Derzeit (Stand: Sommer 2018) sind vier verschiedene Sentinel-Klassen in Betrieb: Sentinel-1, Sentinel-2, Sentinel-3 und Sentinel-5P. Die ESA schießt aus Sicherheitsgründen und der besseren Abdeckung wegen in der Regel immer zwei Satelliten einer Klasse ins All, zuletzt Sentinel-3B. Die beiden sind aus Nutzersicht wie ein Satellit, der häufiger Daten liefert - und bessere.
Sentinel-2 ist der Satellit, der die derzeit hochauflösendsten offenen Daten liefert - für die optischen Bänder (also: für das, was unsere Augen sehen) mit einer Auflösung von 10m; ein Pixel im Bild entspricht also einer Fläche von 10x10m.
Ubedingt einen Blick in das Abkürzungsverzeichnis werfen.
vergleichbar einer CC-BY-Lizenz - weit gehende Verarbeitungs- und Nutzungsrechte unter korrekter Attribution:
- Originaldaten: mit Copyright-Zeichen - so: "©Copernicus data (year of reception)" (Dann dürfen wir sie auch teilen.)
- Abgeleitete Werke: "contains Copernicus data (year of reception)", für uns also: "Basiert auf Copernicus-Satellitendaten (2016-2018)"
Die nützlichste ESA-Seite: https://scihub.copernicus.eu/userguide/
Die Satelliten haben meist mehrere Instrumente an Bord. Sie tasten die Erde in großen Streifen ab, während der Satellit sie überfliegt, und liefern verschiedene Datensätze - die so genannten Produkte. Diese Produkte gibt es in verschiedenen Verarbeitungszuständen ("Level")
- Level 0: Sensor-Rohdaten (die Daten, so wie sie kommen - nicht oder nur wenig geeicht und entzerrt)
- Level 1: Korrigierte Geodaten, meist schon in Kartenform
- Level 2: Errechnete Daten: etwa Wasser-Temperaturdaten, die aus Infrarotaufnahme und Umgebungsbedingungen erstellt werden
Gute Einführung: https://github.com/PatrickStotz/mapping_101
- Von der ESA: SNAP, die "Sentinel Application Platform". Tutorial-Seite auf der "Science Toolbox Exploitation Platform" (STEP).
- QGIS, ein Open-Source-Tool zur Visualisierung von Geodaten. Hier ein Geodaten-Tutorial einer Consultingfirma.
- Benutzerhandbuch SENTINEL CODE-DE (PDF)
- Die FAQ zur Web-API der ECMWF (s.o.)
- wohl in der Regel im Datenformat NetCDF (ein Datenformat, das bei Meteorologen üblich ist)
- Die Dateien sind in der Regel mehrere GB groß
- Beim ECMWF gibt es auch aufgearbeitete Daten, u.a. Prognosen - allerdings kann man die nicht einfach herunterladen, sondern muss sich einen Downloader als Python-Skript zusammenklicken. Siehe unten: ECMWF
- In der Regel: Anmeldung erforderlich.
Netterweise hat EUMETSAT Demo-Videos erstellt, die bei den ersten Schritten helfen - anhand des Beispiel-Produkts "Meerestemperatur-Daten":
Partner nutzen, um Daten vorbereitet zu bekommen?
Ein slowenisches Startup namens Sinergise, das mit dem "Sentinel Hub Playground ein einfaches Tool zur Nutzung von (vor allem) Sentinel-2-Daten gebaut hat.
Unterbehörde der ESA in Großbritannien, die Wetterdaten - und im Katastrophenfall: Missionsdaten z.B. von Hafenanlagen und brennenden Wäldern - liefern soll.
Die ECMWF tut interessante Dinge - und man kommt an viele Daten über eine API (bzw. über ein Python-Downloader-Skript, das man sich zusammenklicken muss.)
Im Sommer 2018 aus einer Präsentation des ECMWF beim Wissenschaftsjournalismus-Tag in Darmstadt herausgelauscht.
- Luftverschmutzungs-Prognosekarten des ECMWF (PDF)
- Eine Warn-App für Allergiker und Asthmatiker
- Vorhersage-App für Wetter, Luftgüte (Ozon etc.), Luftdruck etc.
- Eine UV-Warnkarte (des australischen Cancer Council Victoria)
- Die Luftqualitäts-Vorhersage bei Euronews
Viel Raum für praktische Erfahrungen!
Erstkontakt: die dortige Pressestelle. Ist zwar prinzipiell auch im Mindset "Wir liefern euch schöne bunte Bildchen"-Mindset unterwegs, kann aber im Prinzip schon mal was mit dem Wort Datenjournalismus anfangen.
Die Level-0-Daten sind für uns nicht nutzbar, die Level-1-Daten müssen mit Vorsicht und Unterstützung von Fachleuten interpretiert werden. Daher werden wir in der Regel Level-2-Produkte nutzen.
Hier der Versuch einer Übersicht, was die Satelliten liefern und wozu man sie einsetzen könnte:
- Bodenradar
- Auflösung: 5x5m pro Pixel
- Überflughäufigkeit: ca. alle 2-3 Tage
Sentinel-1 ist ein fliegendes Bodenradar.
Es gibt zwei Sentinel-Satelliten, 1A (seit 2014) und 1B (seit April 2016). Der Satellit tastet den Boden in 250km breiten Streifen (swathes) ab; die Auflösung beträgt 5x20m. Außerdem tastet er im “Stripmap”-Modus einen 80km breiten Streifen mit einer Auflösung von 5x5m ab. Im “Extra Wide Swath”-Modus tastet er mit einer Auflösung von 20x40m ab.
Anwendungsgebiete: Eis-Messung, Ölverschmutzung, Seewinde, Landveränderung.
