ROCS

by

The ROCS project, officially titled “Expansion of the National Infrastructure Participating in the European Collaborative Ground Segment (COLGS-RO),” is a groundbreaking initiative aimed at enhancing Romania’s geospatial capabilities. Our mission is twofold: 1. Expand Romania’s Copernicus Ground Segment infrastructure 2. Establish a strategic foundation for the country’s geospatial sector.

The consortium organized for the development and implementation of the project ROCS is coordinated by Dr. Marian NEAGUL, scientific researcher in the framework Institute for Advanced Environmental Research (ICAM), within West University of Timisoara, and benefits from the contribution of researchers within Faculty of Mathematics and Computer Science as well as a Department of Geography within Faculty of Chemistry, Biology and Geography.

Partners: West University of Timișoara (UVT) (Coordinator),  National University of Science and Technology Politehnica Bucharest (UPB), RA National Meteorological Administration (ANM), Romanian Space Agency (ROSA) and Beia Consult International SRL

The total budget of the project ROCS is 11.079.716,84 RON, of which 9.999.513,00 is provided from the state budget, while the UVT contribution is 2.774.513,00 RON.

Official website: https://rocs.uvt.ro/

Services can be found here: www.eocube.ro

[EN]

“Expansion of the National Infrastructure Participating in the European Collaborative Ground Segment (COLGS-RO)”

Phase: 1 – Architecture

Scientific Description
The goal of the ROCS project is to expand the “Copernicus Ground Segment” infrastructure in Romania, and at the same time, to serve as the foundation for creating a strategic infrastructure in the geospatial domain.

ROCS aims to develop the necessary concepts and deliver the corresponding technical solutions to create an operational version of the national infrastructure for storing and processing Earth observation data (satellite, aerial, in-situ), with a focus on Copernicus Sentinel data. The objectives of the ROCS project are:

  • O1: Identify, analyze, and assess specific operational requirements and optimal architectural solutions, taking into account best practices and lessons learned from similar national or commercial implementations (e.g., CDSE, Microsoft Planetary Computer), as well as previously identified national needs.
  • O2: Design a distributed and federated solution that integrates cloud-native storage formats and processing tools, in line with CEOS and OGC recommendations, based entirely on open-source software applications.
  • O3: Design a centralized security infrastructure that includes a robust authentication and authorization mechanism based on industry standards (e.g., OIDC).
  • O4: Develop tools for indexing raster and vector data based on spatio-temporal criteria, registering them in standardized catalogs using OGC standards and other widely accepted community standards (e.g., STAC).
  • O5: Develop efficient solutions for data storage, replication, and distribution using cloud-compatible formats (e.g., Amazon S3, GeoTIFF, Zarr).
  • O6: Implement secure, individualized, containerized workspaces for data management and processing execution.
  • O7: Develop a pre-operational version of the platform, integrating all relevant data and validating functionality through specific case studies, demonstrating the platform’s ability to meet user requirements and efficiently process data.

Phase 1 involved a series of activities related to identifying user and beneficiary requirements for defining the preliminary platform architecture (presented in deliverable D1.1), defining case studies and identifying their specific requirements (deliverable D1.3), and an evaluation methodology that considers both the platform’s functionality and performance as well as user perception. Report R2 also provided an analysis of architectural solutions specific to the geospatial domain, applicable technologies, and standards.

D1.1 “User and Beneficiary Requirements, Platform Architecture”

Deliverable D1.1 outlines the requirements and architecture for a platform to extend the national infrastructure participating in the European Collaborative Ground Segment (COLGS-RO). The design requirements for the ROCS system architecture are based on the processing and storage needs of the defined case studies, including data access and processing results. The ROCS system will synchronize and maintain a rolling archive (with a minimum access and availability period of 3 years or as agreed with the beneficiary according to the storage system configuration) of the following data types:

  • Sentinel-1 Level-1 Ground Range Detected (GRD)
  • Sentinel-2 Level-1C (L1C)
  • Sentinel-3 Level-2 OLCI (OGVI, RC681, RC865)
  • Sentinel-3 Level-2 SLSTR (LST)
  • Sentinel-5P Level 1B
  • Sentinel-5P Level-2

Data will be discoverable and accessible through the STAC catalog.

D1.2 “Platform Evaluation Methodology”

Deliverable D1.2 presents the methodology for evaluating the platform developed within the ROCS project (Expansion of the National Infrastructure Participating in the European Collaborative Ground Segment – COLGS-RO). It is structured into several sections detailing the purpose, context, and evaluation approach for the platform.

D1.3 “Definition of Case Studies and Requirements Identification”

Deliverable D1.3 presents the case studies defined within the project and their specific requirements. These studies were selected to demonstrate the applicability of the ROCS platform in diverse contexts. The studies address user requirements identified in the project’s preliminary stages.

