Copernicus
Úvod
Copernicus (dříve GMES: Globální monitoring životního prostředí a bezpečnosti) je program Evropské komise plánovaný pro roky 1998-2020. Cílem programu je dosažení kapacit pro autonomní sledování země. Za tímto účelem vznikla vesmírná mise Sentinel Evropské kosmické agentury zahrnující vývoj a vypuštění pětice vlastních satelitů a několika meteorologických družic pro Eumetsat (zdroj).
Příjem dat
Do konce roku 2016 byly vypuštěny a provozovány satelity Sentinel-1A/2A/3A a opozitní satelit 1B. Další mise zahrnující opozitní satelity pro častější příjem dat (označené písmeny C a D) a satelity Sentinel 4, 5 a 6 a jsou připravovány a měly by být připraveny po roce 2020 (viz Budoucí satelity v pravém panelu).
V roce 2017 byl vypuštěn opozitní satelit Sentinel-2B, který pomůže zajistit snímky celé planety šestidenních intervalech. Dále byl vyupštěn také Sentinel-5P(recursor) zaměřený na znečištění ovzduší. Opozitní satelit Sentinel-3B zahájil provoz v roce 2018, díky čemuž bude možné získat data z některých oblastí každé dva dny.
Sentinel-1 (single C-band SAR): monitoring sea-ie zones and Arctic environment, land surface motion risk, mapping of surface and support of humanitarian and crisis situations (zdroj).
Sentinel-2 (multi-spectral data with 13 bands): terrestrial observations in support of services such as forest monitoring, land cover changes detection, and natural disaster management (zdroj).
Sentinel-3 (in cooperation with Eumetsat): sea-surface topography, sea- and land-surface temperature and ocean- and land-surface colour with accuracy in support of ocean forecasting systems, and for environmental and climate monitoring (zdroj).
Sentinel-4 (spectrometer with 3 bands, MTG): monitoring of trace gas concentrations and aerosols in the atmosphere to support operational services covering air-quality near-real time applications, air-quality protocol monitoring and climate protocol monitoring with high revisit time over Europe (zdroj).
Sentinel-5P (UV-VIS-NIR-SWIR push-broom grating spectrometer): air pollution monitoring, atmospheric monitoring at high temporal and spectral resolution, and increased cloud-free observation (zdroj).
Sentinel-5 (spectrometer with 7 bands): air quality measurements, stratospheric ozone monitoring, solar radiation measurements, climate monitoring (zdroj).
Sentinel-6 (in cooperation with Eumetsat, Jason): high-precision, low-inclination radar altimetry, high-precision global sea-surface topography for the marine and climate (zdroj).
Přístup k datům
Příjem dat zajišťuje webový portál Sentinels Scientific Data Hub s volnou registrací pro každého a není tak nutné vlastnit žádné speciální zařízení. Data jsou na portálu dostupná po dobu tří měsíců a observační cyklus jejich pořízení závisí na daném satelitu a režimu snímání. Kromě portálu Scienific Data Hub lze k datům přistupovat také automatizovaně a to prostřednictvím protokolů OData (Open Data Protocol) a Solr (OpenSearch).
Po přihlášení k portálu je k dispozici záložka "Search" pro vyhledávání, prostřednictvím níž lze vybrat satelit, lokalitu, datum či jeho rozpětí, polarizaci, úroveň zpracování a pořizovací režim senzoru.
Sentinel-1 nabízí data úrovně zpracování 0, 1 v módu SLC (Single Look Complex) a GRD (Ground Sampling Distance) v pozorovacích režimech SM (Strip Map), IW (Interferometric Wide Swatch) a EW (Extra Wide Swatch) a úroveň zpracování 2 režimy WV (Wave), IW a EW a to každých 12 dní (šest se dvěma satelity).
Sentinel-2 prozatím nabízí pouze data úrovně zpracování 1C v módu GRD (Ground Sampling Distance) v rozlišení 10, 20 a 60 metrů odpovídající nativnímu rozlišení různých spektrálních pásem a to každých 10 dní (pět se dvěma satelity). Pro konverzi na úroveň 2A a 3 jsou připraveny nástroje Sen2Cor a Sen2Three.
Sentinel 3 prostupně uvolňuje data úrovně zpracování 1B pro kategorie OCLI (Ocean and Land Colour Instrument), SLSTR (Sea and Land Surface Temperature Radiomete) a STM (Surface Topography Mission) v režimech NTC (non time critical) a NRT (near real time) a STC (short time critical). Do budoucna by měla být k dispozici i úroveň zpracování 2.
Formát dat
Pro distribuci dat ve formě snímků v nákupním koši na záložce "Cart" se využívá vlastní formát SAFE (Standard Archive Format for Europe), jehož adresářová struktura se liší podle úrovně zpracování (např. Level 1 u Sentinelu-1 se skládá z popisných a kalibračních XML, ukázek v podobě PNG a KML souborů a samotných zdrojových dat ve formátu GeoTIFF, Level 2 již obsahuje data ve formátu netCDF).
Formát SAFE je ve své stávající druhé verzi využíván pro ukládání dat získaných pozorováním země v rámce ESA. Je v souladu se standardem OAIS (Open Archival Information System) a využívá XML schéma známé jako XFDU (XML Formatted Data Unit) standardizované ISO jako způsob archivace a předávání vesmýrných dat a medatadat pohromadě (zdroj).
Před vypuštěním satelitu Sentinel-2A byly v rámci ESA uskutečněny mise SPOT (Take) 4 a 5. V jejich průběhu došlo k pořízení testovacích dat ve stejném režimu, jako v případě budoucího Sentinelu. Omezením bylo nižší rozlišení a pouze několik vybraných míst, kde snímkování proběhlo. Data lze využít pro testování.
Prohlížení dat
Pro prohlížení dat dat lze v závislosti na úrovni zpracování využít libovolný prohlížeč obrázků nebo aplikaci pro práci s netCDF soubory. K samotné práci s daty lze využít aplikace připravné ESA nejen v rámci mise Sentinel. Jedná se o již dnes nevyvíjený balík NEST (Next ESA SAR Toolbox), z něhož vznikly samostatné aplikace Sentinel-X Toolbox (ani ty se již dnes nevyvíjí, byť je možné je i nadále stáhnout).
Poslední zveřejněnou a znovu integrovanou platformou, v rámci níž lze pracovat s daty ze Sentinelu 1-3 je STEP (Science Toolbox Exploitation platform), který je stejně jako předchozí aplikace zcela zdarma. Všechny popisované aplikace jsou multiplatformní a pro svůj běh vyžadují Javu.
Strojové zpracování dat
Nedílnou součástí platformy STEP je příkazový interpret GPT (Graph Processing Tool) s jehož využitím je možné dávkové zpracování dat pořízených v rámci projektu Copernicus a dalších aktivit ESA. Prostřednictvím dokumentovaných parametrů anebo připraveného XML souboru s postupem lze proádět všechny operace bez nutnosti použít grafické rozhraní.
Ke stahování dat z portálu Scienific Data Hub lze použít také vzorový skript pro Bash nebo sadu skriptů v jazyce Python v podobě balíčku sentinelsat využívající GeoJSON pro specifikaci konkrétní oblasti zájmu.
Vizualizace dat
Pro vizualizaci dat ve formátu SAFE lze využít např. nástavbu pro komerční aplikaci ENVI s názvem SARScape s podporou pro Sentinel-1A. Po konverzi do formátu netCDF, kterou umožnuje aplikace STEP je možné využít také standardních nástrojů podporujících tento formát včetně GIS aplikací (např. ArcGIS).