Cloud4EO – Schnelle und effiziente Verarbeitung von Erdbeobachtungsdaten

Mit dem Start des Europäischen Copernicus Programms wurde die Verfügbarkeit von Erdbeobachtungsdaten erheblich erweitert. Wie sieht es jedoch mit Zugriffsmöglichkeiten und Nutzbarkeit dieser Daten aus? Nur über einen nutzeroptimierten Zugang lässt sich auch die Wertschöpfung steigern. Hier steht die Branche vor einem IT-Paradigmenwechsel. Statt desktop-basierte Fachanwendungen werden leistungsfähige und skalierbare Infrastrukturen für die Verarbeitung, Analyse und Visualisierung sehr großer Datenbestände aufgebaut. Die Algorithmen für die Analyse müssen effizient und skalierbar umgesetzt und es muss ein leichter Zugang zu Datenbeständen und Analysekapazitäten gewährleistet werden.

In dem Verbundprojekt Cloud4EO entwickeln die Projektpartner Fraunhofer IGD und M.O.S.S. Lösungsansätze für die genannten Herausforderungen und binden diese in verschiedene Ausführungsumgebungen ein, um sie dann über ein definiertes Benchmarking zu vergleichen und zu evaluieren. Fördergeber ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Für den konkreten Praxisbezug sorgt der Projekt-Anwendungspartner, die Hessische Verwaltung für Bodenmanagement und Geoinformation (HVBG).

Gemeinsam mit der HVBG wurde zunächst eine Pilotanwendung für das Projekt definiert. Inhalt dieser Anwendung ist die Veränderungsdetektion auf Basis von (True-) DOP und Satellitenbilddaten. Für die Landnutzungsklassifizierung wurde dabei die Anwendung DLM-Update der Fa. EFTAS in den unten abgebildeten Workflow integriert.

In einem nächsten Schritt wurden die Testszenarien für das Benchmarking definiert. Neben der Variation des Testgebietes in mehreren Stufen von 6x6km bis zur halben Landesfläche von Hessen werden die Testläufe hinsichtlich Ausstattung und Anzahl der Berechnungsknoten sowie Prozess-Parallelisierung auf einem Knoten variiert.

Eine weitere Aufgabe im Projekt war die Evaluierung und der Vergleich unterschiedlicher Ausführungsumgebungen hinsichtlich ihrer Eignung für das Projekt sowie die Festlegung auf diejenigen Ausführungsumgebungen, die im Projekt konkret genutzt  werden sollen. Auf Basis eines Kriterienkatalogs fiel die Entscheidung dabei wie folgt aus:

  • IT-Umgebung bei M.O.S.S. – im Sinne eines „Reallabors“ und der Abbildung der heute verbreitetsten Lösungsvariante
  • Fraunhofer Cloud – als Beispiel für eine Private Cloud
  • CODE-DE und Open Telekom Cloud – als Beispiel für eine Public Cloud unter Einbeziehung des nationalen Copernicus Zugangs für die Satellitendaten der Sentinel-Satellitenreihe.

Parallel zu den beschriebenen Arbeiten wurde die Prozessierungs- und Workflow-Plattform auf Basis von novaFACTORY in Richtung dynamischer und cloudfähiger Lastverteilung erweitert. Entstanden ist dabei der novaFACTORY Agent, der seit der Version 8.0 allen novaFACTORY Nutzern zur Verfügung steht. Die skizzierte Pilotanwendung wurde in Form eines novaFACTORY Workflows so realisiert, dass einzelne Prozessschritte parallelisiert und verteilt ausgeführt werden können.

Aktuell erfolgt das Benchmarking der Pilotanwendung mit den beschriebenen Variationen und in den ausgewählten Ausführungsumgebungen. Im ersten Quartal 2019 erfolgen dann die Auswertung der Ergebnisse sowie die Erarbeitung von Handlungsempfehlungen im Kontext der optimierten Prozessierung großer und dynamischer Geodatenbestände.

Philipp Willkomm

Leiter Geotopografie & 3D

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