осуществляется аппаратурой, установленной на искусственных спутниках дистанционного зондирования. Результаты зондирования предоставляются получателю информации в виде изображений (космических снимков) участков земной поверхности. Данные дистанционного зондирования (ДДЗ) Земли являются одним из основных источников сведений о земной поверхности, которые обрабатываются компьютерными геоинформационными системами. Источником данных, альтернативным космическим изображениям, являются аэрофотоснимки, получаемые с помощью аппаратуры, устанавливаемой на атмосферных летательных аппаратах: самолетах, вертолетах, воздушных шарах. Достоинством аэрофотоснимков является их высокая разрешающая способность (детальность) и слабая зависимость от условий съемки (облачности), а недостатками – дороговизна и недостаточная оперативность получения результатов.

Космические ДДЗ широко используются в сельском и лесном хозяйстве, земледелии, управлении природными ресурсами, градостроительном и земельном кадастре и др. По оценкам специалистов, мировой рынок ДДЗ растет в среднем на 20-30% в год, подобная динамика наблюдается и на российском рынке. Основной рост потребностей приходится на актуальные сканерные снимки сверхвысокого разрешения, менее 2 метров (для составления и обновления высокоточных карт местности) и оперативные (со сроком получения не более, чем несколько дней) данные высокого и среднего разрешения (от 2 до 20 метров) – для мониторинга изменений, происходящей на территории (контроль посевов, выявление пожаров и слежение за их развитием и т.д.).

Правительством Самарской области в 2006 году было принято Постановление об учреждении некоммерческого партнерства "Поволжский центр космической геоинформатики" (далее – Центр, ПЦКГИ) в составе четырех участников:

• Правительства Самарской области (в лице Министерства экономического развития, инвестиций и торговли),
• Государственного научно-производственного ракетно-космического центра (ГНПРКЦ) "ЦСКБ-Прогресс",
• Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П.Королева (СГАУ) и
• Открытого акционерного общества "Самара-Информспутник".

Предпосылками для создания Центра явилась острая необходимость объединения научно-технического потенциала, имеющегося у самарских ученых и специалистов в сфере космических и геоинформационных технологий, его использования в интересах развития Самарской области, а также имеющийся существенный задел по формированию материально-технической базы будущего Центра.

В 2006 году ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс" завершил испытания и ввел в штатную эксплуатацию уникальный гражданский спутник высокодетального дистанционного зондирования "Ресурс-ДК". На предприятии создается собственный наземный комплекс приема и обработки данных с этого спутника, который в перспективе может быть использован и Центром.

В том же году СГАУ стал победителем конкурса приоритетных национальных проектов "Образование" и приступил к выполнению инновационной образовательной программы "Развитие центра компетенции и подготовка специалистов мирового уровня в области аэрокосмических и геоиформационных технологий". В рамках этой программы в конце 2006 года университет ввел в действие универсальную станцию приема данных дистанционного зондирования Земли со спутников Terra и Aqua (США), SPOT-4 (Франция), IRS-P5 и IRS-P6 (Индия), EROS-A (Израиль), RADARSAT-1 (Канада), Монитор-Э (Россия), чем обеспечивает свое участие и роль в создаваемом Центре.

Подобную станцию, но ориентированную на прием данных со спутника EROS-В (Израиль), приобрело и ОАО "Самара-Информспутник", она также может быть использована Центром.

Основными целями создания Центра являются:

• развитие инфотелекоммуникационной среды и использования космических информационных технологий в интересах экономики Самарской области,
• оперативная геоинформационная поддержка принятия управленческих решений региональными органами власти,
• развития регионального, всероссийского и международного рынка услуг в области геоинформатики и космических информационных технологий,
• подготовки специалистов в области космических информационных технологий для предприятий Поволжского региона.

Примерное распределение функций между участниками созданного некоммерческого партнерства, а также других региональных субъектов деятельности в области космической геоинформатики, представлено на рисунке 1.

• Правительство Самарской области координирует деятельность Центра, ставит перед Центром конкретные задачи информационного обеспечения региональных министерств и ведомств, способствует частичному финансовому обеспечению решения задач Центра;
• ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс" обеспечивает ввод в действие и эксплуатацию компонентов Центра, связанных и приемом и первичной обработкой данных высокого разрешения, главным образом получаемых со спутника "Ресурс-ДК";
• ОАО "Самара-Информспутник" обеспечивает ввод в действие и эксплуатацию средств Центра, связанных с приемом и обработкой данных со спутника EROS-В, тематической обработкой всех космических изображений и созданием на их основе производной геоинформационной продукции;
• СГАУ обеспечивает ввод в действие и эксплуатацию компонентов Центра, связанных с приемом и первичной обработкой данных с других спутников, подготовкой специалистов и научными исследованиями в области космических информационных технологий.

Одной из задач Центра является создание регионально банка данных ДДЗ, который будет использоваться в широком круге приложений. Он включает в себя:

• полное мультимасштабное обновляемое покрытие территории Самарской области, играющее роль исходных (базовых) пространственныз данных,
• базу метаданных (сведений о наличии космических снимков и производной информационной продукции у участников партнерства и других распространителей ДДЗ, поступающих через программные средства обмена метаданными),
• отдельные обработанные космические снимки и производную информационную продукцию, созданной на их основе.

