Компанія АРЦ, один із лідерів України в галузі фотограмметрії та картографії, вже понад 15 років використовує серверне обладнання та робочі станції Supermicro, які забезпечують безперебійне виконання багатьох завдань з обробки зображень. Всю техніку для АРЦ постачає український офіційний партнер Supermicro — компанія Onix. Щоб оцінити в цілому обсяги інформації, з якими доводиться мати справу співробітникам АРЦ, достатньо однієї цифри: у середньому кожен фотознімок, зроблений під час аерофотозйомки, займає від 1,4 ГБ в форматі RAW до 2,5 ГБ у кінцевому форматі TIFF. Всього ж у процесі складання карт обробці піддаються сотні і навіть тисячі знімків. Втім, про технічні особливості варто сказати докладніше.

Свою історію компанія АРЦ веде від аерознімальної ескадрильї у складі Київського об'єднаного авіаційного загону, організованого ще у 1946 році. Ставши у 1992 році фактичним наступником Київського ВАТ, компанія АРЦ успадкувала багаторічний досвід та професійні навички співробітників, які зуміли не лише зберегти традиції аерознімальної ескадрильї, а й організувати ефективне виробництво з одержання та обробки аерофотознімальних матеріалів за допомогою новітньої високотехнологічної техніки. У новому тисячолітті компанія, окрім України, виконувала роботи в Туркменістані (2001 рік), в Екваторіальній Гвінеї (2002 рік), а починаючи з 2008 року – у Східній Європі (Литва, Угорщина, Румунія тощо). Також компанія реалізувала проекти у Вірменії, Грузії та деяких інших країнах.

У міру збільшення кількості заказів в АРЦ замислились про модернізацію технічних можливостей. Технології аналогової зйомки на початку 2000-х вже не задовольняли потреби клієнтів. На зміну аналоговому обладнанню прийшли цифрові аеро-фотокамери Vexcel UltraCamХ, Vexcel UltraCam Eagle Prime, авіаційний лазерний сканер Optech ALTM Gemini. Для обробки матеріалів аеро-фотозйомки, лазерного сканування та виконання завдань фотограмметрії у компанії почали використовувати програмне забезпечення UltraMap, Inpho, SURE, ApplanixPOSPac, TerraSolid. Всі продукти є найкращими у своїх класах.

Процес аерофотозйомки

Проектування маршрутів для аерознімальних польотів виконується за допомоги спеціалізованого програмного забезпечення. Підготовлений проект із заданими висотами польоту, поздовжнім та поперечним перекриттями, точками спрацьовування затвора камери та іншими специфічними параметрами вноситься до навігаційної системи повітряного судна, що управляє аерознімальним обладнанням. В результаті, під час польоту літак робить серію фотознімків, які частково перекривають один одного. Аерозйомка виконується за допомогою спеціалізованого обладнання, що підбирається в залежності від цілей аерозйомки.

Літак Beechcraft King Air C-90 зі встановленим аерозйомочним обладнанням

Іноді доводиться чекати кілька тижнів або навіть місяців погоди, оскільки для отримання якісних фотографій необхідно знімати при високому сонці, але в хмарну погоду, щоб не було різких тіней. У той же час необхідно щоб було прозоре повітря без туману. Крім того, в залежності від вимог замовника необхідно робити зйомку в певний сезон – влітку якщо потрібно відображення зелених насаджень, або восени, якщо потрібно, щоб дерева були без листя.

На сьогодні затребувані такі види аерозйомоки: кольорова аерофотозйомка у видимому спектрі з ближнім інфрачервоним (RGBI), тепловізійна аерозйомка, авіаційне лазерне сканування та інші види ДЗЗ. При виготовленні просторових моделей може виконуватися створення цифрових моделей місцевості та 3D-моделі території та окремих об'єктів. Найбільш детальний масштаб карт в Україні – це 1:500 (1 см 5 метрів). У такому масштабі можна відобразити рельєф з точністю до 10 см.

