PERBAIKAN TUTUPAN AWAN DAN STRIPING PADA CITRA SATELIT LANDSAT

Transkripsi

1 PERBAIKAN TUTUPAN AWAN DAN STRIPING PADA CITRA SATELIT LANDSAT Oleh HAERUL YASIN NIM PROGRAM STUDI GEOINFORMATIKA JURUSAN MANAJEMEN PERTANIAN POLITEKNIK PERTANIAN NEGERI SAMARINDA S A M A R I N D A 2012

2 PERBAIKAN TUTUPAN AWAN DAN STRIPING PADA CITRA SATELIT LANDSAT Oleh HAERUL YASIN NIM Karya Ilmiah Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Sebutan Ahli Madya Pada Program Diploma III Politeknik Pertanian Negeri Samarinda PROGRAM STUDI GEOINFORMATIKA JURUSAN MANAJEMEN PERTANIAN POLITEKNIK PERTANIAN NEGERI SAMARINDA S A M A R I N D A 2012

3 PERBAIKAN TUTUPAN AWAN DAN STRIPING PADA CITRA SATELIT LANDSAT Oleh HAERUL YASIN NIM Karya Ilmiah Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Sebutan Ahli Madya Pada Program Diploma III Politeknik Pertanian Negeri Samarinda PROGRAM STUDI GEOINFORMATIKA JURUSAN MANAJEMEN PERTANIAN POLITEKNIK PERTANIAN NEGERI SAMARINDA S A M A R I N D A 2012

4 HALAMAN PENGESAHAN Judul Karya Ilmiah Nama : Perbaikan Tutupan Awan dan Striping Pada Citra Satelit Landsat. : Haerul Yasin NIM : Program Studi Jurusan : Geoinformatika : Manajemen Pertanian Pembimbing, Penguji I, Penguji II, Husmul Beze, S.Hut, M.Si Ir. Wartomo, MP Andrew Stefano, ST, MT NIP NIP NIP Menyetujui, Ketua Program Studi GeoInformatika Mengesahkan, Ketua Jurusan Manajemen Pertanian Dyah Widyasasi, S.Hut, MP Ir. Hasanudin, MP NIP NIP Lulus ujian pada tanggal :...

5 ABSTRAK Haerul Yasin, Perbaikan Tutupan Awan dan Striping Pada Citra Satelit Landsat (dibawah bimbingan HUSMUL BEZE) Penelitian ini dilatarbelakangi dengan tersedianya semua tujuh data satelit Landsat bebas (not buy) untuk umum oleh NASA di alamat namun untuk satelit Landsat-7 ETM+ sejak tahun 2003 mengalami kerusakan pada band SLC yaitu adanya striping / garis-garis hitam pada hasil pemotretannya sehingga perlu diadakan perbaikan citra. Dengan tujuan agar dapat ditampilkannya daerah-daerah yang mengalami tutupan awan dan striping. Waktu penelitian dimulai dari bulan Oktober 2011 hingga Agustus 2012, meliputi kegiatan: orientasi data citra pada beberapa situs web, persiapan alat dan bahan, pengambilan, pengumpulan, pengolahan data dan penyusunan laporan hasil penelitian. Pengolahan data dilakukan konversi format tif ke format ers, croping/ pengangkatan objek awan, penambalan citra, penggabungan citra hingga interpretasi visual. Tujuan dari penelitian ini adalah dapat ditampilkannya daerah-daerah yang mengalami tutupan awan dan striping sehingga dapat memberi informasi/ gambaran suatu wilayah. Adapun hasil dari pengolahan data citra tersebut adalah adanya citra yang bebas dari tutupan awan dan kerusakan striping, dan diharapkan bisa digunakan untuk proses dan analisa citra satelit lanjutan, seperti perencanaan wilayah, tutupan lahan, analisa kontur dan lain-lain. Kata kunci : citra satelit, satelit Landsat-7 ETM+, tutupan awan, striping.

