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¿Cuál es el rango de valores de las imágenes del nivel 2A de Sentinel-2?

En la nota técnica de las especificaciones del formato del producto del nivel 2A encontré que:

"El valor de cuantificación L2A está alineado con el valor de cuantificación L1C del producto L1C a partir del cual se genera el producto L2A"

Cuando me refiero al documento de especificaciones de los productos Sentinel-2, página 403, encuentro lo siguiente:

Sentinel-2 Products Specification Document page 403 Sentinel 2 MSI - Level 2A Product Format Specifications Technical Note page29 ¿Por qué el rango de valores de las imágenes de Nivel 1C es de 1 a 65535 si se supone que las imágenes son de 12 bits? ¿Y cuál es el rango del Nivel 2A, es de 0 a 10000?

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Tim Howland Puntos 3650

Las imágenes de Sentinel 2 L1C empezaron siendo de 12 bits, pero eso se ha modificado a principios de 2016 cuando la ESA cambió QUANTIFICATION_VALUE de 1000 a 10000. Ahora L1C se codifica como un UINT16 jp2 con (¿al menos?) 15 bits significativos. Esto es de gdalinfo en una reciente B02.jp2 archivo:

Band 1 Block=1024x1024 Type=UInt16, ColorInterp=Gray
  Overviews: 5490x5490, 2745x2745, 1372x1372, 686x686
  Overviews: arbitrary
  Image Structure Metadata:
    COMPRESSION=JPEG2000
    NBITS=15

Teniendo en cuenta esto, el límite parece ser 32767 en lugar de 65535. Cualquier lector de JPEG2000 devolverá el valor de la muestra como dos bytes, por lo que cualquier código que espere una imagen de 16 bits está a salvo incluso si NBITS cambia a 16 en el futuro.

Otra nota - el metadata.xml del producto que viene con todos los azulejos L1C contiene información sobre los valores especiales NO_DATA y SATURATED, que en los productos recientes tiene este aspecto:

<Special_Values>
    <SPECIAL_VALUE_TEXT>NODATA</SPECIAL_VALUE_TEXT
    <SPECIAL_VALUE_INDEX>0</SPECIAL_VALUE_INDEX>
</Special_Values>
<Special_Values>
    <SPECIAL_VALUE_TEXT>SATURATED</SPECIAL_VALUE_TEXT
    <SPECIAL_VALUE_INDEX>65535</SPECIAL_VALUE_INDEX>
</Special_Values>

El valor SATURATED de 65535 indica que la intención era efectivamente utilizar todo el rango de uint16.

En cuanto a L2A, hay (al menos) dos fuentes de valores superiores a 10000:

  • Los datos de L2A son proporcionales a la reflectancia de la superficie, que es proporcional a la luz reflejada por un píxel dividida por la cantidad de luz que incide en un superficie plana cubierto por ese píxel. Algunas laderas recibirán más luz que el denominador en este cálculo, por lo que algunas laderas brillantes orientadas al sol pueden obtener valores de L2A muy superiores a 10000;

  • el algoritmo no corrige idealmente todos los reflejos especulares, los errores de registro del MDE, la radiación emitida y otras causas de una reflectancia superior al 100%

La mayoría de los valores en superficies planas para L2A estarán en el rango de 0..10000, pero puede esperar que algunos valores estén fuera de este rango, hasta 65534, con 65535 de nuevo reservado para los píxeles SATURADOS.

EDIT (gracias a @o-hagolle) descripción más precisa de la gama L2A.

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Excelente respuesta Miha. Sólo hay que tener en cuenta que las reflectancias de las superficies pueden ser superiores a 1. Por ejemplo, la reflectancia que observarás sobre un espejo en la dirección especular o la reflectancia de una nube o de la nieve en una ladera orientada en la dirección del sol. Lo que no puede ser superior a uno es el albedo, que suma la luz reflejada en todas las direcciones.

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@O.Hagolle Gracias. ¿Existe una definición aceptada de reflectancia superficial, o algún tipo de categorización de los diferentes tipos de reflectancias de nivel 2, que ayude a entender la posibilidad de datos corregidos atmosféricamente con efectos como los que mencionas?

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Rho=Pi.L/ES.COs(Cenit solar)

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