СодержаниеСодержание
Содержание 2
1. Введение 3
1.1 Глоссарий 4
1.2 Описание предметной области 4
1.2.1 Обзор деятельности организации-заказчика 4
1.2.2 Спутник MTSAT-1R. 5
1.2.3 Спектральные каналы. 6
1.2.4 Цели, средства решения и пределы применения 8
1.3 Неформальная постановка задачи 13
1.4 Математические методы 13
1.4.1 Схема разрабатываемого классификатора 16
1.5 Обзор существующих методов 18
1.6 План работы 19
2. Требования к окружению 19
2.1 Требования к аппаратному обеспечению 19
2.2 Требования к программному обеспечению 19
2.3 Требования к пользователям 20
3. Спецификация данных 20
3.1 Описание формата и структуры данных 20
4. Функциональные требования 21
5. Требования к интерфейсу 21
5.1 Требования к производительности 23
6. Проект 23
6.1 Средства реализации 23
6.2 Модули и алгоритмы 23
6.3 Проект интерфейса 26
7. Реализация и тестирование 27
Заключение 29
Список литературы 30Введение1. Введение
Морской лед занимает обширные просторы Арктики и Дальневосточного региона, меняет своё положение в зависимости от времени года и оказывает существенное влияние на приле-гающие слои атмосферы и океана. Лед является мощным изолятором, ограничивающим тепло-обмен океана и атмосферы. Альбедо в коротковолновой области солнечного спектра сущест-венно уменьшается при наличии снежного покрова на морском льду. В определенное время года и в отдельных местах соль, освобождаемая в процессе ледообразования, приводит к существен-ным изменениям соленостной и плотностной структур в верхнем слое океана, в конечном итоге инициируя глубоководную конвекцию, изменение термического режима, образование придон-ных вод, изменения в циркуляции вод Мирового Океана и другие процессы.
Если термодинамическое состояние океана исчерпывающе определяется полями течений, температурой и соленостью, то для представления состояний ледяного покрова нет столь четко выраженных характеристик, отражающих существо объекта. К основным характеристикам, дос-таточно детально отражающих состояние ледяного покрова и наиболее часто используемым при анализе ледовых условий относятся следующие геофизические данные:
1) Характеристики распространения льдов, включая общую и частные сплоченности.
2) Параметры движение льдов.
3) Информация по снежному покрову.
4) Распределение толщин льдов (возраст).
При этом получение эффективного анализа режимных характеристик ледовых условий их пространственно-временной изменчивости, формировании ледовых прогнозов, оперативного обеспечения промысла, а также решение задач по классификации по параметрам выше возмож-но при условии полноты архива ледовой информации. Особо важным является разработка авто-матизированной системы, дешифрирующей космические снимки и анализирующей результаты. Эти данные позволят вести круглогодичный мониторинг океанологических условий в замер-зающих морях, и из общей массы поступивших данных создать свою базу по возрасту, толщине или заснеженности.
1.1 Глоссарий
Альбедо – количество света отраженное от поверхности земли.
МСЗ - метеорологический искусственный спутник Земли;
MTSAT-1R – японский геостационарный спутник. Запущен в 2006 году.
NOAA - наименование серии МСЗ (по имени организации-владельца - National Ocean and Atmosphere Administration, USA);
Припай – неподвижное образование льда, которое совместно со льдами открытого моря
представляет ледяной покров в районах прибрежной зоны.
1.2 Описание предметной области
1.2.1 Обзор деятельности организации-заказчика
Лаборатория Спутникого Мониторинга ИАПУ (Институт автоматизации процессов управле-ния) ДВО РАН единственный научно-производственный центр на Дальнем Востоке по получе-нию, обработки и анализу космических снимков с метеорологических спутников (NOAA, FY, AQUA, MTSAT-1R). Все полученные результаты предоставляются зарегистрированным пользо-вателям по необходимости. Пользователями являются исследовательские институты ДВО РАН и отраслевые институты (ТИНРО, ДВНИГМИ, САХНИРО и др.).
