Spot the odd one out

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There is an odd image in this time series of L2A products of the 31TFJ Sentinel-2 tile (Toulouse region). Can you guess which one ?

 

Yes it is the last one, acquired on the 26th of February. But what's odd with it ?

  • The black South East corner ? No, just a different orbit
  • The date ? Close enough...
  • Two images separated by one day (25 th, 26 th of January) ? You're boiling !

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Trouvez l'intrus

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Parmi cette série temporelle d'images de niveau 2A de la tuile 31TFJ (Toulouse), il y a une intruse. Saurez vous déviner laquelle ?

 

Oui, c'est la dernière,, acquise le 26 Février. Mais qu'a t'elle de spécial ?

  • Le coin noir au sud-est ? Oui, mais c'est juste le résultat d'une orbite diffférente. Je ne vais quand même pas écrire tout un article là dessus.
  • La date ? Oui, vous chauffez.
  • Deux images séparées par un seul jour (les 25 et 26 février ?) ? Ah, là, vous brulez !

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"Claude Shannon’s nightmare"

How did I miss the blog animated by Remi Cresson, from "la maison de la télédétection" in Montpellier (House of Remote Sensing) ? It is well written, very funny  and above all it shows impressive results from our favourite optical satellites, exactly what I intended to do in multitemp blog when I had time to take time to write my posts.

My colleagues know I am quite sceptic regarding the deep learning buzz we have had these last years, but this one really impressed me.

Extrapolation to 1.5m resolution (right) of a 10m resolution Sentinel-2 image.

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WASP source and executable are now openly available

WASP (Weighted Average Synthesis Processor) is the tool we use to compute the nice (mostly) cloud free syntheses of Sentinel-2 surface reflectances, as shown in the images below. A full resolution viewer is also available in this post, or you may also download the products you can download from Theia. As promised (but it took a while to get the allowance), we have just released it as an open source software and we are also providing a compiled version for linux platforms.

The WASP method was developed at CESBIO by O.Hagolle, in 2007, during the preparation of the Venµs mission. It then evolved and improved with the help of several persons at CESBIO (V.Debaecker, M.Huc, D.Morin, M.Kadiri). Then an operational version was developed by CS Romania within the Sen2Agri consortium funded by ESA, which is distributed as open source. WASP was finally adapted to work in Theia context, and improved by P.Kettig. Peter also set up distribution of the software.

So finally, here is how you can download the software :

  • the source code is available within CNES github repository. You will also find there a forum (issues) and a readme file to compile and use the software.
  • but P.Kettig also compiled an executable version (which is tested on Redhat and Ubuntu), which is available from CNES software distribution server. Until now, only a couple of users have used it, so in case of problems, please open an issue on the github platform.

 

Satellite detection by satellite

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Airplanes largely disrupt our remote sensing images, because of the ice contrails they leave behind them, which often turn into cloud cover. We had to set up a method for detecting and correcting aircraft contrails.

LANDSAT 8 image acquired over Paris on 14/04/2013. On the left, RGB color composition, on the right, image of the 1.38μm band. Given the number of traces of planes,  we might have to choose between flying or observing the earth.


But a new nuisance is appearing: the satellites themselves. More than 4000 satellites orbit around the earth, and with the nanosatellites mode, launches of space objects have multiplied. 450 new objects appeared last year, more than 500 are expected in 2019. As most of these satellites are launched in low orbit, between 400 and 600 km altitude, they orbit between our favorite observation satellites and the Earth.

 

And the future is quite worrying (generally speaking, the future is more worrying than the past): according to my colleague from CNES, Christophe Bonnal: "The US company One Web has the ambition to deploy 600 satellites within three years three to offer broadband internet access from space. Several companies have similar projects in drawers : Boeing has announced the sending of 2400 satellites, Samsung sits at 4000, while Elon Musk speaks bluntly of 12,000 spacecrafts ".

 

The 12,000 satellites in the Starlink constellation would be located at 3 different altitudes (340 km, 550 km and 1,200 km). Two of these altitudes will therefore be visible from the Sentinel-2 orbit. And already, the company Planet has about 200 satellites at an altitude of 400 km.

