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哨兵2号(Sentinel-2)介紹、下載下傳、預處理及批處理

目錄

1、資料介紹:

2、資料下載下傳:

2.1、歐空局哥白尼資料中心

2.2、美國USGS下的EarthExplorer資料下載下傳網站

3、大氣校正:

4、大氣校正後處理:

4.1 下載下傳安裝SNAP:

4.2 下載下傳安裝Sen2Res(集裁剪,pan-sharpening,波段合成于大成者)

5、處理過程中常見的問題

歡迎關注個人公衆号: GeoSuper

1、資料介紹:

哨兵2号是高分辨率多光譜成像衛星,攜帶一枚多光譜成像儀(MSI),用于陸地監測,可提供植被、土壤和水覆寫、内陸水路及海岸區域等圖像,還可用于緊急救援服務。分為2A和2B兩顆衛星。

第一顆衛星哨兵2号A于2015年6月23日01:52 UTC以“織女星”運載火箭發射升空。

6月29日,在軌運作4天的哨兵-2A衛星,傳回了第一景資料,幅寬290km,衛星第一次掃描的範圍是從瑞典開始,經過中歐和地中海,到阿爾及利亞結束。

第二顆衛星哨兵2号B于2017年3月07日中原標準時間9時49分 UTC以“織女星”運載火箭發射升空。

歐洲航天局介紹說,“哨兵-2B”衛星與2015年6月發射的“哨兵-2A”衛星為同一組,攜帶高分辨率多光譜成像裝置,主要用于監測土地環境,可提供有關陸地植被生長、土壤覆寫狀況、内河和沿海區域環境等資訊,不僅對改善農林業種植、預測糧食産量、保證糧食安全具有重要意義,還可用于監測洪水、火山噴發、山體滑坡等自然災害,為人道主義救援提供幫助。兩者同時進入運作狀态後,每5天可完成一次對地球赤道地區的完整成像,而對于緯度較高的歐洲地區,這一周期僅需3天。

哨兵2号(Sentinel-2)介紹、下載下傳、預處理及批處理

哨兵-2号衛星攜帶一枚多光譜成像儀(MSI),高度為786km,可覆寫13個光譜波段,幅寬達290千米。地面分辨率分别為10m、20m和60m、一顆衛星的重訪周期為10天,兩顆互補,重訪周期為5天。從可見光和近紅外到短波紅外,具有不同的空間分辨率,在光學資料中,哨兵-2号資料是唯一一個在紅邊範圍含有三個波段的資料,這對監測植被健康資訊非常有效。

哨兵2号(Sentinel-2)介紹、下載下傳、預處理及批處理
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哨兵2号(Sentinel-2)介紹、下載下傳、預處理及批處理
Landsat and Sentinel-2 landsat 8/OLI-TIRS

sentinel-2/MSI

https://sentinels.copernicus.eu/web/sentinel/user-guides/sentinel-2-msi

Launch date February 11, 2013

June 23, 2015

March 7, 2017

Nominal equatorial crossing time 10:00 a.m. 10:30 a.m.
altitude sun-synchronous orbit (705 km) sun-synchronous orbit (786 km)
Swath/field of view 180 km/15° 290 km/20.6°
Spectral bands (central wavelength)
Ultra  443 nm 443 nm (60 m)
Visible 482 nm, 561 nm, 655 nm 490 nm (10 m), 560 nm (10 m), 665 nm (10 m)
Red edge 705 nm (20 m), 740 nm (20 m), 783 nm (20 m)
NIR 865 nm 842 nm (10 m), 865 nm (20 m)
SWIR 1609 nm, 2201 nm 1610 nm (20 m), 2190 nm (20 m)
Cirrus 1373 nm 1375 nm (60 m)
Water vapor 945 nm (60 m)
Thermal 10.9 μm, 12 μm(100 m)

哨兵2号(sentinel-2)各個波段的意義說明:

Band1:海岸/氣溶膠波段:用來監測近岸水體和大氣中的氣溶膠。

Band2、3、4:可見光波段

Band5、6、7:紅邊範圍内波段對監測植被健康資訊非常有效

Band8:近紅外波段(寬)

