Модернизация подсистемы для анализа временных и пространственных рядов данных на основе построения графиков

В 2021 году одним из основных направлений работ по реализации новых подходов к анализу долговременных рядов спутниковых наблюдений было развитие подсистемы анализа временных и пространственных рядов данных на основе построения графиков, реализованной в виде специализированного веб-приложения. Примеры реализованных интерфейсов приведены на рисунке 1.

В настоящие время, реализованные на базе этого приложения интерфейсы позволяют решать широкий круг различных задач, в том числе:

• анализ динамики различных показателей по объектам мониторинга, в частности спектральных характеристик, вегетационных индексов, метеорологических показателей и многих других характеристик, вычисленных на основе обработки спутниковых данных;
• исследование спектральных характеристик поверхности на заданном изображении;
• определение высотной изменчивости метеорологических величин;
• анализ пространственной изменчивости спектральных свойств, рассчитанных для объектов, а также метеорологических величин.

Необходимую гибкость при внедрении новых подходов обеспечило использование фреймворка Svelte, реализующего гибкий механизм модульного проектирования приложения. Также этот пакет позволяет существенно повысить скорость работы создаваемых на его основе интерфейсов по сравнению с интерфейсами, разработанными на основе стандартного подхода с включением в проект большого числа различных библиотек и модулей. Достигается это благодаря использованию специального этапа «компиляции», в рамках которого создаются оптимизированные файлы на языках программирования JavaScript и CSS, включающие в себя только тот функционал используемых библиотек и модулей, который необходим для работы конкретного интерфейса. К достоинствам фреймворка Svelte также относится хорошо продуманный механизм разработки и использования виджетов, т.е. компонент интерфейса, предназначенных для решения таких стандартных задач, как работа со списком и календарем, использование вкладок и т.п.

 Рисунок 1 - Примеры интерфейсов для анализа временных и пространственных рядов наблюдений

С ростом числа используемых в подсистеме различных показателей по объектам возникла необходимость в унификации их описания и создания для этой цели специализированной базы данных. Структура основных таблиц базы данных object_indicators приведена на рисунке 3.3.2.1. Использование этой базы данных позволило вести единый реестр всех поддерживаемых в системе показателей, для каждого из которых может быть указан необходимый набор параметров, отвечающих за получение требуемых рядов данных и отображение их в интерфейсе. При этом благодаря заложенной в структуру базы данных гибкости один и тот же показатель может по-разному отображаться даже в рамках одного тематического интерфейса для разных пользователей и режимов работы. Для того чтобы сократить список показателей по объектам, которые необходимо рассчитывать в постоянном режиме на основе обработки спутниковых изображений, а также существенно расширить их состав в интерфейсе, значительная часть показателей теперь вычисляется непосредственно в клиентском интерфейсе на основе правил, задаваемых в БД object_indicators. В этом случае необходимые для их получения исходные ряды данных, например яркостные температуры по отдельным каналам, предварительно загружаются на клиентское приложение по стандартному протоколу. Для редактирования информации о показателях был реализован специализированный служебный интерфейс, пример которого приведен на рисунке 2. В нем также реализован функционал, позволяющий сформировать запросы, которые затем могут быть использованы в интерфейсе.

Использование единой базы данных показателей по объектам позволило централизованно управлять как их составом в рамках того или иного интерфейса, так и особенностями отображения соответствующих им временных рядов в виде графиков. В частности, это позволило поддержать различный дизайн отображения одних и тех же показателей, используемых в различных информационных системах. Благодаря работам по структурированию используемого программного кода, проведенным в 2021 году, новые интерфейсы для анализа рядов в виде графиков во многих случаях могут быть реализованы с минимальными трудозатратами на основе компоновки уже готовых компонент. Также в этом году была поддержана возможность формирования ссылки на состояние интерфейса, включая все используемые настройки, которыми могут обмениваться между собой пользователи интерфейса.

Рисунок2 - Структура базы данных object_indicators

 

 
Рисунок 3 - Интерфейс редактирования информации о показателях по объектам мониторинга