 

Given the large number of satellites, I wondered if it was possible that the images of Sentinel-2 were disturbed by the presence of satellites located a little lower. The possibility is quite high, because finally, most optical observation satellites seek to make their observations around 10:30 in the morning. With a good orbit propagator, and thanks to Norad's data, it's pretty easy to find the moments when one of the Sentinel-2 passes over one of the Planet satellites just below. And with that information, accurate to a few tenths of meters, we can search for the satellite in the image

 

Here are three examples of results obtained, two on very recent images, and one older. Although the planet satellites are quite small, their metal surface reflects the sun well and therefore leaves a visible mark on Sentinel-2 images.

 

Sentinel-2 image from March 28th, over China. The satellite can be seen within the red circle. See the zoom on the image on the right. The bright point, just right of the image center is satellite Planet Flock 1C-11,
 

Sentinel-2 image from March 27th, over Spain. The satellite can be seen within the red circle. See the zoom on the image on the right.

The bright point, just right of the image center is satellite Planet Flock 3R-8. On both images, my computation predicted it would be in the image center. There must be a bias.

This interesting case was observed just after Flock 3P launch with PSLV on the 12 the of January 2018. Three satellites, whose obits a re still quite close, can be seen just left of the image center.
 

(Sentinel-2 image observed over New Caledonia, on 13th Janury 2018.)

 

Artist view of Flock 3P launch from PSLV on January 12th.

 

Well, the phenomenon is still modest, thanks to the small size and low orbit of Planet satellites, but if large constellations are launched at an altitude closer to that of Sentinel-2, they can cover many pixels.Will we have to resort to the technique recently developed by the indian government to  avoid multiplying white spots on our images ?

 

And of course, this text was published on the first of April, and the "satellites" shown in the images are just white spots, probably not satellites, but who knows :)

 

Detection de satellites par satellite

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Les avions perturbent largement nos images spatiales, en raison des traces de cristaux de glace qui se forment derrière eux et qui se transforment souvent peu à peu en voiles nuageux. Nous avons dû mettre en place une méthode de détection et de correction des traces d'avion. Chaque vol en avion, en plus de participer au réchauffement atmosphérique, à de bonnes chances de perturber nos observations optiques.

Image LANDSAT 8 acquise au dessus de Paris le 14/04/2013. A gauche, composition colorée RGB, à droite, image de la bande 1.38µm. A voir le nombre de traces d'avions, on se dit qu'il va falloir choisir entre voler ou observer la terre.


Mais une nouvelle nuisance est en train d'apparaître : les satellites eux mêmes. Plus de 4000 satellites orbitent autour de la terre, et avec la mode des nanosatellites, les lancements d'objets spatiaux se sont multipliés. 450 nouveaux objets sont apparus l'an dernier, plus de 500 sont prévus en 2019. Comme la plupart de ces satellites sont lancés en orbite basse, entre 400 et 600 km d'altitude, ils orbitent entre nos satellites d'observation préférés et la terre.

 

Et l'avenir est assez inquiétant (en général l'avenir est plus inquiétant que le passé) : d'après mon collègue du CNES, Christophe Bonnal : "L’entreprise américaine One Web a ainsi pour ambition de déployer 600 satellites d’ici trois ans afin de proposer un accès internet haut débit depuis l’espace. Plusieurs sociétés ont des projets similaires dans les tiroirs. Boeing a annoncé l’envoi de 2400 satellites. Samsung table quant à lui sur 4000, tandis qu’Elon Musk parle carrément de 12.000 engins".

 

Les 12000 satellites de la constellation Starlink seraient placés à 3 altitudes différentes (340 km, 550 km et 1200 km). Deux de ces altitudes seront donc visibles depuis l'orbite de Sentinel-2. Et déjà, la société Planet dispose d'environ 200 satellites à une altitude de 400 km.

 

Vu le grand nombre de satellites, je me suis demandé s'il était possible que les images de Sentinel-2 soient perturbées par la présence de satellites situés un peu plus bas. La possibilité est assez élevée, car finalement, la plupart des satellites d'observation optiques cherchent à faire leurs observations aux environs de 10h30 le matin. Avec un bon propagateur d'orbites, et grâce aux données du Norad, il est assez facile de trouver les moments où l'un des Sentinel-2 passe à la verticale d'un des satellites Planet situés juste en dessous. Et il n'y a plus qu'à chercher dans les images à quelques dizaines de mètres près.

