Dasar-dasar Remote Sensing

Transkripsi

1 Dasar-dasar Remote Sensing PERKEMBANGAN REMOTE SENSING Perkembangan Cahaya Sensor Citra Digital Contoh Aplikasi 1839 Photograph Pertama Photo pertama dari balon udara Pesawat pertama 1909 Photo pertama dari pesawat Photo infrared film WW I and WW II Program Ruang angkasa 1 2 PROSES TRANSMISI, PEREKAMAN DAN ANALISIS DATA CITRA SUMBER ENERGI (A) 1. Sumber Energi (A) Karakter gelombang dapat dilihat dari panjang gelombang/frekuensi 2. Radiasi dan atmosfer (B) 3. Interaksi dengan target (C) 4. Perekaman energi oleh sensor (D) 5. Transmisi, penerimaan dan Processing (E) Panjang gelombang Frekuensi Amplitudo 6. Interpretasi dan Analysis (F) 7. Applikasi (G) c Panjang gelombang, = Frekuensi, 3 4 Time (t) C = Kecepatan cahaya Spektrum Elektromagnetik 5 6 1

2 CAHAYA TAMPAK/ VISIBLE LIGHT Red : m Orange : Yellow : Green : m m m Berkaitan dengan energi panas yg dipantulkan obyek (bumi) Blue : m Violet : m 7 8 Formula Matematika Cahaya 9 10 Hubungan panjang gelombang dan frekuensi secara matematis dapat disajikan sbb: c Panjang gelombang, = Frekuensi, C = Kecepatan cahaya Formula tsb dapat diartikan bahwa bila panjang gelombang besar, frekuensi akan kecil, dan sebaliknya : X-ray sangat pendek, tapi punya frekuensi tinggi Mikrowaves sangat panjang, tapi frekuensi kecil Formula Matematika Cahaya Energi cahaya berkaitan dengan frekuensi : E =h E Energy, = Frekuensi, h= a Konstanta, x Cahaya dengan panjang gelombang besar mempunyai gelombang yg panjang, energi rendah. Sinar X, gelombangnya pendek, energinya besar Gelombang mikro (Microwaves), gelombangnya panjang, berenergi rendah 2. RADIATION AND ATMOSPHERE (B) Perpendaran (Scattering) : Partikel atau molekul gas di atmosfir yg berukuran besar berinteraksi dengan cahaya dan menyebabkan perubahan arah dari cahaya

3 PERPENDARAN (SCATTERING) PERPENDARAN (SCATTERING) Raleigh scattering Partikel debu yg sangat kecil, molekul Nitrogen dan Oksigen. Dominan di upper atmosphere Partikel lebih kecil dari panjang gelombang cahaya Gelombang pendek lebih banyak berpendar Mie Scattering Partikel berukuran sama dengan gelombang cahaya (Debu, tepung sari, asap, uap air) Gelombang panjang lebih terpengaruh Pada Siang hari (arah datang sinar tegak lurus), lebih banyak sinar biro (gelombang pendek), yang samapi ke bumi. Sebaliknya waktu sore/pagi (sudut datang matahari miring) : lebih banyak gelombang panjang (kuning/merah), sampai di bumi Non-Selective Scattering Partikel besar (titik-titk air, debu berukuran besar) Semua panjang gelombang berpendar (Scattered) ABSORPSI (ABSORPTION) ATMOSPHERIC WINDOWS Mekanisme lain yang terjadi bila gelombang cahaya melewati atmosfer : Ozone Menyerap ultraviolet radiasi dari Carbon dioxide (CO2) Menyerap radiasi infrared jauh Water vapor (Uap air) (menyerap gelombang panjang infra merah dan gelombang pendek mikrowave) Light Blocked Or Absorption Daerah yang tidak dipengaruhi oleh absorbsi amosfer, sehingga sangat berguna untuk Remote Sensing : atmospheric windows INTERAKSI CAHAYA DENGAN OBYEK (C) PANTULAN/REFLEKSI Cahaya berinteraksi dengan obyek dalam berbagai bentuk Specular or mirror-like reflection Incident (I) : Cahaya datang : Absorption (A); Transmission (T); and Reflection (R). Permukaan yg halus : Semua/hampir semua energi dipantulkan kembali Specular reflection

4 PANTULAN/REFLEKSI INTERAKSI CAHAYA DENGAN OBYEK VEGETASI Diffuse reflection Apabila permukaan kasar, gelombang cahaya dipantulkan ke segala arah. DAUN: Chlorophyll menyerap banyak radiasi Merah dan Biru, tapi memantulkan hijau. Pada saat pertumbuhan sempurna, daun tampak hijau karena banyak kandungan khloropilnya Diffuse INTERAKSI DENGAN OBYEK MEMBEDAKAN OBYEK YG BERBEDA AIR AIR : Gelombang panjang (merah) di sinar tampak lebih bayak diserap dibandingkan dengan gelombang pendeknya (biru), sehingga Air kelihatan biru. Dengan memahami sifat reflektansi setiap benda kita bisa membedakan benda tsb, hanya dengan membandingkan reflektansinya pada gelombang tertentu. 21 Air bening Air keruh Bila ada suspensi terlarut, maka akan lebih banyak refleksinya, sehingga air yang keruh kelihatan lebih terang. Sediment (S) akan sangat membingungkan, karena air keruh akan mempunyai nilai refletansi yang mirip dengan air dangkal. 22 VISIBLE LIGHT REGION INFRA RED REGION Misal air akan susah dibedakan dengan vegetasi bila hanya menggunakan daerah tampak, namun akan dengan mudah dibedakan bila memakai infra red. PANTULAN DAN PANJANG GELOMBANG TEKNOLOGI REMOTE SENSING 23 Objects berbeda memantulkan panjang gelombang yg berbeda. Ex. T-shirt merah. No blue or green, just red light reflected. Ex. vegetasi no blue. some green. no red. lots of near IR. Note: Mata memiliki keterbatasan untuk melihat spectrum cahaya, namun dapat diukur dengan sensor Teknologi Remote Sensing Images Aerial Photographs Satellite Images 24 4

5 TEKNOLOGI REMOTE SENSING PASIF REMOTE SENSING : LANDSAT Satelit LANDSAT pertama diluncurkan tahun 1972 Bertugas sampai 1978 PASIF REMOTE SENSING AKTIF REMOTE SENSING Ada 7 generasi Landsat sampai saat ini. LANDSAT-4 and -5 still operational T.M LANDSAT -6 experienced launch failure Landsat 7 (ETM) 25 LANDSAT, SPOT, NOAA, IKONOS RADAR 26 LANDSAT s Thematic Mapper Sensor Digital Images Merekam panjang gelombang yg berbeda B G R Near IR Mid IR Thermal IR m blue m green m red m near IR m mid IR m thermal IR m mid IR Data digital direkam dalam bentuk regular grid of PICTURE ELEMENTS or PIXELS Disimpan dalam layer terpisah (or CHANNELS or BANDS), mewakili panjang gelombang yg berbeda Tiap layer adalah gradasi warna hitam ke putih, Kombinasi 3 layer dapat memunculkan gambar berwarna (RGB) PEREKAMAN DATA Data direkam per band Komputer dengan kemampuan 8 bit data, maka : Data terkecil/nilai pixel terkecil : 0 Data terbesar/nilai pixel terbesar :

6 Spatial Resolution FOTO UDARA : P.RAMBUT Resolusi SPATIAL : ukuran obyek yg terkecil yg dapat direkam sensor LANDSAT image, satu pixel mewakili 30 m by 30 m of the Earth s surface. SPOT : 15 m x 15 m NOAA : 1.1 km x 1.1 km SPOT VEGETATION : 1 x 1 km Ikonos 1 m x 1m IKONOS (KALIMANTAN TIMUR) LANDSAT (Kebun Raya dan sekitarnya)) IKONOS (Kebun Raya) IKONOS (Kebun Raya)

7 IKONOS (Kebun Raya) IKONOS (Kebun Raya) IKONOS (Kebun Raya) IKONOS (Kebun Raya) JERS RAWA DANAU LANDSAT TM RAWA DANAU

8 43 44 SPOT VEGETATION 4 BANDS : BLUE RED NIR SWIR SPECTRAL REFLECTANCE OF SPOT VEGETATION BANDS (NIR SWIR)/(NIR + SWIR) (3-4)/(3+4) LOCAL MAXIMUM FILTER MONTHLY MAXIMUM NDWI 8

9 APRIL 1998 RESULT FOR 1998 FOREST FIRE MAY 1998 JUNE JULY 1998 AUGUST

10 SEPTEMBER 1998 OCTOBER TOTAL AFFECTED AREAS IN MILLION HECTARE TOTAL BURNED AREAS MILLION HECTARE Comparison of 1998 and 2000 forest fire affected areas LANDSAT KAB.KOLAKA

11

12 3. Study Area Topographic map (1:25,000) GIS (Geographic Information System) Satellite Remote sensing <Application> Car navigation system Forest management etc. < Application > Monitoring of vegetation condition Detection of landuse changes etc. CiDanau watershed 1. Selection of optimum Change Detection method 2. Identification of Landuse change related to social reason. Watershed (22,000ha) Lower wetland (7,000ha) Protected area (3,680ha) Data GIS dataset GIS dataset Contour map DEM ( Digital Elevation Model Danau rivers Villages distribution Satellite data (LandsatMSS/TM, ) Ground truth data Field observation in August 1999 and September 2000 wetland forest MSS 1972/10/01 MSS 1977/05/30 MSS 1983/06/19 TM 1991/10/23 71 TM 1994/08/28 TM 1995/05/27 TM 1997/07/19 TM 1998/05/19 72 Mixed forest Natural forest 12

13 Land use maps 1. Forest 1 (wetland forest) 2. Forest 2 (light side of mountain) 3. Forest 3 (dark side of mountain ) 4. Water surface(paddy field) 5. Grass land(including cultivation) 6. Bare land(villages, paddy field) 7. Abandoned(including paddy field) Construction of chicken farm Rubber plantation Rainy season From rainy to Dry season Dry season Rainy season 1972/10/ /05/ /06/ /10/23 Fuel wood 73 Wetland forest and cultivation area Dry season From rainy to Dry season Dry season From rainy to Dry season /08/ /05/ /07/ /05/19 13