Миссия наблюдения Земли
Sentinel-2 — это миссия по наблюдению Земли в рамках программы «Коперник» , которая систематически получает оптические изображения с высоким пространственным разрешением (от 10 до 60 м) над сушей и прибрежными водами. В настоящее время миссия представляет собой группировку из двух спутников: Sentinel-2A и Sentinel-2B ; третий спутник, Sentinel-2C, в настоящее время проходит испытания в рамках подготовки к запуску в 2024 году. [4]
Миссия поддерживает широкий спектр услуг и приложений, таких как сельскохозяйственный мониторинг, управление чрезвычайными ситуациями, классификация растительного покрова или качество воды.
Sentinel-2 был разработан и эксплуатируется Европейским космическим агентством , а спутники были изготовлены консорциумом под руководством Airbus Defence and Space во Фридрихсхафене.
Обзор
Миссия Sentinel-2 имеет следующие ключевые характеристики:
- Мультиспектральные данные с 13 полосами в видимой , ближней инфракрасной и коротковолновой инфракрасной частях спектра .
- Систематический глобальный охват поверхности суши от 56° ю.ш. до 84° с.ш., прибрежных вод и всего Средиземного моря.
- Пересматриваю каждые 10 дней под теми же углами обзора. В высоких широтах полосы обзора Sentinel-2 перекрываются, и некоторые регионы будут наблюдаться дважды или чаще каждые 10 дней, но под разными углами обзора.
- Пространственное разрешение 10 м, 20 м и 60 м
- Поле зрения 290 км
- Политика свободных и открытых данных
Для обеспечения частых повторных посещений и высокой доступности миссий два идентичных спутника Sentinel-2 (Sentinel-2A и Sentinel-2B) работают вместе. Спутники расположены на одной орбите под углом 180 градусов друг к другу. Это позволяет завершить 10-дневный цикл повторных посещений за 5 дней. [5] Полоса обзора длиной 290 км создается датчиками VNIR и SWIR, каждый из которых состоит из 12 детекторов, расположенных в два ряда со смещением. [6]
Орбита солнечно-синхронная, на высоте 786 км (488 миль), 14,3 оборота в день, с нисходящим узлом в 10:30 утра. Это местное время было выбрано как компромисс между минимизацией облачности и обеспечением подходящего солнечного освещения. Оно близко к местному времени Landsat и соответствует времени SPOT , что позволяет комбинировать данные Sentinel-2 с историческими изображениями для построения долгосрочных временных рядов.
Запускает
Запуск первого спутника Sentinel-2A произошел 23 июня 2015 года в 01:52 UTC на ракете-носителе «Вега» . [7]
Sentinel-2B был запущен 7 марта 2017 года в 01:49 UTC [8] также на борту ракеты Vega. [2]
Запуск Sentinel-2C запланирован на 2024 год на ракете-носителе «Вега» . [9] [4]
Инструменты
Каждый из спутников Sentinel-2 оснащен одним мультиспектральным прибором (MSI) с 13 спектральными каналами в видимом/ближнем инфракрасном (VNIR) и коротковолновом инфракрасном спектральном диапазоне (SWIR). В 13 диапазонах пространственное разрешение 10 метров позволяет продолжать сотрудничество с миссиями SPOT-5 и Landsat-8 , при этом основное внимание уделяется классификации земель. [10]
В тепловизоре MSI, разработанном и изготовленном компанией Airbus Defence and Space во Франции, используется концепция веерного сканирования , а его конструкция обусловлена требованиями к большой полосе обзора в 290 км (180 миль) вместе с высокими геометрическими и спектральными характеристиками, необходимыми для измерений. [11] Он имеет апертуру 150 мм (6 дюймов) и трехзеркальную конструкцию анастигмата с фокусным расстоянием около 600 мм (24 дюйма); мгновенное поле зрения составляет около 21° на 3,5°. [12] Зеркала прямоугольной формы изготовлены из карбида кремния по той же технологии, что и на миссии «Гайя» . В системе также используется механизм затвора, предотвращающий прямое освещение инструмента солнечными лучами. Этот механизм также используется при калибровке прибора. [13] Из всех гражданских миссий по оптическому наблюдению Земли Sentinel-2 является первой, способной показывать три полосы на красном крае. [10] Радиометрическое разрешение ( разрядность ) составляет 12 бит с интенсивностью яркости в диапазоне 0–4095. [14]
Спектральные полосы
Временные смещения
Из-за расположения фокальной плоскости спектральные полосы прибора MSI наблюдают за поверхностью в разное время и различаются между парами полос. [13] Эти временные смещения можно использовать для получения дополнительной информации, например, для отслеживания распространения природных и искусственных объектов, таких как облака, самолеты или океанские волны [16] [17]
Приложения
Sentinel-2 служит широкому кругу применений, связанных с сушей и прибрежными водами Земли.
Миссия предоставляет информацию о методах ведения сельского и лесного хозяйства, а также помогает обеспечить продовольственную безопасность . Спутниковые изображения будут использоваться для определения различных показателей растений, таких как показатели хлорофилла в площади листьев и содержания воды. Это особенно важно для эффективного прогнозирования урожайности и применения, связанного с растительностью Земли.
Помимо мониторинга роста растений, Sentinel-2 используется для картирования изменений растительного покрова и мониторинга лесов мира. Он также предоставляет информацию о загрязнении озер и прибрежных вод. Изображения наводнений, извержений вулканов [18] и оползней способствуют картированию стихийных бедствий и помогают усилиям по оказанию гуманитарной помощи.
Примеры приложений включают в себя:
- Мониторинг изменения растительного покрова для экологического мониторинга
- Сельскохозяйственные приложения, такие как мониторинг и управление посевами, для обеспечения продовольственной безопасности.
- идентификация захороненных археологических памятников [19]
- Детальный мониторинг растительности и лесов и определение параметров (например, индекс площади листьев, концентрация хлорофилла, оценки массы углерода)
- Наблюдение за прибрежными зонами (морской экологический мониторинг, картографирование прибрежной зоны)
- Мониторинг внутренних вод
- Мониторинг ледников, картографирование ледников, мониторинг снежного покрова
- Картирование и управление наводнениями (анализ рисков, оценка потерь, управление стихийными бедствиями во время наводнений)
- Картирование потоков лавы [20]
Веб-приложение Sentinel Monitoring предлагает простой способ наблюдения и анализа изменений земель на основе архивных данных Sentinel-2. [21]
Продукты
Миссия производит следующие два основных продукта: [22]
- Уровень-1C: Отражения верхней части атмосферы в картографической геометрии (комбинированная проекция UTM и эллипсоид WGS84). Продукты уровня 1С представляют собой тайлы размером 100 х 100 км каждый объемом примерно 500 МБ. Эти изделия подвергаются радиометрической и геометрической коррекции (в том числе ортотрансформации). Этот продукт можно получить в Центре открытого доступа Copernicus.
- Уровень-2А: Отражение поверхности в картографической геометрии. Этот продукт считается готовым к анализу данных (ARD), продуктом, который можно использовать непосредственно в последующих приложениях без необходимости дальнейшей обработки. Этот продукт можно получить либо из Центра открытого доступа Copernicus, либо сгенерировать пользователем с помощью процессора sen2cor из ESA's SNAP Toolbox.
Кроме того, доступен следующий продукт для опытных пользователей:
- Уровень-1B: Излучение верхней части атмосферы в геометрии датчика. Уровень-1B состоит из гранул, одна гранула представляет собой фрагмент изображения одного из 12 детекторов в поперечном направлении (25 км) и содержит заданное количество линий вдоль трассы (приблизительно 23 км). Каждая гранула уровня 1B имеет объем данных примерно 27 МБ. Учитывая сложность продуктов уровня 1B, их использование требует передового опыта.
Галерея
Примеры сделанных изображений.
Озеро Маккей , Австралия, автор: Copernicus Sentinel-2B
Центральный округ ,
Ботсвана , автор: Copernicus Sentinel-2A
Воеводина ,
Сербия , автор: Copernicus Sentinel-2A
Центрально-восточная
Бразилия , автор Copernicus Sentinel-2A.
Хронология развития
Солнечного парка Бхадла (Индия), крупнейшего в мире кластера фотоэлектрических электростанций, в 2020 году
Вид на порт
Бейрута со спутника Sentinel-2 после
взрыва 4 августа 2020 года , уничтожившего большую часть
Бейрута ,
Ливан .
Фотография Sentinel-2 территории, охваченной
извержением вулкана Кумбре Вьеха в 2021 году , в понедельник днем, 20 сентября 2021 года.
Снимок Sentinel-2 острова
Хунга Тонга – Хунга Хаапай от 20 декабря 2021 года (единственная крупная субаэральная часть вулкана) с 2015 по
2022 год образовывал один остров .
Рекомендации
- ^ abcd "Страж 2". Земля онлайн. Европейское космическое агентство . Проверено 17 августа 2014 г.
- ↑ abcd van Oene, Жак (17 ноября 2016 г.). «Космический корабль ЕКА Sentinel 2B оказывается в центре внимания» . Космический полет Инсайдер . Архивировано из оригинала 12 декабря 2016 года . Проверено 17 ноября 2016 г. .
- ^ «Технические данные Sentinel-2» (PDF) . Европейское космическое агентство . Август 2013.
- ^ ab «Готовимся к запуску третьего спутника Sentinel-2». ЕКА . 9 августа 2021 г. Проверено 9 августа 2021 г.
- ^ "Орбита - Sentinel 2 - Миссия - Sentinel Online" . Sentinel.esa.int . Проверено 5 марта 2020 г.
- ^ «Sentinel-2 - Миссии - Полезная нагрузка прибора - Справочник Sentinel» . Sentinel.esa.int . Проверено 5 марта 2020 г.
- ↑ Новаковски, Томаш (23 июня 2015 г.). «Arianespace успешно запустила европейский спутник наблюдения Земли Sentinel-2A». Космический полет Инсайдер . Проверено 17 августа 2016 г.
- ↑ Бергин, Крис (6 марта 2017 г.). «Сентинел-2Б летит на Веге, чтобы присоединиться к флоту Коперника». NASASpaceFlight.com . Проверено 9 марта 2017 г.
- ↑ Парсонсон, Эндрю (4 декабря 2023 г.). «Дело о пропавших топливных баках Вега АВУМ». Европейский космический полет . Проверено 5 декабря 2023 г.
- ^ ab «Коперник: Sentinel-2 - Спутниковые миссии - Каталог eoPortal» . каталог.eoportal.org . Проверено 5 марта 2020 г.
- ^ "Sentinel-2 MSI: Обзор" . Европейское космическое агентство . Проверено 17 июня 2015 г.
- ↑ Чорвалли, Винсент (9 октября 2012 г.). Юстировка телескопа GMES Sentinel-2 MSI (PDF) . Международная конференция по космической оптике. 9–12 октября 2012 г. Аяччо, Франция. Архивировано из оригинала (PDF) 31 октября 2020 года . Проверено 23 февраля 2017 г.
- ^ ab «Прибор MSI – Техническое руководство Sentinel-2 MSI – Sentinel Online» . Earth.esa.int . Архивировано из оригинала 17 октября 2020 года . Проверено 7 февраля 2019 г.
- ^ «Радиометрия — Разрешение — Sentinel-2 MSI — Руководства пользователя — Sentinel Online» . Sentinel.esa.int . Проверено 5 марта 2020 г.
- ^ «Обзор мультиспектрального инструмента (MSI)» . Страж Онлайн. Европейское космическое агентство. Архивировано из оригинала 17 октября 2020 года . Проверено 3 декабря 2018 г.
- ^ Кудрявцев, Владимир; Юровская, Мария; Шапрон, Бертран; Коллард, Фабрис; Донлон, Крейг (январь 2017 г.). «Изображения поверхностных волн океана на солнечном свете. Часть 1: Получение и проверка направленного спектра». Журнал геофизических исследований . 122 (16): 1918. Бибкод : 2017JGRC..122.1369K. дои : 10.1002/2016JC012425 .
- ^ Мезонгранд, Филипп; Альмар, Рафаэль; Бергсма, Эрвин В.Дж. (январь 2019 г.). «Спутниковые изображения Sentinel-2, дополненные радоном, для определения волновой картины и региональной батиметрии». Дистанционное зондирование . 11 (16): 1918. Бибкод : 2019RemS...11.1918B. дои : 10.3390/rs11161918 .
- ^ Коррадино, Клаудия; Ганчи, Гаэтана; Каппелло, Анналиса; Билотта, Джузеппе; Эро, Алексис; Дель Негро, Чиро (2019). «Картирование недавних потоков лавы на горе Этна с использованием мультиспектральных изображений Sentinel-2 и методов машинного обучения». Дистанционное зондирование . 16 (11): 1916. Бибкод : 2019RemS...11.1916C. дои : 10.3390/rs11161916 .
- ^ Брандолини Ф., Доминго-Рибас Дж., Зербони А. и др . Подход Python с поддержкой Google Earth Engine для идентификации антропогенных особенностей палеоландшафта [версия 2; рецензирование: 2 одобрено, 1 одобрено с оговорками]. Открытые исследования Европы 2021, 1:22 (https://doi.org/10.12688/openreseurope.13135.2)
- ^ Коррадино, Клаудия; Билотта, Джузеппе; Каппелло, Анналиса; Фортуна, Луиджи; Дель Негро, Чиро (2021). «Сочетание радиолокационных и оптических спутниковых изображений с машинным обучением для составления карты потоков лавы на горе Этна и острове Фого». Энергии . 14 (1): 197. дои : 10.3390/en14010197 .
- ^ «Дозорный мониторинг». Sentinel Hub/Sinergise . Проверено 26 августа 2016 г.
- ^ «Sentinel-2 MSI: Типы продуктов» . Европейское космическое агентство . Проверено 17 июня 2015 г.
Внешние ссылки
На Wikimedia Commons есть медиафайлы, связанные с изображениями Sentinel-2 и Sentinel-2 .
- Сентинел-2 в ЕКА
- Коперник в ЕКА
- Технический паспорт Сентинел-2
- Документ с требованиями миссии Sentinel-2