For each case study, workflows, technical requirements, and anticipated impact were defined. The addressed fields include:

  • Climate Change Adaptation: Integration of EO-derived ROCS products into the national climate change adaptation platform.
  • Common Agricultural Policy: Focus on classifying agricultural crops using satellite data, employing automated methods and in-situ data.
  • Commodities and Products Associated with Deforestation and Forest Degradation: Aligned with the EU Deforestation Regulation (EUDR), this study will test Copernicus data utility in verifying EUDR compliance in Romania. It is conducted in collaboration with the Ministry of Environment, Waters, and Forests.
  • Education and Learning: Aims to promote ROCS data use in university-level education.
  • Generation of Cloudless Mosaics: Useful for applications like mapping changes in natural and built environments and spatial analysis.

According to the work plan, Phase 1 included an analysis of existing solutions and architectures for developing distributed geospatial processing systems. The case study requirements (covering topics from the project proposal: climate change adaptation, common agricultural policy, products associated with deforestation and degradation, educational tools, and community-supporting derived products) were detailed. The platform evaluation methodology and preliminary architecture were also specified.

Dissemination
W1.1 Project Launch Workshop [workshop]
On September 19, 2024, the first technical workshop of the ROCS project took place. It brought together consortium partner representatives and was hosted by the National University of Science and Technology POLITEHNICA Bucharest.

During the meeting, the beneficiary’s needs as specified in the project call were discussed, along with the technical and administrative approach to meeting the project objectives.

Topics included international solutions and how similar national platforms are implemented in other countries. Under ANM’s guidance, the proposed case studies and their implementation were discussed in detail. Data contributions from partners (e.g., from BEIA and ROSA) to support implementation were also discussed. Another key topic was the existing architectural solutions, with UVT presenting the principles behind the EOEPCA+ and OpenEO architectures, while the hosts from Politehnica coordinated discussions on the future architecture of the platform developed in the project.

[RO]

Contract nr. 17Sol(T17) / 07 / 2024

„Extinderea infrastructurii naționale participantă la segmentul de sol colaborativ European (COLGS-RO)” 

Etapa: 1 – Arhitectură 

Descriere științifică

Scopul proiectului ROCS este extinderea infrastructurii “Copernicus Ground Segment” în România și, totodată să fie fundamentul pentru realizarea unei infrastructuri strategice în domeniul geospațial.

ROCS își propune să dezvolte conceptele necesare și să furnizeze soluțiile tehnice corespunzătoare pentru crearea unei versiuni operaționale a infrastructurii naționale pentru stocarea și procesarea datelor de observare a Pământului (satelitare, aeriene, in-situ), cu accent asupra datelor Copernicus Sentinel. Obiectivele proiectului ROCS sunt:

  • O1: Identificarea, analiza și evaluarea cerințelor operaționale specifice și a soluțiilor arhitecturale optimale, având în vedere cele mai bune practici și lecții învățate de la implementări naționale sau comerciale similare (exemplu: CDSE, Microsoft Planetary Computer), precum și necesitățile specifice naționale identificate anterior.
  • O2: Proiectarea unei soluții distribuite și federalizate care să integreze formate de stocare și instrumente de procesare cloud-native, conform recomandărilor CEOS și OGC, bazată complet pe aplicații software cu sursă liberă (open source).
  • O3: Proiectarea unei infrastructuri de securitate centralizată care să includă un mecanism robust de autentificare și autorizare bazat pe standarde industriale (ex. OIDC).
  • O4: Dezvoltarea de instrumente pentru indexarea datelor raster și vectoriale pe criterii spațio-temporale, cu înregistrarea în cataloage standardizate, utilizând standarde OGC și altele universal acceptate de comunitate (ex. STAC).
  • O5: Dezvoltarea de soluții eficiente pentru stocarea, replicarea și distribuția datelor, utilizând formate compatibile cu mediul cloud (ex. Amazon S3, GeoTIFF, Zarr).
  • O6: Implementarea de spații de lucru individualizate, securizate și containerizate pentru gestionarea datelor și execuția procesărilor.
  • O7: Dezvoltarea unei versiuni pre-operaționale a platformei, integrând toate datele relevante și validarea funcționalităților prin studii de caz specifice, demonstrând capacitatea platformei de a răspunde cerințelor utilizatorilor și de a procesa eficient datele.

Etapa 1 a presupus desfășurarea unei serie de activități legate de identificarea cerințelor utilizatorilor și beneficiarului în vederea definirii arhitecturii preliminare a platformei (prezentate în livrabilul D1.1), definirea studiilor de caz și identificarea cerințelor specifice ale acestora (livrabilul D1.3) precum și o metodologie  de evaluare care ține cont atât de funcționalitățile și performanțele platformei, cât și de  percepția utilizatorilor privind platforma. Totodată în cadrul raportul R2 s-a realizat o analiză a soluțiilor arhitecturale specifice domeniului geospațial, a tehnologiilor și standardelor aplicabile.

