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Tutorial: Procesamiento de datos del satélite Aqua mediante herramientas proporcionadas por la NASA

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Nota:

La NASA ha dejado de dar soporte al software DRL usado para procesar las imágenes del satélite Aqua. Consulte: Estado actual de DRL. Los pasos 2, 3 y 4 de este tutorial ya no son relevantes, pero se presentan únicamente con fines informativos.

Este artículo es un tutorial exhaustivo que muestra cómo usar Azure Orbital Ground Station (AOGS) para capturar y procesar imágenes de satélite. Presenta AOGS y sus conceptos básicos, y muestra cómo programar contactos. En el artículo, también se describe un ejemplo en el que recopilamos y procesamos datos del satélite Aqua de la NASA en una máquina virtual de Azure con herramientas proporcionadas por la NASA.

Aqua es una nave espacial en órbita polar lanzada por la NASA en 2002. Los datos de todos los instrumentos científicos a bordo de Aqua tienen un vínculo descendente a la Tierra mediante la transmisión directa en la banda X casi en tiempo real. Puede encontrar más información sobre Aqua en el sitio web de Aqua Project Science.

Con AOGS, se captura la difusión Aqua cuando el satélite está dentro de la línea de visión de una estación terrestre mediante la programación de un contacto. Un contacto es tiempo reservado en una estación terrestre para comunicarse con un satélite. Durante el contacto, la estación terrestre orienta su antena hacia Aqua y captura los datos de difusión directa. Los datos capturados se envían a una máquina virtual de Azure como un flujo de datos que se procesa mediante la herramienta Sistema de procesamiento de telemetría de software en tiempo real (RT-STPS) proporcionada por Direct Readout Laboratory (DRL), que genera un producto de nivel 0. Este producto de nivel 0 se procesa aún más mediante la herramienta de DRL Paquete de procesamiento de observación planetaria internacional (IPOPP) para producir productos de nivel superior.

En este tutorial, seguiremos estos pasos para recopilar y procesar datos de Aqua:

Los pasos de configuración opcionales para capturar la telemetría de la estación terrestre se incluyen en la guía sobre la recepción de telemetría en tiempo real de las estaciones terrestres.

Paso 1: Usar AOGS para programar un contacto y recopilar datos de Aqua

Ejecute los pasos indicados en Tutorial: Descargar datos del satélite público Aqua de la NASA

En el tutorial anterior se proporcionan instrucciones para programar un contacto con Aqua y recopilar los datos de retransmisión directa en una máquina virtual de Azure.

Nota

En la sección Preparación de una máquina virtual (VM) para recibir los datos de bajada de AQUA, use los siguientes valores:

  • Nombre: receiver-vm
  • Sistema operativo: escriba el nombre de la distribución de Linux aprobada preferida.
  • Tamaño: Standard_D8s_v5 o superior
  • Dirección IP: asegúrese de que la máquina virtual tenga acceso a Internet para descargar las herramientas mediante una dirección IP pública estándar.

Sugerencia

Esta dirección IP pública es solo para la conectividad a Internet que no son datos de contacto. Para más información, vea Acceso de salida predeterminado en Azure.

Al final de este paso, debe tener los datos de retransmisión directa sin procesar guardados como archivos .bin en la carpeta ~/aquadata de receiver-vm.

Paso 2: Instalar las herramientas DRL de la NASA

Nota

Debido a la posible contención de recursos, DRL recomienda instalar RT-STPS e IPOPP en máquinas independientes. Pero para este tutorial, instalamos ambas herramientas en receiver-vm porque no los ejecutamos al mismo tiempo. Para cargas de trabajo de producción, siga las recomendaciones de ajuste de tamaño y aislamiento en las guías de usuario disponibles en el sitio web de DRL.

Aumento del tamaño del disco del sistema operativo en receiver-vm

El espacio en disco predeterminado asignado al disco del sistema operativo de una máquina virtual de Azure no es suficiente para instalar las herramientas DRL de la NASA. Siga los pasos siguientes para aumentar el tamaño del disco del sistema operativo en receiver-vm hasta 1 TB.

  1. Abra el portal.
  2. Vaya a la máquina virtual.
  3. En la página Información general, seleccione Detener.
  4. En la página Discos, seleccione el disco del sistema operativo.
  5. En el panel Disco, vaya a la página Size + performance (Tamaño y rendimiento).
  6. Seleccione Premium SSD(locally redundant storage) (SSD prémium (almacenamiento con redundancia local)) en la lista desplegable Disk SKU (SKU de disco).
  7. Seleccione el nivel de disco P30 (1024 GB).
  8. Seleccione Guardar.
  9. Vuelva al panel Máquina virtual.
  10. En la página Información general, seleccione Iniciar.

En receiver-vm, compruebe que la partición raíz ahora tiene 1 TB disponibles.

lsblk -o NAME,HCTL,SIZE,MOUNTPOINT

Esto debe mostrar ~1 TB asignado al punto de montaje raíz /.

