МакИДАС
| Разработчик(и) | Университет Висконсина-Мэдисона |
|---|---|
| Первоначальный выпуск | июнь 1972 г. |
| Веб-сайт | www |
McIDAS , «Интерактивная система доступа к данным человека-компьютера», представляет собой инструмент прогнозирования погоды, разработанный в Университете Висконсин-Мэдисон в 1970-х годах и постоянно используемый по сей день. В своих ранних воплощениях он широко использовался для создания графики для телевизионных станций, но сегодня используется в основном NOAA и связанными с ним агентствами. Пользователи системы McIDAS разработали аналогичную версию для микрокомпьютеров и продали ее компанией ColorGraphics Weather Systems , которая создала большую часть компьютеризированных изображений погоды, которые можно было увидеть по телевидению в США в 1980-х годах.
История [ править ]
Прикладные технологические спутники (ATS) [ править ]
В 1953 году Вернер Суоми измерил тепловой баланс кукурузного поля для своей докторской диссертации в Чикагском университете . [1] До конца своей профессиональной карьеры он работал в области дистанционных измерений с помощью радиометров , часто работая с Робертом Парентом. Они разработали дистанционного зондирования радиометр с целью отправить его в космос и измерить тепловой баланс Земли. Их первая попытка была установлена на Vanguard TV3 , но он взорвался при запуске. Похожий эксперимент был проведен на «Эксплорере-7» в 1959 году. Этот эксперимент продемонстрировал влияние облачности на тепловой баланс Земли. [1]
Для дальнейшего развития области спутниковой метеорологии гранты НАСА и Национального научного фонда (NSF) привели к созданию Центра космической науки и техники (SSEC) в Университете Висконсин-Мэдисон . В SSEC Суоми и Парент разработали камеру Spin Scan Cloudcover Camera (SSCC) для точного измерения и картографирования облачного покрова. SSCC одновременно получал изображения одной полосы Земли, передавая информацию непосредственно на радио для трансляции на землю. Прикрепленный к корпусу вращающегося спутника, SSCC будет создавать 2D-изображение по мере вращения спутника на своей орбите.
SSCC был запущен на ATS-1 6 декабря 1966 года. 5 ноября 1967 года ATS-3 запустил многоцветную камеру облачного покрова с вращающимся сканированием, которая предоставила первые цветные метеорологические изображения. [1] Данные с этих инструментов были распечатаны в реальном времени, и требовалась ручная работа, чтобы вырезать и вставлять последовательные полоски в одно изображение, а затем в несколько покадровых изображений. Хотя при изучении этих данных был достигнут ряд успехов, работа была утомительной и отнимала много времени.
ВИНКО [ править ]
Чтобы ускорить процесс проверки данных, Suomi объявила внутренний конкурс на разработку автоматизированного решения. Были созданы две команды: одна разрабатывала аналоговое решение, а другая использовала программное обеспечение. Программное решение, разработанное Смитом и Филлипсом, смогло продемонстрировать способность рассчитывать скорость и направление ветра исключительно на основе изображений облаков. Благодаря этому успеху Suomi смогла получить дополнительное финансирование от НАСА и Национального научного фонда для разработки прототипа полностью компьютеризированной системы обработки изображений. [2]
Система, известная как WINDCO, состояла из видеодиска для хранения изображений и Raytheon 440 управляющего им мини-компьютера . Компьютер использовался для записи изображений со спутников, буферизации одного кадра из полос, а затем сохранения его вместе с информацией о времени. Пользователь взаимодействовал с полученным видео, выбирая точки на кадрах, которые представляли одну и ту же точку по мере ее перемещения с течением времени, а результат их выбора записывался на бумажную ленту . Затем бумажная лента была прочитана 440 и скопирована на перфокарты, содержащие инструкции для UNIVAC 1108 мэйнфрейма , который преобразовал их в векторную карту, наложенную поверх карты Земли. [2]
На демонстрации NOAA, NASA и NSF 12 апреля 1972 года система продемонстрировала способность генерировать 1000 векторов ветра в час. Присутствующие были впечатлены, но отметили, что система не смогла сопоставить данные со спутников, которые были получены в очень специфическом формате, с данными, собранными с других датчиков, таких как автоматические метеостанции. Они призвали команду SSEC продолжить разработку, сделать систему еще более автоматизированной и включить возможность объединения данных из любого источника. [2]
МакИДАС [ править ]
Самой большой проблемой при разработке полностью автоматизированного решения было найти машину в рамках своего бюджета с необходимой скоростью и возможностями хранения. В конечном итоге команда остановилась на компьютере Datacraft/5, оснащенном 96 КБ оперативной памяти по 5 МБ и двумя жесткими дисками : один фиксированный, другой съемный. Новое программное обеспечение McIDAS было гораздо более автоматизированным: основная роль пользователя на этапе сбора данных сводилась к проверке качества векторов, автоматически генерируемых программным обеспечением. Была добавлена система улучшения изображения, которая поможет увидеть облака в местах с низкой освещенностью. [3]
McIDAS принял данные из ряда источников. Изображения облаков буферизировались на ленте, а затем передавались по мере необходимости, данные с синхронного метеорологического спутника могли передаваться непосредственно со спутника со скоростью 1,7 МБ в секунду, данные FAA со скоростью 75 бит/с или данные радара Национальной метеорологической службы со скоростью 1200 бит. /с. Все эти данные можно было бы наложить на нарисованные от руки векторные карты. Позже система была расширена для поддержки данных со спутника Earth Resources Technology и планетарных зондов Mariner. [4] Интерпретатор командной строки позволял пользователю вызывать данные с помощью коротких команд. YK T 500 1200 USA будет генерировать отображение 500 МБ данных о температуре из измерений в 12:00 UTC над США.
