В конкурентной гонке разработчиков космических систем к настоящему времени достигнуто существенное улучшение информационных возможностей и технических характеристик гражданских космических систем наблюдения Земли, в первую очередь, за счет доведения пространственной разрешающей способности до 1 м и менее, применения многозональной и гиперспектральной бортовой аппаратуры и всепогодных радиолокационных средств, сокращения сроков разработки и изготовления КА до 1-2 лет, перехода к созданию малых КА и формированию из них многоспутниковых систем ДЗЗ.

Так, на рынке появилась спутниковая съемочная аппаратура метрового разрешения корпорации Kodak [3].

Повышение пространственного разрешения и точности географической привязки позволяет получать карты масштаба до 1 : 2500 по качеству на уровне аэрофотосъемки.

Важным фактором в создании в краткие сроки дешевых КА является унификация бортовой целевой и служебной аппаратуры, использование универсальных платформ. Наметился практический переход к использованию малоразмерных космических аппаратов массой 1000-100 кг и менее, оснащаемых одним целевым прибором. Ведутся работы по созданию наноспутников для применения в составе группировок КА численностью в десятки аппаратов. Ожидается, что в результате миниатюризации через 5-10 лет возможно широкое использование группировок взаимосвязанных наноспутников массой менее 10 кг, а через 10-20 лет - массой порядка 1 кг, которые смогут устанавливать связь друг с другом, обмениваться информацией, выполнять различные операции без вмешательства операторов.

В ближайшей перспективе космические аппараты будут оснащаться автономными системами навигации, позволяющими проводить автоматическую корректировку орбиты или поиск нужного района и наведение на него съемочной аппаратуры. Отработка таких систем уже проводится на экспериментальных КА.

Весьма перспективна технология управления съемкой непосредственно потребителем. Традиционная технология предусматривает централизованный сбор заявок от потребителей и закладку программы на съемку, что ограничивает гибкость системы и оперативность получения требуемой информации. Управление съемкой непосредственно потребителем (т.н. технология SEE – Space Eyes Ears) предложено украинскими учеными и специалистами еще 5 лет тому назад [4]. Эта идея частично реализована на германском спутнике DLR-Tubsat (Tubsat-С), запущенном 24.05.99 г. и предназначенном для летной отработки системы съемки земной поверхности по заказу пользователей [5].

Принципы управления съемкой потребителем и распределенного доступа к информации наиболее полно реализуются в израильско-американском проекте космической системы наблюдения Земли EROS [6]. Услугами этой системы могут воспользоваться клиенты, которые желают осуществлять независимое спутниковое наблюдение, но не имеют возможности финансировать свою космическую программу. Клиент сможет поддерживать автономную эксплуатацию выделенного спутника в зоне радиовидимости наземной приемной станции. Клиенту предоставляется линия связи со спутником в S-диапазоне, аппаратные средства и программное обеспечение, которые позволяют вести подготовку и выполнение программы съемки.

При появлении спутника в зоне действия наземной станции между спутником и наземной станцией устанавливается связь, и клиент передает на КА задание на съемку в полосе обзора на данном витке и (или) при последующем проходе над наземной приемной станцией. Бортовая аппаратура идентифицирует клиента и санкционирует реализацию плана съемки и сброса информации в режиме реального времени на наземную приемную станцию.

Эффективность использования систем ДЗЗ в целом решающим образом определяется эффективностью системы распределения данных. Так, несмотря на то, что США первыми создали эксплуатационную систему ДЗЗ Landsat, лидирующие позиции на мировом рынке ДЗЗ заняла Франция, сумевшая организовать эксплуатацию своей системы SPOT с максимальным учетом потребностей пользователей. Распределенность и разнородность пользователей данных ДЗЗ является принципиальным отличием гражданских систем от систем стратегической разведки и даже систем метеорологического наблюдения.

