Sentinel-2の衛星画像を利用する

Sentinel-2の画像について

  • Landsatより解像度が高い
  • Landsatより撮影頻度が高い
  • ほぼ全球の陸地を撮影している
  • 無料

    ダウンロード

    webブラウザで落とす

    Sentinel-2のデータは以下のサイトからダウンロードできる。簡単な事前登録が必要。

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

対象地域がどのタイルに含まれるかは、上記の検索画面の他、以下のサイトからリンクのあるkmlファイルからも確認できる。

https://sentinel.esa.int/web/sentinel/missions/sentinel-2/data-products

KLMファイルはgoogle earth proでは読めるが、QGISで読み込みがうまく行かなかったため、下記でshapefileに変換する。

ogr2ogr -nlt POLYGON -explodecollections -skipfailures shapefile.shp mykmlfile.kml

参考:https://gis.stackexchange.com/a/265862

大気補正

Landsatの場合、大気補正済みのlevel2プロダクト(Level 2A)が配布されているが、Sentilel-2の場合、ヨーロッパ地域を除きユーザーがlevel-1プロダクトを用いて各自生成することになっている。 Level-2プロダクト生成のためのソフトウェアは以下から入手できる。

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

Sen2Corのインストール

インストーラをダウンロードして、必要な実行権限を与えて実行すると、Sen2Corが展開される。

補正に必要なデータ

level 1Cは大気上層の反射率が格納されている。これを地表面での反射率に変換するには、標高データと土地被覆データを用いる。

標高データ

Sen2Corは、SRTMの90m DEM(無料)とPlanetDEM(有料)が利用できる。SRTMデータは緯度が60°以上の地域はカバーされていないので、それらの地域を解析する場合、DEM無しかPlantDEMを利用する必要がある。 SRTMを利用する場合は、Sen2Corが自動で必要なDEMをhttp://data.cgiar-csi.org/srtm/tiles/GeoTIFF/からダウンロードしてくる。

土地被覆データ

以下からClimate Research Data Package (CRDP)が提供しているESACCI-LC-L4-ALL-FOR-SEN2COR.zipをダウンロードする。 http://maps.elie.ucl.ac.be/CCI/viewer/download.php ZIPファイルを$SEN2COR_BIN/aux_data/に展開する。

L2A_GIPP.xmlファイルの修正

補正のパラメータを修正する。

  • <DEM_Directory>NONE</DEM_Directory><DEM_Directory>dem/srtm</DEM_Directory>
  • <DEM_Reference>NONE</DEM_Reference><DEM_Reference>http://data_public:GDdci@data.cgiar-csi.org/srtm/tiles/GeoTIFF/</DEM_Reference>

Sen2Corでの大気補正

L2A_Process --helpを実行し、以下の結果が得られることを確認する。

L2A_Process --help
usage: L2A_Process.py [-h] [--mode MODE] [--resolution {10,20,60}]
                      [--datastrip DATASTRIP] [--tile TILE]
                      [--output_dir OUTPUT_DIR] [--work_dir WORK_DIR]
                      [--img_database_dir IMG_DATABASE_DIR]
                      [--res_database_dir RES_DATABASE_DIR]
                      [--processing_centre PROCESSING_CENTRE]
                      [--archiving_centre ARCHIVING_CENTRE]
                      [--processing_baseline PROCESSING_BASELINE] [--raw]
                      [--tif] [--sc_only] [--cr_only] [--debug]
                      [--GIP_L2A GIP_L2A] [--GIP_L2A_SC GIP_L2A_SC]
                      [--GIP_L2A_AC GIP_L2A_AC] [--GIP_L2A_PB GIP_L2A_PB]
                      input_dir

Sentinel-2 Level 2A Processor (Sen2Cor). Version: 2.8.0, created: 2019.02.20,
supporting Level-1C product version 14.2 - 14.5.

positional arguments:
  input_dir             Directory of Level-1C input

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  --mode MODE           Mode: generate_datastrip, process_tile
  --resolution {10,20,60}
                        Target resolution, can be 10, 20 or 60m. If omitted,
                        only 20 and 10m resolutions will be processed
  --datastrip DATASTRIP
                        Datastrip folder
  --tile TILE           Tile folder
  --output_dir OUTPUT_DIR
                        Output directory
  --work_dir WORK_DIR   Work directory
  --img_database_dir IMG_DATABASE_DIR
                        Database directory for L1C input images
  --res_database_dir RES_DATABASE_DIR
                        Database directory for results and temporary products
  --processing_centre PROCESSING_CENTRE
                        Processing centre as regex: ^[A-Z_]{4}$, e.g "SGS_"
  --archiving_centre ARCHIVING_CENTRE
                        Archiving centre as regex: ^[A-Z_]{4}$, e.g. "SGS_"
  --processing_baseline PROCESSING_BASELINE
                        Processing baseline in the format: "dd.dd", where
                        d=[0:9]
  --raw                 Export raw images in rawl format with ENVI hdr
  --tif                 Export raw images in TIFF format instead of JPEG-2000
  --sc_only             Performs only the scene classification at 60 or 20m
                        resolution
  --cr_only             Performs only the creation of the L2A product tree, no
                        processing
  --debug               Performs in debug mode
  --GIP_L2A GIP_L2A     Select the user GIPP
  --GIP_L2A_SC GIP_L2A_SC
                        Select the scene classification GIPP
  --GIP_L2A_AC GIP_L2A_AC
                        Select the atmospheric correction GIPP
  --GIP_L2A_PB GIP_L2A_PB
                        Select the processing baseline GIPP

L2A_Processが動作することが確認できたら、以下を実行する。

L2A_Process /path/to/safe/S2B_MSIL1C_XXXXXXXXX.SAFE/

結果

f:id:fnwa:20190525052022p:plainf:id:fnwa:20190525052026p:plainf:id:fnwa:20190525052032p:plain
大気補正前、大気補正、大気補正+DEMによる補正
DEMによる補正により、山の影の影響が減少していることがわかる。