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Progetto FIRB Piattaforme abilitanti per griglie computazionali a elevate prestazioni orientate a organizzazioni virtuali scalabili Rimodulazione Attività

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Presentazione sul tema: "Progetto FIRB Piattaforme abilitanti per griglie computazionali a elevate prestazioni orientate a organizzazioni virtuali scalabili Rimodulazione Attività"— Transcript della presentazione:

1 Progetto FIRB Piattaforme abilitanti per griglie computazionali a elevate prestazioni orientate a organizzazioni virtuali scalabili Rimodulazione Attività WP 11 (Unità di Ricerca n. 6 ASI) PISA Maggio 2003

2 Obiettivi Il Wp 11 rientra nelle attività dei gruppi applicativi. Le applicazioni di OT previste dallUnità sono tre: Frane (ed in generale movimenti lenti) oil-spill Previsioni ed analisi meteorologiche e di qualità dellaria. Nellambito delle applicazioni saranno affrontati gli aspetti trasversali relativi a diverse problematiche connesse al calcolo intensivo. Ad esempio: Algoritmi di compressione (focalizzazione) di dati SAR. Algoritmi per le diverse configurazioni di acquisizione di sistemi SAR: Stripmap, Spot, Scansar, …. Elaborazione, analisi e qualifica dei dati provenienti da sistemi SAR in configurazione interferometrica. Geocodifica ed integrazione di dati ottici e SAR in preparazione di COSMO-SkyMed: registrazione di dati multifrequenza e multitemporali.

3 Le Unità Operative (UO) del Wp11 Le quattro unità i cui finanziamenti passano per lUR n.6 ASI sono: CGS/ASI (Matera), Responsabile dr. Giovanni Milillo; ISUFI/CACT (Lecce), Responsabile prof. Giovanni Aloisio; Politecnico di Bari e Sez. di Taranto, Responsabile prof Luciano Guerriero; Dipartimento Interateneo di Fisica Università di Bari (DipFI). Responsabile: prof. L. Guerriero Dipartimento Interateneo di Fisica Università di Bari (DipFI). Responsabile: prof. L. Guerriero Dipartimento di Ingegneria Elettronica Politecnico di Bari (DEE). Responsabile: prof. V. di Lecce Dipartimento di Ingegneria Elettronica Politecnico di Bari (DEE). Responsabile: prof. V. di Lecce CNR-ISSIA (Bari), Responsabile dr. Nicola Veneziani Lunità i cui finanziamenti non passano attraverso UR n 6: ICAR-Napoli

4 Le attività WP11 ASI WP 1110 ASI - WP 1120 UniLecce WP 1130 ISSIA CNR WP 1140 PoliBari Wp1150 Ex CPS-CNR I pacchi di lavoro per unità operativa sono: WP1110 ASI G. Milillo Wp 1120 Unilecce G. Aloisio Wp 1130 ISSIA-CNR N. Veneziani Wp 1140 PoliBari L.Guerriero Wp 1150 ICAR-Napoli A. Murli

5 Wp1110 ASI Le attività dellASI si suddividono in due grosse aree che individuano due sottopacchi di lavoro: Wp 1111 Gestione-Amministrativa Coordinamento dellUR Coordinamento dellUR Coordinamento del WP11 Coordinamento del WP11 Contratti per le Unità Operative Contratti per le Unità Operative Eventuali Contratti per affidamenti esterni allUR Eventuali Contratti per affidamenti esterni allUR Gestione delle risorse dellUR e del WP11 Gestione delle risorse dellUR e del WP11 Controllo delle pianificazioni dellUR del WP11 e trasversali alle diverse UO del Wp11 Controllo delle pianificazioni dellUR del WP11 e trasversali alle diverse UO del Wp11 Rapporti con il MIUR e gli altri enti su aspetti gestionali, contrattuali e amministrativi, Rapporti con il MIUR e gli altri enti su aspetti gestionali, contrattuali e amministrativi, Wp 1112 Attività Tecnico-scientifica Analisi e armonizzazione dei requisiti delle applicazioni e dei prodotti relativi Analisi e armonizzazione dei requisiti delle applicazioni e dei prodotti relativi Analisi ed armonizzazione delle attività di altri progetti ASI: es ASI PQE 2000 (prototipi e sviluppi già fatti), COSMO-Skymed Analisi ed armonizzazione delle attività di altri progetti ASI: es ASI PQE 2000 (prototipi e sviluppi già fatti), COSMO-Skymed interfacce verso altre UO interfacce verso altre UO Analisi e studio per la parallelizzazione e messa su GRID dellapplicazione oil-spill Analisi e studio per la parallelizzazione e messa su GRID dellapplicazione oil-spill Analisi e studio per la parallelizzazione e messa su GRID dellapplicazione frane (parte complementare allinterferometria) Analisi e studio per la parallelizzazione e messa su GRID dellapplicazione frane (parte complementare allinterferometria) Sviluppo: parallelizzazione e messa su griglia delle applicazione di competenza ASI Sviluppo: parallelizzazione e messa su griglia delle applicazione di competenza ASI

