SARscape - Exelis VIS Japan

updates
Updates on
SAR trends in Europe
& SARscape
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7 - 13 July 2016
updates
日本語訳
ヨーロッパにおけるSARトレンド情報と
SARscapeの最新情報
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7 - 13 July 2016
updates
Updates on
• SAR trends in Europe
– Sentinel-1A/B
– Toolbox, TEP, Web Services
• SARscape
– Roadmap
– SARscape cluster
– SARscape 5.3 and 5.4
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updates
日本語訳
SAR最新情報
• ヨーロッパのSARトレンド
– Sentinel-1A/B
– ツールボックス, TEP, ウェブサービス
• SARscape
– ロードマップ
– SARscape クラスタ
– SARscape 5.3 & 5.4
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Sentinel-1B
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日本語訳
Sentinel-1B
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Sentinel-1B first image
«S1-B is under commissioning, operations
are planned to start mid-September»
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日本語訳
Sentinel-1B first image
«S1-B は現在試験運用中で、9月中旬に
本格運用開始予定»
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Sentinel-1A as for 20 June 2016
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日本語訳
2016年6月20日現在のSentinel-1Aの状態
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Sentinel Scientific Data Hub
-> Fit with some «hickups» here and there..
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日本語訳
Sentinel Scientific Data Hub
-> あちこちで発生する問題には都度対応
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Sentinel-1A coverage over Japan
From “SENTINEL-1 Observation Scenario”:
“Tectonic and volcanic active areas:
Global tectonic and volcanic active areas (following an area extent
definition provided by key scientists of the domain) are observed in
a stable full two pass IWS mode, VV polarization coverage with a
revisit frequency of 24 days per pass (alternating ascending and
descending passes, i.e. a particular area is observed every 12 days,
interferometric pairs are available every 24 days). Global tectonic
and volcanic active areas located within Europe are revisited within
12 days per pass in IWS mode, VV-VH polarization.”
• -> ~30 descending and ~17 ascending acquisitions
available between 10/2014 and 06/2016 in the
archives
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日本語訳
Sentinel-1 日本エリアの撮影
“SENTINEL-1 観測シナリオ”より:
“地殻変動と火山活動エリア:
グローバルな地殻変動と火山活動エリア（各分野の主要研究者により定義）
は、1パス24日周期でVV偏波のIWSモードの2パスペアで安定的に観測され
る（アセンディングでもディセンディングでも、特定のエリアは12日ごとに
観測できるので干渉ペアは24日で取得できる）。ヨーロッパ内のグローバル
な地殻変動と火山活動エリアは、VV-VHデュアル偏波のIWSモードで再帰日
数12日で取得しています。”
• -> 2014年10月～2016年6月で、30枚のディセンディング、
17枚のアセンディングのアーカイブが取得されています。
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Coherence seasonality in Hokkaido: winter
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日本語訳
コヒーレンスの季節的特徴（北海道）: 冬
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Coherence seasonality in Hokkaido: fall
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日本語訳
コヒーレンスの季節的特徴（北海道）: 秋
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Coherence seasonality in Hokkaido
Fall
- Yotei
Summer
Winter
Spring
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日本語訳
コヒーレンスの季節的特徴（北海道）
秋
- 羊蹄山
夏
冬
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春
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Sentinel-1 download within SARscape
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日本語訳
SARscapeの Sentinel-1 ダウンロードツール
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«Sentinel-1 software»
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日本語訳
«Sentinel-1 ソフトウェア»
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Sentinel-1 toolbox
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日本語訳
Sentinel-1 ツールボックス
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ESA Sentinel-1 toolbox
•
Java
–
–
–
–
Open-source
Extensible
Operational?
Efficient?
•
Not reliable / operational!
•
Missing functionalities (e.g. PS, SBAS, ….)
•
Where do the algorithms come from? Reliability, up-do-dateness,..
•
Other sensors?
•
Support?
•
Good to get familiar… or to get bad impressions of the SAR data and
technology?
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日本語訳
ESA Sentinel-1 ツールボックス
•
Java
–
–
–
–
オープンソース
拡張性
操作性?
実用的?
•
低信頼性/ 操作性!
•
不足機能 (e.g. PS, SBAS, ….)
•
アルゴリズムの由来は、 信頼性?、更新性?
•
別のセンサ?
•
サポートは?
•
SARデータやSAR技術に精通するか、あるいは悪い印象を得るか?
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ESA Thematic Exploitation Platform
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updates
日本語訳
ESA テーマ別開発プラットホーム（TEP）
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7 - 13 July 2016
updates
ESA Thematic Exploitation Platform
• Black-box, pre-defined-set approach concerning
–
–
–
–
Algorithms
Data
Parameters
Results
• No bring-your-data-in
• Good to get familiar… or to get bad impressions
of the SAR data and technology?
