Алгоритмы и технологии обработки информации от гидрометеорологических систем глобального наблюдения Земли

• Автор: Воронин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Анализ методов и средств мониторинга природной среды по данным космической съемки
1.1. Принципы построения и функционирования российских и зарубежных систем космического мониторинга природной среды.
1.2. Основные элементы информационных технологий получения тематических продуктов по данным от гидрометеорологических космических систем наблюдения Земли
1.3. Основные направления исследований по созданию средств информационной поддержки для решения задач космической гидрометеорологии
Основные результаты
2. Алгоритмы и технологии предварительной обработки данных от гидрометеорологических космических систем наблюдения Земли
2.1. Геометрические модели формирования и обработки изображений в системах глобального наблюдения Земли
2.2. Координатно-временное описание движения и ориентации
систем наблюдения Земли с высокоэллиптическими орбитами
2.3. Анализ требований к точности измерения параметров положения и угловой ориентации спутника
2.4. Помехозащищенный алгоритм выделения изображения диска Земли с целью оценки его геометрических параметров
2.5. Алгоритм уточнения параметров геодезической привязки изображений на основе анализа границ диска Земли
Основные результаты

3. Алгоритмы и технологии информационной поддержки решения задач космической гидрометеорологии
3.1. Информационная технология получения карт облачных образований
3.2. Алгоритмы и технология мониторинга снежной и ледовой обстановки
3.3. Многоцелевая геоинформационная система формирования тематических продуктов по данным американского спутника МЗАА
3.4. Алгоритмы и компьютерные технологии составления гидрометеорологических карт
Основные результаты
4. Реализация программно-аппаратных комплексов обработки гидрометеорологической информации
4.1. Комплекс тематической обработки информации от гидрометеорологических геостационарных космических систем
4.2. Комплекс обработки данных от систем глобального наблюдения Земли в Научно-исследовательском центре космической гидрометеорологии «Планета»
4.3. Комплекс оперативной обработки гидрометеорологической спутниковой информации
Основные результаты
Заключение
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. При дистанционном исследовании Земли важная роль отводится системам космической гидрометеорологии. Ориентированные на данную область спутниковые системы отличаются глобальностью наблюдения всей планеты или её значительной части и высокой периодичностью обновления многоспектральной информации. Главным объектом изучения являются облака, снежные и ледовые образования, поверхность океана, атмосферные явления, т.е. те процессы и объекты, которые во многом определяют среду обитания человека [1-8].
Всемирная метеорологическая организация явилась инициатором создания глобальной системы наблюдения Земли. Участниками этого планетарного проекта стали США, Россия, страны Евросоюза, Китай, Япония. На геостационарные орбиты, находящиеся в плоскости экватора, каждая из стран регулярно в заданное положение выводит гидрометеорологические спутники на высоту порядка 35 ООО км. В этих условиях спутники “зависают” над определенными районами земного шара, где с периодичностью 15-30 минут осуществляют съемку всего диска Земли в нескольких каналах видимого и теплового диапазона спектра. Полученные изображения передаются на национальные центры приёма, где выполняется их обработка, а затем готовый результат передается на спутник-ретранслятор и осуществляется обмен информацией между различными странами. В результате каждые 15-30 минут страны, входящие во Всемирную метеорологическую организацию, получают данные со всей орбитальной группировки метеорологических геостационарных спутников [9].
Поскольку орбиты геостационарных спутников находятся в плоскости экватора, то недоступными для съемки являются районы полюсов, информация о которых для России очень важна. Поэтому в Федеральной космической программе РФ предусмотрено, помимо разработки геостационарных систем, создание систем с так называемыми высокоэллиптическими орбитами. Задачей

геометрическая трансформация исходных изображений, в результате чего формируются кадры 0(х, у) в нормализованной геостационарной проекции.
2.1.4 В рамках единой технологической схемы рассмотрим процесс формирования и коррекции изображений. Законы координатного соответствия между точками исходного и нормализованного изображений в общем виде можно представить как
где (т, п) и (х, у) - соответственно координаты одноименных точек на исходном и нормализованном изображениях; Р, С - функции прямого координатного соответствия.
Функции Fи б - это весьма сложные многоэтапные координатные преобразования, и очень важно представить их последовательностью таких преобразований, которые описывают вполне определенные независимые физические процессы. Анализ процесса формирования изображения в геостационарных системах показал целесообразность его определения в виде набора функций, представленных на рис. 2.3 [13].
--------------------- т = /(х,у), п = §(х,у)
Рис. 2.3. Представление процесса нормализации последовательностью функциональных преобразований
Функция б) (от, п) определяет время ? формирования элементов изображения В(т,п).
Функция 8С описывает закон сканирования наблюдаемой сцены, реализо-

F(от,и), у-С(т,п),
(2.10)
= /г(т, и), у = о(т,п)