KATA PENGANTAR. proven baik di kalangan akademik, goverment, swasta dan stakeholder pada umumnya.

Transkripsi

1 KATA PENGANTAR Buku berjudul Konsep Dasar dan Praktek Penginderaan Jauh memaparkan tentang teori dan konsep fundamental tentang Penginderaan Jauh atau Remote Sensing. Draft buku ini dikumpulkan, dikompilasi dan diedit halaman demi halaman sejak tahun 2008 dan baru kelihatan secara komprehensif akhir Maret Penulisan buku ini bertujuan untuk memberikan bekal pengetahuan teoritis tentang Penginderaan jauh bagi masyarakat di Indonesia, utamanya bagi mahasiswa S1 dari semua bidang ilmu yang menggunakan teknologi atau teknik penginderaan jauh. Remote sensing merupakan teknologi/teknik untuk mengukur atau mendapatkan informasi tentang suatu objek/fitur/benda di permukaan bumi tanpa kontak langsung dengan objek yang diukur. Teknologi ini sangat bermanfaat untuk mempelajari dan menyelesaikan berbagai permasalahan keseharian kita di berbagai bidang kehidupan. Teknologi RS sangat cepat berkembang dan well proven baik di kalangan akademik, goverment, swasta dan stakeholder pada umumnya. Tidak semua konsep terkait dengan RS tercantum dalam buku ini. Buku ini hanya memuat beberapa konsep teoritis, yang menurut penulis sangat mendasar untuk dipahami sebelum kita terjun lebih dalam ke domain Penginderaan Jauh. Konsep tersebut dirangkum ke dalam sembilan (9) bab. Buku ini juga dilengkapi dengan: tutorial dan sampel data citra yang dapat dipraktekan menggunakan perangkat lunak RS. Tutorial pengolahan citra juga dapat dilakukan menggunakan software lain baik open source maupun komersial yang banyak tersedia di internet/pasaran. Penyertaan tutorial dan sampel data semata-mata bertujuan agar pembaca dapat mempraktekan pengetahuan teoritis-nya secara langsung. Semoga tutorial ini bermanfaat bagi banyak pihak. Kritik dan saran tetap kami perlukan untuk perbaikan tutorial ini. Jember, 14 April 2013

2 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR 1 DAFTAR ISI 2 PENDAHULUAN 8 BAGIAN 1: 12 KONSEP DASAR PENGINDERAAN JAUH 12 BAB 1 14 DEFINISI, PLATFORM DAN PROSES PENGINDERAAN JAUH DEFINISI PENGINDERAAN JAUH PLATFORM PENGINDERAAN JAUH PLATFORM DI ATAS PERMUKAAN TANAH PLATFORM PESAWAT UDARA PLATFORM SATELIT PROSES PENGINDERAAN JAUH TRANSMISI DATA PENGOLAHAN DATA MANFAAT DAN KETERBATASAN MANFAAT KETERBATASAN RINGKASAN PERTANYAAN & UMPAN BALIK BAGIAN A BAGIAN B 26 BAB 2 28 RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK ENERGI ELEKTROMAGNETIK DEFINISI ENERGI PEMINDAHAN ATAU PERAMBATAN ENERGI? ENERGI RADIASI ELEKTROMAGNETIK TEORI GELOMBANG BLACKBODY RADIATION CURVES STEPHEN BOLTZMANN LAW WEIN S DISPLACEMENT LAW KARAKTERISTIK GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK PANJANG GELOMBANG 35 H a l 2

