Sentinel-2 image index mosaics (S2ind) – Sentinel-2 kuvamosaiikit (S2ind)

The image index mosaics called S2ind are computed from Sentinel-2 images. Time period is from early April to late October, and the mosaics are computed on the 15th and the last day of month, each mosaic consisting of images of previous month. The purpose of these index mosaics is to enhance some physical property of target, like vegetation or built-up areas. Computed image indices are Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Tillage Index (NDTI), Built-up index (NDBI), Snow index (NDSI) and Moisture index (NDMI).

Sentinel-2 image index mosaics are produced using images acquired using the MSI-instrument of the Sentinel 2A and 2B satellites. The original data is obtained automatically as tile packages (granules) from the Sodankylä National Satellite Data Center (NSDC) data archive and processed at CalFin-cluster of National Satellite Data Centre. Following image indices are computed:

* NDVI = (B8-B4)/(B8+B4)
* NDTI = (B11-B12)/(B11+B12)
* NDMI = (B8-B11)/(B8+B11)
* NDBI = ((B11-B8)/(B11+B8))-((B8-B4)/(B8+B4))
* NDSI = (B3-B11)/(B3+B11)

where B* indicates the Sentinel-2 image band Top-of-Atmosphere reflectance used in index computation.

The monthly mosaics are composed based on maximum NDVI, in other words the pixel values to mosaics are selected from image where the NDVI value is the highest within selected time frame. Then, pixel values are scaled from interval -1,…,1 to interval 0,…,200 and saved as 8-bit integers instead of 32-bit real numbers. This has been done in order to reduce data size. The amount of monthly Sentinel-2 data is so large that it is not possible to process the whole Finland as one process. Instead, Finland has been divided to ten areas and mosaics are done for each area, and then these mosaics of areas are transformed to TM35Fin-coordinate system (EPSG 3067) and mosaicked to cover whole Finland and surroundings. The single mosaics are stored in Cloud-Optimized-Geotiff format. The final spatial resolution of S2ind-image index mosaics is 10 m per pixel. The metadata mosaic, in other words the number of day from the start of the year, is called META.

The mosaics as available from the interfaces of NSDC which are:

* WMS (Geoserver): https://data.nsdc.fmi.fi/geoserver/wms, layers are named as PTA:s2m_, where is ndbi, ndmi, ndsi, ndti, or ndvi
* WCS (Geoserver): https://data.nsdc.fmi.fi/geoserver/wcs
* S3-bucket: Mosaics are also available using URL, like http://pta.data.lit.fmi.fi/sen2/s2m_type/pta_sjp_s2ind_type_startdate_enddate.tif

* type: the type of mosaic, ndvi, ndti, ndmi, ndbi or ndsi for different image indices and meta for metadata mosaic
* startdate: the start date of mosaic, the 1st or 15th day of the month
* enddate: the end date of the mosaic, the 15th or the last day of the month
* The start and end dates have to cover period of one month, e.g. 20190401-20190430 or 20180615-20180715.
* Example URL https://pta.data.lit.fmi.fi/sen2/s2m_ndvi/pta_sjp_s2ind_ndvi_20190401_20190430.tif
Viewing services are

* Syke Tarkka-viewing service (www.syke.fi/tarkka).

These S2ind-mosaics are produced by Finnish Environment Institute Syke using CalFin-cluster of Sodankylä National Satellite Data Center, and they were developed as part of sub program “Distribution and Processing of Satellite Imagery” of “Geospatial Platform of Finnish Public Administration”-program (2017-2019). This Syke’s dataset can be used according to open data license (CC BY 4.0).

Kuvaindeksimosaiikit S2ind lasketaan Sentinel-2 kuvista. Ajanjakso on vuosittain huhtikuun alusta lokakuun loppuun, mosaiikit lasketaan kuukauden 15 ja viimeinen päivä ja kukin mosaiikki käsittää edellisen kuukauden kuvat. Kuvaindeksimosaiikkien tarkoituksena on korostaa jotain kohteen ominaisuutta kuten kasvillisuuden tai elottoman alueen esiintyminen. Lasketut kuvaindeksit ovat Normalized Difference Vegetation Index (NDVI, kasvillisuusindeksi), Tillage Index (NDTI, maanmuokkaus), Built-up index (NDBI, eloton alue), Snow index (NDSI, lumi) ja Moisture index (NDMI, kosteus).

