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