 

Voici trois exemples de résultats obtenus, deux sur les images de ces derniers jours, et un plus ancien.  Même si les satellites planet sont assez petits, leur surface métallique reflète bien le soleil et laisse donc une trace visible sur nos images.

 

Image Sentinel-2 du 27 mars 2019, en Chine. Le satellite est visible au centre du cercle rouge. Voir le zoom présenté sur l'image de droite Le point brillant, à droite du centre de l'image est le satellite Planet Flock 1C-11,
 

Image Sentinel-2 du 27 mars 2019, en Espagne. Le satellite est visible au centre du cercle rouge. Voir le zoom présenté sur l'image de droite

Le point brillant, à droite du centre de l'image est le satellite Planet Flock 3R-8. Mes calculs avaient prévu qu'il serait au centre de l'imagette. Il doit y avoir un biais.

Ce dernier cas est intéressant, car observé juste après le lancement de la série Flock 3P par PSLV le 12 janvier 2018. On distingue bien, à gauche du centre de l'image, les traces de 3 satellites dont les orbites n'ont pas encore divergé. 

(Image Sentinel-2 observée au dessus de la Nouvelle Calédonie le 13 janvier 2018.)

 

Vue d'artiste du lancement des satellites Flock 3P

 

Bien, le phénomène est encore modeste, grâce à la petite taille et à l'orbite basse des satellites Planet, mais si des constellations sont lancées à une altitude plus proche de celle de Sentinel-2, ils pourront couvrir de nombreux pixels. Devrons nous recourir à la technique mise en place récemment par le gouvernement indien pour éviter la multiplication des traces blanches ?

Bon, ahem, bien sûr, cet article a été publié le premier avril, ne le prenez pas trop au sérieux.

 

Les séries temporelles de niveau 3A de Sentinel-2

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Le beau temps est revenu avant la fin de l'hiver cette année, et la synthèse de février 2019 est donc montrable, même si les forts angles solaires ne simplifient pas le travail. Comme chaque mois, Peter Kettig du CNES a produit les synthèses de niveau 3A à partir de Sentinel-2 du mois précédent. D'ailleurs, il faut que je vous dise, grâce à son brillant travail, Peter a été recruté au CNES sur un poste permanent !
 
Les données à pleine résolution, avec leurs masques de qualité, peuvent être téléchargées depuis le serveur de distribution Theia au CNES.
 
Si vous n'avez pas peur d'y passer trop de temps, alors que de nombreuses urgences vous attendent, vous pouvez jeter un œil aux mosaïques de ces produits disponibles sur la France depuis Juillet. Chaque mosaïque est accessible à partir des liens ci-dessous :

 
Une chouette interface de visualisation (merci à Michel Lepage !), est aussi disponible ci-dessous, pour comparer la synthèse d'octobre avec celle des mois précédents.
En février 2019 le temps a été magnifique et anormalement chaud et sec. Nous avons donc pu cumuler plusieurs acquisitions sans nuages sur la plupart des régions, à quelques exceptions près. Si on compare au mois de juillet, la neige est très présente, les cultures d'hiver sont vertes, et les forêts de feuillus on perdu leur feuilles. Bref, le paysage auquel on s'attend pour février, sans les nuages. En parlant de nuages, un nuage bas et semi transparent a échappé à la détection par MAJA, au Nord de Bourges. Une bonne piqûre de rappel pour nous motiver à améliorer encore notre logiciel (la version 3.3 de MAJA devrait résoudre ce problème, elle est presque prête!). Si vous zoomez sur les zones neigeuses, vous constaterez aussi qu'il y a quelques artefacts, là, c'est WASP qui doit être amélioré. Enfin, avec la forte inclinaison solaire à cette période de l'année, la correction des effets directionnels n'est pas parfaire. On voit des bords d'orbite du côté de l'ouest de la France.

 
En novembre , en France, nous avons eu une météo française de novembre, et plusieurs régions sont restées couvertes à chaque passage de Sentinel-2, sur la période de synthèse de 45 jours, centrée sur le 15 Novembre. Dans ce cas, nous fournissons les réflectances de la date où la réflectance dans le bleu est minimale, et nous indiquons dans les produits, pas sur la mosaïque, que le pixel est nuageux. Donc, la synthèse du mois de novembre n'est pas aussi belle que les précédentes. Comme en octobre (voir ci-dessous), des bords d'orbite deviennent visibles.
 