D1.1 „Cerințe Utilizatori și Beneficiar, Arhitectură Platformă”

În cadrul D.1.1 sunt prezentate cerințele și arhitectura unei platforme pentru extinderea infrastructurii naționale participante la segmentul de sol colaborativ European (COLGS-RO). Cerințele de proiectare pentru arhitectura sistemului ROCS au la bază cerințe de procesare și cerințele de stocare necesare pentru studiile de caz definite, pentru accesul la date și la rezultatele procesării. Sistemul ROCS va sincroniza și păstra într-o arhivă de tip rolling archive, a cărei durată de acces și disponibilitate va fi de minimum 3 ani de zile (sau pentru o durată definită în acord cu beneficiarul, care să corespundă cu configurația sistemului de stocare), dar cu posibilitatea de extindere, următoarele tipuri de date: Sentinel-1  Level-1 Ground Range Detected (GRD); Sentinel-2  Level-1C (L1C); Sentinel-3 Level-2 OLCI (OGVI, RC681, RC865); Sentinel-3 Level-2  SLSTR (LST); Sentinel-5P Level 1B; Sentinel-5P Level-2. Datele vor putea fi descoperite și accesate prin intermediul catalogului STAC.

D1.2 „Metodologie de evaluare platformă”

În cadrul D1.2 este prezentată metodologia de evaluare a platformei dezvoltate în cadrul proiectului ROCS (Extinderea infrastructurii naționale participantă la segmentul de sol colaborativ European – COLGS-RO). Acesta este structurat în mai multe secțiuni care detaliază scopul, contextul și abordarea evaluării platformei.

D1.3 „Definirea studiilor de caz și identificarea cerințelor”

D1.3 prezintă studiile de caz definite în cadrul proiectului și cerințele specifice acestora. Toate aceste studii au fost selectate pentru a demonstra aplicabilitatea platformei ROCS în contexte diverse. Studiile răspund unor cerințe ale utilizatorilor, cerințe identificate în etapele preliminare ale proiectului.

Pentru fiecare studiu de caz s-au definit fluxurile de lucru, cerințele tehnice și s-a estimat impactul anticipat. Domeniile abordate sunt:

  • Adaptarea la schimbările climatice. Se va realiza prin integrarea produselor derivate din datele EO ROCS în platforma națională de adaptare la schimbările climatice (ROCS);
  • Politica agricolă comună. În acest studiu se va pune accent pe clasificarea culturilor agricole din date satelitare. Pentru aceasta se vor utiliza metode automate și date in-situ;
  • Produse de bază și produse asociate cu defrișările și degradarea pădurilor. Acest demers este aliniat cu Regulamentul UE privind defrișările (EUDR), care solicită monitorizarea lanțurilor de aprovizionare pentru a preveni introducerea pe piață a produselor asociate cu defrișările și degradarea pădurilor. Studiul este realizat în colaborare cu Ministerul Mediului, Apelor și Pădurilor și va testa utilitatea datelor Copernicus în verificarea conformității aduse în România cu prevederile EUDR.
  • Educație și învățământ. Studiul urmărește promovarea utilizării datelor ROCS la nivelul universităților relevante în procesul de învățământ;
  • Generarea mozaicurilor cloudless. Produs util pentru aplicații precum cartografierea schimbărilor în mediul natural și construit și în analiză spațială.

Conform planului de lucru în prima  etapă a fost efectuată o analiză a soluțiilor și arhitecturilor existente pentru dezvoltarea sistemelor distribuite de procesare geospațială, au fost detaliate cerințele studiilor de caz (acoperind tematicile propuse în propunere: adaptare la schimbările climatice, politica agricolă comună, produse asociate cu defrișările și degradarea pădurilor, unelte educaționale dar și produse derivate în sprijinul comunității), a fost specificată metodologia de evaluare a platformei și a fost specificată arhitectura preliminară a soluției.

Diseminare
W1.1 Workshop Lansare Proiect [workshop]

Pe data de 19 Septembrie 2024 a avut loc primul workshop tehnic al proiectului ROCS. Acesta a reunit reprezentanții partenerilor consorțiului și a fost găzduit de Universitatea Națională de Știință și Tehnologie POLITEHNICA București.

În cadrul întâlnirii s-au discutat nevoile beneficiarului stipulate în apelul proiectului precum și abordarea tehnică și administrativă pentru îndeplinirea obiectivelor stabilite în propunerea de proiect.

Discuțiile au acoperit tematici precum soluțiile existente la nivel internațional și modul cum sunt implementate platforme naționale similare în alte țări. Sub îndrumarea ANM au fost discutate detaliat studiile de caz propuse și modul de implementare a acestora. Totodată s-a discutat privind tipurile de date proprii care pot fi contribuite de parteneri pentru a facilita implementarea acestora (ex. contribuții din partea BEIA și ROSA). O altă tematică abordată pe larg a fost legată de soluțiile arhitecturale existente (unde UVT a prezentat principiile din spatele arhitecturii EOEPCA+ și a OpenEO) iar gazdele de la Politehnica București au coordonat discuțiile privind viitoarea arhitectură a platformei dezvoltate în cadrul proiectului.