Компания АРЦ, один из лидеров Украины в области фотограмметрии и картографии, уже более 15 лет использует серверное оборудование и рабочие станции Supermicro, которые обеспечивают бесперебойное выполнение множества задач по обработке изображений. Всю технику для АРЦ поставляет украинский официальный партнер Supermicro — компания Onix. Чтобы оценить в целом объемы информации, с которыми приходится иметь дело сотрудникам АРЦ, достаточно одной цифры: в среднем каждый фотоснимок, сделанный во время аэрофотосъемки, занимает от 1,4 ГБ в формате RAW до 2,5 ГБ в конечном формате TIFF. Всего же в процессе составления карт обработке подвергаются сотни и даже тысячи снимков. Впрочем, о технических особенностях процесса картографии стоит сказать подробнее.

Свою историю компания АРЦ ведет от аэросъемочной эскадрильи в составе Киевского объединенного авиационного отряда, организованного еще в 1946 году. Став в 1992 году фактическим преемником Киевского ОАО, компания АРЦ унаследовала многолетний опыт и профессиональные навыки сотрудников, сумевших не только сохранить традиции аэросъемочной эскадрильи, но и организовать эффективное производство по получению и обработке аэрофотосъемочных материалов при помощи новейшей высокотехнологической техники. В новом тысячелетии компания, помимо Украины, выполняла работы в Туркменистане (2001 год), в Экваториальной Гвинее (2002 г.), а начиная с 2008 года – в Восточной Европе (Литва, Венгрия, Румыния и т.д.). Также компания реализовала проекты в Армении, Грузии и некоторых других странах.

По мере увеличения числа заказов в АРЦ задумались о модернизации технических возможностей. Технологии аналоговой съемки в начале 2000-х уже не удовлетворяли потребности клиентов. На смену аналоговому оборудованию пришли цифровые аэрофотокамеры Vexcel UltraCamХ, Vexcel UltraCam Eagle Prime, авиационный лазерный сканер Optech ALTM Gemini. Для обработки материалов аэрофотосъемки, лазерного сканирования и выполнения задач фотограмметрии в компании начали использовать программное обеспечение UltraMap, Inpho, SURE, ApplanixPOSPac, TerraSolid. Все продукты являются лучшими в своих классах.

Процесс аэрофотосъемки

Проектирование маршрутов для аэросъемочных полетов выполняется с помощью специализированного программного обеспечения. Подготовленный проект с заданными высотами полета, продольным и поперечным перекрытиями, точками срабатывания затвора камеры и другими специфическими параметрами вносится в навигационную систему воздушного судна, управляющую аэросъемочным оборудованием. В результате во время полета самолет делает серию фотоснимков, которые частично перекрывают друг друга. Аэросъемка выполняется при помощи специализированного съемочного оборудования, подбираемого в зависимости от целей аэросъемки.

Самолет Beechcraft King Air C-90 с установленным аэросъемочным оборудованием

Иногда приходится ждать несколько недель или даже месяцев подходящей погоды, поскольку для получения качественных фотографий необходимо снимать при высоком солнце, но в облачную погоду, чтобы не было резких теней. В то же время необходимо, чтобы был прозрачен воздух, без тумана. Кроме того, в зависимости от требований заказчика необходимо производить фотосъемку в определенный сезон – летом, если требуется отображение зеленых насаждений, или осенью, если нужно, чтобы деревья были без листьев.

На сегодня затребованы следующие виды аэросъемки: цветная аэрофотосъемка в видимом спектре с ближним инфракрасным (RGBI), тепловизионная аэросъемка, авиационное лазерное сканирование и другие виды ДЗЗ. При изготовлении пространственных моделей может выполняться создание цифровых моделей рельефа, цифровых моделей местности и 3D-модели территории и отдельных объектов. Самый детальный масштаб карт в Украине – это 1:500 (в 1 см 5 метров). При таком масштабе можно отобразить рельеф с точностью до 10 см.

Обработка результатов съёмки обычно включает следующие этапы: первичная обработка аэрофотоснимков, аэрофототриангуляция (так называется процесс определения на фотографии пространственного местоположения фиксированных на местности геодезических точек в вершинах ряда треугольников.); обработка данных лазерного сканирования, классификация точек лазерного отражения; обработка данных тепловизионной съёмки; дешифрирование и интерпретация; обработка данных других видов дистанционного зондирования.

Результат работы сотрудников компании АРЦ: Кадастровая карта размещения прогнозных участков перспективных для поисков полезных ископаемых М1:200000

Работа со снимками, полученными во время аэросъемки, состоит из нескольких этапов, при этом, часть склейки фотоизображений производится в автоматическом режиме. Однако на финальном этапе доводка делается вручную специалистами при помощи специального программного обеспечения. Конечный формат карты — либо векторное, либо растровое изображение. Кроме того, готовый результат может поставляться в виде классической 2D-карты или же трехмерного изображения. Во втором случае можно в 3D видеть реальное изображение, сделанное с самолета — с деревьями, оврагами, горами, реками и т.д.

Стереомонитор Planar StereoMirror SD2220

Для работы со стереоизображениями специалисты АРЦ используют стереомониторы Planar StereoMirror SD2220, в которых применяется инновационная технология StereoMirror. Среди ее преимуществ — возможность непрерывной работы за монитором до 8 часов без утомления глаз. Для поддержки техники Planar в компьютере должна быть установлена видеокарта, работающая сразу с двумя мониторами, поскольку на оборудование Planar одно изображение подается в оригинальном виде, а второе — в зеркальном отображении.

