4/15/2012. Minggu 8 : REMOTE SENSING (Penginderaan Jauh) Outline : Sumber bacaan. Sumber bacaan

Transkripsi

1 Minggu 8 : REMOTE SENSING (Penginderaan Jauh) Outline : a. Definisi b. Sumber energi/gelombang elektromagnetik c. Sejarah perkembangan remote sensing Remote Sensing Pasif a. Interaksi energi dengan atmosfer b. Interaksi energi dengan obyek c. Scanner & Sensor d. Penyiaman (scanning), Perekaman Data & Peyimpanan data satelit dijital Sumber bacaan Robert A. Schowengerdt : Remote Sensing: Models And Methods for Image Processing ( IC&pg=PA2&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false) John A. Richards : Remote sensing digital image analysis. Springer Verlag Introduction to remote sensing (Natural Resources Cana), Dr. S. C. Liew. Centre for Remote Imaging, Sensing and Processing National University of Singapore : What is remote sensing ( Precision Agriculture ( Sumber bacaan Canada Centre for Remote Sensing ( NASA : Remote Sensing Tutorial ( Remote Sensing Net ( European Space Agency ( ALOS ( Lilik B.Prasetyo 3 1

2 A. Definisi Remote Sensing Definisi : Ilmu untuk memperoleh informasi mengenai benda/obyek di atas permukaan pemukaan bumi dengan menggunakan alat (pesawat/satelit) tanpa menyentuh benda/obyek yang menjadi target.. Pengukuran/pengumpulan informasi suatu obyek di atas permukaan bumi tanpa kontak langsung dengan obyek yang dipelajari Komponen Remote Sensing SATELIT Radar Receiving Station B: Sumber energi remote sensing: Ultraviolet Microwave (pendek->panjang) Cahaya matahari dan yg dipantulkan bumi dapat dibagi berdasarkan panjang gelombangnya Wavelength Gamma Rays The Electromagnetic Spectrum (EMS) X-Ray Ultraviolet Infrared Microwave TV/Radio Visible PHOTOGRAFI micrometers SATELIT & FOTO UDARA AKTIF & PASIF 2

3 Sumber energi Remote Sensing : Gelombang Elektromagnetik a. Karakter Gelombang Karakter gelombang dapat dilihat dari panjang gelombang/frekuensi Panjang gelombang Frekuensi Amplitudo Time (t) lu = c l = Panjang gelombang, u = Frekuensi, C = Kecepatan cahaya 7 Energi cahaya berkaitan dengan frekuensi : E =hu E= Energy, u= 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 8 Spektrum gelombang Elektromagnetik PANJANG GELOMBANG FREKUENSI APLIKASI (meter) (Hz) ENERGI Gelombang Radio Radar Infra merah, UV Cahaya Tampak (B&R = fotosintesa, Fotografi) Kecil Sinar X Sinar Gamma Besar 3

4 RENTANG SPEKTRUM CAHAYA TAMPAK/ VISIBLE LIGHT 1. Red : m 2. Orange : m 3. Yellow : m 4. Green : m 5. Blue : m 6. Violet : m RENTANG SPEKTRUM INFRA RED Berkaitan dengan energi panas (gelombang panjang) yg dipantulkan obyek (bumi) RENTANG SPEKTRUM MICROWAVE RADAR Band P, L, S, C, X, Ku, K, Ka 4

5 C Sejarah Perkembangan REMOTE SENSING 1826 Photograph Pertama phy Photo pertama dari balon udara ( Pesawat pertama 1909 Photo pertama dari pesawat ( story%20aerial%20photography/history.htm Photo infrared film Perang dunia I and II Program Ruang angkasa 13 Photograph pertama Louis Daguerre (1839) Joseph Niepce/1826) Photograph dari balon udara pertama : 1858, by French photographer and balloonist, Gaspar Felix Tournachon Ketinggian : 80 m 5

6 Photograph dari pesawat/roket pertama : TIPE SATELIT SPOT 4 LANDSAT FENG YUN NOAA QUICKBIRD IKONOS REMOTE SENSING PASIF a. Interaksi energi dengan atmosfer b. Interaksi energi dengan obyek c. Sensor (bands) d. Penyiaman (scanning) & peyimpanan data satelit dijital 6

7 A. Interaksi gelombang elektromagnetik dengan Atmosfer Perpendaran (Scattering) : Partikel atau molekul gas di atmosfir yg berukuran besar berinteraksi dengan cahaya -> menyebabkan perubahan arah dari cahaya 19 PERPENDARAN (SCATTERING) Raleigh scattering Partikel debu yg sangat kecil, molekul Nitrogen dan Oksigen. Dominan di atmosfger ian atas Partikel lebih kecil dari panjang gelombang cahaya Gelombang pendek lebih banyak berpendar Pada Siang hari (arah datang sinar tegak lurus), lebih banyak sinar biru (gelombang pendek), yang sampai ke bumi. Sebaliknya waktu sore/pagi (sudut datang matahari miring) : lebih banyak gelombang panjang (kuning/merah), sampai di bumi 20 PERPENDARAN (SCATTERING) Mie Scattering Partikel berukuran sama dengan gelombang cahaya (Debu, tepung sari, asap, uap air) Gelombang panjang lebih terpengaruh Non-Selective Scattering Partikel besar (titik-titk air, debu berukuran besar) Semua panjang gelombang berpendar (Scattered) 21 7

8 ABSORPSI (ABSORPTION) Mekanisme lain yang terjadi bila gelombang cahaya melewati atmosfer : Ozone Menyerap radiasi ultraviolet Carbon dioxide (CO2) Menyerap radiasi infrared jauh Water vapor (Uap air) (menyerap gelombang panjang infra merah dan gelombang pendek/ mikrowave) 22 B. INTERAKSI CAHAYA DENGAN OBYEK Cahaya berinteraksi dengan obyek dalam berbagai bentuk Incident (I) : Cahaya datang : Absorption (A); Transmission (T); and Reflection (R). 23 PANTULAN/REFLEKSI Specular or mirror-like reflection Permukaan yg halus : Semua/hampir semua energi dipantulkan kembali Specular reflection 24 8

9 PANTULAN/REFLEKSI Diffuse reflection Apabila permukaan kasar, gelombang cahaya dipantulkan ke segala arah. Diffuse 25 INTERAKSI CAHAYA DENGAN OBYEK VEGETASI DAUN: Chlorophyll menyerap banyak radiasi Merah dan Biru, tapi memantulkan hijau. Pada saat pertumbuhan sempurna, daun tampak lebih hijau karena banyak kandungan khloropilnya (lebaih banyak B & R yang diserap) 26 INTERAKSI DENGAN OBYEK AIR AIR : Gelombang biru lebih banyak dipantulkan dari pada gelombang merah dan hijau, sehingga Air kelihatan biru. Bila ada suspensi terlarut, maka gelombang biru akan lebih banyak dipantulkan, sehingga air yang keruh kelihatan lebih terang. Air bening Air keruh Keberadaan sediment (S) akan mempengaruhi pola reflektansi. Air keruh akan mempunyai nilai reflektansi yang mirip dengan air dangkal. 27 9

10 PANTULAN DAN PANJANG GELOMBANG Objects berbeda memantulkan panjang gelombang yg berbeda. Ex. T-shirt merah. Hanya gelombang merah yang dipantulkan. Ex. vegetasi NIR dan hijau yang dipantulkan Note: Mata memiliki keterbatasan untuk melihat spectrum cahaya, hanya pada selang um. Sedangkan sensor dapat menangkap semua panjang gelombang. 28 MEMBEDAKAN OBYEK YG BERBEDA Dengan memahami sifat reflektansi setiap benda kita bisa membedakan benda tsb, hanya dengan membandingkan reflektansinya pada gelombang tertentu. Misal : air akan susah dibedakan dengan vegetasi bila hanya menggunakan daerah tampak, namun akan dengan mudah dibedakan bila memakai infra red. VISIBLE LIGHT REGION INFRA RED REGION 29 Kurva reflektansi 10

11 C. Scanner & Sensor Setiap satelit mempunyai alat untuk melakukan penyiaman/scanning yg disebut Scanner Scanner biasanya memiliki beberapa sensor Setiap sensor memiliki kemampuan untuk merekam reflektansi gelombang cahaya dengan panjang gelombang tertentu Scanner Teknik scanning mempengaruhi proses pengolahan citra yang dihasilkan: Pushbroom mengambil citra Dalam bentuk linear, menimbulkan distorsi di kedua ujung citra. Whiskbroom merekam data per pixel, menyebabkan kerumitan dalam menggabungkan Individu pixel Push broom : SPOT, IRS, QuickBird, OrbView, dan IKONOS Whisk broom : Landsat Sensor : Alat yang digunakan untuk merekam reflektansi gelombang elektromagnetik dari obyek Tipe sensor sangat berkaitan dengan tujuan satelit diluncurkan Pemilihan sensor didasarkan kepada pemahaman pola reflektansi gelombang EM dan sifat/karakter dari obyek yang dikaji Resolusi Spectral : Besaran yang merujuk pada lebar Bands/kanal yang dapat dideteksi oleh sensor. : 11

12 Pertimbangan penentuan sensor : Absorbsi Atmosfer: Optical-Radio window Pola reflektansi Blue Green LANDSAT Red Near IR Middle IR Middle IR Thermal IR The Electromagnetic Spectrum (EMS) Gamma Rays X-Ray Ultraviolet Infrared Microwave TV/Radio 12

13 Resolusi Spectral & Sensor satelit Resolusi Spectral & Sensor satelit D. PEREKAMAN & PENYIMPANAN DATA Proses perekaman Proses penyimpanan Transfer data dari satelit ke receiving station User menggunakan data 13

14 Perekaman data Penempatan orbit satelit bervariasi sesuai dengan desain /misi Satelit : Geo stationery Sun synchronized Near polar orbit Equitorial orbit Geo stationer : meliput permukaan bumi yang sama pada periode waktu yang berbeda-beda Sun synchronized : meliput permukaan bumi yang berbeda pada waktu yang sama Resolusi Temporal : besaran yang merujuk pada frekuensi dari satelit mengambil data pada tempat yang sama Tipe Orbit & Perbedaan Perekaman Geo-stationer Meliput permukaan bumi yang sama, setiap saat Posisi satelit Geostationery Earth Orbit ( km) SWATH Cakupan sangat luas Pixel kasar Equitorial Meliput permukaan bumi yg berada di sekitar ekuator Posisi Satelit Medium earth Orbit Equitorial ( km) SWATH : Cakupan luas Pixel kasar Near Polar Meliput seluruh permukaan bumi pada jam yang sama Posisi Satelit Low earth Orbit Polar ( 760 km) SWATH Cakupan sempit Pixel halus Near Polar Orbit : LANDSAT 14

15 Digital Images 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). 43 PEREKAMAN & PENYIMPANAN DATA Data direkam per band Komputer dengan kemampuan 8 bit data, maka : Data terkecil/nilai pixel terkecil : 0 Data terbesar/nilai pixel terbesar : 255 Resolusi Spatial : Besaran yang menunjukkan ukuran obyek di bumi yang dapat dideteksi sensor Resolusi Radiometric: Level digital yang digunakan untuk merepresentasikan obyek. 44 PEREKAMAN & PENYIMPANAN DATA BIL : Band Interleaved by Line BIP : Band Interleaved by Pixel BSQ : Band Sequentional 15

16 Peyimpanan Data di Receiving Stations Pare-pare, South Sulawesi Biak Island, Papua Pekayon - Jakarta Rumpin, West Java Parepare South Sulawesi Remote Sensing Receiving Station Previously, since 1993: Landsat-5 SPOT-1,2,3 JERS: OPS, SAR ERS-1 : SAR Currently, since 2003: Landsat-7 SPOT-4 Terra and Aqua - MODIS 16