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教學課程：使用 NASA 提供的工具處理水衛星數據

  • 發行項

注意

美國宇航局已淘汰用於處理水衛星影像的DRL軟體支援。 請參閱： DRL 目前狀態。 本教學課程的步驟 2、3 和 4 已不再相關，但僅供參考之用。

本文是一項完整的逐步解說，說明如何使用 Azure Orbital Ground Station （AOGS） 來擷取和處理衛星影像。 它介紹 AOGS 及其核心概念，並示範如何排程聯繫人。 本文也會逐步解說一個範例，我們會使用 NASA 提供的工具來收集和處理 Azure 虛擬機 （VM） 中的 NASA Aqua 衛星數據。

水是美國宇航局於2002年發射的極軌航太器。 水座上所有科學儀器的數據會使用近乎即時的 X 波段直接廣播，向下連結至地球。 如需有關水族的詳細資訊，請參閱 水專案科學 網站。

使用 AOGS，我們藉由排程 聯繫人來捕捉當衛星在地面站的視線內時拍攝的青色廣播。 聯繫人是保留於地面站與衛星通訊的時間。 在接觸期間，地面站將天線導向水，並擷取直接廣播數據。 擷取的數據會以數據流的形式傳送至 Azure VM，並使用直接讀取實驗室 （DRL） 提供的即時軟體遙測處理系統（RT-STPS） 工具進行處理，以產生 Level-0 產品。 這種等級 0 產品使用 DRL 的國際行星觀測處理套件（IPOPP） 工具進一步加工，以生產更高等級的產品。

在本教學課程中，我們將遵循下列步驟來收集和處理 Aqua 數據：

如需擷取地面站遙測的選擇性設定步驟，請參閱從地面站接收實時遙測的指南。

步驟 1：使用 AOGS 排程聯繫人並收集青色數據

執行教學課程：美國宇航局水衛星下行鏈接數據中所述 的步驟

上述教學課程提供逐步解說，可用來排程與 Aqua 的聯繫人，以及收集 Azure VM 上的直接廣播數據。

注意

在準備虛擬機 （VM） 以接收下行連結的 AQUA 數據一節中，使用下列值：

  • 名稱： receiver-vm
  • 操作系統： 輸入您慣用 背書 Linux 發行版的名稱
  • 大小： Standard_D8s_v5或更高版本
  • IP 位址： 請確定 VM 具有因特網存取權，可藉由具有一個標準公用 IP 位址來下載工具

提示

此處的公用IP位址僅適用於因特網連線，而不是聯繫人數據。 如需詳細資訊，請參閱 Azure 中的預設輸出存取。

在此步驟結束時，您應該將原始直接廣播數據儲存為 .bin 資料夾底下的~/aquadatareceiver-vm檔案。

步驟 2：安裝 NASA DRL 工具

注意

由於潛在的資源爭用，DRL 建議在不同的計算機上安裝 RT-STPS 和 IPOPP。 但在本教學課程中，我們會在 上安裝 receiver-vm 這兩個工具，因為我們不會同時執行這些工具。 針對生產工作負載，請在DRL網站上提供的使用者指南中遵循重設大小和隔離建議。

增加 receiver-vm 上的 OS 磁碟大小

配置給 Azure VM OS 磁碟的預設磁碟空間不足以安裝 NASA DRL 工具。 請遵循下列步驟，將 上的 receiver-vm OS磁碟大小增加到1TB。

  1. 開啟入口網站。
  2. 瀏覽至您的虛擬機器。
  3. 在 [概 觀] 頁面上，選取 [ 停止]。
  4. 在 [ 磁碟] 頁面上，選取 OS 磁碟。
  5. 在 [ 磁碟 ] 窗格中，流覽至 [大小 + 效能] 頁面。
  6. 從 [磁碟 SKU] 下拉式清單中選取 [進階 SSD（本地備援記憶體]。
  7. 選取 P30 磁碟層 （1024GB）。
  8. 選取 [儲存]。
  9. 流覽回 [虛擬機] 窗格。
  10. 在 [概 觀] 頁面上，選取 [ 開始]