ESA: "focused SAR (=Synthetic Aperture Radar) data, geo-referenced using orbit and attitude data from the satellite, and provided in slant-range geometry. Slant range is the natural radar range observation coordinate, defined as the line-of-sight from the radar to each reflecting object. The products are in zero-Doppler orientation where each row of pixels represents points along a line perpendicular to the sub-satellite track."
ESA: "These products consist of focused SAR data that has been detected, multi-looked and projected to ground range using the Earth ellipsoid model WGS84. The ellipsoid projection of the GRD products is corrected using the terrain height specified in the product general annotation. The terrain height used varies in azimuth but is constant in range (but can be different for each IW/EW sub-swath)."
Die Meeresdaten - mehr: https://sentinels.copernicus.eu/web/sentinel/user-guides/sentinel-1-sar/product-types-processing-levels/level-2
- Ocean Wind field (OWI)
- Ocean Swell spectra (OSW)
- Surface Radial Velocity (RVL)
- Optische Sensoren, sichtbar und Infrarot
- Auflösung 10x10m pro Pixel
- Überflughäufigkeit etwa 1x alle Woche
Eine fliegende Kamera, die mit zwei Kamerasystemen verschiedene Lichtspektren beobachtet - gerade die, die das menschliche Auge nicht sehen kann, und da wird's interessant - weil man sie für Umweltanalyse einsetzen kann: Vegetation, Boden, Bodenschätze, Ernte, Wasser - ganz besonders auch Verkehr auf dem Wasser.
Das SENTINEL-2 Multispektral Instrument (MSI) beobachtet 13 Spektralbänder erfassen, mit verschiedenen Auflösungen: vier Bänder in 10 Metern, sechs Bänder in 20 Metern und drei Bänder in 60 Metern räumlicher Auflösung.ildeigenschaften beschreiben.
Satellitenfotos. Eigentlich ein Kunstprodukt - das von der Sentinel-Toolbox (bzw. anderen "Prozessoren") aus den Level-1C-Produkten errechnet wird, und in verschiedenen Layern einen Haufen Informationen enthält.
Leider sind die Details offenbar tief in der Dokumentation versteckt.
Allgemeine ESA-Information: "Level-2A product provides orthorectified Bottom-Of-Atmosphere (BOA) reflectance, with sub-pixel multispectral registration. A Scene Classification map (cloud, cloud shadows, vegetation, soils/deserts, water, snow, etc.) is included in the product."
Sentinel-3 ist:
- eine große Kamera
- ein Bodenradar
- weil der Satellit auch aufs Infrarotspektrum schaut, ein fliegendes Thermometer.
Wenn ich es richtig verstehe, wird der Satellit zwar vom ESOC geflogen und gemanaged, für die Meeresdaten (also alles, was OCLI und SLSTI über wasser liefern) ist irritierenderweise [EUMETSAT zuständig].(https://www.eumetsat.int/website/home/Copernicus/Sentinels/index.html)
Datensätze:
- Wärmedaten,
- Oberflächentemperatur
- Oberflächenprofil (Radar-Abtastung erkennt Berge, Täler, Gebäude?)
- Wassertemperatur
- Kameras, die Vegetationen erkennen
Sentinel-3 besteht aus 2 Systemen:
- OLCI (Ocean Land Colour Instrument), einer Multiband-Kamera https://sentinels.copernicus.eu/web/sentinel/technical-guides/sentinel-3-olci/olci-instrument
- SLSTI (Sea and Land Surface Temperature Radiometer), einem Bodenradar https://sentinels.copernicus.eu/web/sentinel/technical-guides/sentinel-3-slstr/instrument/description
####Level-1-Daten
(tbd) ####Level-2-Daten
(tbd)
SL_2_WCT gathers the results from the Sea Surface Temperature (SST) processing (see algorithms), i.e. SST (single and dual view, 2 and 3 channels). This product is an internal product and is not available to users.
SL_2_WST gathers the results from L2P processing (see algorithms), i.e. the GHRSST like L2P SST.
SL_2_LST gathers the results from Land Surface Temperature (LST) processing (see algorithms), i.e. the LST.
SL_2_FRP gathers the results from Fire Radiative Power (FRP) processing (see algorithms), i.e. the FRP.
SL_2_AOD gathers the results from Aerosol Optical Depth (AOD) processing (see algorithms), i.e. the AOD
OLCI:
Misst Atmosphärengase und Aerosole; kann also Aussagen über die Luftqualität und über Atmosphärenbedingungen (Wolken!) liefern. “This means that a wide range of pollutants such as nitrogen dioxide, ozone, formaldehyde, sulphur dioxide, methane and carbon monoxide can be imaged more accurately than ever before. With a resolution as high as 7 km × 3.5 km, it has the potential to detect air pollution over individual cities.”
Datensätze: Ausgewertete Daten über Atmosphärendaten - Level 2 (liegen mit 5 Tagen Verzögerung vor)
- Methan
- Ozon
- SO2 Stickoxid
Luftgüte-, Atmosphären- und Klima-Sensoren (O3, Stickoxid)...
...muss noch ausgewertet werden. Ist der Satellit überhaupt schon in der Luft??? Zu fliegen scheint ihn EUMETSAT.
Ein hochauflösendes fliegendes Spektrometer. Soweit ich es sehe, noch nicht gestartet.
Ein Satellit zur Atmosphären-Beobachtung; ein Radar zur Wolkenbeobachtung soll erlauben, Gebiete auszumaskieren, die von Wolken verdeckt sind. 2017 gestartet, geht erst jetzt allmählich in den Regelbetrieb.
Präzisions-Altimeter (Höhenmesser) zur Beobachtung der Meere: Erlaubt genaueste Messung der Meeresspiegel. Scheint noch nicht in Betrieb zu sein.