Sentinel-2-Daten

Sentinel-2 ist eine Konstellation aus zwei Erdbeobachtungssatelliten, die unter der Leitung der Europäischen Weltraumorganisation im Rahmen des umfassenden Erdbeobachtungsprogramms Copernicus der Europäischen Kommission entwickelt wurde. Das vollständige Copernicus-Programm, das aus mehreren verschiedenen Sentinel-Missionen besteht, ist das bisher umfangreichste systematische Erdbeobachtungsprogramm und bietet eine kontinuierliche Beobachtung von Landflächen, Ozeanen und der Atmosphäre bis 2030. Die großflächigen, multispektralen Bildgebungsfunktionen der Sentinel-2-Satelliten bieten einen beispiellosen Blick auf unsere Erde, der alle Landmassen, großen Inseln und Wasserwege abdeckt.

Sentinel-2-Daten eignen sich ideal für Landwirtschaft, Forstwirtschaft und andere Landbewirtschaftungsanwendungen. Sie können zum Beispiel verwendet werden, um die Blattfläche sowie den Chlorophyll- und Wassergehalt zu untersuchen, um die Waldbedeckung und Böden abzubilden und um Binnenwasserstraßen und Küstengebiete zu überwachen. Bilder von Naturkatastrophen wie Überschwemmungen und Vulkanausbrüchen können für die Katastrophenkartierung und humanitäre Hilfsmaßnahmen genutzt werden.

Die Sentinel-2-Mission besteht aus zwei identischen Satelliten: Sentinel-2A, gestartet am 23. Juni 2015, und Sentinel-2B, der 2017 gestartet werden soll. Sobald beide Satelliten gestartet wurden, kann die Konstellation jeden Punkt der Erdoberfläche alle fünf Tage abbilden. Jeder Satellit ist mit einem MultiSpectral-Instrument (MSI) ausgestattet, das Bilder der Erde mit einer Auflösung von bis zu zehn Metern pro Pixel erzeugt und ein 290 km großes Sichtfeld in dreizehn Bändern über den sichtbaren und infraroten Bereich abdeckt.

Dank der freien, vollständigen und offenen Datenpolitik der Europäischen Kommission und der Europäischen Weltraumorganisation steht dieses Dataset im Rahmen des Google Public Cloud Data-Programms kostenlos zur Verfügung. Es kann von jedem Nutzer als Teil von Google Cloud verwendet werden.

Dataset-Struktur

Diese Sentinel-2-Bilder werden auf Level-1C verarbeitet. Es sind also entzerrte Kartenprojektionsbilder, die Reflexionsdaten aus der obersten Schicht der Atmosphäre enthalten. Allgemeine Informationen zu Sentinel-2 finden Sie im Nutzerhandbuch für Sentinel-2. Weiterführende Details können Sie dem technischen Handbuch Sentinel-2 Level-1C Technical Guide entnehmen.

Die Bilder sind im Dateiformat JPEG 2000 gespeichert. Dabei ist jedes Spektralband in einer separaten Datei gespeichert, um den Zugriff zu erleichtern. Die Bilder sind im Sentinel-2-Kachelraster organisiert. Dieses basiert auf dem UTM-Referenzsystem, das die Erde in quadratische Kacheln mit einer Seitenlänge von etwa 100 km unterteilt. Eine einzelne Bildkachel, die an einem bestimmten Zeitpunkt erfasst wird, wird als "Granule" bezeichnet. Cloud Storage organisiert Granulen in der folgenden effektiven Verzeichnisstruktur:

/tiles/[UTM_ZONE]/[LATITUDE_BAND]/[GRID_SQUARE]/[GRANULE_ID]/...

