АРГОС: Возможности Системы


	Автоматизированная Реляционная Геодисциплинарная Оперативная Система АРГОС

	Возможности системы при работе со спутниковой информацией

Для решения целого ряда задач необходимо привлечение принципиально новых средств и методов наблюдений за состояние поверхности земли и океана, наиболее перспективным из которых является дистанционное зондирование океана с борта космических аппаратов. В первую очередь, это относится к спутниковой альтиметрии. В сочетании с другими данными и физическими моделями она открывает широкую перспективу перед многими науками о Земле способна дать обширную информацию о:

морском геоиде,
гравитационных аномалиях,
скоростях поверхностных течений,
высоте волн,
скоростях ветра,

а также о любых других процессах, которые приводят к изменениям состояния поверхности моря.

С целью проведения предварительной обработки и подготовки для моделирующей сети данных, полученных с борта ИСЗ, возникла настоятельная необходимость расширения системы АРГОС с сохранением всех ее возможностей и преимуществ. Решение этой задачи стало возможным с получением Геофизическим центром РАН баз данных спутниковой альтиметрии по экспериментам GEOSAT, ERS, ГЕОИК, TOPEX/POSEIDON, а также с возможностью доступа через сеть INTERNET к другим базам данных дистанционного зондирования океана из космоса.

Особенностью баз данных спутниковой альтиметрии является то, что они в большинстве своем представлены на оптических дисках CD-ROM и занимают значительный объем. Информация записана в двоичном коде в бинарном формате HEWLETT-PACKARD (HP) или VAX (PC) в виде инвертированных файлов прямого доступа.

Способ инвертирования баз данных спутниковой альтиметрии

Спутник Тип базы данных Cпособ инвертирования

ГЕОИК геодезическая программа время и номер
спутника-носителя

GEOSAT геодезическая программа время

изомаршрутная программа

база точек пересечения географические районы

ERS-1 геодезическая программа номер полувитка

изомаршрутная программа изомаршрутный цикл,
номер полувитка

ERS-2 изомаршрутная программа изомаршрутный цикл,
номер полувитка

TOPEX/POSEIDON изомаршрутная программа изомаршрутный цикл,
номер полувитка

Форматы записи разных баз данных сильно отличаются друг от друга, как и способ инвертирования. Это делает большинство информации труднодоступной для Пользователей, решающих конкретные прикладные задачи. Поэтому для подобного круга ученых в Геофизическом центре РАН было принято в настоящее время на базе системы АРГОС создается интегрированная база данных спутниковой альтиметрии [23] с единым форматом и структурой записи.

Программные средства системы обеспечивают следующие возможности:

быстрый доступ к различным базам данных спутниковой альтиметрии с возможностью их пополнения, копирования и переструктуризации;
поиск и отбор требуемой информации;
копирование информации, подготовка данных в формате ASCII для анализа их в других прикладных программах, например GRAFER или SURFER;
экспресс-анализ отобранных данных вдоль треков и их пространственное распределение;
вывод графической информации на экран дисплея с возможностью сохранения ее в файле формата PCX;
подготовка массивов для моделирующей сети с интерполяцией и/или экстраполяцией исходной информации в регулярную сетку;
расчет скоростей поверхностных течений для модели распространения и усвоения антропогенной примеси.

Поиск и отбор информации производится по любому параметру (атрибуту поиска) на основании сформированного Пользователем критерия.

Простейший критерий поиска представляет собой логическую конструкцию, построенную на основе одного поискового атрибута. Например, отбор всех записей с фиксированным значением атрибута (a = Const) или в диапазоне (Const_1 <= a <= Const_2). Далее Пользователю предоставляется возможность создавать более сложные логические конструкции путем соединения простейших критериев поиска логическими операторами OR, AND, NOT.

Кроме этого предлагается еще несколько дополнительных атрибутов поиска:

«район»,
«дата и время»,
«сезон»,
«изомаршрутный цикл»,
«номер спутника»,
«номер полувитка»,
«номер орбиты».

