Основные принципы создания единой территориально-распределенной информационной системы дистанционного зондирования Земли из космоса

Анализ геоинформационных технологий, использующих материалы космической съёмки определяет тенденции развития отрасли ДЗЗ, и в частности:
- возрастание потребностей российских пользователей в информации ДЗЗ;
- повышение роли ДЗЗ в решении народно-хозяйственных задач, обновлении базовых картографических данных, создании различных коллекций тематических пространственных данных, организации мониторинга чрезвычайных ситуаций и др.;
- необходимость улучшения показателей функционирования наземной инфраструктуры в связи с наращиванием орбитальной группировки КА;
- интеграция технологий обработки данных с КА ДЗЗ и геоинформационных систем;
- необходимость перехода на единые стандарты распределенных каталогов и архивов данных ДЗЗ.

Названные тенденции предъявляют особые требования к развитию наземной составляющей в ДЗЗ и, в этом контексте, рассмотрения следующих вопросов:
Что такое ЕТРИС ?
Почему необходима ЕТРИС ?
Как строить ЕТРИС ?

«Что такое ЕТРИС ?»

ЕТРИС ДЗЗ создается в рамках Федеральной космической программы и определяется как территориально распределенная система, функционально объединяющая наземные комплексы, центры, пункты приема, обработки и распространения данных ДЗЗ различных органов, ведомств, организаций, а также их информационные ресурсы, и обеспечивающая координацию их деятельности, согласованное функционирование и взаимодействие по единым правилам, удобным для них и потребителей.

Основными целями создания ЕТРИС ДЗЗ являются:
- повышение качества обслуживания потребителей на основе построения оптимальной сети государственных и коммерческих центров и станций НКПОР;
- координация деятельности и организация согласованного функционирования и взаимодействия всех НКПОР на основе современной нормативно-правовой базы и единых технических стандартов представления геоинформационных данных ДЗЗ;
- интеграция организационно-технических возможностей органов исполнительной власти всех уровней по пополнению информационных ресурсов данными ДЗЗ, необходимыми для эффективного решения государственных задач;
- создание организационно-технической основы для использования государственными потребителями космических данных ДЗЗ российской орбитальной группировки на безвозмездной основе и сокращения бюджетных затрат на закупку зарубежных данных ДЗЗ.


Далее. Почему необходима ЕТРИС?

Актуальность создания и развертывания ЕТРИС ДЗ определяется многими факторами:
- расширением использования цифровых геопространственных данных при принятии решений на государственном и региональном уровнях в вопросах социально-экономического развития и обеспечения безопасности;
- планируемое возрастание информационных потоков данных с перспективных отечественных КА ДЗЗ и соответствующее увеличение объемов геопространственных данных и географических знаний;
- необходимостью систематизации геопространственных данных, хранящихся в архивах различных ведомств и организаций с целью повышения эффективности их использования потребителями;
- интенсивным развитием инфраструктуры геопространственных данных в зарубежных странах и необходимостью интеграции российской информационной системы в международные инфраструктуры геопространственных данных;
- распространением геоинформационных технологий как средства эффективного использования космической информации ДЗЗ;
- ростом потребности в доступе к геопространственным данным в в режиме «одного окна» и их оперативном получении.

В настоящее время, в нашей стране фактически независимо друг от друга развернуты и функционируют Центры приема и обработки спутниковой информации различных ведомств и структур. Однако их оснащение выполнялось различными средствами, предназначенными для решения схожих задач, но создаваемыми в каждом космическом комплексе ДЗЗ в разное время, на базе различных стандартов и протоколов, различного общего программного обеспечения.
Результатом такого развития явилась разобщенность существующих наземных средств между собой и, как следствие, появление проблем в работе потребителей космической информации и операторов услуг в области космической деятельности, основными из которых являются:
- организационная, техническая и технологическая разобщенность пунктов;
- отсутствие единого каталога данных ДЗЗ;
- отсутствие оперативного доступа потребителей в каталоги данных;
- низкая оперативность и надежность выполнения заявок на поставку данных ДЗЗ;
- отсутствие стандартизации информационных продуктов ДЗЗ.
На сегодняшний день каждое ведомство имеет и развивает свою сеть НКПОР (Роскосмос, Росгидромет, МЧС, Минприроды, Роскартография и другие ведомства).