在 receiver-vm 上，確認根分割區現在有 1TB 可用

lsblk -o NAME,HCTL,SIZE,MOUNTPOINT

這應該會顯示配置至根 / 裝入點的 ~1TB。

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

安裝桌面和 VNC 伺服器

使用 NASA DRL 工具需要支援執行 GUI 應用程式。 若要啟用此功能，請在 上安裝 receiver-vm桌面工具和 vncserver：

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

啟動 VNC 伺服器：

vncserver

出現提示時輸入密碼。

遠端存取 VM 桌面

透過 SSH 將 vncserver 連接埠 （5901） 轉送至本機電腦：

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

注意

使用 VM DNS 名稱的任一公用 IP 位址來取代此命令中的 receiver-Vm。

  1. 在您的本機計算機上，下載並安裝 TightVNC Viewer。
  2. 啟動 TightVNC 檢視器並連線至 localhost:5901。
  3. 輸入您在上一個步驟中輸入的 vncserver 密碼。
  4. 您應該會在 VNC 檢視器視窗中看到 VM 上執行的 GNOME Desktop。

下載 RT-STPS 和 IPOPP 安裝檔案

從 GNOME 桌面，移至 [應用程式>因特網>Firefox] 以啟動瀏覽器。

登入 NASA DRL 網站，並在軟體下載下下載 RT-STPS 安裝檔案和 IPOPP 下載程式腳本。 下載的檔案將會落在 ~/Downloads 之下。

注意

使用相同的計算機來下載並執行 downloader_DRL-IPOPP_4.1.sh.

安裝 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

處理安裝所提供的測試數據，以驗證 RT-STPS 安裝：

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

確認資料資料夾中有輸出檔案：

ls -la ~/data/

這會完成 RT-STPS 安裝。

安裝 IPOPP

執行 IPOPP 下載程式文本以下載 IPOPP 安裝檔案。

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

設定並啟動IPOPP服務

IPOPP 服務是使用其儀錶板 GUI 來設定。

移至 VM 桌面，然後在 [應用程式>公用程式>終端機] 下啟動新的終端機

從終端機啟動 IPOPP 儀錶板：

~/drl/tools/dashboard.sh

IPOPP 在流程監視模式中啟動。 使用功能表選項切換至 組態模式 。

在 [EOS] 索引標籤底下開啟下列專案：

  • gbad
  • MODISL1DB l0l1aqua
  • MODISL1DB l1atob
  • IMAPP

使用功能表選項切換回 行程監視 模式。

啟動 IPOPP 服務：

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

這會完成 IPOPP 安裝和設定。

步驟 3：使用 RT-STPS 建立層級 0 產品

在批次模式中執行 rt-stps 以處理 .bin 步驟 1 中收集的檔案

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

此命令會產生目錄下的 ~/rt-stps/data Level-0 Production Data Set （.pds） 檔案。

步驟 4：使用 IPOPP 建立更高階的產品

內嵌要處理的數據

將上一個步驟中 RT-STPS 所產生的 PDS 檔案複製到 IPOPP 內嵌目錄，以進行進一步處理。

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

執行 IPOPP 內嵌以建立儀錶板中設定的產品。 

~/drl/tools/ingest_ipopp.sh

您可以在儀錶板中監看進度。

~/drl/tools/dashboard.sh

IPOPP 將在下列目錄中產生輸出產品：

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

下一步

若要使用 Azure Orbital 地面站輕鬆部署接收和處理太空地球觀測數據所需的下游元件，請參閱：

如需透過 Azure Synapse Analytics 使用地理空間連結庫和 AI 模型來擷取、載入、轉換和分析太空數據的端對端實作，請參閱：