Оценка возможностей совместного использования данных спутниковых систем РФ и КНР для решения задач действующих и перспективных информационных систем дистанционного мониторинга

Развитие современных спутниковых систем ДЗЗ и улучшение качества поставляемых ими данных существенно расширило круг возможных применений технологий дистанционного зондирования Земли и решаемых с их использованием задач, а также привело к бурному развитию информационных систем дистанционного мониторинга (ИСДМ). Спектр данных, используемых в таких системах, весьма широк, но в основном сфокусирован на западных, т.е. американских и европейских данных. Данные же космических систем КНР по ряду причин остаются крайне слабо охваченными и, как правило, выпадают из рассмотрения. Однако же, в активе КНР имеется крупная, очень динамично развивающаяся спутниковая группировка ДЗЗ, в которой представлены практически все типы КА и полезных нагрузок, применяющихся сегодня для решения задач мониторинга. Поэтому для эффективного развития различных ИСДМ и технологий их построения бесспорно актуальным является рассмотрение вопроса возможности сотрудничества РФ и КНР в данной области.

На сегодняшний день РФ обладает действующей и постепенно развивающейся гражданской орбитальной спутниковой группировкой (ОГ) ДЗЗ. Несмотря на то, что с количественной точки зрения она находится на достаточно серьёзном мировом уровне (перечень действующих в настоящее время КА составе ОГ приведён в таблице 1), с качественной точки зрения ситуация менее оптимистична. Так, в составе отечественной группировки ДЗЗ полностью отсутствуют радиолокационные космические аппараты (КА), крайне необходимые для решения задач всепогодного мониторинга поверхности океана и суши, особенно в Арктическом регионе. Кроме того, информативность и качество данных, отечественной группировки, несмотря на наличие уникальных систем наблюдения, таких как «Метеор-М»/КМСС и «Арктика-М», уступают аналогичным параметрам зарубежных КА. Основным же препятствием к полноценному использованию данных отечественных КА ДЗЗ в ИСДМ является отсутствие промышленно функционирующих систем потоковой подготовки базовых информационных продуктов достаточного уровня качества, которые используются в ИСДМ, как основа для дальнейшего анализа и обработки.

Таблица 1 — Перечень действующих КА ДЗЗ в составе отечественной ОГ

Тип КА	Количество
«Метеор-М» № 2	1
«Метеор-М» № 2-2	1
«Канопус-В»	5
«Электро-Л»	2
«Арктика-М»	1
Итого	10

 

Несмотря на имеющиеся проблемы с данными из собственных источников, в РФ активно развиваются методы и технологии работы с данными ДЗЗ. Созданы и развиваются новые, уникальные алгоритмы обработки данных и подходы к полностью автоматизированной распределённой работе со спутниковой информацией, в т.ч. для построения современных ИСДМ. В рамках данных разработок также активно развиваются технологии автоматической потоковой обработки данных. Многие из российских разработок в данной области не уступают лучшим зарубежным аналогам.

Основные возможности КНР

КНР обладает крупной, динамично развивающейся спутниковой группировкой ДЗЗ, в которой представлены практически все типы КА и приборов, использующихся для решения задач мониторинга. Так, КНР располагает системами оптического наблюдения в видимом и ИК-диапазонах с разрешением от низкого до высокодетального, микроволновыми зондировщиками, детекторами малых газовых составляющих, радиолокаторами C, X и L-диапазонов и т.д. Фактически, КНР на сегодня имеет функциональные аналоги практически всех наиболее востребованных современными ИСДМ систем США и ЕС. Список основных КА ДЗЗ группировки КНР приведён в таблице 2.

Таблица 2 — Перечень действующих КА ДЗЗ в составе ОГ КНР, информация с которых потенциально востребована различными ИСДМ

Тип КА	Количество
FY-2	2
FY-3	3
FY-4	2
Gaofen-1, 6	3
Gaofen-3	2
Gaofen-5	2
CBERS-4A	1
Итого	15

Таблица 3 — Сравнение объединённых возможностей обсуждаемых ОГ ДЗЗ КНР и РФ с объединёнными возможностями аналогичной ОГ США и ЕС

Тип / название серии КА (КНР, РФ)	Число действующих КА	Тип / название серии КА (США, ЕС)	Число действующих КА
Низкоорбитальные метеорологические КА
5-е поколение
«Метеор-М» № 2, № 2-2, FY-3C	3	NOAA-18, -19, Metop	4
6-е поколение
FY-3 (D, E)	2	Terra, Aqua, JPSS1 (NOAA20), Suomi NPP, Sentinel-3	7
Геостационарные метеорологические КА
FY-2, FY-4, «Электро-Л»	6	Himawari, GOES, Meteosat	7
Высокоэллиптические метеорологические КА
«Арктика-М»	1	-	-
Природоресурсные оптические КА
Gaofen-1, 6, CBERS-4A, «Канопус-В»	8	Sentinel-2, Landsat	5
Радиолокационные КА
Gaofen-3	2	Sentinel-1	1
КА для контроля загрязнений атмосферы
Gaofen-5	2	Sentinel-5P, Aura	2
Итого	24		26

 

В то же время, насколько можно судить по открытым источникам, в части систем обработки данных для автоматизированного построения различных информационных продуктов и систем распределённого распространения данных КНР пока уступает системам, реализованным в США и ЕС. Хотя КНР активно работает над максимально эффективным использованием потенциала собственной группировки для решения научных и прикладных задач, но, к сожалению, пока технологии построения информационных систем дистанционного мониторинга в Китае не столь развиты, как в РФ, либо не являются общедоступными.