При этом средства Роскосмоса обеспечивают приём данных с российских КА ДЗЗ, а пункты и станции приёма других ведомств могут принимать информацию только с зарубежных аппаратов.
НКПОР Роскосмоса, обеспечивая прием с КА Ресурс-ДК и в ближайшей перспективе с Ресурс-П и Канопус-В, имеет лишь один единственный НЦ ОМЗ (г. Москва), что определяет эффективность использования ресурса каждого КА приблизительно на 40%.
Для повышения этой эффективности в рамках создания ЕТРИС ДЗ ставится задача формирования на базе существующей инфраструктуры сети приемных центров и станций, оптимизированной по географическому принципу расположения НКПОР для осуществления приема данных ДЗЗ с отечественных и зарубежных КА ДЗЗ.
Одновременно для обеспечения эффективного использования потребителями космической информации, получаемой средствами ДЗЗ, необходимо кардинальное изменение сложившейся ситуации в развитии наземной инфраструктуры обработки, хранения и доведения информации ДЗЗ.

Как строить ЕТРИС ?

Создание Единой территориально-распределенной информационной системы ДЗ предлагается вести по следующим направлениям:
- развитие наземной инфраструктуры ДЗЗ, основанной на интеграции информационных систем различных ведомств, организаций и предприятий с созданием региональных зон приема и обработки данных ДЗЗ;
- создание унифицированных средств приёма и обработки данных ДЗЗ, внедрение единых стандартов и форматов представления данных;
- создание взаимодополняющей комплексной системы использования данных ДЗЗ отечественных и зарубежных КА ДЗЗ и доведения геоинформационных данных до потребителей;
- совершенствование нормативно-правовой базы по использованию и распространению данных ДЗЗ.

Единая территориально-распределенная информационная система ДЗЗ должна обеспечивать реализацию следующих процессов:
- Планирование и управление процессами получения информации ДЗЗ
- координация целевого применения ОГ КА путем распределения их ресурсов, комплексного (взаимоувязанного) планирования съемок объектов и районов в соответствии с поставленными задачами;
- комплексное планирование сеансов связи по сбросу космической информации на станции приема;
- согласованное управление наземной группировкой средств ДЗЗ;
- координация планов по поставке материалов с зарубежных КА ДЗЗ в интересах госнужд;
- Прием и обработка данных ДЗЗ
- прием, регистрация и обработка всего потока КИ, поступающей с КА различного типа;
- Хранение, распространение и обеспечение доступа потребителей к данным ДЗЗ
- архивирование и хранение данных ДЗЗ, поступивших с отечественных и зарубежных КА ДЗЗ;
- обеспечение доступа потребителей к информации ДЗЗ через систему геопорталов.

Необходимость обеспечения решения перечисленных задач в ЕТРИС обусловливает соблюдение определенных принципов её создания, основными из которых являются следующие:
1) построение системы исходя из оптимального сочетания принципов централизации планирования-управления процессами получения данных ДЗЗ и децентрализации процессов приёма, обработки и распространения информации ДЗЗ;
2) использование научных и практических результатов ранее выполненных работ и исследований, проводимых в рамках федеральных космических программ и других отечественных и международных программ, связанных с разработкой космической техники и аппаратуры мониторинга, технологий сбора, обработки и распространения данных;
3) создание нормативно-правовой базы, стимулирующей развитие российского рынка космических услуг, с разработкой технических регламентов и национальных стандартов в области использования результатов космической деятельности, в том числе с использованием механизмов частно-государственного партнерства;
4) создание и обеспечение производства, внедрения, поддержки и модернизации тиражируемых унифицированных программно-аппаратных комплексов, распределенных систем и типовых организационно-технических решений в интересах различных групп потребителей результатов космической деятельности;
5) преемственность и управляемость перехода от действующей системы сбора и хранения космической информации в центрах, в архивах и хранилищах ведомственных и других организаций к информационной распределенной системе, базирующейся на современных высокоэффективных информационных технологиях и программно-технических средствах;
6) информационная совместимость элементов ЕТРИС ДЗ на основе стандартизации и унификации программно-технического и нормативно-правового обеспечения ее создания и функционирования;
7) рациональная этапность проектирования и внедрения ЕТРИС ДЗ и ее элементов с учетом приоритетности решаемых задач, минимизации затрат, эффективного использования выделяемых ресурсов и оперативного внедрения разработок, включая максимальное использование средств и ресурсов, имеющихся в распоряжении федеральных органов исполнительной власти и субъектов Российской Федерации;
8) создание телекоммуникационной системы, основанной на использовании проводных и спутниковых каналов связи с применением современных высокоэффективных технологий обмена данными, создание локальных вычислительных сетей по типу Интернет/Интранет.