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7 - 13 July 2016
updates
日本語訳
ESA テーマ別開発プラットホーム（TEP）
• ブラックボックス、事前定義のアプローチ
–
–
–
–
アルゴリズム
データ
パラメータ
結果
• ユーザデータの持込なし
• SARデータやSAR技術に精通するか、あるいは悪い
印象を得るか?
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updates
Web services
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日本語訳
ウェブサービス
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Integration with ENVI Service Engine
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日本語訳
ENVI Service Engine とのインテグレーション
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Transparent Forest services
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updates
日本語訳
森林監視サービス
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SARscape roadmap
H2 2015
H1 2016
H2 2016
H1 2017
H2 2017
SARscape 5.2
SARscape 5.4
• Sentinel‐1 IW interferometry
• Preliminary PALSAR‐2 ScanSAR interferometry
• IDL API for reading – writing SARscape metadata • Parallel CPU‐based Interferogram generation
• F‐SAR support
• AIS support
• Joint PS / SBAS pre‐processing
• Time series analysis and classification
• SAR tomography with focus on urban areas
• Full ECMWF exploitation for modeling and compensation of thermal expansion and atmospheric artifacts reduction
• Geophysical modeling of subsidence (sinkholes, water, oil & gas reservoirs)
• Modeling of buildings stability
• Ship detection
• Moving Target Indicator
• Pol/PolInSAR module improvements
• Stereo SAR improvements
• Full GPU‐based processing
• Conditional workflows
SARscape cluster
• Version 2.0
• SBAS
• CCD
• PS
• ITS
SARscape 5.3
• Full ENVI 5.3 support • PALSAR‐2 ScanSAR
interferometry
• TSX ScanSAR interferometry
• Sentinel‐1 TOPSAR focusing
• Seamless workstation vs. cluster scalability
H1 2018
CORE
SARscape 6.0
• Stack‐processing stereotype
• Joint PS / SBAS inversion
• Super‐resolution
• Moving Target Indicator improvements
• Support of airborne and spaceborne platforms
• Standard data interfaces for custom platforms • Incorporation of leading edge SAR algorithms via development
• Definition of standard workflows for preprocessing
• Application‐based workflows and information extraction modules
• Algorithms speed‐up
Continuous
Product
Improvement
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日本語訳
SARscape ロードマップ
H2 2015
H1 2016
H2 2016
H1 2017
H2 2017
SARscape 5.2
SARscape 5.4
• Sentinel‐1 IW 干渉SAR
•PALSAR‐2 ScanSAR 干渉処
理(試験的)
•SARscape メタデータ用 IDL API の提供
• パラレルCPUベースの干
渉処理
• F‐SAR サポート
• AIS サポート
• PS / SBAS 前処理の統合
• 時系列解析と分類
• 都市域に特化したSARトモ
グラフィ
• 熱膨張や大気遅延モデル推
定のための ECMWF 利用
• 沈下の物理モデル（シンク
ホール、地下水・ガス田等）
• 建築物安定性のモデリング
• 船舶検出
• 移動体識別
• Pol/PolInSAR モジュールの向
上
• Stereo SAR の向上
• フル GPUベース処理
• 条件つき ワークフロー処理
SARscape cluster
• Version 2.0
• SBAS
• CCD
• PS
• ITS
SARscape 5.3
• フル ENVI 5.3 サポート
• PALSAR‐2 ScanSAR 干渉処理
• TSX ScanSAR 干渉処理
• Sentinel‐1 TOPSAR 再生処理
• シームレスなワークステー
ションvsクラスタの拡張性
• 衛星および航空機プラットフォームサポート
• カスタムプラットフォーム用標準インターフェース
• 最新SARアルゴリズムの導入
• 前処理のための標準ワークフロー整備
•適用分野ベースのワークフローと情報抽出ツール
• アルゴリズム高速化
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H1 2018
コア
SARscape 6.0
• 時系列処理の定型化
• PS / SBAS 逆解析統合
• 超解像度
• 移動体識別の向上
継続的な
プロダクト
改良
7 - 13 July 2016
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SARscape 5.3 vs. 5.4
5.3:
Completion
5.4:
Innovation
+ Cluster
= speed-up!
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日本語訳
SARscape 5.3 vs. 5.4
5.3:
従来型のSARデータ処理の完成
5.4:
革新的な新機能の追加
+ クラスタ
= スピードアップ!
