Selection of SPOT4 (Take 5) sites

(French Version)

Choosing the sites observed for SPOT4 (Take5) was not easy. The schedule was very tight, we felt that demand would be strong and we did not want to be blamed for favoritism or cronyism (and we did not even accept gifts (1)).

 

We processed differently for sites for French laboratories and organizations on the one hand, and sites for other space agencies on the other hand.

 

SPOT4 (Take 5) sites in France and Belgium

For the French sites, we launched a call for proposals for sites, with a very short notice (one month), and CNES TOSCA committee made the selection. This call was a great success : 20 proposals were received, with the participation of 81 laboratories and agencies.

 

For international sites, we contacted space and research agencies involved in Sentinel-2 project, namely ESA, JRC, NASA or the CSRC. Here, the charge of favoritism could be retained (but we have not received gifts),as we did not have time to issue a call for proposals and set up a jury for selection. However, the participation of these agencies implies their financial contribution to purchase Level 1A images from Astrium Geo (formerly Spot Image).

 

SPOT4(Take5) sites in Africa.

Of course, we hope that the acquired images for SPOT4 (Take5) experiment will be widely distributed. The images will be made available to anyone upon request, for non-commercial use in the framework of Sentinel-2 preparation. Please send your requests to the Land Thematic Data Center (or Pôle Thématique Surfaces Continentales (PTSC).)

 

(1) But now that the sites are chosen...

Choix des sites observés pour SPOT4 (Take 5)
Choix des sites observés pour SPOT4 (Take 5)

Changer l'orbite d'un satellite, facile ?

(English version)

Lorsque nous avons proposé au CNES l'expérience SPOT4(Take 5), nous savions que le CNES ne l'accepterait pas facilement, puisque déjà, lors de la désorbitation de SPOT2, une expérience analogue, défendue par Gérard Dedieu, avait été refusée. Mais nous n'imaginions pas le travail que nous demandions à nos collègues du CNES. Pour démontrer la faisabilité du projet, nos collègues du CNES ont dû :

  • trouver une chef de projet qui a coordonné les études : Sylvia Sylvander
  • choisir la nouvelle orbite (Cycle de 2 à 6 jours) minimisant la consommation de carburant (au CNES, on parle d'Ergols). Il faut en effet garder suffisamment d'ergols pour réduire l'altitude du satellite, afin que celui-ci brûle dans l'atmosphère au bout d'une durée inférieure à 25 ans. L'orbite retenue fournit un cycle de 5 jours, qui conduit à une consommation de carburant très faible et fournit une répétitivité égale à celle des deux satellites Sentinel-2.
  • choisir la stratégie de changement d'orbite. La date de manœuvre optimale, le 29 janvier, correspond à la fin d'une période de pleine lune, or il est interdit de manœuvrer SPOT4, durant la pleine lune. Il ne s'agit pas de superstition, mais seulement d'un éblouissement potentiel des senseurs qui permettent de connaître l'orientation du satellite. Une analyse des dernières pleines lunes à la même période de l'année montre que la manœuvre devrait bien pouvoir être exécutée le 29 janvier, mais cela reste à confirmer. Au cas où, une stratégie de repli a été définie.
  • vérifier que le segment sol du satellite (conçu il y a plus de 15 ans) sait gérer cette nouvelle orbite. Le segment sol doit savoir à la fois programmer le satellite et ses prises de vue, gérer les enregistreurs de bord, coordonner le téléchargement des données sur la station de réception, tout en évitant de brouiller les autres satellites. Comme le satellite n'est plus sur son orbite nominale, toutes les conditions de brouillages sont à recalculer.
  • vérifier que le segment sol sait aussi inventorier et traiter les produits. Les produits sont habituellement référencés par leur numéro d'orbite, or ceux-ci ont changé...
  • tester le bon dialogue de tous les systèmes : un essai d'une semaine sur un simulateur du satellite et de son système a permis de montrer que tout devrait bien fonctionner.
  • le système habituel de programmation des prises de vues, à SpotImage, ne fonctionnera pas sur cette orbite, il faut utiliser le système de programmation du CNES, plus souple mais beaucoup moins automatisé. Il faut maintenant une heure trente pour programmer les 42 sites observés sur 5 jours.
  • trouver les personnels internes et externes (et donc les budgets), permettant de prolonger la vie de SPOT4 pendant 5 mois.
  • négocier avec SpotImage (Astrium Geo), le tarif de production des produits de Niveau 1A et le maintien d'une notation nuageuse
  • préparer le centre de production MUSCATE qui fournira les données de niveau 1C et 2A aux utilisateurs. Ce centre de production sera implémenté au sein du Pôle Thématique Surfaces Continentales (PTSC).

