MS3/INPE: Sistema Brasileiro de Gravação ... - INPE-DGI

dgi.inpe.br

MS3/INPE: Sistema Brasileiro de Gravação ... - INPE-DGI

5° EUsISSeR

5° Encontro com Usuários de

Imagens de Satélites de

Sensoriamento Remoto


MS 3 : Sistema Brasileiro de Gravação,

Processamento e Distribuição de Imagens

de Satélite

Antonio Machado e Silva

antonio@kepleres.com


Estação Terrena

4 sistemas principais:

Recepção

Gravação

Processamento

Distribuição


Sistema de Recepção


Estação de Recepção em Cuiabá -

MT

Centro Geodésico da América do Sul


Sistema de Recepção

Dados analógicos

Dados digitais

…100100100100101001…


Sistema de Gravação

Trem de bits

…100100100100101001…

Disk Array

DRD

Dated Raw Data

Dados sincronizados

C$23323400100%01*01…

CB#33234100$0001*10…

CB233&3401001&0010%…

GRALHA

HDF5

Nível 0

Dados auxiliares

X=5434.456 Y=2087.563 Z=-1983.072

Vx=2.45627 Vy=-1.70545 Vz=-4.85493

Roll=5.46E-4 Pitch=-2.31E-4 Yaw=3.87E-4

θ=4º38’ Ganho=2 Tx = direta

Dados decodificados

Image Data

CB233234A6802DF155…

CB233234A6802DE154…

CB233234A6802DD153…


Gravação

Centro de Dados de SR (CDSR)

Sun L700

FC Connection

2 Gbps

Sun StorEdge 3510

/TIFF and /DRD

Sun StorEdge

3511 /GRALHA

FC Connection (2 Gbps)

Fiber Channel Connection

4 Gbps

Data Base Server

SCSI HVD Connection

Sun Fire

V890

HSM

server

NFS

server

Processing System


Sistema de Processamento

Nível 2 - Geo

Dados Auxiliares

Nível 1 - Rad

Nível 3 – Geo + GCP

GRALHA

HDF5

Nível 0

Parâmetros de

Calibração

Dados de Imagem

GCP

Nível 4 – Orto

DEM


Estação de Processamento do

INPE

Cachoeira Paulista - SP


Estação Terrena do INPE

Equipamentos da Estação


Estação Terrena do INPE

Receiving and Processing Systems


Sistema de Distribuição


Sistema de Distribuição


MS 3 : Multi-Satellite Station

System

Sistema brasileiro.

Desenvolvido por empresa nacional.

Suporte do INPE.


Ingestão,

Gravação e

Reprodução

Planejamento

da Aquisição

Gerenciamento

Gerenciamento

de Pedido

DRD

Avaliação e

Controle de

Qualidade

GRALHA

(HDF5)

Geração de

Produtos

Catálogo

QUICK-LOOK

(GeoJPEG)

Metadados

(XML)

Nívels 1,2,3,4 and DEM

(GeoTIFF)

Metadados

(XML)


Características Gerais

Estação baseada em

arquitetura de hardware de

baixo custo.

Estação baseada em software

livre.

Estação projetada em

módulos.

Estação não faz uso de

formatos proprietários.


Características Gerais

A estação permite a inclusão

de novos satélites e sensores.

A estação permite a inclusão

de novas funcionalidades.


Redução de Custos

100% nas licenças de SW

60 a 70% de redução no SW

desenvolvido

50 a 60% no hardware


Constelação de Satélites

CCD-(CBERS-1, 2 & 2B)

WFI-(CBERS-1, 2 & 2B)

IRMSS-(CBERS-1 & 2)

HRC-CBERS-2B

MSS-(Landsat-1, 2, 3, 4 & 5)

TM-(Landsat-4 & 5)

ETM-(Landsat-5 & 7)

MODIS-(Aqua & Terra)

