Veröffentlicht am 24. September 2024

swissEO S2-SR

Optische Satellitendaten (Sentinel-2) welche die Reflektanzen der Landoberfläche (Surface Reflectance - SR) für die vier Kanäle Rot, Grün, Blau und nahes Infrarot in einer räumlichen Auflösung von zehn Metern darstellen.

Die Schweiz wird von vier Bahnen des Satellitenüberfluges (Orbits) abgebildet (siehe Grafik unten). Die sich überlappenden Bahnen ergeben ca. alle drei bis fünf Tage eine vollständige Aufnahme der Schweiz, allerdings ist die Nutzbarkeit der Daten stark von den meteorologischen Bedingungen zum Zeitpunkt des Überflugs abhängig, da der Aufnahmesensor nicht durch Wolken hindurchsehen kann. Zusätzlich zu der bereits angewendeten Verortung der Daten wird eine auf die Schweiz optimierte Ko-Registrierung der Daten für eine sub-Pixel Lagegenauigkeit angewendet und eine Reprojektion in ein einheitliches Koordinatensystem durchgeführt. Ebenso mitgeliefert werden optimierte Qualitätslayer mit Masken für Wolken(-schatten) sowie topographischen Schattenwurf.

Abdeckung des Schweizer Geländes abhängig von der Satellitenbahn.

Datendarstellung und -verfügbarkeit

Der aktuellste Datensatz kann als Echtfarbenbild im Kartenviewer der BGDI via https://map.geo.admin.ch/?layers=ch.swisstopo.swisseo_s2-sr_v100 angezeigt werden. Im WMS der BGDI kann der Datensatz als Echtfarbenbild via Nutzung des Layers «ch.swisstopo.swisseo_s2-sr_v100» dargestellt werden.

Die Verarbeitung eines neu aufgenommenen Datensatzes nach dessen Aufnahme dauert zurzeit etwa drei Tage. Welche Datenerfassungen für die laufende und folgende Woche geplant sind, kann via Webseite der Europäischen Raumfahrtsorganisation (ESA) zu den Aufnahmeplänen der Sentinel-2 Satelliten nachgeschaut werden.

Um eine Zeitreihe betrachten zu können, gibt es einen Katalog oder eine maschinenlesbare Liste der aufgenommenen und verarbeiteten Datensätze, sowie eine weitere Liste mit den Tagen, an welchen keine Daten aufgenommen wurden oder die Wolkenbedeckung grösser als 80% war (in welchem Fall die Daten nicht verarbeitet werden). Um ältere Datensätze als TrueColor RGB Bild im Kartenviewer des BGDI anzuzeigen, muss eine URL Parametrisierung vorgenommen werden. Dabei wird <id> im nachfolgenden Link durch den Zeitstempel der Datenaufnahme im Format «yyyy-mm-ddtHHMMSS» (Beispiel: 2025-01-01t235959) ersetzt.

https://map.geo.admin.ch/index.html?layers=WMS||s2-sr_v100_<id>||https://wms.geo.admin.ch/?item=<id>||ch.swisstopo.swisseo_s2-sr_v100||1.3.0

Zum Beispiel für den Datensatz vom 2024-05-10t102021 :

https://map.geo.admin.ch/index.html?layers=WMS||s2-sr_v100_2024-05-10t102021||https://wms.geo.admin.ch/?item=2024-05-10t102021||ch.swisstopo.swisseo_s2-sr_v100||1.3.0

Weiterführende Informationen

• Technische Details

  • Koordinatensystem: CH1903+ LV95 (EPSG:2056)
  • Auflösung: 10 m
  • Zeitliche Auflösung: Für jeden Überflug (ca. 2-3 Mal pro Woche)
  • Verfügbarkeit: Orbits, die mindestens 20% wolkenfrei sind
  • Datenformat: Cloud Optimized GeoTIFF (COG)
  • Schnittstellen: STAC, WMS
  • Source Code der genutzt wurde für die Herstellung: https://github.com/swisstopo/topo-satromo/

• Produktinhalte

  Das swissEO S2-SR-Produkt enthält sieben Elemente, die alle direkt heruntergeladen werden können:*

  • BANDS-10M: True-Color-Orthophoto der RGBN-Copernicus-Bänder (B4, B3, B2, B8) mit einer Auflösung von 10m. (Vorschau, Musterdaten)
  • BANDS-20M: Red-Edge, nahes Infrarot und kurzwelliges Infrarot Copernicus-Bänder (B5, B8A, B11) mit einer Auflösung von 20m. (Musterdaten)
  • CLOUDPROBABILITY-10M: Dieses Raster enthält die Wahrscheinlichkeit für Wolkenbedeckung für jedes Pixel im Satellitenbild. (Musterdaten)
  • MASKS-10M: Dieses Raster enthält Masken für verschiedene Merkmale wie Geländeschatten, Wolken und Wolken-Schatten des Satellitenbildes. (Musterdaten)
  • METADATA: JSON-Datei mit allen notwendigen Informationen für jedes Element des Produkts. (Musterdaten)
  • REGISTRATION-10M: Dieses Raster enthält Registrierungsinformationen für die Satellitendaten, einschliesslich Verschiebung in den x- und y-Richtungen. (Musterdaten)
  • THUMBNAIL: Ein verkleinertes JPEG-Bild des Satellitenbildes zur schnelleren Vorschau. (Vorschau)

  * Alle Musterdaten und Vorschauen beziehen sich auf das neueste Produktupdate.