Un grand merci donc à Didier Roumiguières, Sylvia Sylvander, Laurence Houpert, Jean-Marc Walter, Jordane Sarda (CS-SI), Aurélie Moussy-Soffys, Frédéric Daniaud (CS-SI), Michel Moulin, Benoît Boissin,  Selma Cherchali, Françoise Schiavon, Marc Leroy, Jerôme Bijac (Astrium geo) et à toutes les personnes CNES et Astrium-Geo qui ont contribué à l'instruction de l'opération.

Changing SPOT4 orbit : easy ?

(French Version)

When we submitted the SPOT4(Take 5) experiment to CNES, we knew that CNES would not accept it easily, since a similar proposal made by Gérard Dedieu before SPOT2 de-orbitation had been rejected. But we did not imagine the amount of work we were requesting from our colleagues at CNES. To show the project feasability, our CNES colleagues had to :

  • find a project manager who coordinated the study: Sylvia Sylvander
  • choose the new orbit (2 to 6 days repeat cycle) minimizing fuel consumption : We must keep enough fuel to be able to reduce the altitude of the satellite, so that it burns in the atmosphere after a period of less than 25 years. The finally chosen orbit provides a 5 days repeat cycle, resulting in a very low fuel consumption. This orbit also provides the exact repeatability of the two satellites Sentinel-2.
  • choose the strategy change orbit. The date of optimal maneuver is January 29, but it corresponds to the end of a full moon, and it is prohibited to maneuver SPOT4 during the full moon. It is not due to superstition, but only because of a potential blinding of star sensors used to determine the orientation of the satellite. But a detailed analysis of recent full moons in the same period last year showed that the maneuver could still be executed on January 29 without any risk.
  • check that the ground segment (designed 15 years ago) can handle the new orbit. The ground segment programs the satellite and the acquisitions, manages the old tape recorders, coordinates the data download to the receiving station, while avoiding interference with other satellites. Because the satellite is no longer on its nominal orbit, all the conditions of interference are to be recalculated.
  • check that the ground segment is able to ingest and process products. The products are usually referenced by their orbit number, which will be different...
  • test the system interfaces: a one-week trial on a simulator of the spacecraft and its system showed that everything should work fine
  • the usual programming system at SpotImage will not work on this orbit, we will have to use CNES programming system, more flexible but less automated. It takes one hour and a half to program the 42 sites observed over 5 days, but someone will have to do it every 5 days.
  • find internal and external staff (and budgets) to extend the life of SPOT4 for 5 months.
  • negotiate with SpotImage (Astrium Geo), the cost of producing Level 1A products and maintaining the cloud notation
  • prepare the MUSCATE production center that will provide level 1C and 2A users. This production facility will be implemented within the Land Data Centre.

Many thanks to Didier Roumiguières, Sylvia Sylvander, Laurence Houpert, Jean-Marc Walter, Jordane Sarda (CS-SI), Aurélie Moussy-Soffys, Frédéric Daniaud (CS-SI), Michel Moulin, Benoît Boissin,  Selma Cherchali, Françoise Schiavon, Marc Leroy, Jerôme Bijac (Astrium geo) and to all CNES and Astrium-Geo people who contributed to the acceptation SPOT4(Take5) experiment.

Sentinel-2, Spot-4, Take-5

(English version)

Lors de la fin de vie de chaque satellite, le CNES fait un appel à idées pour des expériences de courte durée se déroulant avant la désorbitation du satellite. Le CESBIO a saisi l'occasion de la fin de vie du satellite SPOT4 pour proposer l'expérience Take 5, qui consiste à faire de SPOT4, pendant 4 mois, un simulateur des séries temporelles que fournira la mission Sentinel-2 de l'ESA.

 

Le morceau Take 5, écrit par Paul Desmond dans l'album Time Out de Dave Brubeck, a la particularité d'être écrit sur un rythme à 5 temps

Le premier satellite de la mission Sentinel-2 devrait être lancé d'ici deux ans, le deuxième satellite devrait le suivre 18 mois plus tard. A eux deux, ces satellites nous fourniront tous les 5 jours des images à haute résolution de toutes les terres émergées... ou des nuages qui les recouvrent. Malgré ces nuages, les utilisateurs seront assurés d'avoir  accès à des données sans nuages au moins une fois par mois. L'arrivée de ces données devrait donc provoquer une révolution dans l'utilisation des données de télédétection.