3 2.3.2 FREKUENSI AMPLITUDO TEORI PARTIKEL TEORI QUANTUM TENTANG PHOTON PLANCK RADIATION LAW ENERGI QUANTUM (PHOTONS) RINGKASAN PERTANYAAN & UMPAN BALIK TYPE C 45 Petunjuk: Jawab dengan singkat, jelas dan tepat 45 BAB 3 47 DIMENSI DAN SATUAN DIMENSI DAN SATUAN SATUAN FISIK SATUAN RADIOMETRIK SUMBER RADIASI ELEKTROMAGNETIK NATURAL ELECTROMAGNETIC ENERGY RADIASI ELEKTROMAGNETIK BUATAN RINGKASAN PERTANYAAN & UMPAN BALIK 59 BAB 4 61 INTERAKSI DAN KARAKTERISTIK SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK MEKANISME INTERAKSI INTERAKSI RADIASI ATMOSFER PEMBELOKAN ARAH PEMBELOKKAN DAN PENYERAPAN PEMBELOKKAN (SCATTERING) PENYERAPAN (ABSORPTION) INTERAKSI RADIASI - TARGET KLASIFIKASI SPEKTRUM GE SPEKTRUM SINAR ULTRAVIOLET (UV) SPEKTRUM CAHAYA TAMPAK SPEKTRUM INFRAMERAH SPEKTRUM GELOMBANG MIKRO SPEKTRUM GELOMBANG RADIO RINGKASAN PERTANYAAN & UMPAN BALIK 78 H a l 3

4 TYPE A 78 Petunjuk: Pilih Jawaban yang paling benar TYPE B 79 PETUNJUK: PILIH SEMUA JAWABAN YANG PALING BENAR TYPE B 79 Petunjuk: Jawab dengan singkat, jelas dan tepat 79 BAB 5 81 KONSEP CITRA DIGITAL PHOTOGRAPHIC VS DIGITAL IMAGE FILM FOTOGRAFI GAMBAR DIGITAL PHOTO-ELECTRICAL IMAGING SINYAL ANALOG VS DIGITAL SINYAL ANALOG SINYAL DIGITAL KUANTIFIKASI SINYAL ANALOG KE DIGITAL PIXEL DAN TERMINOLOGI CITRA DIGITAL FORMAT CITRA DIGITAL BAND INTERLEAVED BY LINE FORMAT (BIL) BAND INTERLEAVED BY PIXEL (BIP) BAND SEQUENTIAL FORMAT (BSQ) AUXILIARY DATA KALIBRASI DAN VALIDASI JENIS PRODUK CITRA SATELIT RINGKASAN PERTANYAAN DAN UMPAN BALIK TYPE B 104 PETUNJUK: PILIH SEMUA JAWABAN YANG PALING BENAR TYPE B 105 Petunjuk: Jawab dengan singkat, jelas dan tepat 105 BAB KETELITIAN & KARAKTERISTIK CITRA KETELITIAN SPASIAL KETELITIAN SPEKTRAL RESPON SPEKTRAL OBJEK KARAKTERISTIK SPEKTRAL SUATU SENSOR KETELITIAN RADIOMETRIK 129 H a l 4

5 6.4 KETELITIAN TEMPORAL RINGKASAN PERTANYAAN & UMPAN BALIK TYPE B 134 PETUNJUK: PILIH SEMUA JAWABAN YANG PALING BENAR TYPE B 135 Petunjuk: Jawab dengan singkat, jelas dan tepat 135 BAB KARAKTERISTIK SENSOR ORBIT AND SWATH SENSOR PASIF DAN AKTIF METODE PENGINDERAAN JAUH RADIOMETER IMAGING RADIOMETER SPECTROMETER SPECTRO-RADIOMETER RADAR SCATTEROMETER LIDAR (LIGHT DETECTION AND RANGING) LASER ALTIMETER TRUE DAN FALSE COLOUR FOTOGRAFI OBLIQUE VS VERTIKAL GEOMETRIC DISTORTION IN IMAGERY RINGKASAN PERTANYAAN DAN UMPAN BALIK SOAL TYPE A 151 PETUNJUK: PILIH JAWABAN YANG PALING BENAR 151 BAB PRINSIP METODOLOGI PERUMUSAN MASALAH IDENTIFIKASI DATA YANG DIBUTUHKAN PENGUKURAN LAPANG DATA KOLATERAL DATA PENGINDERAAN JAUH 156 a. Variabel bio-fisik 156 b. Variabel Hybrid 159 c. Inventarisasi Data RS 160 H a l 5