Die Komponenten dieses Pfads sind:

  • [UTM_ZONE]: eine Zahl, die den Längengradbereich im UTM-Koordinatensystem angibt
  • [LATITUDE_BAND]: ein Buchstabe zwischen "C" und "X" (ohne "I" und "O"), der das Breitengradband angibt
  • [GRID_SQUARE]: ein aus zwei Buchstaben bestehender Code, der die entsprechende 100-km²-Region angibt
  • [GRANULE_ID]: die Sentinel-2-ID einer bestimmten Granule, die Bilder dieses Gitterquadrats von einem bestimmten Zeitpunkt enthält

Alle Sentinel-2-Granulen über einem bestimmten [GRID_SQUARE] in Ostdeutschland finden Sie z. B. hier:

gs://gcp-public-data-sentinel-2/tiles/33/U/UP/

Im Verzeichnis [GRANULE_ID] sind die Granulenbilder und die zugehörigen Metadaten gemäß dem Standard Archive Format for Europe (SAFE) organisiert. Jedes [GRANULE_ID]-Verzeichnis enthält ein Unterverzeichnis mit der Bezeichnung GRANULE, in dem sich die Granuledaten und zusätzliche Metadaten befinden, die mit dem Produkt verknüpft sind, dem diese Granule angehört. (Diese Verzeichnisstruktur spiegelt die Tatsache wider, dass die Europäische Weltraumorganisation derzeit von der Verteilung von in Produkten gruppierten Granulen zur individuellen Verteilung von Granulen übergeht.)

Innerhalb der Granule selbst befinden sich drei Unterverzeichnisse:

  • IMG_DATA/: enthält die tatsächlichen Bilddaten in 13 JPEG 2000-Dateien (eine für jedes Spektralband)
  • QI_DATA/: enthält Qualitätskontrollberichte für diese Granule
  • AUX_DATA/: enthält ECMWF-Wetterprognosedaten für diese Granule.

Dataset-Zugriff

Die Bilddaten können mit jeder Software geöffnet werden, die JPEG 2000-Dateien erkennt. Die zusätzlichen Metadatendateien können mit der Sentinel-2 Toolbox verwendet werden, einer Open-Source-Toolsammlung, die für die Europäische Weltraumorganisation entwickelt wurde. Die Sammlung enthält Tools zur Virtualisierung, Analyse und Verarbeitung von Sentinel-2-Daten.

Um die Suche nach relevanten Daten zu erleichtern, ist eine CSV-Indexdatei der Sentinel-2-Daten verfügbar. Diese CSV-Datei listet die verfügbaren Granulen, ihr jeweiliges Erfassungsdatum und ihre räumliche Ausdehnung in Form von minimalen und maximalen Breiten- und Längengraden auf. Die Datei befindet sich im Sentinel-2 Cloud Storage-Bucket:

gs://gcp-public-data-sentinel-2/index.csv.gz

Alternativ dazu stehen diese Indexdaten zur einfachen Abfrage mit SQL in BigQuery zur Verfügung. Beachten Sie, dass Sie zur Verwendung von BigQuery ein Google-Konto benötigen und ein GCP-Projekt erstellen müssen.

Google Earth Engine

Zur Abfrage, Visualisierung und Analyse der Sentinel-2-Daten können Sie Google Earth Engine verwenden. Die Daten sind dort als Bildersammlung mit der ID COPERNICUS/S2 verfügbar.

Über das Dataset

Dataset-Quelle: Europäische Kommission (Copernicus), ESA

Kategorie: Satellitenbilder, Geo

Verwendung: Sentinel-Daten sind kostenlos und vollständig zur öffentlichen Nutzung gemäß EU-Recht freigegeben. Vollständige Informationen zur Verwendung finden Sie in den Geschäftsbedingungen für Copernicus-Sentinel-Daten: Copernicus Sentinel Data Terms and Conditions (nur auf Englisch).

Aktualisierungsfrequenz: Neue Sentinel-2-Aufnahmen werden täglich hinzugefügt, sobald sie verfügbar sind. Die Daten stehen in der Regel 1–2 Tage nach der Veröffentlichung durch Copernicus zur Verfügung. Aufgrund planmäßiger und außerplanmäßiger Wartungsarbeiten kann es gelegentlich zu Verzögerungen kommen.

Format: JPEG 2000 und Zusatzdaten

Cloud Storage-Speicherort: gs://gcp-public-data-sentinel-2 (in mehreren EU-Regionen)

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