 

Pour ne pas perdre de temps à l'arrivée des Sentinel-2, il est nécessaire de nous préparer dès aujourd'hui à l'utilisation de ces données. Or, il n'existe pas, à l'heure actuelle, de données permettant de simuler parfaitement les caractéristiques de Sentinel-2 :

  • L'ESA s'est attachée à fournir des jeux de données simulant les bandes spectrales de l'instrument, mais ces données, issues de données aéroportées, ne sont pas multi-temporelles.
  • Le CNES et l’Agence Spatiale Israélienne développent le projet Venµs, dont l'objectif est de fournir des séries temporelles à haute répétitivité, mais son lancement est prévu vers la fin de l’année 2014. Les calendriers de lancement de Venµs et Sentinel-2 sont donc très proches.
  • Le CESBIO a fourni des séries temporelles d'images de FORMOSAT-2 et LANDSAT, mais dans le premier cas, les données ne couvrent que des zones de 20*20 km, alors que dans le second cas, la répétitivité des données est très inférieure à celle qu'on attend de Sentinel-2.

Après 6 mois d'études de faisabilité et de recherche de financement, le CNES vient de décider de lancer l'expérience Take 5. Le 29 janvier, l'orbite de SPOT 4 sera abaissée de 3 kilomètres pour lui donner un cycle de 5 jours, ce qui veut dire que le satellite survolera les mêmes endroits sur terre tous les 5 jours. Spot4 restera sur cette orbite jusqu'à fin mai 2013. Pendant cette période, 42 sites vont être observés tous les 5 jours, comme dans le cas de Sentinel-2. Les données seront traitées et distribuées par le PTSC, et distribuées aux utilisateurs vers la fin du mois de juin 2013 ; elles seront fournies aux deux niveaux suivants :

  • Niveau 1C (Données ortho-rectifiées en réflectance au sommet de l'atmosphère)
  • Niveau 2A (Données ortho-rectifiées en réflectance de surface après correction atmosphérique, accompagnées d'un masque des nuages et de leurs ombres, ainsi que d'un masque d'eau et de neige).
Simulations des produits SPOT4(Take5) à partir d'images Formosat-2

 

 

Sentinel-2, Spot-4, Take-5 (English)

Paul Desmond's Take 5 jazz standard was written in an unusual 5 beat rythm.

(French version)

At the end of life of each satellite, CNES issues a call for ideas for short-term experiments taking place before de-orbiting the satellite. CESBIO took the opportunity to set up the Take 5 experiment at the end of SPOT4' life : this experiment will use SPOT4 as a simulator to give us a hint of the time series that ESA's Sentinel-2 mission will provide.

 

The first Sentinel-2 satellite should be launched within the next two years, and the second satellite should follow 18 months later. Together, these satellites will provide us every fifth day with high-resolution images of all land areas... or of the clouds that cover them. Despite these clouds, users will be guaranteed access to cloud-free data at least once per month. The arrival of these data should therefore cause a revolution in the use of remote sensing data.

 

In order to avoid wasting time when Sentinel-2 is launched, it is necessary to prepare today for the use of these data. However, at present, there are no suitable data to perfectly simulate the features of Sentinel-2:

  • ESA is providing datasets simulating the spectral bands of the instrument, but these airborne data are not multi-temporal, and only cover small areas.
  • -CNES and the Israel Space Agency are developing the VENµS project, whose goal is to provide high repeatability time series, but its launch is only scheduled for late 2014.
  • CESBIO provided time series of FORMOSAT-2 images and LANDSAT, but in the first case, the data only cover areas of 20 * 20 km, whereas in the second case, the repeatability of the data is much lower than expected from Sentinel-2.

 

After 6 months of feasibility studies, CNES has just decided to launch Take 5 experiment. On January 29, the orbit will be lowered from SPOT4 by 3 kilometers to put it on a 5 day repeat cycle orbit, which means that the satellite will fly the same places on earth every 5 days. Spot4 will follow this orbit until the end of May 2013. During this period, 42 sites will be observed every 5 days, as in the case of Sentinel-2. The data will be processed and distributed by the "Pôle Thématique Surfaces Continentales" (PTSC) and distributed to users by the end of June 2013, they will be provided with the following two levels:

  • Level 1C (data orthorectified reflectance at the top of the atmosphere)
  • Level 2A (Data ortho-rectified surface reflectance after atmospheric correction, along with a mask of clouds and their shadows, as well as a mask of water and snow).