6 Wp 1120 ISUFI/CACT, Unilecce WP 1121 Caratterizzazione delle Risorse Hardware: Progetto e sviluppo di un GRID Information Server esteso WP1122 Caratterizzazione delle Risorse Dati: Progetto ed implementazione del MetaData Server Wp 1123Caratterizzazione delle Risorse Applicazioni: Progetto ed implementazione del MetaSoftware Server WP1124 Gestione delle Risorse: Progetto ed implementazione dell' RMS (Resource Management System) WP1125 Interfaccia Utente: Progetto ed implementazione dell'Interfaccia Utente

7 WP1130 ISSIA-CNR WP Dinamica dei ghiacciai in Antartide A.1.1 Realizzazione di un archivio in linea di dati telerilevati e cartografici. A.1.2 Definizione e realizzazione di software proprietario, per lanalisi integrata dei dati GIS e delle coppie interferometriche SAR, finalizzata alla valutazione della dinamica di scorrimento superficiale dei ghiacci. Il software sarà operativo sul nodo ISSIA della griglia. A.1.3 Configurazione sul nodo di Bari delle utilities software commerciali coinvolte nell'applicazione. Problemi di integrazione in linea di una o più delle utilities software qui indicate, saranno temporaneamente superati attraverso limpiego off-line delle stesse e la costituzione di basi di dati intermedie parzialmente elaborate. La fornitura delle licenze software è a carico dell ISSIA. A.1.4 Sperimentazione dellapplicazione in configurazioni diverse di localizzazione delle risorse, distinte tra quelle di archiviazione dei dati e le unità preposte allelaborazione degli stessi. WP Dinamica della terra solida

8 WP1130 ISSIA-CNR WP Dinamica della terra solida A.2.1 Realizzazione di un archivio in linea, costituito da unampia selezione del data set IPAF già disponibile (ERS-1 e 2) per lApplicazione Frane, relativamente ad aree dellAppennino centro-meridionale. Sviluppo di interfacce software per la conversione di formato dei files. A.2.2 Modifica del processore SARENG parallelo attualmente installato presso lISSIA e lUniv. di Lecce nel quadro del progetto ASI/PQE-2000 (o, in alternativa, di software proprietario dell ISSIA), per la focalizzazione in range a banda parziale dei dati grezzi SAR. Il processore modificato opererà in ambiente parallelo MPI/Assist (e relative evoluzioni in ambito Grid). A.2.3 Completamento della catena software accessibile su griglia, con moduli proprietari per: La rilevazione di aree e punti del territorio che manifestano coerenza di fase nel dominio tempo-frequenza (definizione estesa dei permanent scatterers ) e la loro georeferenziazione in un layer del GIS; La rilevazione di aree e punti del territorio che manifestano coerenza di fase nel dominio tempo-frequenza (definizione estesa dei permanent scatterers ) e la loro georeferenziazione in un layer del GIS; La stima e la sottrazione del termine di fase morfologico dei PS, sulla base dellanalisi delle loro fasi nel dominio tempo-frequenza-baseline; La stima e la sottrazione del termine di fase morfologico dei PS, sulla base dellanalisi delle loro fasi nel dominio tempo-frequenza-baseline; La sottrazione dello schermo di fase atmosferica, ottenuta per interpolazione delle fasi (non residuali) dei PS, dopo la sottrazione della fase morfologica; La sottrazione dello schermo di fase atmosferica, ottenuta per interpolazione delle fasi (non residuali) dei PS, dopo la sottrazione della fase morfologica; Lanalisi dei valori di fase rimanenti, imputabili a spostamenti nel tempo della cella di risoluzione SAR (come a componenti di errore non compensato), e stima eventuale di spostamenti coerenti collettivi dei PS, differenziati per aree. Lanalisi dei valori di fase rimanenti, imputabili a spostamenti nel tempo della cella di risoluzione SAR (come a componenti di errore non compensato), e stima eventuale di spostamenti coerenti collettivi dei PS, differenziati per aree. A.2.4 Sperimentazione dellapplicazione in condizioni di diverso punto di accesso alla griglia.

