哨兵5p数据及其在ENVI中处理

1、数据简介

哨兵5p数据是欧空局2017年发射的一颗用于全球大气污染监测的卫星。卫星搭载对流层观测仪( TROPOM)，可进行高时空分辨率的大气测量，用于空气质量、臭氧和紫外线辐射以及气候监测和预报。大气产品包括O3、SO2、CH4、CO、NO2、HCHO等。成像幅宽2600km，覆盖全球，成像分辨率7km×3.5km。

数据介绍官网：https://sentinel.esa.int/web/sentinel/missions/sentinel-5p。

数据包括3个级别的产品：

Level-0，原始数据。
Level-1B产品:

- 地理定位信息和经过辐射校正了大气顶层的辐射的辐射亮度和太阳辐照度。

Level-2级产品：

- 经过地理定位的臭氧，二氧化硫，二氧化氮，一氧化碳，甲醛和甲烷的总量

- 经过地理定位的对流层的臭氧柱

- 经过地理定位的的臭氧垂直剖面

- 经过地理定位的云和气溶胶资料(如吸收气溶胶指数和气溶胶层高度)

公开发布的数据产品是L1B 和L2产品。

数据产品介绍及各产品数据说明：https://sentinel.esa.int/web/sentinel/technical-guides/sentinel-5p/products-algorithms 。

2、数据下载

哨兵5p数据免费下载网址：https://s5phub.copernicus.eu/dhus/#/home，账户和用户名均为：s5pguest。

其中，L2大气产品包括：

产品类型	产品说明
L2__O3____	Ozone (O₃) ：总柱含量
L2__O3_TCL	Ozone (O₃) ：对流层柱含量
L2__O3__PR	Ozone (O₃) ：总剖面数据（计划2021年中发布）
L2__O3_TPR	Ozone (O₃) ：对流层剖面数据（计划2021年中发布）
L2__NO2___	Nitrogen Dioxide (NO₂)：总柱含量、对流层柱含量
L2__SO2___	Sulfur Dioxide (SO₂)：总柱含量
L2__CO____	Carbon Monoxide (CO)：总柱含量
L2__CH4___	Methane (CH₄) ：总柱含量
L2__HCHO__	Formaldehyde (HCHO) ：总柱含量
L2__CLOUD_	云量、反照率、云顶大气压
L2__AER_AI	紫外区域气溶胶指数
L2__AER_LH	气溶胶层高度（中等气压）
UV product¹	Surface Irradiance/erythemal dose
L2__NP_BDx, x=3, 6, 7 ²	Suomi-NPP VIIRS 观测的云产品（辅助数据）

L2产品根据生产时间/质量分为三种数据流：

OFFL（offline）：离线数据流，一般成像后几天可得到

NRTI（Near real time）：近实时数据流，卫星成像3小时后即可获取，数据可能不完整或存在质量缺陷

RPRO（Reprocessing）：再次处理数据流，质量最好的版本

3、数据查询情况

在esa查询数据时发现，每种产品的数据类型，能获取的时间段有所差别，不是都有，大致数据可查询到的时间区间总结如下（20210311查询数据结果）：

大气产品	数据生产类型	时相
O3	RPPO	20180430-20190422
	NRTI	20210312-20210212
	OFFL	20190424-20210310
O3_TCL	RPPO	无
	NRTI	无
	OFFL	20181121-20210224
SO2	RPPO	20180506-20181128
	NRTI	20210311-20210209
	OFFL	20181128-20210310
NP_BD7: NP_BD6 NP_BD3	RPPO	20180430-20180627
	NRTI	无
	OFFL	都有
NO2	RPPO	20180430-20181003
	NRTI	20210311-0210209
	OFFL	都有
HCHO	RPPO	20181124-20180514
CH4产品	RPPO，	20180430-20181128
	NRTI	无
	OFFL	都有

数据查询

注：查询数据时，因不是每个数据流每个时间段都有数据，最好设置20180101（或更早）-today的时间段查询。

4、在ENVI中对哨兵5P大气产品进行地理定位

大气产品数据预处理主要就是地理定位问题，经过分析不同大气产品的三种处理结果发布的产品，情况如下：数据均为.nc格式，可以用科学数据集打开，同时可以读取经纬度文件，使用经纬度文件构建GLT文件进行地理定位，也可以使用/Geometric Correction/Reproject GLT with Bowtie Correction做几何定位。构建GLT文件进行几何定位的操作大家比较熟悉，请参考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102zcsj.html。下面介绍使用Reproject GLT with Bowtie Correction工具进行几何定位，操作更加简单。

以NRTI_NO2（近实时数据流NO2总柱含量）产品为例， File->Open As->Scientific Formats->NetCDF-4，打开.nc文件，在科学数据集浏览面板，将数据产品文件拖动到右侧Raster列表，将经纬度文件依次拖动到右侧Geographic Information项目中，依次选择Latitude和Longitude选项。点击Open Rasters。

科学数据集打开.nc数据并在地理信息中加入经纬度文件

打开数据后，在Data Manager中查看File Information信息，可看到数据带有GLT信息。

打开后数据头文件里带有GLT信息

打开/Geometric Correction/Reproject GLT with Bowtie Correction工具，选择刚打开的大气产品数据，参数面板默认，进行地理定位处理。

GLT地理定位面板

NRTI_NO2产品地理定位

OFFL_L2_NO2产品地理定位

目前来看，一张图覆盖全球产品，在ENVI中无法直接进行地理定位处理。如OFFL_L2_O3_TCL产品，数据只提供了一行纬度和一行经度文件， 0.5° x 1° latitude-longitude 网格，latitude 波段覆盖20°N 到 20°S，longitude波段覆盖180°N到180°S。