Sentinel-2 kuvaindeksimosaiikit tuotetaan Sentinel-2A ja -2B satelliittien MSI-instrumentin ottamista kuvista. Prosessointi tapahtuu Ilmatieteen laitoksen Kansallisen satelliittidatakeskuksen infrastruktuuria hyödyntäen, kuvat on arkistoitu sinne ja prosessoitu CalFin-prosessointiklusterissa. Kuvaindeksit ovat

* NDVI = (B8-B4)/(B8+B4)
* NDTI = (B11-B12)/(B11+B12)
* NDMI = (B8-B11)/(B8+B11)
* NDBI = ((B11-B8)/(B11+B8))-((B8-B4)/(B8+B4))
* NDSI = (B3-B11)/(B3+B11)

jossa B* on Sentinel-2 kuvan kanavan * Top-of-Atmosphere-reflektanssi.

Mosaikointi perustuu ajanjakson maksimi-NDVI-arvoon, eli mosaiikin pikselin indeksiarvot valitaan siitä kuvasta jolla NDVI-arvo on kaikkein suurin. Pikselin arvot skaalataan lukualueesta -1,…,1 lukualueeseen 0,…,200 ja talletetaan käyttäen 8-bittisiä kokonaislukuja, 32-bittisten reaalilukujen sijaan. Tämä tehdään tallennettavan datamäärän pienentämiseksi. Sekä koko mosaiikin pinta-ala että kuukausittaisten kuvien lukumäärä on sen verran suuri, että koko mosaiikkia ei lasketa yhtenä prosessina vaan Suomi on jaettu kymmeneen alueeseen. Ensinnä muodostetaan kunkin alueen oma mosaiikki jotka koordinaatistomuunnosvaiheessa maantieteellinen Lat/Lon-koordinaatisto -> TM35Fin- koordinaatisto yhdistetään koko Suomen ja lähialueet kattavaksi mosaiikiksi. Mosaiikit on tallennettu yksittäin omiksi Cloud-Optimized Geotiff-tiedostoiksi. Mosaiikkien pikselikoko on 10 metriä. Metadatamosaiikkia, eli päivän numero laskien vuoden alusta, kutsutaan nimellä META.

Mosaiikit on saatavilla Kansallisen satelliittidatakeskuksen käyttöliittymistä, jotka ovat

* WMS (Geoserver): https://data.nsdc.fmi.fi/geoserver/wms, tasot on nimetty PTA:s2m_, jossa on ndbi, ndmi, ndsi, ndti, tai ndvi
* WCS (Geoserver): https://data.nsdc.fmi.fi/geoserver/wcs
* S3-bucket: Mosaiikit on myös saatavissa käyttäen URL-osoitetta kuten
http://pta.data.lit.fmi.fi/sen2/s2m_type/pta_sjp_s2ind_type_startdate_enddate.tif
jossa

* type: mosaiikin tyyppi, indeksimosaiikit ndvi, ndti, ndmi, ndbi tai ndsi ja meta tarkoittaa metadatamosaiikkia
* startdate: mosaiikin ajanjakson aloituspäivä, kuukauden 1. tai 15. päivä
* enddate: mosaiikin ajanjakson lopetuspäivä, kuukauden 15. tai viimeinen päivä
* Aloitus- ja lopetuspäivien välisen ajanjakson täytyy kattaa kuukausi, esimerkiksi 20190401-20190430 tai 20180615-20180715.
* Esimerkki URL https://pta.data.lit.fmi.fi/sen2/s2m_ndvi/pta_sjp_s2ind_ndvi_20190401_20190430.tif

Katselupalveluita ovat muun muassa

* Syke Tarkka (https://www.syke.fi/tarkka).

Suomen Ympäristökeskus tuottaa nämä Sentinel-2 kuvaindeksimosaiikit käyttäen Kansallisen satelliittidatakeskuksen CalFin-prosessointiklusteria, ja ne on kehitetty osana Paikkatietoalusta-hankkeen (2017-2019) Satelliittidatan jakelu ja prosessointi-osahanketta. Aineisto kuuluu SYKEn avoimiin aineistoihin (CC BY 4.0).