Эффективное распределение и использование данных от космических систем наблюдения Земли предусматривает решение разнообразных задач, в том числе:

• создание распределенной сети приема, обработки и распространения информации до запуска КА;
• создание национальных региональных центров тематической обработки и использования данных о Земле, поступающих с установленных на спутниках приборов наблюдения;
• переход на использование универсальных приемных станций, вместо специализированных;
• уменьшение габаритов антенных систем, создание малых универсальных станций приема и обработки спутниковых изображений абонентского класса;
• разработка подвижных универсальных наземных приемных станций;
• создание банков данных ДЗЗ с системой доступа к массивам высококачественных глобальных карт и изображений, в том числе и через сеть Internet;
• разработка автоматизированных рабочих мест (АРМ) аналитика данных ДЗЗ для оснащения пользователей;
• разработка прикладного ПО обработки изображений, ориентированного на массовый потребительский рынок (например, виртуальные полеты над трехмерной местностью, видеоигры);
• обучение и подготовка пользователей.

Так, в соответствии с решением Конгресса США, начата реализация прикладной программы исследования Земли RESAC (Regional Earth Science Application Center program), предусматривающей создание региональных центров использования данных о Земле, поступающих от спутников наблюдения Земли. В число задач, решаемых центрами, войдут проблемы, связанные с местными условиями окружающей среды, землепользованием, использованием водных ресурсов, разведением лесов и сельскохозяйственным производством. Центры будут заниматься также изучением глобальных изменений климата на местном уровне.

Под патронажем Управления NASA по исследованию Земли (NASA's Office of Earth Science) организовано девять консорциумов, в состав которых включены университеты, промышленные предприятия и представители местных администраций. Девять консорциумов, объединивших 77 организаций, при финансировании на уровне 14 млн. дол. в 1999-2001 гг. создадут семь центров RESAC и организуют их работу. Кроме упомянутых центров, NASA намечает создать еще группу центров для работы исключительно по сельскохозяйственной тематике. Уже имеется 160 предложений. На создание этих центров предполагается затратить 2 млн. дол. бюджетных ассигнований.Каждый центр сосредоточится на решении местных проблем. Так, например, университетский центр в Гранд Фокс (шт. Северная Дакота) использует данные для изучения сельскохозяйственных проблем, борьбы с сорняками и засухой, организации лесоводства. Другой центр RESAC при университете в Таксоне (шт. Аризона) займется проблемами использования водных ресурсов на юго-западе США. Центры RESAC будут иметь возможность обращаться с помощью компьютеров в распределительные центры активного архивирования, которые создаются по всей стране. Часть выделяемых NASA средств будет затрачена на приобретение для этих центров компьютеров, закупки программных средств обработки данных и оплаты самих данных. Намечается создание центров RESAC в штатах Аризона, Миннесота, Висконсин, Калифорния, Канзас, Мэриленд и в районе Великих озер [7, 8].

В последние годы в России были приняты меры для расширения инфраструктуры приема информации ДЗЗ и круга ее пользователей. В 1996 г. РКА поручило Инженерно-технологическому центру “СканЭкс” разработку и выпуск малых станций приема и обработки спутниковых изображений, а также координацию работы сети этих станций. Центром “СканЭкс” была разработана персональная станция приема спутниковой природоресурсной информации “СканЭР”, обеспечивающая прием информации от сканеров МСУ-ЭУ и МСУ-СК в режиме непосредственной передачи. Обладатель такой станции, оснащенной параболической антенной диаметром 1,6 метра, может самостоятельно получать в реальном времени видеоинформацию о районах, находящихся в радиусе около 2000 км от места нахождения станции и обрабатывать ее на персональном компьютере.

Для малых станций “СканЭР” устанавливается возможность до 2006 года бесплатного приема информации прибора МСУ-СК на регулярной беззаявочной основе. Это позволяет использовать в оперативном режиме данные ДЗЗ для решения различного рода мониторинговых задач на региональном уровне [9].

Опора на региональные центры представляется особенно актуальной для коммерческого использования данных ДЗЗ. Создание распределенной сети приема, обработки и распространения информации уже привело в России к резкому росту числа заказов на съемку и расширению применения космической видеоинформации в различных отраслях народного хозяйства. В настоящее время общее число потребителей составляет несколько сотен, и наблюдается развитие внутреннего и международного рынка информации. Так, по данным [10] к настоящему времени в России установлено более 30 персональных приемных станций, а скорость приема на станциях такого типа доведена до 150 Мгбит/с.

Положительные примеры построения инфраструктур для распределения и использования данных ДЗЗ имеются также в Канаде, Англии, Индии, Финляндии.