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7 - 13 July 2016
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SARscape cluster architecture
Backend
cluster node
…
cluster node
…
client
P2P copy
orchestrator
tcp/ip
P2P copy
Frontend
tcp/ip
tcp/ip
SARscape
cluster (server‐side)
cluster node
tcp/ip
ENVI SARscape
(client‐side)
client
client
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日本語訳
SARscape クラスタ アーキテクチャ
クラスタ
ノード
…
クラスタ
ノード
…
クライアント
tcp/ip
オーケストレータ
tcp/ip
ENVI SARscape
クライアント
クライアント
(クライアント)
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tcp/ip
フロント
エンド
P2P copy
(サーバ)
P2P copy
tcp/ip
SARscape
クラスタ
クラスタ
ノード
バック
エンド
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SARscape Cluster characteristics
•
Three main components:
– 1 to N client(s): SARscape users delegating processing requests to the cluster.
– 1 to N cluster node(s): server-side processing instance, usually one per machine
or processing resource (one node per available CPU or GPU).
– 1x orchestrator: cluster entry-point managing available clients and nodes. One
instance per cluster deployment.
•
TCP/IP-based communication: all the main components are software entities that can
be deployed at will from one same single machine to a distributed cluster of servers.
•
Star and P2P architectures:
– High-level management is done through the orchestrator: all clients and nodes
connect to the orchestrator.
– Data-intensive tasks are done through dedicated communication channels
between clients and nodes to reduce stress on the orchestrator (e.g., for
copy/copy-back operations).
•
Heterogeneous deployment support:
– Clients and cluster software nodes can be on different operating systems (e.g.,
Windows/Linux). When required, data are converted on-the-fly (e.g., dos2unix).
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7 - 13 July 2016
updates
日本語訳
SARscape クラスタの特徴
•
3つの主要コンポーネント:
– 1 ~ N個のクライアント: クラスタへ処理要求するSARscape ユーザ
– 1 ~ N個のクラスタノード: サーバ側の処理インスタンス、通常マシンか処理リソースに1つ
（有効なCPUかGPUに1ノード）
– 1x オーケストレータ: 利用可能なクライアント及びノードを管理するクラスタエントリーポ
イント。クラスタ展開ごとに1インスタンス
•
TCP/IP-ベース 通信: 全ての主要コンポーネントはサーバの分散クラスタに同じ単一のマシンから
自由に展開することができる実体ソフトウェアです
•
スター および P2P アーキテクチャ:
– ハイレベルの管理はオーケストレータを介して行われます : 全てのクライアントとのノード
がオーケストレータに接続します
– データ集約型のタスク（例：コピー/コピーバック操作）は、オーケストレータ上のストレス
を減少させるために、クライアントとノード間の専用通信チャネルを介して行われます
•
異なるプラットフォーム間のサポート:
– クライアントとクラスタソフトウェアノードは異なるOS上（例：WindowsとLinuxなど）に
置くことができます。必要があればデータはオンザフライで変換されます
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7 - 13 July 2016
updates
SBAS sequential processing time breakdown
•
Test-case processed on a single machine (Machine 1 in the next slide)
Fractionofoftotal
total
Fraction
processingtime
time
processing
•
Includes co-registration, interferogram formation and initial
unwrapping of the interferometric stack
•
Includes a refined unwrapping of the interferometric stack
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7 - 13 July 2016
updates
日本語訳
SBAS 処理時間の内訳
•
単一マシン上での処理テストケース (後のスライドの1マシンのケース)
トータル処理時間
Fraction
of total
に対する割合
processing
time
•
コレジストレーションとインターフェログラム生成、初期
アンラッピングを含む
•
アンラッピングのリファインを含む
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7 - 13 July 2016
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SBAS processing steps
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= current cluster-ready steps
7 - 13 July 2016
updates
日本語訳
SBAS 処理ステップ
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= クラスタ処理可能ステップ
7 - 13 July 2016
updates
SBAS COSMO-SkyMed 25-image stripmap stack experiment
10 days on
1 machine!
1 day on 8 machines
(2 nodes/machine)
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7 - 13 July 2016
updates
日本語訳
SBAS COSMO-SkyMed のストリップマップ25シーンを用いた時系列解析テスト
単一マシン
で10 日間!
