Rétrodiffusion radar normalisée Sentinel-1
Date de modification : 31 mai 2022
Présentation du produit
Aperçu
La mission Sentinel-1 <https://sentinel.esa.int/web/sentinel/missions/sentinel-1>__, composée d’une constellation de deux satellites radar à synthèse d’ouverture (SAR) en bande C, est exploitée par l’Agence spatiale européenne (ESA) dans le cadre du programme Copernicus. La mission collecte actuellement des données tous les 6 à 12 jours au-dessus de l’Afrique à une résolution spatiale d’environ 20 m.
La rétrodiffusion radar mesure la quantité de rayonnement micro-onde réfléchie vers le capteur depuis la surface du sol. Cette mesure est sensible à la rugosité de la surface, à la teneur en humidité et à la géométrie de visualisation. DE Africa fournit la rétrodiffusion Sentinel-1 sous forme de gamma-0 (γ0) corrigé par radiométrie du terrain (RTC) où la variation due aux changements de géométrie d’observation a été atténuée.
Les séries chronologiques de rétrodiffusion à double polarisation peuvent être utilisées dans des applications pour les forêts, l’agriculture, les zones humides et la classification de la couverture terrestre. La capacité du SAR à « voir à travers » les nuages le rend essentiel pour la cartographie et la surveillance des changements de couverture terrestre dans les zones tropicales humides.
Le produit de rétrodiffusion Sentinel-1 de DE Africa est approuvé par le Comité sur les satellites d’observation de la Terre (CEOS) pour être conforme aux spécifications « CEOS Analysis Ready Data (CARD) <https://ceos.org/ard/> ». Cette certification reconnue à l’échelle internationale garantit que ces produits ont été traités selon un ensemble minimal d’exigences et organisés sous une forme qui permet une analyse immédiate avec un minimum d’effort supplémentaire de l’utilisateur et une interopérabilité à la fois dans le temps et avec d’autres ensembles de données.
Un Jupyter Notebook qui démontre le chargement et l’utilisation de cet ensemble de données dans le Sandbox est également disponible.
Spécifications
La couverture et les métadonnées de la rétrodiffusion Sentinel-1 peuvent être consultées sur l’explorateur de métadonnées de DE Africa <https://explorer.digitalearth.africa/products/s1_rtc>.
Tableau 1 : Spécifications du produit Sentinel-1
Spécification |
|
|---|---|
Nom du produit |
Rétrodiffusion SAR corrigée du terrain radiométrique Sentinel-1 |
Instrument |
C-SAR |
Fréquence |
Bande C (5,405 GHz) |
Mode d’acquisition |
Interférométrie à large bande (IW) |
Polarisation |
VV + VH |
Nombre de bandes |
5 |
Taille des cellules - X (degré) |
0,0002 |
Taille des cellules - Y (degré) |
0,0002 |
Système de référence de coordonnées |
EPSG: 4326 |
Résolution temporelle |
Tous les 6 à 12 jours |
Plage temporelle |
01/01/2018 – présent |
Ensemble de données parent |
|
Fréquence de mise à jour |
Tous les jours |
Tableau 2 : Mesures de Sentinel-1
ID de la bande |
Description |
Type de données |
Aucune valeur de données |
|---|---|---|---|
vv |
Intensité de rétrodiffusion linéaire en polarisation VV |
|
|
vh |
Intensité de rétrodiffusion linéaire en polarisation VH |
|
|
masque |
Masque de données |
|
0 |
zone |
Zone de diffusion normalisée |
|
|
angle |
Angle d’incidence local (degré) |
|
255 |
Tableau 3 : Définition du masque de données Sentinel-1
Valeur |
Description |
|---|---|
0 |
Pas de données |
1 |
Valide |
2 |
Non valide (dans/près de l’ombre du radar) |
Traitement
L’ensemble de données DE Africa Sentinel-1 est traité par Sinergise Sentinel Hub en utilisant ESA Sentinel-1 GRD comme entrée. La correction radiométrique du terrain est appliquée à l’aide de Copernicus DEM, selon la méthode développée dans D. Small 2011.
Médias et exemples d’images
Figure 1 : Composite en fausses couleurs de Sentinel-1 sur une zone du delta de l’Okavango, au Botswana.
Services connexes
À déterminer
Références
Small, « Aplatissement Gamma : correction radiométrique du terrain pour l’imagerie SAR », dans IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 49, no. 8, pp. 3081-3093, août 2011, doi : 10.1109/TGRS.2011.2120616.
Licence
L’accès aux données Sentinel est gratuit, complet et ouvert à la vaste communauté d’utilisateurs régionaux, nationaux, européens et internationaux. Voir les « Conditions générales » <https://scihub.copernicus.eu/twiki/do/view/SciHubWebPortal/TermsConditions>.
Accès aux données
Amazon Web Services S3
L’ensemble de données DE Africa Sentinel-1 est disponible dans AWS S3, sponsorisé par le « programme d’ensemble de données publiques » <https://registry.opendata.aws/deafrica-sentinel-1/>.