Еще один проект развиваемый сейчас Центром - система мониторинга подвижных объектов с использованием спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS. В настоящее время Центром проводятся ее комплексные испытания. С января 2008 года планируется оказание услуг по системе мониторинга.

В качестве мобильного объекта может выступать транспортное средство: автомобиль, вагон, корабль, либо просто перевозимый груз или человек, который оснащен комплектом оборудования. В состав оборудования входит навигационный приемник одной из спутниковых систем (или совмещенный) GPS/ГЛОНАСС, который с помощью орбитальной группировки спутников, по запаздыванию приходящего сигнала, определяет свое местоположение с точностью от 3 до 100 метров в любой точке земного шара.

В диспетчерском центре, оснащенном программно-аппаратными комплексами по сбору, обработке и хранению данных, информация с подвижных объектов принимается и представляется операторам для оперативного реагирования.

В общем виде работа системы мониторинга подвижных объектов представлена на рисунке 2.

Прошел только год с момента создания Центра, можно сказать, что его деятельность только разворачивается. Но точки приложения этой деятельности почти безграничны. Кроме перечисленных выше задач, это и создание (и поддержание в актуальном состоянии) единой электронной картографической основы Самарской области, и участие в отраслевых (экологических, агропромышленных, градостроительных) проектах, связанных с космическим мониторингом, и многое другое. Полномочия органов власти субъектов РФ и местного самоуправления по мониторингу, контролю и проектированию природопользования, обеспечиваемые съемками земли из космоса, охватывают более 250 тематических задач по направлениям. И скоординированные действия Центра и входящих в него организаций-партнеров могут помочь решению большинства из них.

Самарская область обладает уникальным для всей Российской Федерации сочетанием научного, образовательного и производственного потенциала в сфере создания космических средств дистанционного зондирования, разработки и применения математических методов и геоинформационных технологий обработки космических изображений, разработки и внедрения геоинформационных систем различного уровня и функционального назначения.

Государственный научно-производственный ракетно-космический центр (ГНП РКЦ) "ЦСКБ-Прогресс", расположенный в г.Самаре, является одним из мировых лидеров в области создания и производства космической техники. В 2006 году он завершил разработку, испытания и ввел в штатную эксплуатацию уникальный гражданский спутник высокодетального дистанционного зондирования "Ресурс-ДК".

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П.Королева (СГАУ) на протяжении многих лет готовит высококвалифицированных специалистов и выполняет многочисленные прикладные научно-исследовательские работы в области космической техники, математической обработки изображений и геоинформатики. В 2006 году СГАУ стал победителем конкурса приоритетного национального проекта "Образование" и приступил к выполнению инновационной образовательной программы "Развитие центра компетенции и подготовка специалистов мирового уровня в области аэрокосмических и геоиформационных технологий". В рамках этой программы в СГАУ создан лучший в мире университетский Центр приема и обработки космической информации, дающий возможность оперативной работы с группировкой из десяти спутников дистанционного зондирования, принадлежащих России, США, Франции, Индии, Израилю и Канаде.

В области, одной из первых в России, завершаются работы по созданию единой электронной инфраструктуры пространственных данных, включающей в себя электронную экономическую карту Самарской области, адресные планы городов и населенных пунктов. На основе указанной инфраструктуры в рамках проекта Системного территориального кадастра Самарской области удалось создать объединенные региональные информационные ресурсы, включающие космические изображения и аэрофотоснимки территории области, данные единого государственного реестра земель, градостроительного кадастра, различных отраслевых и ведомственных геоинформационных систем. Как результат, была обеспечена эффективная геоинформационная и аналитическая поддержка для решения многих актуальных прикладных задач: использования и воспроизводства природных ресурсов, оценки территорий муниципальных образований и обоснования размещения объектов инвестиций, оценки ветхого и аварийного жилищного фонда, мониторинга транспортных и инженерных сетей, учета земельных ресурсов и т.д.

В создании фундаментальной научной базы для развития космических и геоинформационных технологий активно участвуют институты, входящие в Самарский научный центр Российской академии наук. Так, Институт систем обработки изображений РАН выполняет большой объем научных исследований в области компьютерной оптики, математической обработки и распознавания изображений, результаты которых очень перспективны и для приложения к космической геоинформатике. Институт экологии Волжского бассейна РАН занимается изучением экосистем бассейна реки Волги, разработкой методологических основ экологического мониторинга и другими задачами, которые также относятся к геоинформационным. И так далее.

В 2006 году с целью объединения потенциалов и координации деятельности региональных органов власти, космической промышленности, высшей школы и наукоемкого бизнеса под эгидой Правительства Самарской области было создано Некоммерческое партнерство "Поволжский центр космической геоинформатики", в которое, в частности, вошли упомянутые выше ГНП РКЦ "ЦСКБ-Прогресс" и СГАУ.