(2 ノード/マシン)
が8台で1日
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7 - 13 July 2016
updates
SBAS COSMO-SkyMed 25-image stripmap stack experiment
10 times faster on 8
machines
(2 nodes/machine)
NOTE: The speedup is referred to the sequential
processing time on the reference machine (Machine 1)
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7 - 13 July 2016
updates
日本語訳
SBAS COSMO-SkyMedのストリップマップ25シーンを用いた時系列解析テスト
(2 ノード/マシン)
が8台で10倍のス
ピード
NOTE: The speedup is referred to the sequential
processing time on the reference machine (Machine 1)
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7 - 13 July 2016
updates
CCD Cluster COSMO-SkyMed spotlight experiment
Wall time
1200
1100
1000
900
Wall time (s)
800
700
single computer
1 node per computer
600
2 nodes per computer
500
3 nodes per computer
400
theoretical
300
200
100
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Total number of nodes
www.sarmap.ch
7 - 13 July 2016
updates
日本語訳
CCD クラスタ COSMO-SkyMed スポットライトモードを用いたテスト
Wall time
1200
1100
1000
900
Wall time (s)
800
700
single computer
1 node per computer
600
2 nodes per computer
500
3 nodes per computer
400
theoretical
300
200
100
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Total number of nodes
www.sarmap.ch
7 - 13 July 2016
updates
CCD Cluster COSMO-SkyMed spotlight experiment
Speed up
12
11
10
9
Speedup
8
single computer
7
1 node per computer
6
2 nodes per computer
3 nodes per computer
5
theoretical
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Total number of nodes
www.sarmap.ch
7 - 13 July 2016
updates
日本語訳
CCD クラスタ COSMO-SkyMed スポットライトモードを用いたテスト
Speed up
12
11
10
9
Speedup
8
single computer
7
1 node per computer
6
2 nodes per computer
3 nodes per computer
5
theoretical
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Total number of nodes
www.sarmap.ch
7 - 13 July 2016
updates
CCD Cluster COSMO-SkyMed spotlight experiment
Wall time
1200
1100
1000
Wall time (s)
900
800
1 node per computer
700
2 nodes per computer
3 nodes per computer
600
500
400
300
1
2
3
4
Number of computers
www.sarmap.ch
7 - 13 July 2016
updates
日本語訳
CCD クラスタ COSMO-SkyMed スポットライトモードを用いたテスト
Wall time
1200
1100
1000
Wall time (s)
900
800
1 node per computer
700
2 nodes per computer
3 nodes per computer
600
500
400
300
1
2
3
4
Number of computers
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7 - 13 July 2016
updates
CCD Cluster Sentinel-1 TOPSAR experiment
Speed up
12
11
10
9
Speedup
8
single computer
7
1 node per computer
6
2 nodes per computer
3 nodes per computer
5
theoretical
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Total number of nodes
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7 - 13 July 2016
updates
日本語訳
CCD クラスタ Sentinel-1 TOPSAR を用いたテスト
Speed up
12
11
10
9
Speedup
8
single computer
7
1 node per computer
6
2 nodes per computer
3 nodes per computer
5
theoretical
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Total number of nodes
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7 - 13 July 2016
updates
SARscape 5.3
PALSAR-2
ScanSAR
interferometry
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日本語訳
SARscape 5.3
PALSAR-2
ScanSAR干渉処理
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7 - 13 July 2016
updates
SARscape 5.3
TerraSAR-X
ScanSAR
interferometry
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日本語訳
SARscape 5.3
TerraSAR-X
ScanSAR 干渉処理
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7 - 13 July 2016
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SARscape 5.3 – Improved burst mode mosaicing
Magnitudo 8.3 at 11 km of
depth, 16 September 2015
Acquistions:
5 IWS frames (20m)
24 August 2015 –
17 September 2015
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日本語訳
SARscape 5.3 – バーストモードモザイクの向上
マグニチュード 8.3 震源深さ11
km, 2015年9⽉16⽇
撮影:
5 IWS フレーム (20m)
2015年8⽉24⽇ –
2015年9⽉17⽇
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ESA Sentinel-1 SLC
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7 - 13 July 2016
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日本語訳
ESA Sentinel-1 SLC
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updates
SARscape Sentinel-1 SLC
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7 - 13 July 2016
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日本語訳
SARscape Sentinel-1 SLC
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7 - 13 July 2016
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SARscape 5.4 – SAR Tomography in urban areas
Increase the PS density
E.G. separation of SAR returns in layover areas
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7 - 13 July 2016
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日本語訳
SARscape 5.4 – 都市域の SARトモグラフィ
レイオーバエリアでのSARシグナルの分離などによるPS密度の増加
www.sarmap.ch
7 - 13 July 2016
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Extending geophysical modeling to other source types
Oil
reservoirs
Sinkholes
Gas reservoirs
Building stability
Aquifers
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日本語訳
他のタイプの物理モデルへの拡張
油⽥
シンクホール
ガス⽥
⼈⼯建造物
地下⽔
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SARscape 5.4 – Sinkholes modeling
•
•
Depth?
Volume Variation?
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日本語訳
•
•
SARscape 5.4 – シンクホールモデリング
深さは?
容積変化は?
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Depth =15 m
∆V =288 m3
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日本語訳
深度 =15 m
∆V =288 m3
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SARscape 5.4 – subsidence modeling
Average 2006-2010 displacement rate
ALOS PALSAR
[mm/year]
gas field& water reservoir
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日本語訳
SARscape 5.4 – 沈下モデル
2006-2010年 の平均変動速度
ALOS PALSAR
[mm/year]
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ガス田 と 貯水池
7 - 13 July 2016
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ご清聴
ありがとうございました!!
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updates
日本語訳
ご清聴
ありがとうございました!!
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7 - 13 July 2016