В то же время, объединённые возможности действующих гражданских КА ДЗЗ, в которых сегодня наиболее сильно заинтересованы функционирующие и развивающиеся ИСДМ, в основном сопоставимы с возможностями подобных систем США и ЕС. Это хорошо видно из данных, приведённых в таблице 3.

Следует, однако, учитывать то, что хотя формально состав объединённых наборов действующих КА КНР и РФ и США и ЕС сопоставим, качество информации, поступающей от КА США и ЕС, в основном несколько выше, чем качество аналогичной информации, поступающей сегодня от КА КНР и РФ. Однако, в настоящее время, значительное число проблем, связанных с более низким текущим качеством информации, во многом может быть парировано системами наземной обработки.

В то же время, массовое использование данных с КА КНР и РФ в современных ИСДМ на данный момент существенно ограничивается целым рядом проблем. К этим проблемам в первую очередь можно отнести следующее:

-   Почти полное отсутствие внедрённых в массовое использование потоковых технологий доведения исходных данных до уровня базовых информационных продуктов (БИП) требуемого качества, которые впоследствии используются в различных ИСДМ при тематической, высокоуровневой обработке и анализе данных;

-    Очень ограниченное число реализованных удобных, хорошо автоматизируемых схем доступа к архивам данных космических агентств и других крупных государственных организаций, также занимающихся приёмом и сбором спутниковой информации;

-  Отсутствие регламентирующей основы, которая обеспечила бы действительно максимально простой, свободный доступ к государственным данным.

 

Именно эти недостатки существенно затрудняют массовое использование с данных КА КНР и РФ в современных ИСДМ, а в ряде случаев и делают это невозможным. То есть фактически сегодня складывается ситуация, когда даже имеющиеся технические возможности, реализованные в КА КНР и РФ, используются далеко не полностью. Также данные проблемы не позволяют во многих случаях просто заменить источники данных, использующиеся в действующих ИСДМ, с КА США и ЕС на КА КНР и РФ.

Таким образом, исходя из вышеизложенного, в настоящее время актуальным становится вопрос о развитии возможностей орбитальных группировок КНР и РФ, в том числе в направлении развития технологий работы со спутниковой информацией для решения различных задач объективного мониторинга различных явлений, процессов и объектов. Такое развитие во многом должно быть направлено на совершенствование методов и инфраструктуры работы со спутниковой информацией для обеспечения функционирования действующих, а также создания и внедрения новых специализированных информационных систем дистанционного мониторинга для обеспечения устойчивости и безопасности действующих и создающихся ИСДМ за счёт снижения их зависимости от спутниковых систем США и ЕС. В настоящее время в КНР и РФ имеется вся необходимая техническая и технологическая основа для проведения подобных работ. Имеющиеся в КНР и РФ разработки, необходимые для развития данной области, фактически дополняют друг друга. Таким образом, целесообразно рассмотреть вопрос по координации и объединению усилий организаций и специалистов КНР и РФ в области развития методов и технологий создания и внедрения современных ИСДМ. Для обеспечения такой координации и объединения оптимальным представляется развитие сотрудничества по следующим направлениям:

1.    Обеспечение полностью автоматического взаимного доступа организаций и специалистов КНР и РФ к информации действующих спутниковых систем для включения её в действующие и создаваемые национальные ИСДМ;

2.    Разработка и внедрение технологий и систем полностью автоматизированной обработки данных различных спутниковых систем для получения различных информационных продуктов, в первую очередь базовых;

3.    Анализ возможности организации взаимодействия уже действующих в КНР и РФ специализированных ИСДМ, решающих сопоставимые задачи (например, гидрометеорологический мониторинг, мониторинг лесных и сельскохозяйственных ресурсов и т.д.);

4.    Разработка и внедрение новых технологий и специализированных систем дистанционного мониторинга для обеспечения стран объективной информацией о процессах, происходящих на планете Земля без критической информационной зависимости от систем «западных» стран;

5.    Организационная и техническая поддержка совместных работ специалистов КНР и РФ в области развития технологии и методов ДЗЗ для решения различных научных и научно-прикладных задач.

 

Реализацию мероприятий в рамках перечисленных направлений можно реализовывать как в рамках уже существующих межгосударственных соглашений и соглашений различных профильных ведомств и организаций, так и в рамках новых совместных инициатив. Со стороны РФ кажется целесообразным максимально активно развивать такое сотрудничество в рамках программ и проектов Министерства науки и высшего образования, Российской академии наук и Министерства природных ресурсов (в первую очередь Росгидромета). Именно в организациях РАН, Минобрнауки и МПР в последние десятилетия была создана значительная часть имеющихся в настоящее время в РФ методов, технологий и действующих специализированных информационных систем дистанционного мониторинга. Такая ситуация, видимо, связана с тем, что для реализации подобных работ необходимо иметь значительное число компетенций, не только связанных с созданием КА ДЗЗ, но и с предметными областями, в которых используются их возможности.