Системные требования к оборудованию

Сегодня заказчик выдвигает очень высокие требования к проектам фотограмметрии и картографии, но притом ставит выполнение таких проектов в очень жесткие временные рамки. Например, на 2020-й запланировано обновление карт всей территории Украины, вместе с тем, на эту задачу выделяется всего один год. Ранее такие проекты длились годами, если не десятилетиями. Известно, что обработка аэрофотографий в современных условиях потребляет огромные вычислительные ресурсы, поэтому системные требования к оборудованию в АРЦ очень высокие.

В качестве ядра обработки всего массива данных была выбрана платформа Supermicro SYS-7049GP-TRT. Основным фактором, повлиявшим на выбор платформы, стала возможность установки до четырех высокопроизводительных GPU для быстрой обработки графики. Использование современных процессоров Xeon Gold, большой объем оперативной памяти и трехслойная обработка данных позволили удовлетворить требованиям по продуктивности. Дополнительным преимуществом стала возможность в любой момент масштабировать систему для устранения узких мест путем установки дополнительных GPU или SSD-накопителей с интерфейсом PCIe. 

Система GPU SuperWorkstation 7049GP-TRT

По словам специалиста компании АРЦ: «Картография и фотограмметрия требуют обработки огромных объемом данных, причем в очень сжатые сроки. Мы не можем позволить себе простаивать, поэтому покупаем только очень надежное оборудование. Наш опыт показал, что техника Supermicro удовлетворяет всем нашим требованиям по надежности и производительности. Некоторые серверы Supermicro работают у нас практически непрерывно уже более 10 лет и продемонстрировали высочайший уровень качества».

Применяется трехуровневая система хранения данных. Самые «горячие» данные хранятся и обрабатываются на NVMe SSD накопителях (первый слой очень быстрых данных). После обработки системой информация сохраняется на локальном RAID-массиве на HDD, для которого применяется SSD-кэширование на уровне RAID-контролера по технологиии CacheCade (второй слой). А архивные данные записываются в высокоемкую СХД (систему хранения данных – третий слой).

Специалисты АРЦ отмечают, что именно такая связка – самые мощные GPU и CPU и быстродействующие SSD-накопители с интерфейсом NVMe – на сегодня является оптимальной с точки зрения быстродействия и стоимости оборудования и лицензий ПО. Поскольку изрядная часть дорогого профессионального ПО, которое применяется в компании, лицензируется не по числу компьютеров, а по количеству вычислительных ядер GPU и CPU, получается выгоднее установить наиболее мощные компоненты и обойтись меньшим их количеством.

Для отсутствия задержек в работе так же быстро должна работать сеть. Если это одно-два рабочих места, то проблем обычно не возникает. Но если это 25 высоконагруженных рабочих мест, то обеспечить для всех приемлемую производительность сети становится серьезной задачей. Чтобы решить ее, в АРЦ применяют технологию многоузловой агрегации соединений (multi-chassis link aggregation group, MLAG), когда два или более физических коммутатора объединяются в единое логическое устройство при помощи специального отдельного соединения друг с другом (inter-peer link, IPL). Через это соединение синхронизируется работа коммутаторов, и в случае сбоя одного из них сигнал поступает к остальным коммутаторам в группе для перераспределения нагрузки. Выход из строя любого из этих устройств не приводит к отказу кластера в целом — его работоспособность, пусть и с пониженной производительностью, сохраняется, пока работает хотя бы один физический коммутатор. Для обеспечения необходимой полосы пропускания для доступа к данным со стороны пользователей в сервере установлен высокопроизводительный сетевой адаптер Mellanox 40 Гбит/с.

В чем преимущества оборудования Supermicro

В компания АРЦ отмечают, что уже много лет используют только серверы Supermicro – бренда, основанного в 1993 году и являющегося признанным мировым лидером в проектировании, производстве и поставке серверных решений. Конечно же, есть намного более дорогие американские и японские бренды, но, по словам специалистов АРЦ, именно оборудование Supermicro обладает наилучшим соотношением цена/качество. Так, за 5 лет эксплуатации не вышел из строя ни один сервер, ни один блок питания, и даже ни один вентилятор (кстати, одна из причин этого — в серверной комнате компании нет пыли). Более того, есть даже сервер, который бесперебойно работает с 2003 года.

Единственное, что порой выходит из строя, — это жесткие диски. И в случае каких-либо поломок на первое место выходит время реакции сервисного партнера. Как быстро он сможет восстановить сервер, как быстро будет выполнена замена вышедших из строя компонентов?

При решении задач фотограмметрии большая нагрузка ложится на конечные рабочие станции, а в картографии — на серверы. Поэтому в АРЦ планируют взять в качестве рабочих станций аппараты на базе серверной платформы Supermicro. Их стоимость сопоставима с ценой обычной графической станции, но при этом они значительно надежнее.

Все серверы для АРЦ поставляет киевская компания Onix, которая работает на рынке Украины с 1994 года и за это время зарекомендовала себя как поставщик надежных и высокопроизводительных решений. Основными направлениями деятельности компании являются поставки серверного оборудования, систем хранения данных, кластерных систем, терминальных решений, систем резервного копирования, средств управления серверами и электропитанием. Перед продажей все оборудование проходит в Onix тщательное и всестороннее тестирование под нагрузкой в течение нескольких суток и обеспечивается 3-летней гарантией. В качестве дополнительной услуги клиентам предлагается расширенный сервис: время реакции – не более 4 часов, время восстановления — не более 8 часов.

Сергей Коваленко, ведущий технический специалист Onix: «Компания АРЦ – один самых неординарных наших клиентов. Задачи, которые они ставят, обычно сложны и требуют нестандартного решения. Техника Supermicro помогает нам успешно строить вычислительные системы, которые полностью удовлетворяют запросам заказчика».