Первая система McIDAS была завершена в июне 1972 года, но настройка продолжалась несколько месяцев. В октябре 1973 года была установлена передача в режиме реального времени от McIDAS на местную службу государственного общественного телевидения WHA-TV. Продолжали добавляться обновления и новые каналы данных; К 1976 году были добавлены карты местных метеорадиолокаторов, каналы для спутников GOES нового поколения и другие. Спрос на систему был настолько высок, что систему пришлось несколько раз модернизировать для повышения производительности и объема хранилища, а также с 24-часовым планированием для рабочих станций. Позже система была установлена в Кембриджской исследовательской лаборатории ВВС США . [4]
Постоянный спрос привел к созданию версии McIDAS второго поколения на основе шести компьютеров Harris/6, соединенных вместе с помощью специальной сетевой системы, которую они назвали «линиями сжигания». Две машины работали как серверы баз данных с дисками емкостью 300 МБ, а остальные четыре поддерживали до 18 рабочих станций с дисками емкостью 80 МБ каждая. Удаленные терминалы внутри университета были установлены на линиях со скоростью 9600 бит/с, а позже еще один был установлен в центре Национальной спутниковой службы окружающей среды в Канзас-Сити данные серии Landsat , где обрабатывались . После торнадо в Уичито-Фолс, штат Техас, в 1979 году погибло несколько человек, Конгресс распорядился создать новый McIDAS в Национальном центре прогнозирования сильных штормов (ныне известный как Центр прогнозирования штормов ), строительство которого было завершено в январе 1981 года. [5]
Западногерманское космическое агентство начало работу по преобразованию McIDAS в мэйнфрейм Amdahl в 1976 году, а аналогичная система позже была установлена в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА . Новые версии были написаны для IBM System/370 и IBM 4331 . Благодаря повышению производительности, которую обеспечивали эти машины, распределенная архитектура McIDAS второго поколения больше не требовалась, и системы вернулись к установке с одним сервером. В 1984 году началась разработка отдельной версии для IBM PC с использованием графики EGA или VGA, сначала для DOS , а затем для OS/2 . Эти версии распространили McIDAS за пределы университета и лаборатории, и вскоре пользователи были найдены на телевизионных станциях и в агентствах по прогнозированию погоды по всему миру. [6]
Система четвертого поколения, текущая версия, была построена на Unix . Это началось в 1989 году как среда McIDAS для Vis5D . [7] [8] В 1993 году McIDAS послужил основой для разработки поддерживаемой версии с использованием X , которая была выпущена в 1996 году как McIDAS-X. Благодаря стандартизированной сети версия Unix позволяла подключать недорогие терминалы к рабочим станциям Unix, а также были разработаны клиентские версии для OS/2 и Windows NT . [9] По состоянию на декабрь 2009 года McIDAS-X протестирован и поддерживается SSEC на рабочих станциях AIX, Enterprise Linux, HP-UX, IRIX, Mac OS X, Solaris и Windows XP. [10]
Пятое поколение McIDAS активно разрабатывается. Этот новый пакет, названный McIDAS-V, представляет собой бесплатный инструмент визуализации и анализа данных с открытым исходным кодом, который отображает метеорологические спутники (включая гиперспектральные ) и другие геофизические данные в 2-х и 3-х измерениях. McIDAS-V также может анализировать данные и манипулировать ими с помощью своих мощных математических функций. McIDAS-V построен на основе библиотек VisAD Unidata SSEC и интегрированного средства просмотра данных и содержит программное обеспечение Bridge, которое позволяет пользователям McIDAS-X выполнять свои команды и задачи в среде McIDAS-V. Функциональность программного пакета HYDRA от SSEC также интегрируется в McIDAS-V для просмотра и анализа гиперспектральных спутниковых данных. [11]
Ссылки [ править ]
Примечания [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с 40 лет
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Лаззара, 272-273
- ^ Лаззара, 273
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Лаззара, 274
- ^ Лаззара, 277
- ^ Лаззара, 281-282.
- ^ Хиббард
- ^ Сантек
- ^ Лаззара, 283
- ^ Конфигурации системы, поддерживаемые McIDAS-X , Веб-сайт McIDAS, 30 ноября 2009 г.
- ^ О McIDAS , Веб-сайт McIDAS, 10 февраля 2009 г.
Библиография [ править ]
- В. Хиббард, Д. Сантек, МФ. Войдрот-Мартинес, Д. Каминс и Дж. Врум, UNIX и X Windows: правильный выбор для интерактивных систем. Препринты, конф. Интерактивные системы информации и обработки для метеорологии, океанографии и гидрологии. Анахайм, Америка. Метеор. Сок., 1990, стр. 162–163.
- Д. Сантек, В. Хиббард, МФ. Войдрот-Мартинес, Д. Каминс и Дж. Врум, Реализация McIDAS для UNIX и X Windows. Препринты, конф. Интерактивные системы информации и обработки для метеорологии, океанографии и гидрологии. Анахайм, Америка. Метеор. Сок., 1990, стр. 164–166.
- Мэтью Лаззара и др., «Человеко-компьютерная интерактивная система доступа к данным: 25 лет интерактивной обработки» , Бюллетень Американского метеорологического общества , том 80, номер 2, февраль 1999 г., стр. 271–284.
- Веб-мастер SSEC, «40 лет геостационарных спутниковых исследований и наблюдений в Центре космической науки и техники» , 13 ноября 2006 г.
- Томас Ахтор и др., «McIDAS-V: мощный инструмент анализа и визуализации мульти- и гиперспектральных спутниковых данных об окружающей среде» , Proc. ШПИЕ 7085, 708509 (2008), дои : 10.1117/12.795223