자습서: NASA 제공 도구를 사용하여 Aqua 위성 데이터 처리

이 문서는 AOGS(Azure Orbital Ground Station)를 사용하여 위성 이미지를 캡처하고 처리하는 방법을 보여주는 포괄적인 단계별 연습입니다. AOGS 및 해당 핵심 개념을 소개하고 접점을 예약하는 방법을 보여줍니다. 또한 이 문서에서는 NASA에서 제공하는 도구를 사용하여 Azure VM(가상 머신)에서 NASA Aqua 위성 데이터를 수집하고 처리하는 예제를 단계별로 실행합니다.

Aqua는 2002년 NASA에서 발사한 극궤도 우주선입니다. Aqua에 탑재한 모든 과학 장비의 데이터는 X 밴드를 통해 직접 브로드캐스트를 사용하여 거의 실시간으로 지구로 다운링크됩니다. Aqua에 대한 자세한 내용은 Aqua 프로젝트 과학 웹 사이트에서 확인할 수 있습니다.

AOGS를 사용하는 경우 접점을 예약하여 위성이 지상국의 시야 내에 있을 때 Aqua 브로드캐스트를 캡처합니다. 접점은 위성과 통신하기 위해 지상국에 예약된 시간입니다. 접점을 실행하는 동안 지상국은 안테나를 Aqua 쪽으로 향하게 하여 직접 브로드캐스트 데이터를 캡처합니다. 캡처된 데이터는 데이터 스트림으로 Azure VM으로 전송되고 수준 0 제품을 생성하는 DRL(직접 읽기 실험실)에서 제공하는 RT-STPS(실시간 소프트웨어 원격 분석 처리 시스템) 도구를 사용하여 처리됩니다. 이 Level-0 제품은 DRL의 IPOPP(International Planetary Observation Processing Package) 도구를 사용하여 더 높은 수준의 제품을 생산하기 위해 추가로 처리됩니다.

이 자습서에서는 다음 단계에 따라 Aqua 데이터를 수집하고 처리합니다.

지상국 원격 분석을 캡처하기 위한 선택적 설정 단계에는 지상국에서 실시간 원격 분석을 수신하는 방법에 대한 지침이 포함되어 있습니다.

1단계: AOGS를 사용하여 접점 예약 및 Aqua 데이터 수집

자습서: NASA Aqua 공공 위성에서 데이터 다운링크에 나와 있는 단계를 실행합니다.

위의 자습서에서는 Aqua와의 접점을 예약하고 Azure VM에서 직접 브로드캐스트 데이터를 수집하는 연습을 제공합니다.

이 단계가 완료되면 receiver-vm의 ~/aquadata 폴더 아래에 .bin 파일로 저장된 원시 직접 브로드캐스트 데이터가 있습니다.

2단계: NASA DRL 도구 설치

receiver-vm에서 OS 디스크 크기 늘리기

Azure VM의 OS 디스크에 할당된 기본 디스크 공간은 NASA DRL 도구를 설치하기에 충분하지 않습니다. 아래 단계에 따라 receiver-vm의 OS 디스크 크기를 1TB로 늘립니다.

receiver-vm에서 이제 사용 가능한 1TB가 루트 파티션에 있는지 확인합니다.

lsblk -o NAME,HCTL,SIZE,MOUNTPOINT

여기서는 루트 / 탑재 지점에 할당된 최대 1TB가 표시됩니다.

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

데스크톱 및 VNC 서버 설치

NASA DRL 도구를 사용하려면 GUI 애플리케이션을 실행할 수 있도록 지원해야 합니다. 이를 사용하도록 설정하려면 데스크톱 도구 및 vncserver를 receiver-vm에 설치합니다.

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

VNC 서버를 시작합니다.

vncserver

메시지가 표시되면 암호를 입력합니다.

VM 데스크톱에 원격으로 액세스

SSH를 통해 vncserver 포트(5901)를 로컬 컴퓨터로 전달합니다.

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

1. 로컬 컴퓨터에서 TightVNC 뷰어를 다운로드하고 설치합니다.
2. TightVNC 뷰어를 시작하고 localhost:5901에 연결합니다.
3. 이전 단계에서 입력한 vncserver 암호를 입력합니다.
4. VM에서 실행되는 GNOME Desktop이 VNC 뷰어 창에 표시됩니다.

RT-STPS 및 IPOPP 설치 파일 다운로드

GNOME Desktop에서 애플리케이션>인터넷>Firefox로 차례로 이동하여 브라우저를 시작합니다.

NASA DRL 웹 사이트에 로그인하고, 소프트웨어 다운로드에서 RT-STPS 설치 파일 및 IPOPP 다운로더 스크립트를 다운로드합니다. 다운로드한 파일은 ~/Downloads 아래에 있습니다.

RT-STPS 설치

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

설치와 함께 제공된 테스트 데이터를 처리하여 RT-STPS 설치의 유효성을 검사합니다.

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

출력 파일이 데이터 폴더에 있는지 확인합니다.

ls -la ~/data/

이제 RT-STPS 설치가 완료됩니다.

IPOPP 설치

IPOPP 다운로더 스크립트를 실행하여 IPOPP 설치 파일을 다운로드합니다.

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

IPOPP 서비스 구성 및 시작

IPOPP 서비스는 대시보드 GUI를 사용하여 구성됩니다.

VM 데스크톱으로 이동하여 애플리케이션>유틸리티>터미널에서 새 터미널을 시작합니다.

터미널에서 IPOPP 대시보드를 시작합니다.

~/drl/tools/dashboard.sh

IPOPP는 프로세스 모니터링 모드에서 시작됩니다. 메뉴 옵션을 사용하여 구성 모드로 전환합니다.

EOS 탭에서 다음을 사용하도록 설정합니다.

• gbad
• MODISL1DB l0l1aqua
• MODISL1DB l1atob
• IMAPP

메뉴 옵션을 사용하여 프로세스 모니터링 모드로 다시 전환합니다.

IPOPP 서비스를 시작합니다.

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

이제 IPOPP 설치 및 구성이 완료됩니다.

3단계: RT-STPS를 사용하여 Level-0 제품 만들기

일괄 처리 모드에서 rt-stps를 실행하여 1단계에서 수집된 .bin 파일을 처리합니다.

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

이 명령은 Level-0 프로덕션 데이터 세트(.pds) 파일을 ~/rt-stps/data 디렉터리 아래에 생성합니다.

4단계: IPOPP를 사용하여 더 높은 수준의 제품 만들기

처리를 위해 데이터 수집

추가로 처리하기 위해 이전 단계에서 RT-STPS를 통해 생성된 PDS 파일을 IPOPP 수집 디렉터리에 복사합니다.

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

IPOPP 수집을 실행하여 대시보드에 구성된 제품을 만듭니다. 

~/drl/tools/ingest_ipopp.sh

대시보드에서 진행 상황을 살펴볼 수 있습니다.

~/drl/tools/dashboard.sh

IPOPP는 출력 제품을 다음 디렉터리에 생성합니다.

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

다음 단계

Azure Orbital Ground Station을 사용하여 위성 탑재 지구 관측 데이터를 수신하고 처리하는 데 필요한 다운스트림 구성 요소를 쉽게 배포하려면 다음을 참조하세요.

• Azure Orbital Integration

Azure Synapse Analytics에서 지리 공간적 라이브러리 및 AI 모델을 사용하여 위성 탑재 데이터를 추출, 로드, 변환 및 분석하는 작업과 관련된 엔드투엔드 구현은 다음을 참조하세요.

• Azure Synapse Analytics를 사용하여 우주 데이터 분석