6 8.3 PRINSIP ANALISA DATA RS PENGOLAHAN CITRA SECARA ANALOG (VISUAL) PENGOLAHAN CITRA SECARA DIGITAL PRESENTASI INFORMASI RINGKASAN PERTANYAAN UMPAN BALIK TYPE B 167 PETUNJUK: PILIH SEMUA JAWABAN YANG PALING BENAR TYPE C 168 Petunjuk: Jelaskan dengan Uraian dan Contoh 168 BAB ELEMEN INTERPRETASI CITRA MENGAPA MENGGUNAKAN REMOTE SENSING? PERSPEKTIF LUASAN/KEWILAYAHAN KARAKTERISASI OBJEK DI PERMUKAAN BUMI INTERPRETASI TIGA (3) DIMENSI MELIHAT DILUAR PENGLIHATAN MATA MEREKAM PERUBAHAN (CHANGE DETECTION) ELEMEN INTERPRETASI CITRA HIRARKI LOKASI (X,Y) TONE DAN WARNA UKURAN (SIZE) BENTUK (SHAPE) TEKSTUR (TEXTURE) PATTERN (POLA) SHADOW HEIGHT & DEPTH SITE, SITUATASI, ASOSIASI (ASSOCIATION) METODOLOGI INTERPRETASI PENGGUNAAN INFORMASI PELENGKAP MENGGUNAKAN PENGETAHUAN DAN PENGALAMAN YANG ADA PENGGUNAAN MULTI-CONCEPT RINGKASAN PERTANYAAN UMPAN BALIK TYPE B 188 PETUNJUK: PILIH SEMUA JAWABAN YANG PALING BENAR 188 H a l 6

7 9.5.2 TYPE C 189 Petunjuk: Jelaskan dengan Uraian dan Contoh 189 DAFTAR PUSTAKA 191 A. TEXBOOK DAN MANUAL : 191 B. JURNAL ILMIAH TERKAIT: 200 C. WEBSITE 200 BAGIAN II: 201 PRAKTEK PENGINDERAAN JAUH 201 BAB 11. MENGENAL ENVI FITUR UTAMA INSTALASI KEBUTUHAN HARDWARE DAN SOFTWARE PROSES INSTALASI ENVI BAB 12. BEKERJA DENGAN ENVI FORMAT DATA YANG DIDUKUNG ENVI MENAMPILKAN DATA SATELIT MENAMPILKAN DATA VEKTOR OVERLAY DATA SATELIT DAN VEKTOR 221 BAB 13. MOSAICKING MOSAICKING PROSEDUR MOZAICKING 226 BAB 14. KOREKSI GEOMETRIK KOREKSI GEOMETRIK PROSEDUR KOREKSI GEOMETRIS 234 BAB 15. DATA MULTI BAND DATA MULTI BAND MEMBUAT DATA MULTI-BAND 247 BAB 16. KLASIFIKASI DATA SATELIT KLASIFIKASI DATA SATELIT KLASIFIKASI TIDAK TERBIMBING KLASIFIKASI TERBIMBING MEMBUAT ROI PROSES KLASIFIKASI KONVERSI DATA KE FORMAT VEKTOR 263 H a l 7

8 PENDAHULUAN Teknologi Penginderaan Jauh (atau remote sensing) merupakan teknologi yang sangat cepat berkembang. Teknik/Teknologi Remote Sensing sebagai suatu Tool sudah banyak dipakai pada hampir semua bidang kehidupan. Umumnya, penerapan Remote Sensing diintegrasikan dengan aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG). A. Tujuan Penulisan Buku : Buku ini ditulis dengan tujuan untuk memberikan pengantar atau bekal teori tentang Penginderaan Jauh dan tutorial tentang dasar-dasar pengolahan Citra Satelit. B. Khalayak Sasaran : 1. Mahasiswa Program Sarjana Sasaran utama pembaca adalah mahasiswa program S-1 di seluruh Indonesia. Program studi atau bidang ilmu yang dapat menggunakan remote sensing antara lain: PS Teknik Pertanian, Agro-teknologi, Sosial Ekonomi/Agribisnis, Teknologi Industri Pertanian, Teknik Sipil, Geodesi, Geologi, Planologi, Hidrologi, Geografi, MIPA (Fisika, Biologi, Matematika), Ekonomi, Sejarah dan budaya, dan bidang studi lainnya. 2. Mahasiswa Pasca Sarjana Mahasiswa pasca sarjana dari berbagai bidang studi dapat menggunakan pengetahuan teori dan tutorial yang termuat di dalam buku ini, sebagai pengetahuan dasar sebelum melangkah lebih jauh. 3. Dosen Program Studi Dosen pengampu mata kuliah yang memuat materi tentang remote sensing dapat menggunakan konsep-konsep teoritis yang ada di buku dalam proses belajar-mengajar. Tutorial yang ada sudah diterapkan pada kursus/pelatihan tentang SIG dan Remote Sensing yang diselenggarakan oleh atau bekerjasama dengan Universitas Jember. Materi praktikum sudah disusun sedemikian rupa sehingga dapat digunakan untuk praktek mandiri mahasiswa, demo di kelas, maupun praktikum terbimbing di laboratorium komputer. 4. Profesional dan stakeholder Para profesional yang telah bekerja pada bidang masing-masing dan ingin memperdalam pengetahuan-nya, dapat menggunakan buku ini sebagai referensi. C. Organisasi Materi : Tidak semua hal yang berkaitan dengan remote sensing termuat dalam buku ini. Buku ini, karena keterbatasan waktu dibuat sesingkat mungkin dan hanya memuat beberapa materi H a l 8

9 pokok atau konsep-konsep dasar saja. Hal lain yang belum tertulis di dalam buku ini, InsyaAlloh akan dimuat pada seri buku yang sama pada tahun mendatang. Komponen buku terdiri dari : (1) hardcopy, dan (2) softcopy tutorial. Buku Bagian I berupa hardcopy yang dicetak dalam format kertas, untuk memudahkan pemahaman teori yang disajikan. Buku Bagian-II, kami sertakan berupa softcopy file Tutorial_RS.pdf dengan harapan dapat memotong biaya produksi, mengurangi harga jual, dan fleksibel dalam penggunaan. Bagian-III, berupa file-file sampel data pelengkap buku yang digunakan dalam tutorial. Sebagian besar file mencakup Wilayah Papua, dikarenakan historis dari tutotial ini, memang sejak awal digunakan untuk mendukung pelatihan di sana. Bagian-I, berjudul Konsep Dasar Penginderaan Jauh, berisi Sembilan bab (9) yang memuat konsep dasar Penginderaan jauh. Bab 1, berjudul Definisi, platform dan proses Penginderaan Jauh, membahas tentang definisi, beberapa platform yang digunakan dan proses Penginderaan Jauh dari awal sampai dengan terbentuk Citra Satelit yang dapat dimanfaatkan User. Bab 2, membahas tentang Gelombang Elektromagnetik: definisi, teori terkait, dan karakteristik gelombang elektromagnetik. Bab 3, membahas tentang Dimensi dan Satuan yang dipakai dalam Penginderaan Jauh. Bab 4, memuat tentang Interaksi dan Karakteristik Gelombang Elektromagnetik, berisi ulasan tentang: interaksi antara radiasiatmosfer, antara radiasi dan target, klasifikasi spektrum gelombang elektromagnetik dan potensi aplikasi-nya untuk RS. Ke empat bab tersebut merupakan konsep fundamental yang perlu dipahami oleh siapa saja yang akan menggunakan remote sensing. Bab 5 sd bab 7 memaparkan konsep fundamental terkait dengan Citra Digital dan Sensor yang dipakai dalam PJ. Bab 5 tentang Konsep Citra Digital birisi paparan tentang: perbedaan antara fotografi vs citra digital, karakteristik citra digital, format citra digital, kalibrasi, validasi dan jenis produk Citra dgital. Bab 6, membahas lebih detail tentang Ketelitian dan Karakteristik Citra. Konsep ketelitian adalah hal mendasar yang perlu diperhatikan sebelum kita menerapkan atau membeli suatu citra untuk menyelesaikan masalah tertentu. Konsep ketelitian spasial, ketelitian spektral, ketelitian radiometrik, dan ketelitian temporal dibahas lebih detail pada bab ini. Selanjutnya, Bab 7 membahas tentang Karakteristik Sensor, memuat beberapa konsep yang berkaitan dengan Sensor pada satelit yang dipakai untuk penginderaan jauh, mencakup: Orbit, Lebar Swath, aktif dan pasif sensor, metode penginderaan jauh, true & false colour, dan distorsi geometrik. Bab 8 sd Bab 9 memuat konsep metolodogi bagaimana kita menerapkan Penginderaan Jauh untuk menyelesaikan masalah keseharian kita dan integrasi PJ dengan bidang ilmu lain dalam menyelesaikan permasalahan. Bab 8 membahas tentang Prinsip Metodologi RS, yang pada prinsipnya identik dengan metode ilmiah yang biasa dipakai dalam menyelesaikan permasalahan di bidang lain, dan umumnya terdiri dari beberapa langkah, yaitu: (1) H a l 9

10 perumusan masalah dan penyusunan hipotesa, (2) identifikasi dan inventarisasi data, (3) Analisa data RS, dan (4) presentasi informasi. Setiap bab pada bagian-i dlengkapi dengan ringkasan dan pertanyaan umpan balik, untuk mengecek kembali hal-hal yang sudah dipelajari. Bagian-II, berjudul Tutorial Penginderaan Jauh. Mencakup materi tutorial yang disusun untuk memberikan dasar ketrampilan dalam pengolahan atau penanganan Citra Satelit. Pada prinsipnya banyak perangkat lunak yang dapat digunakan untuk pengolahan Citra. Beberapa perangat lunak merupakan open source yang mudah didapat di internet, sebagian lagi adalah software Komersial. Tutorial ini menggunakan perangkat lunak ENVI. Pembaca atau user buku ini dapat saja menggunakan sampel data yang disertakan dalam buku dengan perangkat lunak lain untuk pengolahan Citra, misalnya: Multispect, GRASS, Erdas Imagine, ER mapper, TNT lite, ArcGIS, PCI Geomatics, dan software lainnya. Tutorial pada Bagian-II buku ini, terdiri dari enam (6) bab, yaitu: (1) Mengenal ENVI, (2) Bekerja dengan ENVI, (3) Mosaicking, (4) Koreksi Geometris, (5) Membuat data multi-band, dan (6) Klasifikasi data. Topik lain terkait dengan pengolahan citra satelit dapat dijumpai pada tutorial atau buku panduan lainnya. Fokus buku ini lebih pada aspek teoritis. Tutorial hanya sekedar sampel saja. Umumnya, setiap perangkat lunak sudah menyediakan tutorial terkait dengan software yang mereka bangun dan lebih lengkap. Tutorial yang disediakan juga umumnya disertai sampel data yang digunakan. Semoga tutorial ini bermanfaat bagi banyak pihak. Bagian-III, berupa kumpulan Folder untuk mendukung tutorial, dengan susunan Folder sbb: 01_Raster; 02_Vektor, 03_Landsat, 04_Data_Ukur, 05_Klasifikasi, 06_Koreksi Geomteris, 07_Mosaciking, 08_Multiband, dan 09: Registering. Masing-masing folder digunakan pada satu atau dua bab di dalam Tutorial. D. Bagaimana Menggunakan Buku ini : Buku dapat digunakan untuk belajar Mandiri oleh mahasiswa, baik untuk memperdalam pengetahuan teori maupun meningkatkan ketrampilan teknik pengolahan citra. Buku juga dapat digunakan oleh para Dosen untuk mengajar teori di kelas, dan melakukan training/pelatihan di Laboratorium. Bahan presentasi berupa file PPT/PPTx dapat diperoleh dengan mengubungi penulis, dengan alamat: Dr. Indarto, STP, DEA Lab. Teknik Pengendalian dan Konservasi Lingkungan (Lab TPKL) PS Teknik Pertanian FTP UNEJ Jl. Kalimantan No. 37 Kampus Tegalboto Jember Telp/Fax: indarto.ftp@unej.ac.id & indarto_tep@yahoo.co.id Telp rumah : , Hp: H a l 10

11 H a l 11 [ Halaman ini sengaja dikosongkan ]