Помимо ИАПУ исследованием и решением задач по анализу акваторий морей и океанов ведут такие известные центры как:
? Национальный Центр Данных США по Снегу и Льду (НЦДСЛ)
? Государственный Научный Центр РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт Росгидромета (ААНИИ)
? Hokkaido University (Япония)
? Камчатский Центр Спутникового мониторинга (КЦСМ)
? ГУ Научно-Исследовательский Центр Космической Гидрометеорологии “Планета”
Более подробно функции Лаборатории Спутнивого Мониторинга заключаются в приеме разнообразных заказов о состояний солености, температуры, биоактивности и т.д. Затем огра-ничивание требуемого района, процедуры калибровки, привязка территорию к реальным коор-динатам, обработка алгоритмами, фильтрами и после открытие доступа к результатам заинтере-сованным организациям.
Помимо стандартных задач, решаемых как у нас, так и за рубежом, дальневосточные ис-следовательские центры сталкиваются с множеством уникальных феноменов (сезонных, терри-ториальных, термодинамических и др.), которые присуще только нашим морям. Природные яв-ления вносят существенные поправки в анализ ледовых условий, и их классификацию.
Учет всех нюансов еще на начальном этапе обработки улучшает результаты, как в рамках моей работы, так и в будущих исследованиях. Особую ценность обработанные данные пред-ставляют для моделирования причинно-следственных связей, необходимых в прогностических разработках всех процессов в комплексе.
Организация-заказчик ТИНРО-Центр уделяет огромное внимание акватории Охотского моря. Данный интерес обусловлен тем, что Охотское море является высокопродуктивной мор-ской экосистемой и имеет исключительно важное промысловое значение для России. Положе-ние в субарктической зоне определяет важную его особенность для рыбохозяйственной науки, в частности: пространственно- временную изменчивость ледовитости как всего моря в целом, так и отдельных его шельфовых районов. В связи с постоянным совершенствованием космических систем существенно расширяются возможности идентификации большого числа ледовых пара-метров, необходимых для выявления новых аспектов региональных и глобальных закономерно-стей ледовых процессов и уточнения взаимосвязей между ними. Помимо индикационной роли льдов, как показателей гидродинамических процессов, они являются важнейшими объектами космических исследований. Возрастающие требования с необходимостью более полного учета состояния льда в практических и научных задачах, заставляют последовательно совершенство-вать существующие методы, шире использовать возможности и средства вычислительной тех-ники, искать новые формы и методы ледовых исследований.
1.2.2 Спутник MTSAT-1R.
Использование геостационарных спутников является наиболее подходящим способом из-мерения альбедо, в случае, если наблюдение за изменчивостью альбедо имеет большое значе-ние. Из геостационарных спутников, находящихся над дальневосточным регионом, особое ме-сто занимает геостационарный спутник MTSAT-1R, запущенный Японским агентством иссле-дования космического пространства (JAXA) 26 февраля 2005 года. От других геостационарныхЛитератураСписок литературы
[1] Глумов Н.И. Компьютерная оптика. Методы отбора информативных признаков на цифровых изображениях. Том 31 №3. Самара: СГАУ, 2007.
[2] Анисимов Б.В. Распознавание и цифровая обработка изображений: Учеб. Пособие для студентов вузов. – М.:Высш. шк., 1983. – 295с.
[3] Яне Б. Цифровая обработка изображений. – Берлин: Техносфера, 2007. – 584с.
[4] Прет У. Цифровая обработка изображений. М.:Мир, 1982. - 790с
[5] Ту Дж., Гонсалес Р. Принципы распознавания образов. – М: Мир, 1978
[6] Фукунага К. Введение в статистическую теорию распознавания образов. –М: Наука, 1979, - 368с.
[7] Лурье И.К., Косиков А.Г. Теория и практика цифровой обработки изображений/ Дистанционное зондирование и географические информационные системы. Под ред. А.М. Берлянта. – М: Научный мир, 2003. – 168с., 8с. цв. вкл.
[8] Платонов К. А. Распознавание льда и облачности по серии изображений японского геостационарного спутника MTSAT-1R. Курсовая работа, 2007. – 21с.
|
|