Band8A:近紅外波段(窄)

Band9:水蒸氣波段

Band10、11、12:短波紅外波段

從2015年12月3日起,哨兵2A(Sentinel2A)資料正式向全球使用者提供免費下載下傳。

産品級别:

    Level-0: 原始資料。

    Level-1A:包含元資訊的幾何粗校正産品。

    Level-1B:輻射率産品,嵌入經GCP優化的幾何模型但未進行相應的幾何校正。

    Level-1C:經正射校正和亞像元級幾何精校正後的大氣表觀反射率産品。

歐空局(ESA)僅釋出了哨兵2号(S2)的L1C級多光譜資料(MSI),Sentinel-2 L1C是經過正射校正和幾何精校正的大氣表觀反射率産品,并沒有進行大氣校正。同時,ESA還對S2 L2A級資料進行了定義,L2A級資料主要包含經過大氣校正的大氣底層反射率資料(Bottom-of-Atmosphere corrected reflectance),但這個L2A資料需要使用者根據需求自行生産,為此,ESA釋出了專門生産L2A級資料的插件Sen2cor。目前,SNAP對Sen2cor的支援并不好,很難在SNAP中直接調用Sen2cor,是以,這裡介紹下sen2cor的指令行配置步驟。當然,L2A級資料還包含一些别的産品,如氣溶膠厚度(Aerosol Optical Thickness, AOT)、大氣水蒸氣(Water Vapour Map, WVM)等。

注:目前國内使用者僅能下載下傳Level-1C資料。2A級産品要使用者自己進行處理生産。

2、資料下載下傳:

2.1、歐空局哥白尼資料中心

https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home

open hub > 進入先注冊,使用者名要求:Username field accepts only lowercase alphanumeric characters plus ".", "-" and "_".

然後按步驟就可以下載下傳了。

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2.2、美國USGS下的EarthExplorer資料下載下傳網站

(資料不是很全,建議從哥白尼資料中心下載下傳,但是也可以兩者結合使用)

https://earthexplorer.usgs.gov/

ps:需   科    學    上      網

https://blog.csdn.net/qq_41718357/article/details/100092856

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3、大氣校正:

關于哨兵2号預處理:

主要是對1C級産品進行輻射定标和大氣校正。主流處理軟體為sen2cor。主要參考http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3367669&do=blog&id=1085133一文并附上截圖。

批處理可參考:https://blog.csdn.net/qq_41718357/article/details/89023618

Sen2cor官方下載下傳位址:

 http://step.esa.int/main/third-party-plugins-2/sen2cor/

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進入資料所在檔案夾下,鍵入指令:

處理全部分辨率:

L2A_Process J:\s\L1C_T50QNM_A008566_20170211T025103\S2A_MSIL1C_20170211T024831_N0204_R132_T50QNM_20170211T025103.SAFE

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如果想要隻處理10分辨率則在後面加上--resolution 10

L2A_Process J:\s\L1C_T50QNM_A008566_20170211T025103\S2A_MSIL1C_20170211T024831_N0204_R132_T50QNM_20170211T025103.SAFE --resolution 10

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4、大氣校正後處理:

4.1 下載下傳安裝SNAP:

大氣校正之後可在SNAP進行後續的應用,當然也可以在SNAP裡針對特定波段進行導出成tif格式,在其他平台例如erdas、envi中進行操作。下面說下如果導出tif格式:

SNAP下載下傳:http://step.esa.int/main/download/

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4.2 下載下傳安裝Sen2Res(集裁剪,pan-sharpening,波段合成于大成者)

這是一個可以将20m\60m波段資料升尺度到10m的插件。

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按步驟安裝完成後如下圖: 

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在處理過程中可以隻針對自己的研究區,然後輸出成GeoTIFF格式即可。

批處理流程及參數設定如下:

哨兵2号(Sentinel-2)介紹、下載下傳、預處理及批處理
  • x_min、x_max、y_min、y_max分别是自己研究區的範圍,這個可以通過加載自己研究區矢量圖,在圖像上判斷得出。
  • lon_min等和x_min一樣的意義,都是取範圍的,設定其一即可。
  • select_bands:這裡選擇 B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B8A,B11,B12
  • all_data_bands:B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B8A,B9,B10,B11,B12
  • 其他預設即可,最後一個SR_prefix可加  SR  也可以不加,隻是一個字首,加了20m降尺度成10m的時候,20m波段前會有SR_字首。
  • write的時候可以選擇以GeoTIFF的格式輸出。
  • ps:建議先嘗試一景影像,看看是怎麼回事,再嘗試批處理。我的研究區比較小,一個2500m×2500m的區域,處理一景僅需要44秒左右。
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參考:

https://blog.csdn.net/lidahuilidahui/article/details/102765420

http://step.esa.int/main/third-party-plugins-2/sen2res/

https://nicolas.brodu.net/recherche/superres/

5、處理過程中常見的問題

2019/07/11更新

關于哨兵過境時間:

S2A_MSIL1C_20170211T024831_N0204_R132_T50QNM_20170211T025103.SAFE

從命名中可以看出為2017年2月11日,T=TIME 2點48分21秒但其實這是格林威治時間,是以換算成中原標準時間還要+8,也就是上午10點48分21秒。

想知道自己研究區的時間下載下傳一幅影像,按上述方法算下就好。

2019/07/24更新:

在sen2cor處理完之後,使用snap打不開的情況:

在SNAP菜單欄點選tools -->plugins-->更新sentinel-2 Toolbox Kit module子產品

2019/08/20更新:

實踐證明處理OPER_PRD_MSIL1C_PDMC這種代理商的資料的時候2.8版本還是不行,還得用2.5版本的。遇到問題可以試着換下版本試試。

2019/9/20/更新:

在驗證sen2cor是否安裝成功的時候:

是L2A_Process --help不是L2A_L2A_Process--help,中間是有個空格的。

2019/12/5/更新:

有同學發現USGS和歐空局的資料對不上,USGS可能會少那麼幾景而且可能是無雲的,是以如何要送USGS上下載下傳影像的同學需要再到歐空局官網上核實,如果少則補齊。

2019/12/19/更新:

因為歐空局的資料相對USGS更全些,當我們用IDM從歐空局下載下傳資料,有時候會超級慢,這時候關閉IDM,選擇浏覽器内置下載下傳會發現也挺快的。(如何沒有一些加速手段,就早上9點之前下載下傳,速度很快)

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2019/12/23/更新:

關于Sentinel資料寫的很不錯的博文:

超級禾欠水CSND部落格——03-SNAP處理Sentinel-2 L2A級資料(部落客建立的歐空局SNAP處理交流QQ群:665903216)

Melody sugar知乎專欄《環境遙感學習之路》----【Sentinel-2】(2):哨兵2号資料預處理

松果兒 知乎專欄《Sentinel影像》----Sen2Cor (V2.8)——哨兵二号的預處理

2020/7/29/更新:

關于offline資料

直接點選下載下傳按鈕,出現下圖綠色提示,offline資料會自動放入你的購物車,不知過了多久左右即可激活offline資料,但是一次隻能激活一景,重複點下載下傳按鈕就會出現下圖紅色提示。

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2021/04/15更新:

哨兵2号正常的反射率應該是0-1範圍的,但是為了使檔案更小,反射率是以整型存儲的,即0-10000範圍,尺度因子為:10000。是以如果你想得到0-1範圍内的反射率,把所有波段乘0.0001即可。

其他文章:

sentinel-2、Landsat 雲檢測:https://blog.csdn.net/qq_41718357/article/details/100132402

Landsat L2反射率,植被指數産品申請:https://blog.csdn.net/qq_41718357/article/details/83903307

Sentinel-2批量大氣校正:https://blog.csdn.net/qq_41718357/article/details/89023618

Sentinel-2、landsat等影像批量下載下傳:https://blog.csdn.net/qq_41718357/article/details/100092856

MODIS資料的批量重投影,重采樣+批量波段合成:https://blog.csdn.net/qq_41718357/article/details/88776377

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