Первый атрибут предоставляет возможность сделать выбор района исследования на реальной географической карте с точностью до 0.1 секунды. В связи с тем, что в базах данных время задано в секундах или в количестве дней и секундах от начала точки отсчета, дополнительный атрибут «дата и время» позволяет для удобства задавать время измерения в привычных терминах (число, месяц, год, час, минута и секунда). Атрибут «сезон» предназначен для отбора за определенный сезонный отрезок времени по всей базе. Другие дополнительные атрибуты поиска позволяют работать без обращения к специализированной справочной литературе.

Перед началом поиска на основании выбранного критерия, основываясь только на способе инвертирования файлов и структуры записи на CD ROM или жестком диске, составляется так называемую карту поиска. Она представляет собой последовательность:

номера пути в структуре записи,
названия файлов, информация из которых в первом приближении удовлетворяет заданной логике поиска.

Это значительно увеличивает скорость поиска и отбора. Использование в качестве служебной информации позволяет избежать трудностей в процессе работы с CD ROM, так как система автоматически запрашивает необходимый для чтения диск.

Следует отметить, что в процессе поиска и отбора система оперирует только с номером пути, именем файла и номерами записи, вследствие чего объемы служебных файлов s_base_1.dat и s_base_2.dat с результатами отбора незначительны. При выходе из системы информация в указанных файлах сохраняется.

Важной особенностью системы является возможность многоступенчатого отбора информации. После анализа отобранной информации предусмотрена возможность поиска данных из базы данных по файлу s_base_1.dat в новый файл s_base_2.dat по любому вновь созданному или уже существующему критерию. Используя копирование служебной информации, хранящейся в файле s_base_2.dat в s_base_1.dat, можно производить неограниченное число операций отбора, причем файл с отобранной информацией и файл, по которому производился поиск, сохраняются.

После отбора система позволяет скопировать из исходной базы данных информацию либо в формате ASCII или в двоичном коде с сохранением инвертированной структуры файлов либо в режиме слияния всей информации в один файл. При этом предусмотрено выбора параметров для записи, а при записи в двоичном коде сохранение бинарного формата или проведение перекодировки данных.

Не выходя из блока поиска и отбора информации, в системе предусмотрена возможность просмотра значений параметров для каждой записи. Для баз данных, содержащих односекундный ряд измерений поверхности моря, по которому производится осреднение (эксперименты GEOSAT, ERS, TOPEX/POSEIDON), эту информацию можно получить в графическом виде.

Блок экспресс-анализа и первоначальной обработки данных позволяет разбить отобранную информацию на треки с определением его типа (восходящий или нисходящий) и просмотреть положение каждого трека в пространстве, а также изменение любого параметра вдоль трека или на его части. Для анализа пространственной структуры изучаемого параметра производится осреднение данных в узлы или центры ячеек регулярной сетки, параметры которой задаются Пользователем, с последующей визуализацией полученного поля в виде изообластей.

При этом для высоты поверхности моря предусмотрена возможность провести коррекцию различных поправок, если они не были учтены при формировании базы данных (эксперименты GEOSAT, ГЕОИК и TOPEX/POSEIDON).

Дополнительные возможности системы позволяют исследовать не только высоту морской поверхности, но и проводить анализ динамической топографии и ее синоптической изменчивости относительно средней высоты поверхности океана. В сочетании со средней динамической топографией, определяемой как отклонение средней высоты морской поверхности от высоты геоида, Пользователь получает уникальную информацию для анализа динамики океана по данным спутниковой альтиметрии в различных пространственно-временных масштабах.

Примеры обработки данных спутниковой альтиметрии системой АРГОС

Исследуемый параметр Односекундный ряд измерений Изменчивость вдоль трека Пространственное распределение

Высота морской поверхности GEOSAT TOPEX/POSEIDON TOPEX/POSEIDON

Динамическая топография ГЕОИК ГЕОИК

Синоптическая изменчивость динамической топографии ERS–1 ERS–1

Таким образом, уже система АРГОС позволяет активно работать с данными спутников GEOSAT, ГЕОИК, ERS–1, TOPEX/POSEIDON [22], сохраняя все основные преимущества, которыми она обладала при работе с данными, полученными традиционными методами.