Обробка результатів зйомки зазвичай включає такі етапи: первинна обробка аерофотознімків, аерофототріангуляція (так називається процес визначення на фотографії просторового розташування фіксованих на місцевості геодезичних точок у вершинах ряду трикутників.); обробка даних лазерного сканування, класифікація точок лазерного відображення; обробка даних тепловізійної зйомки; дешифрування та інтерпретація; обробка даних інших видів дистанційного зондування.

Результат роботи співробітників компанії АРЦ: Кадастрова карта розміщення прогнозних ділянок перспективних для пошуків корисних копалин М1:200000

Робота зі знімками, отриманими під час аерозйомки, складається з кількох етапів, причому частина склеювання фотозображень проводиться в автоматичному режимі. Однак на фінальному етапі доведення робиться вручну фахівцями за допомогою спеціального програмного забезпечення. Кінцевий формат карти — векторне, або растрове зображення. Окрім того, готовий результат може поставлятися у вигляді класичної 2D-карти або тривимірного зображення. У другому випадку можна в 3D бачити реальне зображення, зроблене з літака — з деревами, ярами, горами, річками тощо.

Стереомонітор Planar StereoMirror SD2220

Для роботи зі стереозображенням спеціалісти АРЦ використовують стерео монітори Planar StereoMirror SD2220, в котрих застосовується інноваційна технологія StereoMirror. Серед її переваг — є можливість безперервної роботи за монітором до 8 годин без втоми очей. Для підтримки техніки Planar у комп'ютері має бути встановлена відеокарта, що працює одразу з двома моніторами, оскільки на обладнання Planar одне зображення подається в оригінальному вигляді, а друге — у дзеркальному відображенні.

Системні вимоги до обладнання

Сьогодні заказник висуває дуже високі вимоги до проектів фотограмметрії та картографії, але до того ж ставить виконання таких проектів у дуже жорсткі часові рамки. Наприклад, на 2020-й заплановано оновлення карт всієї території України, водночас на це завдання виділяється всього один рік. Раніше таки проекти тривали роками, якщо не десятиліттями. Відомо, що обробка аерофотографій в сучасних умовах споживає величезні обчислювальні ресурси, тому системні вимоги до обладнання в АРЦ дуже високі.

В якості ядра обробки всього масиву даних було обрано платформу Supermicro SYS-7049GP-TRT. Основним фактором, що вплинув на вибір платформи, стала можливість установки до чотирьох високопродуктивних GPU для бистрої обробки графіки. Використання сучасних процесорів Xeon Gold, великий обсяг оперативної пам'яті та тришарова обробка даних дозволили задовольнити вимоги щодо продуктивності. Додатковою перевагою стала можливість в будь-якій момент масштабувати систему для усунення вузьких місць шляхом встановлення додаткових GPU або SSD-накопичувачів з інтерфейсом PCle. 

Система GPU SuperWorkstation 7049GP-TRT

За словами спеціаліста компанії АРЦ: «Картографія та фотограмметрія потребують обробки великих об'ємів даних, причому у дуже стислі терміни. Ми не можемо дозволити собі простоювати, тому купуємо дуже надійне обладнання. Наш досвід показав, що техніка Supermicrо задовольняє всім нашим вимогам за надійності та продуктивністю. Деякі сервери Supermicro працюють у нас майже безперервно вже більше 10 років і продемонстрували найвищий рівень якості».

Використовується трирівнева система зберігання даних. Самі «гарячі» дані зберігаються та оброблюються на NVMe SSD накопичувачах (перший шар дуже швидких даних). Після обробки системою інформація зберігається на локальному RAID-масиві на HDD, для якого застосовується SSD-кешування на рівні RAID-контролера за технологією CacheCade (другий шар). А архівні дані записуються у високоємну СЗД (систему зберігання даних – третій шар).