Ceci dit, les résultats restent corrects sur de nombreuses régions, et on peut observer les sols plus humides et plus sombres, le démarrage des cultures d'hiver, la chute des feuilles dans les forêts de feuillus, et les sommets enneigés.
 
En octobre, pour la première fois, un artefact de bord d'orbite apparaît clairement du côté de Cambrai. Même si c'est un endroit où l'on peut faire des bêtises, cet artefact est dû au changement de date. la partie Ouest est brune, et la partie Est est verte. A cause de la couverture nuageuse importante, la date moyenne de la partie Est se situe bien après celle de la partie Ouest. Le seul moyen d'éviter ce genre d'artefacts sera d'a jouter un ou deux satellites Sentinel-2 de plus, pour faire des synthèses sur des données moins longues (ici nous utilisons 45 jours).
 

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Sentinel-2 Level-3A time series

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This year, good weather came back earlier, and the synthesis of February can therefore be shown, event if the low sun elevation does not help. As every month, Peter Kettig from CNES processed the Sentinel-2 L3A composites of France from the Month before. And I am very pleased to announce that thanks to his brilliant work, Peter has now been hired by CNES on a permanent position.
 
The full resolution data, and the corresponding data quality masks, can be downloaded from Theia's distribution server at CNES.
 
If you are not afraid to spend too much time while you have urgent things to do, you may have a look to the mosaic of Sentinel-2 monthly syntheses for each month since July over France. Each monthly synthesis is accessible using the following links :

Or you may also use the nice viewer below (merci Michel Lepage !) to compare with the previous months.

 
In February 2019 the weather was nice, hot and dry. Sentinel-2 was able to acquire several cloud free images in nearly all regions In February, snow is abundant, winter crops are green, and deciduous forests are brown. That's a normal february image, except for the clouds. Speaking of clouds, a low cloud escaped the detection within MAJA just North of Bourges. A good reminder to go on improving our methods. MAJA 3.3 should improve the results, and it's nearly ready. If you zoom on the snow covered regions, you will see atefacts, which come from WASP. We know how to improve them, we just need to find some time. And finally, because of the low sun elevation, directional effects are increased and our correction model is not perfect. Some swath edges are visible in the West of France. But all in all, it is a good February synthesis.

 
In November, in France, we had a... French November weather, and several zones stayed overcast for all Sentinel-2 overpasses during the synthesis period of 45 days. In that case, we try to provide a value, which is the minimum reflectance in the blue band. Of course this value is flagged as invalid. So the November synthesis is not as nice as the previous ones, due to the presence of remaining clouds. As in October (see below), we now also see artefacts at the edges of the swath.

Anyway, in many regions, the results are rather correct and they allow us to see the changes. Forests are now brown, soils are wetter and darker, winter crops have started, and the highest mountains are turning white.

 
In October, we had the first the opportunity to observe a neat swath edge effect in four months, near Cambrai, North of France. The Western part of the artefact is browner than the Eastern part. Because of the cloud cover, the average date used in the eastern part is several days before the average date of the western part. , due to the observation at very different dates on each side of the swath. So the only way to improve that with the current method would be to add a third or even a fourth Sentinel satellite.
 

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[MUSCATE news] back to nominal production

Good news, MUSCATE is back to nominal production !

The source of the issue (archiving the produced data) is not solved yet, but it has been mitigated to allow to come back to real time production. A big thanks to the exploitation team and to the CNES computing center who gave us extra disk space to store the files we do not send immediately to the archiving facility.

 

 

[MUSCATE news] Slow production / Production ralentie

Following the installation of MUSCATE version 2.5, the production has resumed, but very slowly. It seems to be hampered by the archiving of data, which takes too much time. This causes traffic jams in the scheduler, an the team has no other solution right now than reducing the throughput of MUSCATE.We hope to solve this issue very soon.

We apologize for the delays due to this issue.

 

Après l'installation de la version 2.5 de MUSCATE, la production a repris, mais très lentement. La production semble être limitée par l'opération d'archivage des produits, ce qui cause des embouteillages dans notre orchestrateur. L'équipe d'exploitation a donc du réduire la taille des zones à traiter pour éviter ces plantages.Nous espérons résoudre ces problèmes au plus vite.

Nous vous prions de nous excuser pour les retards actuels de notre production.