Spot

Radarsat


Ingestão

1 computador por canal transmitido

computadores trabalham de forma

independente

computadores podem ser controlados

remotamente por outros computadores

Ingestão and playback: taxa até 300

Mbps

Moving Window em tempo real

pode ser visualizado remotamente


Ingestão

Atualmente há 7 sistemas de ingestão

instalados em Cuiabá

CBERS (MW), Landsat 5/7 TM (MW),

SPOT, Radarsat

Permite a reprodução dos dados, com

a mesma taxa de transmissão

Ambiente de teste

Componentes de prateleira

exceto a placa de aquisição


Interface de Controle

• Monitoramento de

espaço em disco

• Indicação de offline

• Máquinas remotas

• Agendamento automático

•TLEs obtidos automaticamente

• Podem ser criados manualmente

• Opções de ‘Start now’ e ‘Stop’


Moving Window

• Seleção de

parâmetros

• Zoom pode ser

alterado durante

gravação

• Buffer mantém toda

a passagem

• Operador tem acesso

ao time-code de

cada linha


Teste BER


Arquivamento

DRD: arquivos gerados pela

Ingestão

Dated Raw Data

Header

Timestamp

RAW: dados brutos


Arquivamento

Automático

DRDs são copiados

automaticamente do HD para SDLT e

HD removível

Backup automático em Cuiabá

Transferência desses arquivos:

Cuiabá, CP, SJC

FIbra ótica


Arquivamento

Relatórios

Observações dos operadores

Armazenados nas fitas

Catálogo

Identificação da fita e recuperação

pela data/hora da passagem e

instrumento


Geração de Produtos

Geração dos produtos em seus

diversos níveis de processamento

Arquivos em formato GeoTIFF

Metadados em formato XML


Nível 0 (HDF)

Segmentado

Processamento

1 arquivo HDF por cena

• Imagem + dados auxiliares filtrados e

decodificados

Alinhamento Leste → Oeste e Norte

→ Sul

Dados brutos


Nível 1 (TIFF)

Radiométrica

• Calibração

Processamento

– Equalização detetores par-ímpar

• Equalização e fusão entre barras de

detetores

• Filtros de restauração

Interpolação para recuperação de perda

de sincronismo (minor e major frames)

Interpolação para correção de “scan gap”


Processamento

GRALHA

(HDF5)

L0

Recuperação Nível 0

Pedido

Ingestão,

Gravação &

Reprodução

L1

Modelo Correção Geo Sistema

L2

L3

L4

Recuperação GCP

L3

L4

Recuperação

Dados Altitude

L4

Catálogo

GCP

DB

DEM

Usuário

Mod Refinamento Geo

L3

L4

Relatório

Controle de

Qualidade

L1

Correção Radiométrica

L2

L3

L4

Correção Geométrica

Li

Nível 1, 2, 3 ou 4

(GeoTIFF)

Metadata

(XML)


Processamento

Nível 2 (GEOTIFF)

Correção geométrica de sistemas

Pode usar diferentes fontes de

efemérides e atitude

Nível 3 (GEOTIFF)

Pontos de controle

Nível 4 (GEOTIFF)

DEM – dados do SRTM corrigido


Processamento

Nível 3 (GEOTIFF)

Pontos de controle

• Mosaico ANA ortorretificado

• Banco de dodos do IBGE (GPS)

2 modos de operação

• automático

– GRDB (Geo Reference Database)

– 2007: no mínimo 9 pontos de controle por cena

WRS

• manual

Modelo de refinamento depende do

número de pontos de controle


Nível 4

• -17, nadir e +18.3

• Altitude: 503 a 1050 metros

• SRTM

• Erro máximo inferior a 1

pixel


Avaliação e Controle de Qualidade

Medição da qualidade das

imagens

Análise das fontes de erro:

Interação entre operador e modelo

de correção geométrica

Resultados realimentam o

sistema


Marlin

Requerimento definidos pelo INPE,

desenvolvido pela AMS Kepler

Visualização

Incialmente um simples visualizador de

imagens CBERS

• Aceita qualquer imagem georreferenciada

Windows & Linux

Português e Inglês


Marlin

Usa a tecnologia TerraLib do INPE

http://www.terralib.org

Classes GIS e PDI e a biblioteca de funções

Freeware

Base para aplicativos mais avançados:

Sailfish


Funcionalidades

Visualização

Múltiplas janelas

Mosaicos automáticos

Acoplamento geográfico

Manipulação de histograma

Ajuste de brilho e contraste

Filtros


Avaliação

Radiométrica

Funcionalidades

• Registro entre bandas

• Auto-correlação de bandas

Geométrica


Marlin - Visualização

Displays podem ser

geograficamente

acoplados facilitando

a visualização de

múltiplas cenas.