Однако в целом, решение этой проблемы на национальном уровне еще далеко от своего конструктивного воплощения даже для развитых стран.

По данным [11], правительственные программы израсходовали миллиарды долларов на развитие технологических ноу-хау спутниковых систем ДЗЗ, и в меньшей степени - на продвижение цифровой технологии для переработки данных в конечный информационный продукт. Новые коммерческие компании дистанционного зондирования расходуют сотни миллионов долларов каждая, чтобы построить и эксплуатировать космическую систему. В меньшей степени, они строят, приобретают или сотрудничают в области средств переработки и использования данных (value-added exploitation capabilities). К сожалению, космические компании недостаточно информируют пользователей данных относительно того, как они планируют эксплуатировать систему и какие у них есть достижения по обеспечению нужд пользователей, например, алгоритмы, автоматизированные рабочие места, способы калибровки, технологии быстрой автоматизированной обработки, и т.д. Такое положение частично объясняется промышленным соревнованием, а также ограниченным пониманием авиакосмической промышленностью этой первой линии пользователей данных, и в меньшей степени техническими проблемами.

С другой стороны, имеется обширное международное сообщество специалистов, которые ежедневно обрабатывают данные ДЗЗ и извлекают из них полезную информацию, но они не вовлечены в разрешение этих технологических проблем, с которыми им придется столкнуться в будущем. Многие из них, и их промышленность могут создавать новые алгоритмы и технологии обработки применительно к своим опорным дисциплинам и отраслям знаний. Это их интерес, потому что это - их будущее!

Необходимо обеспечить сотрудничество космической промышленности и первых пользователей данных, что является для обеих сторон их лучшим капиталовложением. Образно говоря, ни одна из сторон не должна зарывать свою голову в песок в ожидании завтра.

В условиях конкуренции успех спутникового оператора прежде всего связан с организацией сети наземных приемных станций (в виде международного консорциума), что может решить ряд маркетинговых и эксплуатационных проблем. ISPRS, уполномоченная ООН неправительственная организация, предлагает провести специальный форум для значащих обсуждений по этим проблемам.

Стратегическая цель для индустрии земных изображений состоит в том, чтобы снабдить пространственной информацией искушенного потребителя, который не заботится о том, как была получена эта информация. Хотя традиционные рынки для наблюдения Земли были прогноз и контроль погоды, картография, океанография, а также некоторые специальные виды съемок, будущий рынок - за пространственно ориентированной временной информацией. Уже проявилась рыночная ниша в секторе транспортных задач (оперативная навигация) с использованием актуальных динамических карт, полученных по спутниковым снимкам и данных по местоопределению транспортных средств, полученных от глобальных спутниковых навигационных систем. Другой очень перспективный рыночный сектор - точное сельское хозяйство, которое использует своевременные периодически повторяющиеся изображения.

Спектр приложений данных ДЗЗ непрерывно расширяется и можно ожидать, что эта тенденция сохранится и в будущем.

Ожидания основаны на том, что, подобно времени, пространственная компонента является общим измерением ко всем видам деятельности, и поэтому эта информация станет вездесущей и необходимой.

Таким образом, технология ДЗЗ, основанная на ГИС, позволяет производить:

• Авиакосмические наблюдения Земли - источник объективных (инструментальных) данных об окружающей среде и ресурсах. Многоцелевой и многодисциплинарный характер данных ДЗЗ предполагает возможность их использования в качестве основы для увязки разрозненных ведомственных систем в единую региональную геоинформационную систему (РГИС).
• Координатную привязку по данным спутниковых навигационных систем (GPS-технологии)
• Высокоточное и оперативное определение координат стационарных и подвижных объектов в единой системе координат.

А единая спутниковая система передачи информации (ЕССПИ) - спутниковые и наземные каналы передачи данных в ЕССПИ – является технической основой для создания крупных ГИС регионального и городского уровня с распределенными базами данных.

Ведущая роль в геоинформационном обеспечении принадлежит космическим технологиям. Конструктивное решение этой задачи должно найти достойное место в разрабатываемой Межведомственной программе и новой Национальной космической программе на 2003-2007 гг.

В этом плане инфраструктура космической системы геоинформационного обеспечения должна предусматривать возможность создания товарного информационного продукта для пользователя, а также продвижение услуг ДЗЗ на международный рынок.