В целом построение оптимальной топологии центров и станций ЕТРИС можно представить в виде системы региональных зон системы с центрами, связанными между собой магистральными телекоммуникационными каналами обмена данных (рис. 1).
Перейдем непосредственно к составу и структуре ЕТРИС ДЗ, которые определяются ее главной задачей, состоящей в обеспечении эффективного обслуживания потребителей космической информации на основе предоставления им возможности доступа к информационному ресурсу ДЗЗ ЕТРИС ДЗ с минимальной задержкой по времени.
Решение этой задачи подразумевает применение разнообразных форм работы с потребителями космической информации, которым необходимо предоставить возможность работы с распределенным банком геоинформационных данных, размещенным в связанных между собой ведомственными и открытыми каналами обмена данными узлах ЕТРИС ДЗЗ.
Состав и структуру ЕТРИС условно можно определить исходя из организационных и функциональных признаков построения.
Организационно ЕТРИС включает три иерархических уровня (рис.2):
- первый уровень – ведомственные операторы КА ДЗЗ (Роскосмоса, Росгидромета, Росреестра, МЧС, Минприроды, МО РФ и др.);
- второй уровень - региональные центры ведомств;
- третий уровень - центры и пункты приема, обработки и распространения космической информации, принадлежащие отдельным организациям, которые обслуживают потребителей в отдельных субъектах РФ, а также малые абонентские пункты в городах России.
Эффективное функционирование ЕТРИС ДЗЗ предполагает специальным образом организованную систему юридически нормируемых отношений между ведомствами, организациями и предприятиями, занимающимися получением и применением данных ДЗЗ, поддержанных информационно-телекоммуникационными связями.
Функционально (рис. 3) ЕТРИС подразделяется на следующие составляющие:
 информационную подсистему, обеспечивающую процессы хранения и распространения данных ДЗЗ;
 подсистему планирования и управления процессами получения данных ДЗЗ;
 подсистему обмена данными;
 средства приёма и обработки данных ДЗЗ.
Информационная подсистема ЕТРИС (рис. 4) составляет совокупность территориально распределенного банка геоинформационных данных Роскосмоса и банков геоинформационных данных других ведомств, организаций и предприятий, функционирование которой должно определяться нормативно-правовой базой и согласованными стандартами обработки, хранения и представления геоинформационных и других пространственных данных. Важнейшим компонентом этой подсистемы, обеспечивающим широкий доступ потребителей к информации ДЗЗ в перечисленных банках данных, является совокупность геопорталов.
Следует подчеркнуть важность включения в территориально-распределенную систему банков геоинформационных данных ГЦ «Природа», НИЦ «Планета», МЧС, Минприроды и других, наиболее компетентных в данной области министерств, ведомств и организаций. Основываясь на полной информации, в НЦ ОМЗ Роскосмоса создается и постоянно поддерживается генеральный каталог всех хранимых данных ДЗЗ во всех российских центрах, а также ведется реестр наземных станций приема КИ ДЗЗ.
Планирование и управление (рис. 5) процессами добывания данных ДЗЗ а ЕТРИС осуществляется системами и комплексами управления в НКПОР каждого типа КА ДЗЗ и АСУ целевого применения орбитальной и наземной группировки средств ДЗЗ. Особая роль отводится АСУ ЦП, предназначенной для обеспечения комплексного планирования и координации функционирования орбитальных и наземных средств в общей системе ДЗЗ в целях наиболее эффективной организации снабжения потребителей данными ДЗЗ и продуктами их обработки. Координация процессов получения данных ДЗЗ предполагает также и учет возможностей иностранных поставщиков космической информации с целью оптимизации затрат на приобретение данных ДЗЗ из зарубежных источников в интересах государственных потребителей.
Подсистема обмена данными (рис. 6) включает: телекоммуникационную сеть для обслуживания потребителей ЕТРИС ДЗЗ.
Телекоммуникационная сеть должна обеспечивать широкий набор услуг для пользователей центров ЕТРИС ДЗЗ и организаций-потребителей.