• Detaillierte Produktinformation

  Die Datengrundlage bilden die Sentinel-2 L2A Daten der European Space Agency (ESA). Sentinel-2 umfasst drei Satelliten (Sentinel-2A, Sentinel-2B und Sentinel-2C). Die Sentinel-2 Sensoren erfassen Daten in 13 spektralen Bändern des sichtbaren Lichts über den nahen Infrarotbereich bis zum kurzwelligen Infrarot mit räumlichen Auflösungen von 10 m, 20 m und 60 m. Für das «swissEO S2-SR» Produkt werden die Bänder B2, B3, B4 und B8 (blau, grün, rot, und Nahinfrarot) in 10 m räumlicher Auflösung und die Bänder B8A, B11 und B5 (schmales Nahinfrarot, kurzwelliges Infrarot, und Red-Edge) in 20 m räumlicher Auflösung verarbeitet.

  Für die Identifikation von Wolken und Wolkenschatten werden die speziell für Sentinel-2 Daten entwickelten CloudScore+ Daten eingesetzt. Dieser Algorithmus berechnet für jedes Pixel einen spektralen Distanzwert zur theoretisch klaren Referenz, wodurch eine Einschätzung der Wolkenwahrscheinlichkeit ermöglicht wird. Im Maskierungsprozess werden sowohl direkte Wolkenpixel als auch deren Schattenbereiche identifiziert. Hierbei werden Wolken über einem Schwellenwert von 40% Wolkenwahrscheinlichkeit maskiert. Für Wolkenschatten wird ein niedrigerer Schwellenwert von 20% angewandt, allerdings nur im Projektionskorridor bereits identifizierter Wolken. Um auch halbdurchsichtige Wolkenränder zu erfassen und isolierte Fehlklassifikationen zu eliminieren, werden morphologische Filteroperationen auf die kombinierte Wolken- und Wolkenschattenmaske angewendet. Es werden sowohl die binäre Wolken- und Wolkenschattenmaske als auch der kontinuierliche Wolkenwahrscheinlichkeitslayer selbst geliefert, wodurch bei Bedarf eigene Schwellenwerte definieren werden können.

  Die Terrainschattendetektion erfolgt durch einen zweistufigen Ansatz, der sowohl den Beleuchtungswinkel als auch direkte Schattenwürfe berücksichtigt. Im ersten Schritt wird für jedes Pixel der Beleuchtungswinkel (Illumination Angle) berechnet, der sich aus dem Sonnenzenithwinkel, dem Sonnenazimut sowie der lokalen Hangneigung und -ausrichtung ergibt. Dieser Winkel gibt an, wie direkt die Sonnenstrahlen auf die Geländeoberfläche treffen. 0° bedeutet dabei eine perfekte Ausleuchtung von oben, hohe Werte gegen 90° hin bedeuten eine extreme Schrägbeleuchtung. In einem zweiten Schritt werden direkte Schattenwürfe durch die Anwendung des digitalen Oberflächenmodelles swissSURFACE^3D identifiziert. Dabei wird der Schattenwurf in Abhängigkeit der Sonnenposition zum Aufnahmezeitpunkt (Abweichung ±2.5 min) simuliert. Die identifizierten direkten Schattenwürfe werden in der Terrainschattenmaske mit dem Wert 100 gekennzeichnet.

  Bilder derselben Überflugbahn (orbital track eines Satelliten) über der Schweiz werden zu einem Mosaik zusammengefügt. Dies optimiert die Datenkonsistenz und reduziert Artefakte an den Bildrändern. Bei zwei Überflugbahnen durch verschiedene Satelliten werden zwei Mosaike zur Verfügung gestellt, je eines pro Überflug.

  Die Koregistrierung erfolgt durch einen Abgleich der Sentinel-2 Aufnahmen mit einem Referenzbild (S2 Global Reference Image, GRI). Dabei wird ein Bildabgleichsalgorithmus verwendet, der auf dem roten Spektralband (B4) basiert, da dieses Band besonders kontrastreich ist und markante Strukturen der Landschaft gut abbildet. Der Algorithmus sucht nach übereinstimmenden Bildmerkmalen zwischen dem aktuellen Bild und dem Referenzbild und berechnet daraus Verschiebungsvektoren in X- und Y-Richtung. Die Verschiebungsvektoren werden auf alle gelieferten Bänder angewendet, sowie selbst für die Nachvollziehbarkeit zur Verfügung gestellt.

• Zusätzliche Informationen zum Inhalt (Englisch)

  • swissEO S2-SR - Additional content information

    PDF380.18 kB25. März 2025

Bezug Rohdaten

Der Bezug der Rohdaten erfolgt über die collection "ch.swisstopo.swisseo_s2-sr_v100" in der STAC Schnittstelle der BGDI:

• Download Schnittstelle: swissEO S2-SR: Optical satellite data (Sentinel-2) (admin.ch)
• Download API Dokumentation: REST Interface: Spatial Temporal Asset Catalog API (admin.ch)
• Google Earth Engine: S2-SR Image Collection [projects/satromo-prod/assets/col/S2_SR_HARMONIZED_SWISS]
• Zugriff auf STAC via Python - Einführung (Jupyter Notebook)
• Bildverarbeitung via Python using STAC (Jupyter Notebook)
• Streaming von swissEO Produkten in QGIS

Nutzungsbedingungen

swissEO darf verwendet, verbreitet und zugänglich gemacht werden. Darüber hinaus darf es angereichert und verarbeitet und auch kommerziell genutzt werden. Ein Verweis auf die Quelle ist obligatorisch. Im Falle digitaler oder analoger Darstellungen und Veröffentlichungen sowie im Falle der Verbreitung müssen in jedem Fall folgende Quellenangaben angefügt werden:

© swisstopo, Enthält modifizierte Copernicus Sentinel-Daten [Jahr]

Weitere Informationen zu den Nutzungsbedingungen finden Sie auf der Nutzungsbedingungen-Webseite.