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Producto Sentinel-2
Geog. Andrés Alejandro León Taquia
Especialista de Sistema de Información Geográfica y Percepción Remota
Lima. Perú
2015
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 1
CONTENIDO
1. INTRODUCCION .................................................................................................................... 2
2. DESCRIPCIÓN GENERAL........................................................................................................ 3
3. CARACTERÍSTICAS................................................................................................................. 3
3.1 Órbita.................................................................................................................................. 3
3.2 Cobertura Geográfica ......................................................................................................... 4
3.3 Tipos de Producto............................................................................................................... 4
3.4 Resolución........................................................................................................................... 5
3.4.1 Resolución Espacial ..................................................................................................... 6
3.4.2 Resolución Radiométrica............................................................................................. 6
4. COMPARACIONES CON MISIONES SIMILARES..................................................................... 7
5. ACCESO Y DESCARGA DE DATOS SENTINEL-2...................................................................... 8
5.1 Registro............................................................................................................................... 8
5.2 Selección de Área de Búsqueda ......................................................................................... 9
5.3 Filtro de Búsqueda............................................................................................................ 10
5.4 Opciones de Selección y Búsqueda.................................................................................. 10
5.5 Previsualización y Descarga de Imágenes........................................................................ 11
6. MANIPULACIÓN DE DATOS SENTINEL-2 ................................................................................ 12
6.1 Descompresión de Fichero............................................................................................... 12
6.2 Visualización de Formatos JPEG2000............................................................................... 13
6.3 Manipulación de Formatos JPEG2000 ............................................................................. 13
7. TOOLBOX SNAP....................................................................................................................... 15
7.1 Descarga e Instalación SNAP Desktop ............................................................................. 16
7.2 Apertura, Remuestreo y Exportación archivos Sentinel-2.............................................. 16
8. REFERENCIAS .......................................................................................................................... 21
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 2
1. INTRODUCCION
En la actualidad el Perú viene ejecutando diferentes proyectos en el sector Forestal y
Medioambiental, por lo cual la demanda y uso de imágenes satelitales se ha vuelvo un insumo
de vital importancia para la identificación y cuantificación de las diferentes características de
nuestro territorio, para citar ciertos ejemplos como; la Zonificación Ecológica Económica (ZEE’s),
Proyectos de Carbono Forestal (REDD+), Inventarios Forestales, Riesgos y otros. Hasta el
momento se había venido usando imágenes de resolución media como las de brindadas por la
U.S. Geological Survey – USGS con el programa Landsat de acceso gratuito y así mismo imágenes
de alta resolución las cuales eran adquiridas comercialmente, debido por sus altos costos son
de difícil acceso para las diferentes iniciativas en ejecución. Por lo cual un equipo de
especialistas de la Unión Europea inicia hace unos años atrás el programa Copérnico, el cual
trata de buscar una nueva opción para la mejora de adquisición de datos espaciales y sin dejar
de lado el aspecto espectral.
De tal manera la Agencia Espacial Europea (ESA) compuesta por 22 Estados miembros, crea el
Programa Copérnico para la Observación de la Tierra, el más ambicioso de la historia de la
teledetección civil, diseñado para suministrar información actualizada y de fácil acceso para
mejorar la gestión del medio ambiente, comprender y mitigar los efectos del cambio climático.
Este programa tiene programado cinco misiones y cada una está conformada por varios
satélites.
Una de las misiones es Sentinel-2, lanzado al espacio el 23 de junio de 2015, mediante el Cohete
Vega, parte de la constelación de dos satélites, las cuales proporcionaran imágenes ópticas de
alta resolución para monitorear la superficie de nuestro planeta y dar la continuidad a la posición
actual de las misiones Landsat. Estos sensores estarán equipados con sensores Multiespectrales
(MSI). Las cuales ayudaran considerablemente a la identificación y cuantificaciones de áreas de
cambio y usos de la tierra.
En la actualidad aún son pocos los software’s los cuales tiene en sus plataformas los códigos y
así mismo los algoritmos para el procesamiento, pero para esto la ESA ha proporcionado una
herramienta propia para la gestión de esta información.
Esta información brindada por este programa será de vital importancia para el desarrollo e
implementación de varios de los proyectos e iniciativas que vienen o vendrán ejecutándose.
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 3
2. DESCRIPCIÓN GENERAL
SENTINEL-2 cuenta con instrumentos de captura multiespectral, está fundamentada en las
misiones SPOT (Francia) y los Satélites de la misión Landsat (Estados Unidos).
La cámara multiespectral es la más avanzada de su tipo, de hecho es la primera misión óptica de
la observación de la Tierra de su clase, debido a que incluye tres bandas en el “red edge” que
proporciona información clave sobre el estado de la vegetación.
Este avanzado productor de imágenes utiliza el concepto Push-Broom y su diseño ha sido
impulsado por las grandes exigencias 290 km junto con el alto rendimiento geométrico y
espectral requeridas en las mediciones.
Integra dos grandes planos focales visibles del infrarrojo cercano y de onda corta del infrarrojo,
cada una equipada con 12 detectores y la integración de 450 000 píxeles. Los píxeles que pueden
fallar en el curso de la misión pueden ser reemplazados por píxeles redundantes. Dos tipos de
detectores integran filtros de alta calidad para aislar las bandas espectrales perfectamente.
3. CARACTERÍSTICAS
Cada uno de los satélites Sentinel-2 pesa aproximadamente 1,2 toneladas, y está diseñado para
ser compatible con los pequeños lanzadores como VEGA y Rockot. La vida útil de satélite es de
7.25 años, que incluye una fase de puesta en 3 meses en órbita. Baterías y propulsores se han
proporcionado para dar cabida a 12 años de operaciones, incluida la final de la vida maniobras
de órbita.
Dos satélites idénticos SENTINEL-2 funcionarán de forma simultánea, por etapas a 180 ° entre
sí, en una órbita sincronizada con el sol a una altitud media de 786 km. La posición de cada
satélite SENTINEL-2 en su órbita se medirá por un Sistema Global de Navegación por Satélite
(GNSS) receptor de doble frecuencia. La exactitud Orbital será mantenida por un sistema de
propulsión dedicado.
El sistema de satélites SENTINEL-2 está siendo desarrollado por un consorcio industrial liderado
por Astrium GmbH (Alemania). Astrium SAS (Francia) es responsable del instrumento
multiespectral (MSI).
3.1 Órbita
La órbita SENTINEL-2 está sincronizada con el sol. Órbitas Sun-synchronous se utilizan para
asegurar el ángulo de la luz solar sobre la superficie de la Tierra se mantenga constante. Aparte
de pequeñas variaciones estacionales, anclaje de la órbita de los satélites al ángulo del sol
minimiza el impacto potencial de las sombras y los niveles de iluminación en el suelo. Esto
asegura la consistencia en el tiempo y es fundamental en la evaluación de los datos de series de
tiempo.
La altitud media de la órbita de la constelación SENTINEL-2 es de 786 km. La inclinación de la
órbita es 98,62 ° y el medio local Hora Solar (MLST) en el nodo descendente: 10:30 (de la
mañana). Este valor de MLST fue elegido como un compromiso entre un nivel adecuado de
iluminación solar y la minimización del potencial de la cobertura de nubes. El valor MLST es cerca
de la hora local del paso elevado LANDSAT y casi idéntica a la del SPOT-5, lo que permite la
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 4
integración de datos de SENTINEL-2 con las misiones existentes e históricas, y contribuir a la
recopilación de datos de series de tiempo a largo plazo.
3.2 Cobertura Geográfica
El satélite SENTINEL-2 adquiere sistemáticamente datos sobre zonas terrestres y costeras en una
banda de latitud que se extiende desde los 56 ° Sur (Isla Hornos, el cabo de Hornos, América del
Sur) a 83 ° norte (arriba Groenlandia). La recolección de datos dentro de esta región se incluye:
• islas de más de 100 km2 de superficie
• islas en la Unión Europea
• todas las demás islas a menos de 20 km de una costa
• el Mar Mediterráneo
• todos los cuerpos de aguas continentales
• todos los mares cerrados.
Además, para apoyar las actividades de calibración y validación de la misión en alternancia, los
SENTINEL-2 adquirirán observaciones adicionales sobre los sitios de calibración específicos,
como Domo-C en la Antártida.
3.3 Tipos de Producto
Los productos disponibles para los usuarios SENTINEL-2 (ya sean generados por el segmento de
tierra o por las Cajas de Herramientas de SENTINEL-2) se enumeran en la Tabla 1.
Tabla 1 Tipos de Productos Sentinel-2
Nombre Descripción High-Level Producción y
Distribución
Volumen de Datos
Nivel-1B Radiancia Top-of-atmosphere en la
geometría del sensor.
Generación Sistemática y
distribución on-line
27 MB
(25x23Km2)
Nivel-1C Reflectancia Top-of-atmosphere
Ortorectificada.
Generación Sistemática y
distribución on-line
500MB
(100x100Km2)
Nivel-2A Reflectancia Bottom-of-atmosphere
Ortorectificada.(Producto en
Prototipo)
Generado por el Usuario
utilizando el Tollbox de
Sentinel-2
600MB
(100x100Km2)
Los productos son una compilación de grillas de tamaños fijos, junto con una sola órbita. Una
grilla es la partición indivisible mínima de un producto (que contiene todas las posibles bandas
espectrales).
Para el Nivel-1B, una grilla cubre a unos 25 km de CA y 23 km AL. Para el Nivel-1C y Nivel-2A, las
grillas, también llamados azulejos, son 100 km2 orto-imágenes en proyección UTM / WGS84. El
sistema UTM (Universal Transversal de Mercator) divide la superficie de la Tierra en 60 zonas.
Cada zona UTM tiene una anchura vertical de 6° de longitud y anchura horizontal de 8° de
latitud. Los Azulejos son aproximadamente 500 MB de tamaño. Los azulejos se pueden total o
parcialmente cubiertos por los datos de imagen. (Vea Figura 1)
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 5
Figura 1 Grilla Sentinel-2 (Perú)
3.4 Resolución
El instrumento SENTINEL-2 proporciona mediciones con las siguientes resoluciones:
• La resolución temporal de un satélite en órbita es la frecuencia de revisita del satélite a una
ubicación particular. La frecuencia de revisita de cada satélite solo es de 10 días y la revisita
constelación combinada es de 5 días.
• La resolución espacial de un instrumento es la representación de la tierra de un detector
individual en un conjunto de sensores del satélite. Detalles sobre SENTINEL 2 la resolución
espacial se proporcionan en la sección resolución espacial.
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 6
• La resolución radiométrica de un instrumento es una determinación del nivel incremental de
la intensidad o de reflectancia que se puede representar o que se distingue por el sistema.
Cuanto mayor sea la resolución radiométrica, más capaz el dispositivo será de detectar
diferencias en la intensidad o reflectancia. Detalles sobre Sentinel-2 resolución radiométrica se
proporcionan en la sección Resoluciones radiométrica.
3.4.1 Resolución Espacial
La resolución espacial de SENTINEL-2 es dependiente de la banda espectral en particular:
• Resolución 10 metros (Banda 2, Banda3, Banda4 y Banda 8)
• Resolución 20 metros (Banda 5, Banda 6 , Banda 7, Banda 8a, Banda 11 y Banda 12)
• Resolución 60 metros (Banda 1, Banda 9 y Banda 10)
3.4.2 Resolución Radiométrica
Datos de Sentinel-2 se adquieren en 13 bandas espectrales en la VNIR y SWIR (Ver Tabla 2):
• Banda 2 (490 nm), Banda 3 (560 nm), Banda 4 (665 nm), Banda8 (842 nm).
• Banda 5 (705 nm), Banda 6 (740 nm), Banda 7 (783 nm), Banda 8a (865 nm), Banda 11 (1610
nm), Banda 12 (2190 nm).
• Banda 1 (443 nm), Banda (9945 nm) y Banda (1375 nm).
La resolución radiométrica es la capacidad del instrumento para distinguir diferencias en la
intensidad de la luz o de reflectancia. Cuanto mayor sea la resolución radiométrica, más precisa
será la imagen detectada.
Resolución radiométrica se expresa habitualmente como un número de bits, típicamente en el
intervalo de 8 a 16 bits. La resolución radiométrica del instrumento MSI es de 12 bits, lo que
permite que la imagen se adquiere en un rango de 0 a 4 095 valores posibles de intensidad de
luz. La precisión radiométrica es inferior al 5% (objetivo del 3%). Resolución radiométrica
también depende de la relación señal a ruido (SNR) del detector.
Figura 2 Resolución Espacial y Espectral de Sentinel-2
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 7
Tabla 2 Detalles de Espacial y Espectral de Sentinel-2
Bandas
Resolución Espacial
(m)
Resolución Espectral
(nm)
Banda 1 (Aerosol) 60 443
Banda 2 (Azul) 10 490
Banda 3 (Verde) 10 560
Banda 4 (Rojo) 10 665
Banda 5 (Infrarrojo cercano - NIR) 20 705
Banda 6 (Infrarrojo cercano - NIR) 20 740
Banda 7 (Infrarrojo cercano - NIR) 20 783
Banda 8 (Infrarrojo cercano - NIR) 10 842
Banda 8a (Infrarrojo cercano - NIR) 20 865
Banda 9 (Vapor de Agua) 60 9945
Banda 10 (Cirrus) 60 1375
Banda 11 (Infrarrojo Lejano - SWIR) 20 1610
Banda 12 (Infrarrojo Lejano - SWIR) 20 2190
4. COMPARACIONES CON MISIONES SIMILARES
La misión SENTINEL-2 proporciona apoyo a los servicios de vigilancia terrestre y, con su
capacidad de satélite gemelo, se asegurará la cobertura frecuente y sistemática para apoyar el
mapeo de cobertura de la tierra, cambios de uso, y una evaluación precisa de los parámetros
biogeofísicos como el Índice de Área Foliar (contenido LAI) y la hoja de clorofila (LCC).
Las adquisiciones de datos SENTINEL-2 proporcionarán continuidad del trabajo realizado
previamente por misiones patrimoniales tales como LANDSAT y SPOT (Ver Tabla 3). La técnica
ha sido diseñada para ser modificada y adaptada por los usuarios interesados en áreas temáticas
tales como:
• Ordenamiento del territorio
• Vigilancia agroambiental
• Monitoreo del agua
• Vigilancia de los bosques y la vegetación
• Carbono terrestre, la vigilancia de los recursos naturales
• Vigilancia de los cultivos mundiales.
Tabla 3 Comparación de Sentinel-2 con misiones importantes del patrimonio
Descripción LANDSAT 1-8 SPOT RAPIDEYE SENTINEL-2
Vida de la Misión 1972 - Presente 1986 - Presente 2009 - Presente 2015 - Presente
Instrumento Principal Scanner Pushbroom Pushbroom Pushbroom
Repetición de Ciclos
(días)
16 26 Diario 5*
Ancho de franja (km) 185 2x60 77 290
Bandas Espectrales 7 4 5 13
Resolución Espacial
(metros)
30, 60 2.5, 10, 20 5 10, 20, 60
Costo Gratuito Pago Pago Gratuito
* Configuración de 2 Satélites, el segundo satélite será puesto en órbita en mediados del año 2016.
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 8
5. ACCESO Y DESCARGA DE DATOS SENTINEL-2
En la actualidad la Agencia Espacial Europea – ESA, ha creado un portal de acceso de datos, de
los productos del proyecto COPERNICO, en la cual se tiene acceso a la información de las tomas
de imágenes de los satélites SENTINEL-1 y SENTINEL 2, este portal se puede acceder mediante
el link https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home en el cual podemos realizar diferentes tipos
de búsqueda realizando ciertos filtros.
5.1 Registro
Para el acceso a la información el usuario debe obtener un registro y estar enlazado a la base de
datos de la Agencia Espacial Europea – ESA (Ver Figura 3) para esto tendremos que irnos al icono
superior derecho con el nombre de SIGN UP y posteriormente seguir los pasos
correspondientes:
Figura 3 Portal de Acceso y Descarga de información del Proyecto COPERNICO.
• Paso 1: Registro de Usuario. (Ver Figura 4 y 5)
Figura 4 Formato de Registro ESA.
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 9
Figura 5 Inicio de Sesión
5.2 Selección de Área de Búsqueda
Posteriormente al registro e inicio de sesión se realiza la búsqueda del área de interés (Ver
Figura 6 y 7).
Figura 6 Inicio de Selección de Área de Interés
Figura 7 Área marcada como Seleccionada
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2
10
5.3 Filtro de Búsqueda
El portal de acceso tiene la opción de filtrar el tipo de búsqueda según sus misiones y así mismo
definir el periodo de toma de imagen: (Figura 8)
• Misión : Sentinel - 1 (Radar)
• Misión : Sentinel -2 (Multiespectral)
•
Para este caso solo se realizara el filtro para la búsqueda de imágenes Sentinel – 2 en el cual
nos proporcionará la opción de poder definir un umbral de porcentaje de cobertura de nubes
en nuestra selección.1
Figura 8 Filtros de Búsqueda
5.4 Opciones de Selección y Búsqueda
Una vez ubicado y seleccionado el archivo el cual se procederá a descargar, el visualizador del
portal no brinda las siguientes opciones: (Figura 9)
a) Misión (Sensor de toma).
b) Instrumento (MSI)
c) Fecha de Adquisición
d) Tamaño de Archivo
e) Zoom del Producto.
f) Ver Detalles del Producto.
g) Añadir al Carro de Productos.
h) Descarga del Producto.
1 En la actualidad para el Perú no se cuenta con imágenes totalmente libres de nubes por su temporalidad, por lo cual se recomienda no colocar un
umbral de % de nube.
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2
11
Figura 9. Opciones de selección y búsqueda
5.5 Previsualización y Descarga de Imágenes
Al realizar la selección del archivo podemos realizar una Previsualización del grupo de imágenes
a descargar, cabe mencionar que el portal de búsqueda agrupa las grillas (Granule) contiguas
para su descarga2
, generando solamente un archivo en formato Zip. (Figura 10 y 11)
Figura 10. Previsualización y Descarga de Imágenes
Figura 11. Agrupación y Codificación de Grillas
2
En la actualidad no existe una opción de descarga para realizar la selección individual de grilla. (Diciembre 2015.)
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2
12
6. MANIPULACIÓN DE DATOS SENTINEL-2
6.1 Descompresión de Fichero
Una vez adquirida las imágenes se procede a la descomprensión del fichero Zip3
para la
visualización de archivos. En este paso localizaremos las diferentes carpetas y subcarpetas con
información como (Figura 12 y 13):
• Un archivo manifest.safe que contiene la información general de los productos en XML
• Una imagen de vista previa en formato JPEG2000
• Subcarpetas para los conjuntos de datos, incluyendo datos de imagen (grillas/azulejos)
en formato GML-JPEG2000
• Subcarpetas para información de nivel Datastrip
• Una subcarpeta con datos auxiliares (por ejemplo Internacional de Rotación de la Tierra
y obras de consulta Sistemas (IERS) boletín)
• Vistas previas HTML
Figura 12. Estructura de Datos
Figura 13. Contenido de Archivos
3
Los productos SENTINEL-2 están a disposición de los usuarios en el formato-SENTINEL SAFE.
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2
13
6.2 Visualización de Formatos JPEG2000
Los datos de SENTINEL-2 se encuentran en el formato JPEG 2000 que es un estándar de
compresión y codificación digital de imágenes. Una ventaja de JPEG2000 es la posibilidad de
poder seleccionar un área de interés, evitando transmitir detalles de toda la extensión de la
imagen, permite la escalabilidad en la resolución, la calidad y la facilidad con manejo de datos
(descargar, cargar, compartir, streaming y procesamiento). JPEG 2000 es ahora una solución
estándar para comprimir muy grande, de banda múltiple, y mayores imágenes profundidad de
bits. Además, con la generalización del uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG), los
requisitos importantes como la resolución de la escalabilidad, la calidad y la accesibilidad de
imágenes muy detalladas sobre áreas muy grandes se han convertido en importantes factores
clave para permitir a los usuarios explotar la información más fácilmente, sin problemas y con
rapidez. JPEG 2000 ha sido adoptado como un estándar por varias organizaciones para
comprimir, almacenar, transmitir y visualizar imágenes geoespaciales. La extensión del formato
es “.jp2”. (Figura 14)
Figura 14. Archivos Formato JPEG2000
6.3 Manipulación de Formatos JPEG2000
Las imágenes SENTINEL-2 se encuentran compuestas por 13 diferentes bandas, cada una
representada por un segmento diferente del espectro electromagnético, para poder trabajar
con la combinación bandas SENTINEL-2, primero es necesario comprender las especificaciones
de cada una de ellas según el User Handbook4
(Ver Tabla 2), como se mencionó anteriormente
hay softwares que no están preparados para la lectura correcta de la metadata del sensor. Para
esta guía se mostrara un ejemplo básico con ArcGis para realizar una composición de bandas:
• Banda 2: azul (490 nm)
• Banda 3: verde (560 nm)
• Band a4: Rojo (665 nm)
Cada banda es un archivo de imagen independiente con una resolución espacial de 10 metros.
Se añadirá cada banda a ArcMap en forma de arrastrar desde el explorador de Windows (Figura
15).
4
Sentinel-2 User Handbook Rev 2 (24/07/2015)
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 14
Figura 15. Archivos Añadidos
Posteriormente nos dirigimos al ArcToolbox, Seleccionamos Data Management -> Raster ->
Raster Processing -> Composite Bands, Doble Click en Composite Bands tool (Figura 16).
Figura 16. Herramienta de Composición de Raster
Posteriormente se cargan las bandas a la lista de Inputs de Raster en forma ordenada siendo de
mayor a menor (432), y posteriormente se le brinda el nombre y directorio de Salida (Figura 17
y 18).
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 15
Figura 17. Composición de Raster Combinación 432
Figura 18. Combinación 432
7. TOOLBOX SNAP
La ESA ha venido desarrollando Tollbox gratuitos de código abierto para la explotación científica
de las misiones Sentinel. Este trabajo es financiado a través de la "explotación científica de las
misiones operacionales (SEOM)", el Tollbox de SENTINEL-2 consta de un amplio conjunto de
herramientas de visualización, análisis y procesamiento para la explotación de datos MSI. El
Toolbox SNAP Desktop no solamente trabaja con datos de la misión Sentinel sino también de
otras misiones de la ESA Envisat (MERIS y AATSR), ERS (ATSR), así como los datos de terceros de
RapidEye, SPOT, MODIS (de Aqua y Terra), Landsat (TM), ALOS (AVNIR y PRISM) y otros. Las
diversas herramientas se pueden ejecutar desde una aplicación de escritorio intuitiva o por
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 16
medio de una interfaz de línea de comandos. Las características fundamentales de este Tollbox
son:
• Visualización de imágenes muy rápido y la navegación, incluso de imágenes giga-pixel
• Marco de Procesamiento Gráfico (GPF): para la creación de cadenas de procesamiento
definidos por el usuario.
• Gestión avanzada de capas que permite añadir y manipular nuevas plantillas, tales como
imágenes de otras bandas, imágenes de servidores WMS o shapefiles ESRI.
• Definiciones región de intereses para las estadísticas.
• Aritmética de Bandas.
• Reproyección precisa y orto-rectificación.
• Geo-codificación y rectificación mediante puntos de control en tierra.
• Descarga DEM SRTM automática y selección de grillas.
• Biblioteca Producto para la digitalización y catalogación de archivos grandes de manera
eficiente.
• Multithreading y soporte de procesadores multi-core.
• Visualización integrada WorldWind.
7.1 Descarga e Instalación SNAP Desktop
Esta herramienta nos permitirá manipular, analizar y exportar/importar toda información
generada por la misión Sentinel, para esto procederemos a las descarga desde el link
http://step.esa.int/main/download/ definiremos la descarga según el sistema operativo que
tengamos instalado (Windows 32/64Bits, Mac OS X y Unix 64Bits). Una vez realizado la descarga
de esa-snap_windows-x64_2_0 se procederá a la instalación del mismo.
7.2 Apertura, Remuestreo y Exportación archivos Sentinel-2
Como se había mencionado anteriormente el SNAP Desktop nos permitirá realizar diferentes
operaciones a la información brindada por la misión Sentinel-2, para esta guía básica se estará
realizando la apertura del metadata de la Grilla T19LDD (Figura 19 y 20).
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 2
1. INTRODUCCION
En la actualidad el Perú viene ejecutando diferentes proyectos en el sector Forestal y
Medioambiental, por lo cual la demanda y uso de imágenes satelitales se ha vuelvo un insumo
de vital importancia para la identificación y cuantificación de las diferentes características de
nuestro territorio, para citar ciertos ejemplos como; la Zonificación Ecológica Económica (ZEE’s),
Proyectos de Carbono Forestal (REDD+), Inventarios Forestales, Riesgos y otros. Hasta el
momento se había venido usando imágenes de resolución media como las de brindadas por la
U.S. Geological Survey – USGS con el programa Landsat de acceso gratuito y así mismo imágenes
de alta resolución las cuales eran adquiridas comercialmente, debido por sus altos costos son
de difícil acceso para las diferentes iniciativas en ejecución. Por lo cual un equipo de
especialistas de la Unión Europea inicia hace unos años atrás el programa Copérnico, el cual
trata de buscar una nueva opción para la mejora de adquisición de datos espaciales y sin dejar
de lado el aspecto espectral.
De tal manera la Agencia Espacial Europea (ESA) compuesta por 22 Estados miembros, crea el
Programa Copérnico para la Observación de la Tierra, el más ambicioso de la historia de la
teledetección civil, diseñado para suministrar información actualizada y de fácil acceso para
mejorar la gestión del medio ambiente, comprender y mitigar los efectos del cambio climático.
Este programa tiene programado cinco misiones y cada una está conformada por varios
satélites.
Una de las misiones es Sentinel-2, lanzado al espacio el 23 de junio de 2015, mediante el Cohete
Vega, parte de la constelación de dos satélites, las cuales proporcionaran imágenes ópticas de
alta resolución para monitorear la superficie de nuestro planeta y dar la continuidad a la posición
actual de las misiones Landsat. Estos sensores estarán equipados con sensores Multiespectrales
(MSI). Las cuales ayudaran considerablemente a la identificación y cuantificaciones de áreas de
cambio y usos de la tierra.
En la actualidad aún son pocos los software’s los cuales tiene en sus plataformas los códigos y
así mismo los algoritmos para el procesamiento, pero para esto la ESA ha proporcionado una
herramienta propia para la gestión de esta información.
Esta información brindada por este programa será de vital importancia para el desarrollo e
implementación de varios de los proyectos e iniciativas que vienen o vendrán ejecutándose.
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 18
Figura 21. Opciones de Remuestreo
* Para esta guía se estará remuestreando a la Resolución de 10 metros.
Una vez aperturado el archivo, el entorno de SNAP-Desktop cargara toda la información
correspondiente a Grilla seleccionada (Figura 22).
Figura 22. Estructura de Datos Sentinel-2 en SNAP Desktop
Posteriormente se puede realizar una combinación de bandas, para un análisis temporal, cabe
señalar que este compuesto generado es temporal, para aspectos visuales (Figura 23).
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 19
Figura 23. Generación de Compuesto
El SNAP-Desktop no brinda 2 opciones determinadas de visualización del compuesto (Figura 24):
• Color Natural (B432).
• Falso Color Infrarojo (B843)
Figura 24. Opciones de Compuesto
Seguidamente después de seleccionar el tipo de compuesto a visualizar, este es cargado en la
plataforma del ToolBox el cual nos brindará varias opciones de navegación dentro de la imagen
(Figura 25).
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 20
Figura 25. Visualización de Compuesto Falso Color - 432
Una vez observado y revisada nuestra imagen esta podrá ser exportada (Figura 26 y 27) en
diferentes formatos para su tratamiento y manipulación de datos en otros softwares’s
comerciales o de libre acceso. El formato más soportado es el GeoTIFF, debido a que pertenece
a un estándar de metadatos que permite almacenar información georreferenciada encajada a
un archivo de formato TIFF, la información adicional incluye el tipo de proyección, sistema de
coordenadas, elipsoide, datum y todo lo necesario para que la imagen pueda ser
automáticamente posicionada en un sistema de referencia espacial.
Figura 26. Exportar GeoTIFF
Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 21
Figura 27. Proceso de Exportación
Una vez que se tenga el archivo exportado se podrá ser manipulado por cualquier tipo de
software de procesamiento de imágenes satelitales.
Cabe mencionar que al ser exportado a este formato el archivo original en JPEG2000 cuenta con
un tamaño de 342MB y al ser exportado el archivo GeoTIFF el peso del mismo es de 8.04GB, por
tal motivo queda a evaluación del usuario final el definir el tipo de formato a manipular/analizar.
8. REFERENCIAS
Document SENTINEL-2 User Handbook – ESA. Julio 2015.
LDCM Press Kit. USGS Landsat Data Continuity Mission. February 2013.
ESA Bulletin 131. August 2007.
Los Programas de Investigación científica de Lakatos – Jorge Pajuelo .
Copernicus is the European Earth Observation and Monitoring Programme. Brochure –
2013.
Portal Web ESA - http://sentinel.esa.int
Contacto:
Geog. Andrés Alejandro León Taquia
Especialista de Sistema de Información Geográfica y Percepción Remota
Correo: janofiles@yahoo.com
Agradecimiento:
Al Equipo de la Sala de Observación OTCA - Perú
Especialista Teledetección Geog. Christian Vargas G.
Ing. Eduardo Rojas B.

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  • 2. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 1 CONTENIDO 1. INTRODUCCION .................................................................................................................... 2 2. DESCRIPCIÓN GENERAL........................................................................................................ 3 3. CARACTERÍSTICAS................................................................................................................. 3 3.1 Órbita.................................................................................................................................. 3 3.2 Cobertura Geográfica ......................................................................................................... 4 3.3 Tipos de Producto............................................................................................................... 4 3.4 Resolución........................................................................................................................... 5 3.4.1 Resolución Espacial ..................................................................................................... 6 3.4.2 Resolución Radiométrica............................................................................................. 6 4. COMPARACIONES CON MISIONES SIMILARES..................................................................... 7 5. ACCESO Y DESCARGA DE DATOS SENTINEL-2...................................................................... 8 5.1 Registro............................................................................................................................... 8 5.2 Selección de Área de Búsqueda ......................................................................................... 9 5.3 Filtro de Búsqueda............................................................................................................ 10 5.4 Opciones de Selección y Búsqueda.................................................................................. 10 5.5 Previsualización y Descarga de Imágenes........................................................................ 11 6. MANIPULACIÓN DE DATOS SENTINEL-2 ................................................................................ 12 6.1 Descompresión de Fichero............................................................................................... 12 6.2 Visualización de Formatos JPEG2000............................................................................... 13 6.3 Manipulación de Formatos JPEG2000 ............................................................................. 13 7. TOOLBOX SNAP....................................................................................................................... 15 7.1 Descarga e Instalación SNAP Desktop ............................................................................. 16 7.2 Apertura, Remuestreo y Exportación archivos Sentinel-2.............................................. 16 8. REFERENCIAS .......................................................................................................................... 21
  • 3. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 2 1. INTRODUCCION En la actualidad el Perú viene ejecutando diferentes proyectos en el sector Forestal y Medioambiental, por lo cual la demanda y uso de imágenes satelitales se ha vuelvo un insumo de vital importancia para la identificación y cuantificación de las diferentes características de nuestro territorio, para citar ciertos ejemplos como; la Zonificación Ecológica Económica (ZEE’s), Proyectos de Carbono Forestal (REDD+), Inventarios Forestales, Riesgos y otros. Hasta el momento se había venido usando imágenes de resolución media como las de brindadas por la U.S. Geological Survey – USGS con el programa Landsat de acceso gratuito y así mismo imágenes de alta resolución las cuales eran adquiridas comercialmente, debido por sus altos costos son de difícil acceso para las diferentes iniciativas en ejecución. Por lo cual un equipo de especialistas de la Unión Europea inicia hace unos años atrás el programa Copérnico, el cual trata de buscar una nueva opción para la mejora de adquisición de datos espaciales y sin dejar de lado el aspecto espectral. De tal manera la Agencia Espacial Europea (ESA) compuesta por 22 Estados miembros, crea el Programa Copérnico para la Observación de la Tierra, el más ambicioso de la historia de la teledetección civil, diseñado para suministrar información actualizada y de fácil acceso para mejorar la gestión del medio ambiente, comprender y mitigar los efectos del cambio climático. Este programa tiene programado cinco misiones y cada una está conformada por varios satélites. Una de las misiones es Sentinel-2, lanzado al espacio el 23 de junio de 2015, mediante el Cohete Vega, parte de la constelación de dos satélites, las cuales proporcionaran imágenes ópticas de alta resolución para monitorear la superficie de nuestro planeta y dar la continuidad a la posición actual de las misiones Landsat. Estos sensores estarán equipados con sensores Multiespectrales (MSI). Las cuales ayudaran considerablemente a la identificación y cuantificaciones de áreas de cambio y usos de la tierra. En la actualidad aún son pocos los software’s los cuales tiene en sus plataformas los códigos y así mismo los algoritmos para el procesamiento, pero para esto la ESA ha proporcionado una herramienta propia para la gestión de esta información. Esta información brindada por este programa será de vital importancia para el desarrollo e implementación de varios de los proyectos e iniciativas que vienen o vendrán ejecutándose.
  • 4. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 3 2. DESCRIPCIÓN GENERAL SENTINEL-2 cuenta con instrumentos de captura multiespectral, está fundamentada en las misiones SPOT (Francia) y los Satélites de la misión Landsat (Estados Unidos). La cámara multiespectral es la más avanzada de su tipo, de hecho es la primera misión óptica de la observación de la Tierra de su clase, debido a que incluye tres bandas en el “red edge” que proporciona información clave sobre el estado de la vegetación. Este avanzado productor de imágenes utiliza el concepto Push-Broom y su diseño ha sido impulsado por las grandes exigencias 290 km junto con el alto rendimiento geométrico y espectral requeridas en las mediciones. Integra dos grandes planos focales visibles del infrarrojo cercano y de onda corta del infrarrojo, cada una equipada con 12 detectores y la integración de 450 000 píxeles. Los píxeles que pueden fallar en el curso de la misión pueden ser reemplazados por píxeles redundantes. Dos tipos de detectores integran filtros de alta calidad para aislar las bandas espectrales perfectamente. 3. CARACTERÍSTICAS Cada uno de los satélites Sentinel-2 pesa aproximadamente 1,2 toneladas, y está diseñado para ser compatible con los pequeños lanzadores como VEGA y Rockot. La vida útil de satélite es de 7.25 años, que incluye una fase de puesta en 3 meses en órbita. Baterías y propulsores se han proporcionado para dar cabida a 12 años de operaciones, incluida la final de la vida maniobras de órbita. Dos satélites idénticos SENTINEL-2 funcionarán de forma simultánea, por etapas a 180 ° entre sí, en una órbita sincronizada con el sol a una altitud media de 786 km. La posición de cada satélite SENTINEL-2 en su órbita se medirá por un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) receptor de doble frecuencia. La exactitud Orbital será mantenida por un sistema de propulsión dedicado. El sistema de satélites SENTINEL-2 está siendo desarrollado por un consorcio industrial liderado por Astrium GmbH (Alemania). Astrium SAS (Francia) es responsable del instrumento multiespectral (MSI). 3.1 Órbita La órbita SENTINEL-2 está sincronizada con el sol. Órbitas Sun-synchronous se utilizan para asegurar el ángulo de la luz solar sobre la superficie de la Tierra se mantenga constante. Aparte de pequeñas variaciones estacionales, anclaje de la órbita de los satélites al ángulo del sol minimiza el impacto potencial de las sombras y los niveles de iluminación en el suelo. Esto asegura la consistencia en el tiempo y es fundamental en la evaluación de los datos de series de tiempo. La altitud media de la órbita de la constelación SENTINEL-2 es de 786 km. La inclinación de la órbita es 98,62 ° y el medio local Hora Solar (MLST) en el nodo descendente: 10:30 (de la mañana). Este valor de MLST fue elegido como un compromiso entre un nivel adecuado de iluminación solar y la minimización del potencial de la cobertura de nubes. El valor MLST es cerca de la hora local del paso elevado LANDSAT y casi idéntica a la del SPOT-5, lo que permite la
  • 5. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 4 integración de datos de SENTINEL-2 con las misiones existentes e históricas, y contribuir a la recopilación de datos de series de tiempo a largo plazo. 3.2 Cobertura Geográfica El satélite SENTINEL-2 adquiere sistemáticamente datos sobre zonas terrestres y costeras en una banda de latitud que se extiende desde los 56 ° Sur (Isla Hornos, el cabo de Hornos, América del Sur) a 83 ° norte (arriba Groenlandia). La recolección de datos dentro de esta región se incluye: • islas de más de 100 km2 de superficie • islas en la Unión Europea • todas las demás islas a menos de 20 km de una costa • el Mar Mediterráneo • todos los cuerpos de aguas continentales • todos los mares cerrados. Además, para apoyar las actividades de calibración y validación de la misión en alternancia, los SENTINEL-2 adquirirán observaciones adicionales sobre los sitios de calibración específicos, como Domo-C en la Antártida. 3.3 Tipos de Producto Los productos disponibles para los usuarios SENTINEL-2 (ya sean generados por el segmento de tierra o por las Cajas de Herramientas de SENTINEL-2) se enumeran en la Tabla 1. Tabla 1 Tipos de Productos Sentinel-2 Nombre Descripción High-Level Producción y Distribución Volumen de Datos Nivel-1B Radiancia Top-of-atmosphere en la geometría del sensor. Generación Sistemática y distribución on-line 27 MB (25x23Km2) Nivel-1C Reflectancia Top-of-atmosphere Ortorectificada. Generación Sistemática y distribución on-line 500MB (100x100Km2) Nivel-2A Reflectancia Bottom-of-atmosphere Ortorectificada.(Producto en Prototipo) Generado por el Usuario utilizando el Tollbox de Sentinel-2 600MB (100x100Km2) Los productos son una compilación de grillas de tamaños fijos, junto con una sola órbita. Una grilla es la partición indivisible mínima de un producto (que contiene todas las posibles bandas espectrales). Para el Nivel-1B, una grilla cubre a unos 25 km de CA y 23 km AL. Para el Nivel-1C y Nivel-2A, las grillas, también llamados azulejos, son 100 km2 orto-imágenes en proyección UTM / WGS84. El sistema UTM (Universal Transversal de Mercator) divide la superficie de la Tierra en 60 zonas. Cada zona UTM tiene una anchura vertical de 6° de longitud y anchura horizontal de 8° de latitud. Los Azulejos son aproximadamente 500 MB de tamaño. Los azulejos se pueden total o parcialmente cubiertos por los datos de imagen. (Vea Figura 1)
  • 6. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 5 Figura 1 Grilla Sentinel-2 (Perú) 3.4 Resolución El instrumento SENTINEL-2 proporciona mediciones con las siguientes resoluciones: • La resolución temporal de un satélite en órbita es la frecuencia de revisita del satélite a una ubicación particular. La frecuencia de revisita de cada satélite solo es de 10 días y la revisita constelación combinada es de 5 días. • La resolución espacial de un instrumento es la representación de la tierra de un detector individual en un conjunto de sensores del satélite. Detalles sobre SENTINEL 2 la resolución espacial se proporcionan en la sección resolución espacial.
  • 7. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 6 • La resolución radiométrica de un instrumento es una determinación del nivel incremental de la intensidad o de reflectancia que se puede representar o que se distingue por el sistema. Cuanto mayor sea la resolución radiométrica, más capaz el dispositivo será de detectar diferencias en la intensidad o reflectancia. Detalles sobre Sentinel-2 resolución radiométrica se proporcionan en la sección Resoluciones radiométrica. 3.4.1 Resolución Espacial La resolución espacial de SENTINEL-2 es dependiente de la banda espectral en particular: • Resolución 10 metros (Banda 2, Banda3, Banda4 y Banda 8) • Resolución 20 metros (Banda 5, Banda 6 , Banda 7, Banda 8a, Banda 11 y Banda 12) • Resolución 60 metros (Banda 1, Banda 9 y Banda 10) 3.4.2 Resolución Radiométrica Datos de Sentinel-2 se adquieren en 13 bandas espectrales en la VNIR y SWIR (Ver Tabla 2): • Banda 2 (490 nm), Banda 3 (560 nm), Banda 4 (665 nm), Banda8 (842 nm). • Banda 5 (705 nm), Banda 6 (740 nm), Banda 7 (783 nm), Banda 8a (865 nm), Banda 11 (1610 nm), Banda 12 (2190 nm). • Banda 1 (443 nm), Banda (9945 nm) y Banda (1375 nm). La resolución radiométrica es la capacidad del instrumento para distinguir diferencias en la intensidad de la luz o de reflectancia. Cuanto mayor sea la resolución radiométrica, más precisa será la imagen detectada. Resolución radiométrica se expresa habitualmente como un número de bits, típicamente en el intervalo de 8 a 16 bits. La resolución radiométrica del instrumento MSI es de 12 bits, lo que permite que la imagen se adquiere en un rango de 0 a 4 095 valores posibles de intensidad de luz. La precisión radiométrica es inferior al 5% (objetivo del 3%). Resolución radiométrica también depende de la relación señal a ruido (SNR) del detector. Figura 2 Resolución Espacial y Espectral de Sentinel-2
  • 8. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 7 Tabla 2 Detalles de Espacial y Espectral de Sentinel-2 Bandas Resolución Espacial (m) Resolución Espectral (nm) Banda 1 (Aerosol) 60 443 Banda 2 (Azul) 10 490 Banda 3 (Verde) 10 560 Banda 4 (Rojo) 10 665 Banda 5 (Infrarrojo cercano - NIR) 20 705 Banda 6 (Infrarrojo cercano - NIR) 20 740 Banda 7 (Infrarrojo cercano - NIR) 20 783 Banda 8 (Infrarrojo cercano - NIR) 10 842 Banda 8a (Infrarrojo cercano - NIR) 20 865 Banda 9 (Vapor de Agua) 60 9945 Banda 10 (Cirrus) 60 1375 Banda 11 (Infrarrojo Lejano - SWIR) 20 1610 Banda 12 (Infrarrojo Lejano - SWIR) 20 2190 4. COMPARACIONES CON MISIONES SIMILARES La misión SENTINEL-2 proporciona apoyo a los servicios de vigilancia terrestre y, con su capacidad de satélite gemelo, se asegurará la cobertura frecuente y sistemática para apoyar el mapeo de cobertura de la tierra, cambios de uso, y una evaluación precisa de los parámetros biogeofísicos como el Índice de Área Foliar (contenido LAI) y la hoja de clorofila (LCC). Las adquisiciones de datos SENTINEL-2 proporcionarán continuidad del trabajo realizado previamente por misiones patrimoniales tales como LANDSAT y SPOT (Ver Tabla 3). La técnica ha sido diseñada para ser modificada y adaptada por los usuarios interesados en áreas temáticas tales como: • Ordenamiento del territorio • Vigilancia agroambiental • Monitoreo del agua • Vigilancia de los bosques y la vegetación • Carbono terrestre, la vigilancia de los recursos naturales • Vigilancia de los cultivos mundiales. Tabla 3 Comparación de Sentinel-2 con misiones importantes del patrimonio Descripción LANDSAT 1-8 SPOT RAPIDEYE SENTINEL-2 Vida de la Misión 1972 - Presente 1986 - Presente 2009 - Presente 2015 - Presente Instrumento Principal Scanner Pushbroom Pushbroom Pushbroom Repetición de Ciclos (días) 16 26 Diario 5* Ancho de franja (km) 185 2x60 77 290 Bandas Espectrales 7 4 5 13 Resolución Espacial (metros) 30, 60 2.5, 10, 20 5 10, 20, 60 Costo Gratuito Pago Pago Gratuito * Configuración de 2 Satélites, el segundo satélite será puesto en órbita en mediados del año 2016.
  • 9. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 8 5. ACCESO Y DESCARGA DE DATOS SENTINEL-2 En la actualidad la Agencia Espacial Europea – ESA, ha creado un portal de acceso de datos, de los productos del proyecto COPERNICO, en la cual se tiene acceso a la información de las tomas de imágenes de los satélites SENTINEL-1 y SENTINEL 2, este portal se puede acceder mediante el link https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home en el cual podemos realizar diferentes tipos de búsqueda realizando ciertos filtros. 5.1 Registro Para el acceso a la información el usuario debe obtener un registro y estar enlazado a la base de datos de la Agencia Espacial Europea – ESA (Ver Figura 3) para esto tendremos que irnos al icono superior derecho con el nombre de SIGN UP y posteriormente seguir los pasos correspondientes: Figura 3 Portal de Acceso y Descarga de información del Proyecto COPERNICO. • Paso 1: Registro de Usuario. (Ver Figura 4 y 5) Figura 4 Formato de Registro ESA.
  • 10. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 9 Figura 5 Inicio de Sesión 5.2 Selección de Área de Búsqueda Posteriormente al registro e inicio de sesión se realiza la búsqueda del área de interés (Ver Figura 6 y 7). Figura 6 Inicio de Selección de Área de Interés Figura 7 Área marcada como Seleccionada
  • 11. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 10 5.3 Filtro de Búsqueda El portal de acceso tiene la opción de filtrar el tipo de búsqueda según sus misiones y así mismo definir el periodo de toma de imagen: (Figura 8) • Misión : Sentinel - 1 (Radar) • Misión : Sentinel -2 (Multiespectral) • Para este caso solo se realizara el filtro para la búsqueda de imágenes Sentinel – 2 en el cual nos proporcionará la opción de poder definir un umbral de porcentaje de cobertura de nubes en nuestra selección.1 Figura 8 Filtros de Búsqueda 5.4 Opciones de Selección y Búsqueda Una vez ubicado y seleccionado el archivo el cual se procederá a descargar, el visualizador del portal no brinda las siguientes opciones: (Figura 9) a) Misión (Sensor de toma). b) Instrumento (MSI) c) Fecha de Adquisición d) Tamaño de Archivo e) Zoom del Producto. f) Ver Detalles del Producto. g) Añadir al Carro de Productos. h) Descarga del Producto. 1 En la actualidad para el Perú no se cuenta con imágenes totalmente libres de nubes por su temporalidad, por lo cual se recomienda no colocar un umbral de % de nube.
  • 12. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 11 Figura 9. Opciones de selección y búsqueda 5.5 Previsualización y Descarga de Imágenes Al realizar la selección del archivo podemos realizar una Previsualización del grupo de imágenes a descargar, cabe mencionar que el portal de búsqueda agrupa las grillas (Granule) contiguas para su descarga2 , generando solamente un archivo en formato Zip. (Figura 10 y 11) Figura 10. Previsualización y Descarga de Imágenes Figura 11. Agrupación y Codificación de Grillas 2 En la actualidad no existe una opción de descarga para realizar la selección individual de grilla. (Diciembre 2015.)
  • 13. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 12 6. MANIPULACIÓN DE DATOS SENTINEL-2 6.1 Descompresión de Fichero Una vez adquirida las imágenes se procede a la descomprensión del fichero Zip3 para la visualización de archivos. En este paso localizaremos las diferentes carpetas y subcarpetas con información como (Figura 12 y 13): • Un archivo manifest.safe que contiene la información general de los productos en XML • Una imagen de vista previa en formato JPEG2000 • Subcarpetas para los conjuntos de datos, incluyendo datos de imagen (grillas/azulejos) en formato GML-JPEG2000 • Subcarpetas para información de nivel Datastrip • Una subcarpeta con datos auxiliares (por ejemplo Internacional de Rotación de la Tierra y obras de consulta Sistemas (IERS) boletín) • Vistas previas HTML Figura 12. Estructura de Datos Figura 13. Contenido de Archivos 3 Los productos SENTINEL-2 están a disposición de los usuarios en el formato-SENTINEL SAFE.
  • 14. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 13 6.2 Visualización de Formatos JPEG2000 Los datos de SENTINEL-2 se encuentran en el formato JPEG 2000 que es un estándar de compresión y codificación digital de imágenes. Una ventaja de JPEG2000 es la posibilidad de poder seleccionar un área de interés, evitando transmitir detalles de toda la extensión de la imagen, permite la escalabilidad en la resolución, la calidad y la facilidad con manejo de datos (descargar, cargar, compartir, streaming y procesamiento). JPEG 2000 es ahora una solución estándar para comprimir muy grande, de banda múltiple, y mayores imágenes profundidad de bits. Además, con la generalización del uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG), los requisitos importantes como la resolución de la escalabilidad, la calidad y la accesibilidad de imágenes muy detalladas sobre áreas muy grandes se han convertido en importantes factores clave para permitir a los usuarios explotar la información más fácilmente, sin problemas y con rapidez. JPEG 2000 ha sido adoptado como un estándar por varias organizaciones para comprimir, almacenar, transmitir y visualizar imágenes geoespaciales. La extensión del formato es “.jp2”. (Figura 14) Figura 14. Archivos Formato JPEG2000 6.3 Manipulación de Formatos JPEG2000 Las imágenes SENTINEL-2 se encuentran compuestas por 13 diferentes bandas, cada una representada por un segmento diferente del espectro electromagnético, para poder trabajar con la combinación bandas SENTINEL-2, primero es necesario comprender las especificaciones de cada una de ellas según el User Handbook4 (Ver Tabla 2), como se mencionó anteriormente hay softwares que no están preparados para la lectura correcta de la metadata del sensor. Para esta guía se mostrara un ejemplo básico con ArcGis para realizar una composición de bandas: • Banda 2: azul (490 nm) • Banda 3: verde (560 nm) • Band a4: Rojo (665 nm) Cada banda es un archivo de imagen independiente con una resolución espacial de 10 metros. Se añadirá cada banda a ArcMap en forma de arrastrar desde el explorador de Windows (Figura 15). 4 Sentinel-2 User Handbook Rev 2 (24/07/2015)
  • 15. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 14 Figura 15. Archivos Añadidos Posteriormente nos dirigimos al ArcToolbox, Seleccionamos Data Management -> Raster -> Raster Processing -> Composite Bands, Doble Click en Composite Bands tool (Figura 16). Figura 16. Herramienta de Composición de Raster Posteriormente se cargan las bandas a la lista de Inputs de Raster en forma ordenada siendo de mayor a menor (432), y posteriormente se le brinda el nombre y directorio de Salida (Figura 17 y 18).
  • 16. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 15 Figura 17. Composición de Raster Combinación 432 Figura 18. Combinación 432 7. TOOLBOX SNAP La ESA ha venido desarrollando Tollbox gratuitos de código abierto para la explotación científica de las misiones Sentinel. Este trabajo es financiado a través de la "explotación científica de las misiones operacionales (SEOM)", el Tollbox de SENTINEL-2 consta de un amplio conjunto de herramientas de visualización, análisis y procesamiento para la explotación de datos MSI. El Toolbox SNAP Desktop no solamente trabaja con datos de la misión Sentinel sino también de otras misiones de la ESA Envisat (MERIS y AATSR), ERS (ATSR), así como los datos de terceros de RapidEye, SPOT, MODIS (de Aqua y Terra), Landsat (TM), ALOS (AVNIR y PRISM) y otros. Las diversas herramientas se pueden ejecutar desde una aplicación de escritorio intuitiva o por
  • 17. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 16 medio de una interfaz de línea de comandos. Las características fundamentales de este Tollbox son: • Visualización de imágenes muy rápido y la navegación, incluso de imágenes giga-pixel • Marco de Procesamiento Gráfico (GPF): para la creación de cadenas de procesamiento definidos por el usuario. • Gestión avanzada de capas que permite añadir y manipular nuevas plantillas, tales como imágenes de otras bandas, imágenes de servidores WMS o shapefiles ESRI. • Definiciones región de intereses para las estadísticas. • Aritmética de Bandas. • Reproyección precisa y orto-rectificación. • Geo-codificación y rectificación mediante puntos de control en tierra. • Descarga DEM SRTM automática y selección de grillas. • Biblioteca Producto para la digitalización y catalogación de archivos grandes de manera eficiente. • Multithreading y soporte de procesadores multi-core. • Visualización integrada WorldWind. 7.1 Descarga e Instalación SNAP Desktop Esta herramienta nos permitirá manipular, analizar y exportar/importar toda información generada por la misión Sentinel, para esto procederemos a las descarga desde el link http://step.esa.int/main/download/ definiremos la descarga según el sistema operativo que tengamos instalado (Windows 32/64Bits, Mac OS X y Unix 64Bits). Una vez realizado la descarga de esa-snap_windows-x64_2_0 se procederá a la instalación del mismo. 7.2 Apertura, Remuestreo y Exportación archivos Sentinel-2 Como se había mencionado anteriormente el SNAP Desktop nos permitirá realizar diferentes operaciones a la información brindada por la misión Sentinel-2, para esta guía básica se estará realizando la apertura del metadata de la Grilla T19LDD (Figura 19 y 20).
  • 18. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 2 1. INTRODUCCION En la actualidad el Perú viene ejecutando diferentes proyectos en el sector Forestal y Medioambiental, por lo cual la demanda y uso de imágenes satelitales se ha vuelvo un insumo de vital importancia para la identificación y cuantificación de las diferentes características de nuestro territorio, para citar ciertos ejemplos como; la Zonificación Ecológica Económica (ZEE’s), Proyectos de Carbono Forestal (REDD+), Inventarios Forestales, Riesgos y otros. Hasta el momento se había venido usando imágenes de resolución media como las de brindadas por la U.S. Geological Survey – USGS con el programa Landsat de acceso gratuito y así mismo imágenes de alta resolución las cuales eran adquiridas comercialmente, debido por sus altos costos son de difícil acceso para las diferentes iniciativas en ejecución. Por lo cual un equipo de especialistas de la Unión Europea inicia hace unos años atrás el programa Copérnico, el cual trata de buscar una nueva opción para la mejora de adquisición de datos espaciales y sin dejar de lado el aspecto espectral. De tal manera la Agencia Espacial Europea (ESA) compuesta por 22 Estados miembros, crea el Programa Copérnico para la Observación de la Tierra, el más ambicioso de la historia de la teledetección civil, diseñado para suministrar información actualizada y de fácil acceso para mejorar la gestión del medio ambiente, comprender y mitigar los efectos del cambio climático. Este programa tiene programado cinco misiones y cada una está conformada por varios satélites. Una de las misiones es Sentinel-2, lanzado al espacio el 23 de junio de 2015, mediante el Cohete Vega, parte de la constelación de dos satélites, las cuales proporcionaran imágenes ópticas de alta resolución para monitorear la superficie de nuestro planeta y dar la continuidad a la posición actual de las misiones Landsat. Estos sensores estarán equipados con sensores Multiespectrales (MSI). Las cuales ayudaran considerablemente a la identificación y cuantificaciones de áreas de cambio y usos de la tierra. En la actualidad aún son pocos los software’s los cuales tiene en sus plataformas los códigos y así mismo los algoritmos para el procesamiento, pero para esto la ESA ha proporcionado una herramienta propia para la gestión de esta información. Esta información brindada por este programa será de vital importancia para el desarrollo e implementación de varios de los proyectos e iniciativas que vienen o vendrán ejecutándose.
  • 19. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 18 Figura 21. Opciones de Remuestreo * Para esta guía se estará remuestreando a la Resolución de 10 metros. Una vez aperturado el archivo, el entorno de SNAP-Desktop cargara toda la información correspondiente a Grilla seleccionada (Figura 22). Figura 22. Estructura de Datos Sentinel-2 en SNAP Desktop Posteriormente se puede realizar una combinación de bandas, para un análisis temporal, cabe señalar que este compuesto generado es temporal, para aspectos visuales (Figura 23).
  • 20. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 19 Figura 23. Generación de Compuesto El SNAP-Desktop no brinda 2 opciones determinadas de visualización del compuesto (Figura 24): • Color Natural (B432). • Falso Color Infrarojo (B843) Figura 24. Opciones de Compuesto Seguidamente después de seleccionar el tipo de compuesto a visualizar, este es cargado en la plataforma del ToolBox el cual nos brindará varias opciones de navegación dentro de la imagen (Figura 25).
  • 21. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 20 Figura 25. Visualización de Compuesto Falso Color - 432 Una vez observado y revisada nuestra imagen esta podrá ser exportada (Figura 26 y 27) en diferentes formatos para su tratamiento y manipulación de datos en otros softwares’s comerciales o de libre acceso. El formato más soportado es el GeoTIFF, debido a que pertenece a un estándar de metadatos que permite almacenar información georreferenciada encajada a un archivo de formato TIFF, la información adicional incluye el tipo de proyección, sistema de coordenadas, elipsoide, datum y todo lo necesario para que la imagen pueda ser automáticamente posicionada en un sistema de referencia espacial. Figura 26. Exportar GeoTIFF
  • 22. Descripción, Descarga y Manipulación de Productos Sentinel-2 21 Figura 27. Proceso de Exportación Una vez que se tenga el archivo exportado se podrá ser manipulado por cualquier tipo de software de procesamiento de imágenes satelitales. Cabe mencionar que al ser exportado a este formato el archivo original en JPEG2000 cuenta con un tamaño de 342MB y al ser exportado el archivo GeoTIFF el peso del mismo es de 8.04GB, por tal motivo queda a evaluación del usuario final el definir el tipo de formato a manipular/analizar. 8. REFERENCIAS Document SENTINEL-2 User Handbook – ESA. Julio 2015. LDCM Press Kit. USGS Landsat Data Continuity Mission. February 2013. ESA Bulletin 131. August 2007. Los Programas de Investigación científica de Lakatos – Jorge Pajuelo . Copernicus is the European Earth Observation and Monitoring Programme. Brochure – 2013. Portal Web ESA - http://sentinel.esa.int Contacto: Geog. Andrés Alejandro León Taquia Especialista de Sistema de Información Geográfica y Percepción Remota Correo: janofiles@yahoo.com Agradecimiento: Al Equipo de la Sala de Observación OTCA - Perú Especialista Teledetección Geog. Christian Vargas G. Ing. Eduardo Rojas B.