Одной из важнейших задач в развертывании ЕТРИС является создание эффективных средств приёма и обработки данных ДЗЗ в полной мере реализующих технические возможности бортовой аппаратуры КА по разрешению, спектральным параметрам, оперативности доставки. Условием успешного развития средств приема и обработки является их унификация.

Создание и развертывание ЕТРИС ДЗЗ предлагается осуществлять поэтапно, согласовывая развертывание её составных частей с созданием орбитальной группировки и шагами по расширению областей применения зарубежных систем ДЗЗ в России.
Большое значение имело бы развертывание Сибирской и Дальневосточной региональных зон ЕТРИС на базе предприятий Роскосмоса, Росгидромета, МЧС, МПР, Роскартографии (г. Красноярск, г. Новосибирск, г.Хабаровск, Владивосток, и др.), организация приёма данных с зарубежных КА ДЗЗ в центрах ЕТРИС, организация свободного обмена и совместного использования данных ДЗЗ от российских и зарубежных КА ДЗЗ на базе разноведомственных Центров ДЗЗ и единой системы обмена данными.
Поэтапное создание информационной подсистемы может выполняться следующим образом:
­ развертывание ЕБГД с единым каталогом ЕТРИС и территориально-распределённым архивом;
­ внедрение базовых средств интеграции с негосударственными поставщиками данных ДЗЗ;
­ создание системы комплексного мониторинга федерального и регионального уровней;
­ формирование устойчивых механизмов бюджетного и внебюджетного финансирования создания и функционирования ЕТРИС ДЗЗ;
­ расширение номенклатуры данных российских и зарубежных КА ДЗЗ, принимаемых в центрах и пунктах ЕТРИС;
­ интеграция распределенного банка данных ДЗЗ с банками пространственных данных Роскартографии, Минприроды, Минрегиона, МЧС и др., создание единой системы доступа к массивам глобальных карт и изображений, в том числе через Интернет.

В заключении необходимо отметить, что эффективное решение социально-экономических, научных и оборонных задач, для которых используется космическая информация ДЗЗ, определяет необходимость решения проблемы координации работы различных ведомств, организаций, осуществляющих прием, обработку, хранение и обмен космической информацией ДЗЗ. Создание и развертывание ЕТРИС ДЗЗ будет способствовать исключению дублирования создаваемых космических систем и средств ДЗЗ, повышению оперативности получения космической информации потребителями, обеспечению ее полноты и качества.
Ожидаемым результатом создания и развертывания ЕТРИС ДЗЗ является внедрение современной наземной инфраструктуры приема, обработки и распространения космической информации, продуктов ее тематической обработки вместе с формированием единого информационного пространства данных ДЗЗ из космоса.
Внедрение ЕТРИС ДЗЗ позволит обеспечить:
­ эффективное использование отечественной орбитальной группировки КА ДЗЗ;
­ координацию взаимодействия между различными НКПОР;
­ формирование единого информационного пространства в сфере данных ДЗЗ из космоса в рамках общей системы информационной поддержки принятия управленческих решений на государственном уровне;
­ улучшение качества и сокращение сроков подготовки и принятия решений МЧС России, МПР России, иных федеральных органов исполнительной власти и органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации по вопросам природопользования, охраны окружающей среды, других социально-экономических, научных и оборонных задач;
­ повышение эффективности использования космической информации за счет оптимизации процесса прохождения информации от первоисточника к потребителю и снижения затрат;
­ повышение оперативности и качества представления информации о ходе выполнения федеральных целевых программ в области природопользования, охраны окружающей среды, других социально-экономических, научных и оборонных задач, эффективности их реализации.