Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МНОГОУРОВНЕВЫХ СИСТЕМ ХРАНЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЗАДАЧАХ МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Шарапов Р.В.
В работе рассмотрены вопросы создания и использования многоуровневых систем хранения изображений, используемых в задачах мониторинга окружающей среды. Приводятся структуры каждого уровня системы хранения изображений и используемые технические средства. Рассматривается роль менеджера архива в таких системах.
хранилище данных
многоуровневая система хранения данных

Вопросы мониторинга окружающей среды сводятся к широкому классу задач, каждая из которых использует различные средства сбора информации. Это могут быть и показания различных датчиков, и результаты исследований разнообразных лабораторий, и результаты наружных наблюдений. Особое место занимают результаты дистанционного зондирования [1] с различных спутников, специализированных самолетов и летательных аппаратов и т.д. Обычно результаты таких исследований представляют собой серии снимков территории. Особенностью этих снимков можно считать их периодичный характер (часто ежедневные снимки одной и той же территории), их большое количество, а также большие размеры каждого снимка [5]. Для обеспечения автоматизированного анализа и обработки таких снимков необходимо их хранение в компьютерных системах в цифровой форме.

В связи с большими объемами таких снимков возникает задача эффективного управления хранимой информацией. Рассмотрим подробнее характеристики получаемых изображений, точнее особенности их использования.

Как показывает практика, снимки активно используются в течение небольшого периода времени после их получения, после чего потребность в них существенно падает. Часть изображений может быть востребована для составления годовой динамики (т.е. в течение года после их получения). По истечении года потребность в снимках может носить эпизодический характер.

Для обеспечения эффективных механизмов доступа к коллекциям таких изображений возможно применение многоуровневой системы хранения изображений (МСХИ) [2, 3]. Суть МСХИ состоит в разделении пространства хранимых изображений на уровни, причем на верхнем (самом быстром) уровне хранятся актуальные, только что полученные изображения, которые по мере потери актуальности перемещаются на более низкие и медленные уровни (см. рисунок) [6].

1

Структура многоуровневой системы хранения изображений 

На верхнем уровне изображения хранятся около месяца, а качестве носителей используются высокоскоростные жесткие диски. Скорость доступа к таким изображениям - очень высока (не превышает нескольких секунд), что позволяет без задержек проводить всю необходимую обработку информации [4].

На втором уровне изображения хранятся до 1 года, в качестве носителей используются жесткие диски серверов, находящихся в сети. Объемы хранимой на этом уровне информации на порядок выше, чем на верхнем уровне. Скорость доступа к информации ниже, но все же не превышает нескольких минут (для изображений большого размера).

На третьем уровне изображения хранятся до потери в них необходимости; в качестве носителей используются съемные оптические диски (CD и DVD) и накопители на магнитной ленте. Время доступа на этом уровне может быть достаточно большим, так как требуется установка носителей в накопители вручную. В настоящее время большую популярность получила технология магнитной записи DLT, обеспечивающая большую емкость (70 Гбайт на кассету), скорость чтения/записи - до 600 Мбайт/мин и высокую надежность хранения информации.

Изображения, хранимые на третьем уровне, по запросу пользователей попадают во временный архив. Только после этого изображения становятся доступны пользователю и именно с временным архивом пользователи работают. После потери необходимости, изображения удаляются из временного архива (но остаются храниться на третьем уровне).

Управление расположением изображений на разных уровнях МСХИ осуществляет менеджер архива (аппаратно-программная система, управляющая хранением изображений) [6], в задачи которого входит: отслеживание запросов к изображениям, предоставление унифицированного доступа к изображениям на разных уровнях, мониторинг времени расположения изображений на уровнях МСХИ, перемещение изображений с уровня на уровень, получение запросов на извлечение изображений с третьего уровня и помещение их во временный архив, очистка временного архива от ненужных изображений и т.д. [7].

В чем же преимущество МСХИ? В первую очередь - это сокращение затрат на хранение изображений. Нет необходимости хранить все изображения на жестких дисках, тем более дорогих и быстрых. Стоимость хранения изображений на съемных накопителях обходится намного дешевле. Во-вторых - это повышение скорости доступа за счет использования быстрых жестких дисков на первом уровне. В-третьих - это единая система обращения к изображениям. Нет необходимости указывать длинный сетевой путь для доступа к снимкам и отслеживать перемещение файлов (и как следствие, изменение пути доступа). Пользователь только указывает уникальный идентификатор, по которому менеджер архива осуществляет поиск и предоставляет изображения пользователю. В-четвертых, за счет структурирования системы хранения, появляется возможность удобно хранить большие объемы данных длительное время. Пользователю не надо помнить, куда он записал те или иные изображения и не нужно вспоминать этот путь при необходимости доступа к снимкам. Все это делает за пользователя менеджер архива.

Список литературы

  1. Шарапов Р.В. Информационные системы дистанционного зондирования // Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды: Сборник докладов. - Муром: МИ ВлГУ, 1999. - С. 267-268.
  2. Шарапов Р.В., Штыков Р.А. Система управления, распределения и хранения данных // XXVI Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной научной конференции. (Москва, 11-15 апреля 2000). - М.: Изд-во «ЛАТМЭС», 2000. - Т. 2. - С. 502.
  3. Шарапов Р.В., Ваганов О.Ю., Захаров А.А. Компоненты систем хранения и передачи медицинских снимков. Муром. ин-т. Владимир. гос. ун-та. - Муром, 2000. - Деп. в ВИНИТИ 22.03.00 №717-B00. - 19 с.
  4. Шарапов Р.В., Штыков Р.А. Менеджер архивов как решение проблемы управления, распределения и хранения данных // XXVII Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной научной конференции. - М.: Изд-во «ЛАТМЭС», 2001. - Т. 5. - С. 32.
  5. Шарапов Р.В., Дунаева Е.В. Прогнозирование масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях на химически опасных объектах и транспорте // Известия Орловского государственного технического университета. Серия: Информационные системы и технологии. - 2006. - № 1-2. - С. 239-243.
  6. Шарапов Р.В. Применение многоуровневых систем хранения изображений в задачах мониторинга окружающей среды // Наука и образование в развитии промышленной, социальной и экономической сфер регионов России: I Всероссийская межвузовская научная конференция. - Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2009. - Т. 2. - С. 97-98.
  7. Sherig L. Distributed Database Design and Modeling for PACS // SPIE Proceedings of Medical Imaging Conference IV. - 1990. - Vol. 1234. - P. 256-269.

Библиографическая ссылка

Шарапов Р.В. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МНОГОУРОВНЕВЫХ СИСТЕМ ХРАНЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЗАДАЧАХ МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ // Современные наукоемкие технологии. – 2011. – № 2. – С. 50-52;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=26679 (дата обращения: 15.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074