Sentinel-2 資料

Sentinel-2 是兩個地球觀測衛星組成的衛星群,由歐洲太空總署指導開發,屬於哥白尼地球觀測計劃下的一個觀測任務;該計劃是歐洲執行委員會的一項重大航空發展計劃。整個哥白尼計劃包含多項 Sentinel 任務,主要提供陸地、海洋及大氣觀測資料,可持續運作到 2030 年;這也是有史以來最完整的系統性地球觀測計劃。Sentinel-2 衛星具備寬幅範圍的多光譜影像拍攝能力,能提供清晰無比的地球、覆蓋地球全陸地、大面積島嶼及水域的觀測影像。

Sentinel-2 資料非常適合應用在農業、林業及其他陸地管理作業。舉例來說,這些觀測資料可以用來研究葉面積和葉綠素及水含量,也能用來繪製森林覆蓋及土壤圖或監控內陸水道和沿海區域。另外,像是洪水及火山爆發等自然災害的影像則能用來測繪災害影響範圍,幫助人道救援工作進行。

Sentinel-2 任務由兩顆一模一樣的衛星負責:Sentinel-2A 已於 2015 年 6 月 23 日發射,而 Sentinel-2B 則預計於 2017 年發射。等兩顆衛星都發射之後,Sentinel-2 衛星群每五天可對地球表面同一區域重新拍攝一次。每顆衛星都搭載多光譜影像儀 (MSI),可以提供每像素 10 公尺、幅寬達 290 公里並涵蓋 13 個波段的可見光及紅外線地球影像。

得益於歐盟執行委員會和歐洲太空總署的 Sentinel-2 資料免費全開放使用政策,Google 公用雲端資料計劃也將免費提供這項資料集;Google Cloud 的所有使用者都可以使用。

資料集結構

Sentinel-2 影像會根據 Level-1C 等級標準進行處理,代表這些都是經過正射校正及地圖投影的影像,其中涵蓋大氣頂層的反射率數據。如需一般資訊,請參閱 Sentinel-2 使用手冊;至於其他詳細資訊則請參考 Sentinel-2 Level-1C 技術指南

影像檔案儲存格式為 JPEG 2000;為利於存取,每個光譜帶都將視為獨立影像個別儲存。影像是按 Sentinel-2 磚格排列,其以軍用方格基準系統為基礎,將地球劃分為每邊約 100 公里的方格。在特定時間點擷取到的單一影像方格就稱為「顆粒」。Cloud Storage 將依下列這個有效率的目錄結構來組織顆粒:

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

其中,這個路徑的元件包括:

  • [UTM_ZONE]:用來代表世界橫麥卡托投影系統中經度區域的一組號碼。
  • [LATITUDE_BAND]:在「C」到「X」 (省略「I」和「O」) 之間的一個字母,代表緯帶。
  • [GRID_SQUARE]:代表特定 100 平方公里地區的雙字母代碼。
  • [GRANULE_ID]:特定顆粒的 Sentinel-2 ID,其中包含這個方格在某些時間點的影像。

舉例來說,東德國某個特定 [GRID_SQUARE] 中所有 Sentinel-2 顆粒都儲存在以下路徑:

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

[GRANULE_ID] 目錄之內,顆粒影像及相關中繼資料的組織方式都依照歐洲適用標準封存格式 (SAFE)。每個 [GRANULE_ID] 目錄都包含一個名為 GRANULE 的子目錄,其中除了保留本身顆粒資料,還有該顆粒所屬產品的其他相關中繼資料 (從這個目錄結構可以看出,歐洲太空總署目前正從按產品分類顆粒的散發方式,慢慢改為個別散發顆粒)。

顆粒本身有以下三個子目錄:

  • IMG_DATA/:包含 13 個 JPEG 2000 檔案 (每個光譜帶一個檔案) 中的實際影像資料。
  • QI_DATA/:包含這個顆粒的品質控制報告。
  • AUX_DATA/:包含這個顆粒的 ECMWF 天氣預測資料。

資料集存取權

您只要透過能辨識 JPEG 2000 影像檔案的軟體,就可以輕鬆使用這些影像資料。如要使用額外中繼資料檔案,您可以利用歐洲太空總署開發的開放原始碼工具箱「Sentinel-2 Toolbox」。這個工具箱內含 Sentinel-2 資料的視覺化、分析及處理工具。

為便於您找出需要的資料,另外還有 CSV 檔案格式的 sentinel-2 資料可供您使用。這份 CSV 檔案清單列出可用顆粒、擷取日期,以及用最大和最小經緯度表示的空間範圍。這個檔案位於 Sentinel-2 Cloud Storage 值區:

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

或者,BigQuery 也有這份索引資料,可供您輕鬆使用 SQL 進行查詢。請注意,如要使用 BigQuery,您必須具備 Google 帳戶並建立 GCP 專案

Google Earth Engine

您可以使用 Google Earth Engine 來查詢、視覺化及分析 Sentinel-2 資料;從 ID 為 COPERNICUS/S2 的影像集合就能取得相關資料。

關於資料集

資料集來源歐盟執行委員會 (哥白尼計劃)、歐洲太空總署

類別:衛星圖像、地理區域

運用方式:根據歐盟法律,Sentinel 資料完全開放給大眾免費使用。如需完整的運用方式詳情,請參閱《哥白尼 Sentinel 資料條款及細則》。

更新頻率:每天只要有新的 Sentinel-2 影像產生就會新增,通常在哥白尼計劃公佈後 1 到 2 天就能取得新資料。如有預期或非預期的維護作業,資料更新有時可能會延遲。

格式:JPEG 2000 以及輔助資料

Cloud Storage 位置gs://gcp-public-data-sentinel-2 (位於歐盟多地區)。

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