Tableau 4 : Détails d’accès aux données AWS.
Détails AWS S3 |
|
|---|---|
ARN du compartiment |
|
Nom du produit |
|
Le bucket se trouve dans la région AWS « af-south-1 » (Le Cap). Des spécifications de région supplémentaires peuvent être appliquées comme suit :
aws s3 ls --region=af-sud-1 s3://deafrica-sentinel-1/
Les chemins d’accès aux fichiers suivent le format <product_name>/<tile_id>/<year>/<month>/<day>/<datatake_id>/.
Les noms de fichiers suivent le format « <nom_produit>_<id_données>_<id_tuile>_<année>_<mois>_<jour>_<bande>.<extension>. »
Tableau 5 : chemin d’accès au fichier AWS et convention de nom.
Élément de chemin de fichier |
Description |
Exemple |
|---|---|---|
|
Nom du produit |
|
|
Tuile 1x1 degré étiquetée par les coordonnées du coin sud-ouest |
|
|
Année d’observation |
« 2021 » |
|
Mois d’observation |
« 02 » |
|
Journée d’observation |
« 02 » |
|
ID de prise de données de la mission Sentinel-1 (000001-FFFFFF) |
|
|
ID de bande, « VV », « VH », « MASK », « ANGLE », « AREA », « metadata » ou « userdata » |
« VV » |
|
« .tif » pour les fichiers image, « .json » ou « .xml » pour les fichiers de métadonnées |
|
Pour chaque tuile Sentinel-1, deux fichiers de métadonnées sont fournis :
Services Web OGC (OWS)
Ce produit est disponible via OWS de DE Africa.
Tableau 6 : Détails d’accès aux données OWS.
Détails de l’OWS |
|
|---|---|
Nom |
« DE Africa Services » |
URL des services de cartographie Web (WMS) |
|
URL du service de couverture Web (WCS) |
|
Nom de la couche |
s1_rtc |
Les détails de Digital Earth Africa OWS peuvent être trouvés sur https://ows.digitalearth.africa/.
Pour obtenir des instructions sur la façon de se connecter à OWS, consultez « ce tutoriel <../web_services/index.ipynb> ».
Open Data Cube (ODC)
L’ensemble de données Sentinel-1 est accessible via l’API ODC de DE Africa, qui est disponible via le DE Africa Sandbox.
Nom du produit ODC : « s1_rtc »
Des bandes de données spécifiques peuvent être appelées en utilisant soit les noms par défaut, soit l’un des noms alternatifs d’une bande, comme indiqué dans le tableau ci-dessous. Les commandes ODC Datacube.load sans bandes spécifiées chargeront toutes les bandes.
Tableau 7 : Noms des bandes ODC de Sentinel-1.
Nom du groupe |
Noms alternatifs |
|---|---|
vv |
VV |
vh |
VH |
masque |
MASQUE |
zone |
SUPERFICIE, zone de diffusion normalisée |
angle |
ANGLE, angle_d’incidence_locale |
Les noms de groupe sont sensibles à la casse.
Pour des exemples sur la façon d’utiliser l’API ODC, consultez le référentiel de blocs-notes d’exemples DE Africa <https://github.com/digitalearthafrica/deafrica-sandbox-notebooks>`__.
Informations techniques
Correction radiométrique du terrain
La rétrodiffusion radar peut être fournie sous la forme de Beta Naught (β0), Sigma Naught (σ0) ou Gamma Naught (γ0), en fonction de la zone de référence utilisée pour normaliser la rétrodiffusion comme indiqué dans la figure 2.
β0 est normalisé par rapport à une zone définie dans le plan de portée oblique
σ0 est normalisé par rapport à la surface au sol
γ0 est normalisé par rapport à une zone perpendiculaire à la ligne de visée
Figure 2 : Zones de normalisation pour la rétrodiffusion SAR. Source : Small 2011.
Lorsque les informations sur le terrain local ne sont pas disponibles, un modèle terrestre ellipsoïdal peut être utilisé pour définir les zones de référence. Cependant, cela peut conduire à une imprécision significative dans la rétrodiffusion normalisée.
En utilisant la connaissance de la géométrie du capteur et un modèle numérique d’élévation, la zone de diffusion locale (ou éclairée) peut être estimée pour obtenir une correction radiométrique du terrain et minimiser l’impact du terrain sur la rétrodiffusion mesurée. Une telle correction permet de combiner ou de comparer les données collectées avec différentes géométries de visualisation pour détecter les changements réels à la surface de la Terre.
Figure 3 : Beta0 (à gauche) et RTC Gamma0 (à droite) sur une zone proche du lac Édouard, en République démocratique du Congo. La variation de rétrodiffusion due au terrain est minimisée dans RTC et le contraste entre les différents types de couverture terrestre est accru.
Précision géométrique
La précision géométrique absolue de ce produit a été estimée à moins de 6 mètres (RMSE), en utilisant des données traitées sur des réflecteurs d’angle dans le Queensland en Australie.