NAME    HCTL        SIZE MOUNTPOINT
sda     0:0:0:0       1T 
├─sda1              500M /boot
├─sda2             1023G /
├─sda14               4M 
└─sda15             495M /boot/efi

Instalación del escritorio y el servidor VNC

El uso de herramientas DRL de la NASA requiere compatibilidad con la ejecución de aplicaciones de GUI. Para habilitar esto, instale las herramientas de escritorio y vncserver en receiver-vm:

sudo yum install tigervnc-server
sudo yum groups install "GNOME Desktop"

Inicie el servidor VNC:

vncserver

Escriba la contraseña cuando se le solicite.

Acceso remoto al escritorio de máquina virtual

Reenvíe el puerto vncserver (5901) mediante SSH a la máquina local:

ssh -L 5901:localhost:5901 azureuser@receiver-vm

Nota

Use cualquiera de las direcciones IP públicas del nombre DNS de la máquina virtual para reemplazar receiver-Vm en este comando.

  1. En la máquina local, descargue e instale el Visor TightVNC.
  2. Inicie el Visor TightVNC y conéctese a localhost:5901.
  3. Escriba la contraseña de vncserver que ha especificado en el paso anterior.
  4. Debería ver el escritorio GNOME que se ejecuta en la máquina virtual en la ventana del visor de VNC.

Descarga de los archivos de instalación RT-STPS e IPOPP

Desde el escritorio GNOME, vaya a Aplicaciones>Internet>Firefox para iniciar un explorador.

Inicie sesión en el sitio web de DRL de la NASA y descargue los archivos de instalación RT-STPS y el script del descargador de IPOPP en descargas de software. Los archivos descargados aparecerán en ~/Descargas.

Nota

Use la misma máquina para descargar y ejecutar downloader_DRL-IPOPP_4.1.sh.

Instalación de RT-STPS

tar -xvzf ~/Downloads/RT-STPS_7.0.tar.gz --directory ~/
tar -xvzf ~/Downloads/RT-STPS_7.0_testdata.tar.gz --directory ~/
cd ~/rt-stps
./install.sh

Valide la instalación de RT-STPS procesando los datos de prueba proporcionados con la instalación:

cd ~/rt-stps
./bin/batch.sh config/jpss1.xml ./testdata/input/rt-stps_jpss1_testdata.dat

Compruebe que los archivos de salida existen en la carpeta de datos:

ls -la ~/data/

Esto completa la instalación de RT-STPS.

Instalación de IPOPP

Ejecute el script del descargador de IPOPP para descargar los archivos de instalación de IPOPP.

cd ~/Downloads
./downloader_DRL-IPOPP_4.1.sh
tar -xvzf ~/Downloads/DRL-IPOPP_4.1.tar.gz --directory ~/
cd ~/IPOPP
./install_ipopp.sh

Configuración e inicio de los servicios de IPOPP

Los servicios de IPOPP se configuran mediante la GUI de su panel.

Vaya al escritorio de la máquina virtual e inicie un nuevo terminal en Aplicaciones>Utilidades>Terminal.

Inicie el panel de IPOPP desde el terminal:

~/drl/tools/dashboard.sh

IPOPP se inicia en el modo de supervisión de procesos. Cambie al Modo de configuración mediante la opción del menú.

Habilite lo siguiente en la pestaña EOS:

  • gbad
  • MODISL1DB l0l1aqua
  • MODISL1DB l1atob
  • IMAPP

Vuelva al modo Supervisión de procesos mediante la opción de menú.

Inicie los servicios de IPOPP:

~/drl/tools/services.sh start
~/drl/tools/services.sh status

Esto completa la instalación y configuración de IPOPP.

Paso 3: Crear un producto de nivel 0 mediante RT-STPS

Ejecución de rt-stps en modo por lotes para procesar el archivo .bin recopilado en el paso 1

cd ~/rt-stps
./bin/batch.sh ./config/aqua.xml ~/aquadata/raw-2022-05-29T0957-0700.bin

Este comando genera archivos de conjunto de datos de producción de nivel 0 (.pds) en el directorio ~/rt-stps/data.

Paso 4: Creación de productos de nivel superior mediante IPOPP

Ingesta de datos para el procesamiento

Copie los archivos PDS que ha generado RT-STPS en el directorio de ingesta de IPOPP del paso anterior para su posterior procesamiento.

cp ~/rt-stps/data/* ~/drl/data/dsm/ingest/.

Ejecute la ingesta de IPOPP para crear los productos configurados en el panel. 

~/drl/tools/ingest_ipopp.sh

Puede ver el progreso en el panel.

~/drl/tools/dashboard.sh

IPOPP generará productos de salida en el directorio siguiente:

cd ~/drl/data/pub/gsfcdata/aqua/modis/

Pasos siguientes

Para implementar fácilmente los componentes de nivel inferior necesarios para recibir y procesar datos de observación de la tierra desde el espacio mediante Azure Orbital Ground Station, consulte:

Para una implementación integral que implique la extracción, carga, transformación y análisis de datos espaciales mediante el uso de bibliotecas geoespaciales y modelos de IA con Azure Synapse Analytics, consulte: