哨兵2号（Sentinel-2）介绍、下载、预处理及批处理

1、数据介绍：

2、数据下载：

2.1、欧空局哥白尼数据中心

2.2、美国USGS下的EarthExplorer数据下载网站

3、大气校正：

4、大气校正后处理：

4.1 下载安装SNAP:

4.2 下载安装Sen2Res(集裁剪，pan-sharpening，波段合成于大成者)

5、处理过程中常见的问题

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1、数据介绍：

哨兵2号是高分辨率多光谱成像卫星，携带一枚多光谱成像仪(MSI)，用于陆地监测，可提供植被、土壤和水覆盖、内陆水路及海岸区域等图像，还可用于紧急救援服务。分为2A和2B两颗卫星。

第一颗卫星哨兵2号A于2015年6月23日01:52 UTC以“织女星”运载火箭发射升空。

6月29日，在轨运行4天的哨兵-2A卫星，传回了第一景数据，幅宽290km，卫星第一次扫描的范围是从瑞典开始，经过中欧和地中海，到阿尔及利亚结束。

第二颗卫星哨兵2号B于2017年3月07日北京时间9时49分 UTC以“织女星”运载火箭发射升空。

欧洲航天局介绍说，“哨兵-2B”卫星与2015年6月发射的“哨兵-2A”卫星为同一组，携带高分辨率多光谱成像装置，主要用于监测土地环境，可提供有关陆地植被生长、土壤覆盖状况、内河和沿海区域环境等信息，不仅对改善农林业种植、预测粮食产量、保证粮食安全具有重要意义，还可用于监测洪水、火山喷发、山体滑坡等自然灾害，为人道主义救援提供帮助。两者同时进入运行状态后，每5天可完成一次对地球赤道地区的完整成像，而对于纬度较高的欧洲地区，这一周期仅需3天。

哨兵-2号卫星携带一枚多光谱成像仪(MSI)，高度为786km，可覆盖13个光谱波段，幅宽达290千米。地面分辨率分别为10m、20m和60m、一颗卫星的重访周期为10天，两颗互补，重访周期为5天。从可见光和近红外到短波红外，具有不同的空间分辨率，在光学数据中，哨兵-2号数据是唯一一个在红边范围含有三个波段的数据，这对监测植被健康信息非常有效。

Landsat and Sentinel-2	landsat 8/OLI-TIRS	sentinel-2/MSI User Guides - Sentinel-2 MSI - Sentinel Online - Sentinel Online
Launch date	February 11, 2013	June 23, 2015 March 7, 2017
Nominal equatorial crossing time	10:00 a.m.	10:30 a.m.
altitude	sun-synchronous orbit (705 km)	sun-synchronous orbit (786 km)
Swath/field of view	180 km/15°	290 km/20.6°
Spectral bands (central wavelength)
Ultra	443 nm	443 nm (60 m)
Visible	482 nm, 561 nm, 655 nm	490 nm (10 m), 560 nm (10 m), 665 nm (10 m)
Red edge		705 nm (20 m), 740 nm (20 m), 783 nm (20 m)
NIR	865 nm	842 nm (10 m), 865 nm (20 m)
SWIR	1609 nm, 2201 nm	1610 nm (20 m), 2190 nm (20 m)
Cirrus	1373 nm	1375 nm (60 m)
Water vapor		945 nm (60 m)
Thermal	10.9 μm, 12 μm(100 m)

哨兵2号（sentinel-2）各个波段的意义说明：

Band1：海岸/气溶胶波段：用来监测近岸水体和大气中的气溶胶。

Band2、3、4：可见光波段

Band5、6、7：红边范围内波段对监测植被健康信息非常有效

Band8:近红外波段（宽）

Band8A:近红外波段(窄)

Band9:水蒸气波段

Band10、11、12：短波红外波段

从2015年12月3日起，哨兵2A（Sentinel2A）数据正式向全球用户提供免费下载。

产品级别：

Level-0：原始数据。

Level-1A：包含元信息的几何粗校正产品。

Level-1B：辐射率产品，嵌入经GCP优化的几何模型但未进行相应的几何校正。

Level-1C：经正射校正和亚像元级几何精校正后的大气表观反射率产品。

欧空局（ESA）仅发布了哨兵2号（S2）的L1C级多光谱数据（MSI），Sentinel-2 L1C是经过正射校正和几何精校正的大气表观反射率产品，并没有进行大气校正。同时，ESA还对S2 L2A级数据进行了定义，L2A级数据主要包含经过大气校正的大气底层反射率数据（Bottom-of-Atmosphere corrected reflectance），但这个L2A数据需要用户根据需求自行生产，为此，ESA发布了专门生产L2A级数据的插件Sen2cor。目前，SNAP对Sen2cor的支持并不好，很难在SNAP中直接调用Sen2cor，所以，这里介绍下sen2cor的命令行配置步骤。当然，L2A级数据还包含一些别的产品，如气溶胶厚度（Aerosol Optical Thickness, AOT）、大气水蒸气（Water Vapour Map, WVM）等。

注：目前国内用户仅能下载Level-1C数据。2A级产品要用户自己进行处理生产。

2、数据下载：

2.1、欧空局哥白尼数据中心

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

open hub > 进入先注册，用户名要求：Username field accepts only lowercase alphanumeric characters plus ".", "-" and "_".

然后按步骤就可以下载了。

2.2、美国USGS下的EarthExplorer数据下载网站

(数据不是很全，建议从哥白尼数据中心下载，但是也可以两者结合使用)

EarthExplorer

ps:需科学上网

利用USGS EarthExplorer 批量下载sentinel-2、landsat 8 Level1、2等影像_GeoSuper的博客-CSDN博客

3、大气校正：

关于哨兵2号预处理：

主要是对1C级产品进行辐射定标和大气校正。主流处理软件为sen2cor。主要参考科学网—利用Sen2cor对哨兵2号L1C级多光谱数据进行辐射定标和大气校正 - 朱永超的博文一文并附上截图。

批处理可参考：Sentinel-2批量大气校正_基于Sen2Cor_GeoSuper的博客-CSDN博客

Sen2cor官方下载地址：

Sen2Cor – STEP

目前Sen2Cor最新版本为2.9，可以处理14.2版以后的数据，而14.2以前的数据还是需要用2.5.5版本的Sen2Cor。

进入数据所在文件夹下，键入命令：

处理全部分辨率：
L2A_Process J:\s\L1C_T50QNM_A008566_20170211T025103\S2A_MSIL1C_20170211T024831_N0204_R132_T50QNM_20170211T025103.SAFE

如果想要只处理10分辨率则在后面加上--resolution 10

L2A_Process J:\s\L1C_T50QNM_A008566_20170211T025103\S2A_MSIL1C_20170211T024831_N0204_R132_T50QNM_20170211T025103.SAFE --resolution 10

4、大气校正后处理：

4.1 下载安装SNAP:

大气校正之后可在SNAP进行后续的应用，当然也可以在SNAP里针对特定波段进行导出成tif格式，在其他平台例如erdas、envi中进行操作。下面说下如果导出tif格式：

SNAP下载：Download – STEP

4.2 下载安装Sen2Res(集裁剪，pan-sharpening，波段合成于大成者)

这是一个可以将20m\60m波段数据升尺度到10m的插件。

按步骤安装完成后如下图：

在处理过程中可以只针对自己的研究区，然后输出成GeoTIFF格式即可。

批处理流程及参数设置如下：

x_min、x_max、y_min、y_max分别是自己研究区的范围，这个可以通过加载自己研究区矢量图，在图像上判断得出。
lon_min等和x_min一样的意义，都是取范围的，设置其一即可。
select_bands：这里选择 B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B8A,B11,B12
all_data_bands：B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B8A,B9,B10,B11,B12
其他默认即可，最后一个SR_prefix可加 SR 也可以不加，只是一个前缀，加了20m降尺度成10m的时候，20m波段前会有SR_前缀。
write的时候可以选择以GeoTIFF的格式输出。
ps：建议先尝试一景影像，看看是怎么回事，再尝试批处理。我的研究区比较小，一个2500m×2500m的区域，处理一景仅需要44秒左右。

参考：

03-SNAP处理Sentinel-2 L2A级数据(一)_lidahuilidahui的博客-CSDN博客

Sen2Res – STEP

Super-resolution of Sentinel-2 images

5、处理过程中常见的问题

2019/07/11更新

关于哨兵过境时间：

S2A_MSIL1C_20170211T024831_N0204_R132_T50QNM_20170211T025103.SAFE

从命名中可以看出为2017年2月11日，T=TIME 2点48分21秒但其实这是格林威治时间，所以换算成北京时间还要+8，也就是上午10点48分21秒。

想知道自己研究区的时间下载一幅影像，按上述方法算下就好。

2019/07/24更新：

在sen2cor处理完之后，使用snap打不开的情况：

在SNAP菜单栏点击tools -->plugins-->更新sentinel-2 Toolbox Kit module模块

2019/08/20更新：
实践证明处理OPER_PRD_MSIL1C_PDMC这种代理商的数据的时候2.8版本还是不行，还得用2.5版本的。遇到问题可以试着换下版本试试。

2019/9/20/更新：

在验证sen2cor是否安装成功的时候：

是L2A_Process --help不是L2A_L2A_Process--help，中间是有个空格的。

2019/12/5/更新：

有同学发现USGS和欧空局的数据对不上，USGS可能会少那么几景而且可能是无云的，所以如何要送USGS上下载影像的同学需要再到欧空局官网上核实，如果少则补齐。

2019/12/19/更新：

因为欧空局的数据相对USGS更全些，当我们用IDM从欧空局下载数据，有时候会超级慢，这时候关闭IDM，选择浏览器内置下载会发现也挺快的。(如何没有一些加速手段，就早上9点之前下载，速度很快)

2019/12/23/更新：

关于Sentinel数据写的很不错的博文：

超级禾欠水CSND博客——03-SNAP处理Sentinel-2 L2A级数据（博主创建的欧空局SNAP处理交流QQ群：665903216）

Melody sugar知乎专栏《环境遥感学习之路》----【Sentinel-2】（2）：哨兵2号数据预处理

松果儿知乎专栏《Sentinel影像》----Sen2Cor （V2.8）——哨兵二号的预处理

目前Sen2Cor已更新至2.9版本

2020/7/29/更新：

关于offline数据

直接点击下载按钮，出现下图绿色提示，offline数据会自动放入你的购物车，不知过了多久左右即可激活offline数据，但是一次只能激活一景，重复点下载按钮就会出现下图红色提示。

2021/04/15更新：

哨兵2号正常的反射率应该是0-1范围的，但是为了使文件更小，反射率是以整型存储的，即0-10000范围，尺度因子为：10000。所以如果你想得到0-1范围内的反射率，把所有波段乘0.0001即可。

其他文章：

sentinel-2、Landsat 云检测：基于Fmask 4.0对Landsat和Sentinel-2进行云掩膜_GeoSuper的博客-CSDN博客

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