9 WP1140 PoliBari WP1141 Dipartimento di Fisica Coregistrazione di immagini SAR ERS-1/2 anche per alti valori di baseline temporale e spaziale (DORIS – Delft University, software proprietario). Generazione di Interferogrammi da acquisizioni TANDEM ERS-1/2 (DORIS – Delft University, software proprietario).. Generazione di mappe di coerenza inteferometrica e stima del valore di decorrelazione dei segnali (software proprietario). Ricostruzione della fase interferometrica assoluta: algoritmi di srotolamento di fase sono stati messi a punto e testati a seguito di approfondimento degli aspetti teorici e computazionali del problema (software proprietario).. Generazione di Interferogrammi differenziali (DORIS – Delft University, software proprietario). Individuazione di riflettori permanenti (PS) su lunghe serie di immagini (>30) SAR ERS-1/2 ed analisi dellinformazione di fase interferometrica differenziale. La tecnica richiede massima cura nella gestione dellinformazione di fase del segnale in ognuna delle diverse fasi dellelaborazione realizzate con software progettato appositamente. Stima e sottrazione di campi di fase atmosferici sovrapposti al segnale interferometrico differenziale legato alle deformazioni del suolo (software proprietario). Sono in fase di approfondimento problematiche relative allelaborazione di dati distribuiti su griglie irregolari, e allimpiego delle proprietà di scalabilità delle grandezze osservate.

10 WP1140 PoliBari WP1142 Dipartimento di Ingegneria Elettronica Politecnico di Bari (DEE) generazione signature. Selezione feature di interesse. Generazione database. Generazione query. Retrieval con referenziazione per zone geografiche. Stima dei risultati con integrazione dellapplicativo in ambienti gia esistenti (es. Sara-UniLe).

11 WP1150 ICAR-CNR Integrazione di SPMIAC con metodologie e tecnologie tipiche del web – servicing; Porting di SPMIAC in unarchitettura a componenti per Griglia, disponibile allinizio delle attività, anche su indicazioni provenienti dal WP8; Definizione, progettazione e implementazione di strumenti software per la fruizione remota e la composizione dinamica dei vari componenti software, anche in virtù delle caratteristiche del portale del WP11 e delle indicazioni provenienti dal WP7 e dal WP8; Valutazione e testing del PSE di Qualità dellAria su casi test definiti a partire dai dati disponibili allASI.

12 Quadro finanziamenti Riassunto Wp11 Quota MIURCofinanziamento Unilecce Wp11170k62,96k ASI Ricercatori171k Wp1160k Totale 231k85,56k Poliba Wp11 156k57,78k Issia Wp11 138k51,11k Totale695k257,41k

13 Le Applicazioni nel FIRB: Frane,Oil-spill

14 SAR Basics all-weather imaging capability microwave wavelengths penetrate through clouds and light rain day/night data acquisition radar does not rely on the suns energy to illuminate the target sensitivity to geometric shape, surface roughness, and motion provides subsurface as well as surface information Advantages

15 SAR basics contd it transmits microwave pulses towards a target it receives a returned portion of the transmitted signal (backscatter) after it has inter-acted with the target it observes the strength (detection), temporal behavior, and the time delay (ranging) of the returned signals

16 SAR geometry

17 SAR geometry contd Antenna beam width Strip Spot Scansar

18 Esempio di prodotto RAW RAW modulusRAW phase

19 Esempio di prodotto SSC Chirp scaling processor, ERS data

20 Esempio di prodotto DGM PRI-ERS (Matera)

21 I prodotti SAR 1C, 1D Geocoding over Ellipsoid DGM img GEC img Geocoding over DEM GTC img DEM data

22 Esempio di prodotto GEC GEC processor, ERS reflectivity data

23 GTC-ERS coregistrati (Gran Sasso)

24 PRI-ERS coregistrati (Roma)

25 PRI-ERS coregistrati (Pianura Padana)

26 PRI-ERS coregistrati (Stretto di Messina)

27 Target motion effects on focusing Target at rest Moving target

28 Applicazione Frane: Monitoraggio di Aree a rischio dissesto idrogeologico: Caratterizzazione geologica e geo-morfologica del Sito Installazione delle stazioni GPS: permanenti e/o di campagna, rilievi cinematici ecc. Realizzazione del centro di acquisizione e centro di calcolo Creazione servizio meteo locale con rete GPS Integrazione con osservazioni di altre tecniche (INSAR)

29 Obiettivi Coprire maggiormente gli aspetti di pre-allarme per la protezione civile (in attesa di COSMO-Sky-Med), Istituzione di un servizio di Meteorologia basato sul GPS per affinare predittività eventi meteo su scala locale. Fornitura informazioni sugli artefatti atmosferici (essenzialmente ritardo troposferico) utili ad affinare i dati INSAR.

30 Tecnologie in Uso per istituire il servizio di Monitoraggio GPS anche mono- frequenza ma in grado di fare misura di fase. Dal costo relativamente basso (potrebbero andar perduti) Sw di tipo scientifico già esistente ed in uso (BERNESE, GIPSY) anche quello commerciale potrebbe andare bene (quello che danno le ditte dei GPS) ma non fanno stima dei ritardi troposferici SW per previsione meteo già esistente (MM5) in grado di assimilare i dati GPS (ritardi troposferici)

31 Aree Critiche: Necessità di calcolo in tempo (quasi) reale (più lelaborazione è veloce più tempestivo è il pre- allarme Necessità di utilizzare CPU parallele (e griglie?) per fornire soluzioni di un certo numero di siti sotto monitoraggio Per stime più raffinate (e per INSAR) occorre anche determinare il ritardo troposferico con strategie di analisi diverse rispetto a quelle usate normalmente per le frane Per il servizio basato sul GPS che affina predittività eventi meteo su scala locale occorre dover adattare i modelli (MM5) per assimilare i dati GPS

32 Applicazione oil-spill: Dati ERS, Envisat, Radarsat,…, SAR Data Oil slicks detection Wind and Wave determination AVHRR, Landsat, Spot,…. Oil slicks detection surface current determinationMeteo support to wind and wave parameter extraction

33 Oil spill - Sistema di individuazione Precision Processing Acquisition screening quick look Data storage Oil slicks detection Report generation Slick identification and anti pollution actions

34 Catena di elaborazione per lapplicazione OIL Spill con previsioni AcquisizioneElaborazione Post Processing Previsione Evoluzione output Previsione Evoluzione

35 Analisi sui tempi Acquisizione: RT - circa 15 sec. per 100 km di lunghezza di swathElaborazione: 20 min (Ottenibili tempi inferiori con porting su PC di ultima generazione) Post Processing: 5 min Previsione spostamento: ? Potenzialmente computazionalmente onerosa

36 Oil Slick visibile in unimmagine ERS-2 SAR. Inquinamento Marino da idrocarburi

37 Mare Adriatico Il traffico marittimo genera inquinamento da idrocarburi Inquinamento Marino da idrocarburi

38 Detected slicks

39 Detected slicks contd

40

41 Atmospheric fronts

42 Natural surfactants

43 Atmospheric and internal wave

44 Riconoscimento inquinamento marino da petrolio su immagini SAR Il servizio attuale generazione quicklookgenerazione quicklook riconoscimento guidato e automaticoriconoscimento guidato e automatico generazione report e mappe (HTML)generazione report e mappe (HTML)

45 Oil Slick Detection Report/1 Image ID: Acquisition Date: 21-JAN :01: Centre Coordinates (lat, lon): 41.76, Number of Detected Oil Slick: 2


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