Múltiplas janelas

permitem a

visualização

simultânea de

diferentes imagens

ou composições.

Possibilidade de visualizar

em conjunto

diferentes bandas e

imagens.


Contraste, Brilho, Histograma

Controle manual e

automático do

contraste e brilho,

incluindo manipulação

de histograma.


Biblioteca de filtros, com

possibilidade de filtro

customizado

Filtros


Estatística entre Bandas


Estatísticas entre Bandas

Detecta possível

problema no

registro entre

bandas


Auto Correlação de Bandas

Curva muito suave

pode indicar que a

resolução espacial

está degradada.


Aquisição de Pontos de Controle

Pontos de controle

podem ser

adquiridos das

janelas, e

classificados como

controle ou

validação.

Sistema de

coordenadas pode

ser trocado da

projeção para

órbita:

• Along track, time

or pitch

• Cross track, roll


Transformações e Resíduos

Pontos de controle podem

ser salvos para uso

posterior.

Translação, corpo

rígido,

similaridade,

afim ortogonal,

ortogonal e

polinomial (5a.

ordem).


Sailfish

Requerimento definidos pelo INPE, desenvolvido pela

AMS Kepler

Análise avançada para CBERS e Landsat

CCD, IRMSS, WFI, MSS, TM e ETM+

Estende as funcionalidades do Marlin

Cenário: possível modificação de parâmetros radiométricos e

geométricos usados para geração da cena

Integrado ao sistema de processamento da estação

Dado básico é o Nível 0

Permite gerar imagens até o nível 4

Somente Linux


Cenário Sailfish

A cada avaliação o sistema usa os

parâmetros da transformação da

avaliação e checa os resíduos para

avaliar a qualidade da imagem.


Gerando Nível 1


Estatísticas entre barras


Sailfish - Estatísticas


Sailfish - Estatísticas


Sailfish – integração com GRDB


Sailfish – integração com GRDB


Catálogo

Consulta:

Satélite

Instrumento

Localização:

• base & ponto (path & row)

• área geográfica

• município

• mapa


Catálogo

Restrições:

Cobertura de nuvens

Intervalo temporal


Catálogo


Catálogo


Trabalho atual

Sistema Marlin – Sailfish fará a

avaliação e análise dos dados

auxiliares, em suas diversas fontes:

Efemérides AOCS, GPS, TLE e pósprocessada

Atitude AOCS, Sensor de estrela e pósprocessada


Trabalho atual

Campo de anomalia magmética e

Sensor de Estrela do CBERS-2B


Trabalho atual

Extensão do GRDB

suporte para geração de bons pontos de

controle

estatísticas em relação ao uso de um

ponto de controle e seus resíduos

(correlação e transformação geométrica)


Trabalho atual

Ampliar a automação

Plano de instalar estações no pólo norte

Nova placa de ingestão (frame synch)

Integração entre o Catálogo e Google

Maps (mash-up)

Integração entre o Marlin e o Google

Maps (mash-up)

Visualização remota da “movingwindow”

por browser


CBERS-2

3 anos de operação do sistema:

300.000+ cenas (Landsat: 60.000,

Radarsat: 70.000, Spot: 45.000)

730 pedidos / 2.100 cenas por semana


CBERS na África

Identificação de 4 estações:

CSIR, Hartesbeesthoek (África do Sul)

INTA, Maspalomas (Ilhas Canárias –

Espanha)

ASI, Malindi (Quênia)

ASI, Matera (Itália)


CBERS na África


CBERS no Caribe

Instalação de uma nova estação no

norte do Brasil

Previsão: final de 2009

Aumenta a disponibilidade de

imagens no Caribe


Brasília: HRC + CCD


Buenos Aires: HRC


FLUMINENSE


OBRIGADO !

MS 3 : Sistema Brasileiro de

Gravação, Processamento e

Distribuição de Imagens de Satélite

antonio@kepleres.com

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