Фахівці АРЦ відмічають, що саме така зв'язка – найпотужніші GPU та CPU та швидкодіючі SSD-накопичувачі з інтерфейсом NVMe – на сьогодні є оптимальною з точки зору швидкодії та вартості обладнання та ліцензій ПЗ. Оскільки неабияка частина дорогого професійного ПЗ, яке застосовується в компанії, ліцензується не за кількістю комп'ютерів, а за кількістю обчислювальних ядер GPU та CPU, виходить вигідніше встановити найбільш потужні компоненти і обійтися меншою їх кількістю.

Для відсутності затримок в роботі так само швидко повинна працювати мережа. Якщо це одне-два робочих місць, то проблем зазвичай не виникає. Але якщо це 25 високонавантажених робочих місць, то забезпечити всім прийнятну продуктивність мережі стає серйозним завданням. Щоб вирішити її, в АРЦ застосовують технологію багато-вузлової агрегації з'єднання (multi-chassis link aggregation group, MLAG), коли два або більше фізичних комутатора об'єднуються в один логічний пристрій за допомогою спеціального окремого з'єднання один з іншим (inter-peer link, IPL). Через це з'єднання синхронізується робота комутаторів, і у разі збою одного з них сигнал надходить до інших комутаторів групи для перерозподілу навантаження. Вихід з ладу будь-якого з цих пристроїв не призводить до відмови кластера в цілому — його працездатність, хай і зі зниженою продуктивністю, зберігається, поки працює хочу б один фізичний комутатор. Для забезпечення необхідної смуги пропускання для доступу до даних зі стороні користувача в сервері встановлено високопродуктивний мережевий адаптер Mellanox 40 Гбіт/с.

У чому перевага обладнання Supermicro

У компанії АРЦ відмічають, що вже багато років використовують тільки сервери Supermicro – бренду, основаного в 1993 році та який є признаним світовим лідером в проектуванні, виробництві та поставці серверних рішень. Звичайно, є набагато більш дорогі американські та японські бренди, але за словами спеціалістів АРЦ, саме обладнання Supermicro має найкраще відношення ціна/якість. Так, за 5 років експлуатації не вийшов із строю ні один сервер, ні один блок живлення, і навіть ні один вентилятор (до речі, одна із причин це — в серверній кімнаті компанії нема пилу). Більше того, є навіть сервер, котрий безперебійно працює з 2003 року.

Єдине, що іноді виходить із строю — це жорсткі диски. І у випадку будь-яких поломок на перше місце виходить час реакції сервісного партнера. Як швидко він зможе відновити сервер, як швидко буде виконана заміна компонентів, що вийшла з ладу?

При вирішенні задач фотограмметрії велике навантаження лягає на кінцеві робочі станції, а в картографії — на сервери. Цьому в АРЦ планують взяти в якості робочих станцій апарати на базі серверної платформи Supermicro. Їх вартість можна порівняти з ціною звичайною графічною станцією, але при цьому вони значно надійніші.

Всі сервери для АРЦ постачає київська компанія Onix, котра працює на ринку України з 1994 року та за цей час зарекомендувала себе, як постачальник надійних та високопродуктивних рішень. Основним напрямками діяльності компанії є поставки серверного обладнання, систем збереження даних, кластерних систем, термінальних рішень, систем резервного копіювання, засобів керування серверами та електроживленням. Перед продажом всі обладнання проходять в Onix ретельне та всебічне тестування під навантаженням протягом кількох діб та забезпечується 3-річньою гарантією. Як додаткова послуга клієнтам пропонується розширений сервіс: час реакції – не більше 4 годин, час відновлення - не більше 8 годин.

Сергій Коваленко, провідний технічний спеціаліст Onix: «Компанія АРЦ – один з найнеординарніших наших клієнтів. Задачі, котрі вони ставлять, зазвичай тяжкі та потребують нестандартного рішення. Техніка Supermicro допомагає нам успішно будувати обчислювальні системи, котрі повністю задовольняють запити замовника».