6 RIWAYAT HIDUP Haerul Yasin, lahir pada tanggal 24 Oktober 1985 di Kota Balikpapan Provinsi Kalimantan Timur. Merupakan anak ke tujuh dari delapan bersaudara dari pasangan Bapak M. Basir (alm.) dan Ibu Sahri. Memulai pendidikan di Sekolah Dasar Negeri 103 Balikpapan, kemudian melanjutkan pendidikan di Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama (SLTP) PGRI 4 Balikpapan, dan melanjutkan pendidikan ke Pulau Jawa di Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Muhammadiyah 1 Malang, Jawa Timur. Dan perna menetap di Kota Jakarta selama kurang lebih lima tahun, dan bekerja di pabrik PT. Toyota Astra Motor, Jakarta Utara. Juga perna bekerja di PT. Dimarco Balikpapan selama tiga tahun. Pendidikan Perguruan Tinggi dimulai di Perguruan Tinggi Politeknik Pertanian Negeri Samarinda, Jurusan Manajemen Pertanian, Program Studi Geoinformatika. Pada bulan April hingga bulan Mei 2012 melaksanakan kegiatan Praktek Kerja Lapang (PKL) di perusahaan tambang batubata PT. Panca Putra Sejahtera di Kota Samarinda, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh sebutan Ahli Madya pada program Diploma III (D3) Politeknik Pertanian Negeri Samarinda.

7 KATA PENGANTAR Alhamdulillah segala puji syukur penulis panjatkan kepada Alloh SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Ilmiah ini. Karya Ilmiah ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan penulis sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di Politeknik Pertanian Negeri Samarinda dan untuk memperoleh sebutan Ahli Madya pada Program Diploma III. Dan penulis pada kesempatan ini mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada : 1. Dosen pembimbing, yaitu Bapak Husmul Beze, S.Hut, M.Si. 2. Bapak Ir. Wartomo, MP selaku Direktur Politeknik Pertanian Negeri Samarinda dan sebagai Dosen Penguji I, dan Bapak Andrew Stefano, ST, MT sebagai Dosen Penguji II. 3. Ketua Program Studi Geoinformatika Politeknik Pertanian Negeri Samarinda, yaitu Ibu Dyah Widyasasi, S.Hut, MP. 4. Ketua Jurusan Manajemen Pertanian Politeknik Pertanian Negeri Samarinda, yaitu Bapak Ir. Hasanuddin, MP. 5. Para Staf Pengajar, Administrasi dan Pranata Laboratorium Pendidikan di Program Studi Geoinformatika. 6. Orang tua, keluarga dan semua pihak yang memberi dukungannya untuk keberhasilan dalam pelaksanaan dan penyusunan Karya Ilmiah ini. Akhir kata penulis menyadari tulisan ini masih jauh dari sempurna, maka diharapkan kritik dan saran yang membangun untuk kedepannya dapat disampaikan kepada penulis, dan semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi pembaca sekalian. Kampus Sei Keledang, Agustus 2012 Penulis iv

8 DAFTAR ISI HALAMAN PENGESAHAN... i ABSTRAK... ii Halaman RIWAYAT HIDUP... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR LAMPIRAN... ix BAB I. PENDAHULUAN... 1 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 3 A. Tutupan Awan... 3 B. Striping... 4 C. Citra Satelit... 5 D. Satelit Landsat... 7 BAB III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian B. Alat dan Bahan C. Metode Kerja D. Pengolahan Data Pengumpulan Data Konversi Format Croping / Pemotongan Objek Awan Penambalan Citra Penggabungan Citra Interpretasi Visual BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Konversi Format Citra Hasil Citra Landsat Tanpa Awan Citra Hasil Perbaikan Per Band Citra Perbaikan dari Objek Awan Citra Perbaikan Striping B. Pembahasan Konversi Format Citra Hasil Citra Landsat Tanpa Awan Citra Perbaikan dari Objek Awan Citra Perbaikan Striping Pengecekan Lapangan BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran vi

9 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

10 DAFTAR GAMBAR Nomor Tubuh Utama Halaman 1. Tutupan Awan Pada Daerah Tropis Citra Landsat SLC-off Satelit Landsat-7 ETM Diagram Alir Penelitian Tahap Pengolahan Data Citra Landsat-7 ETM+ Hasil Konversi (Liputan Tanggal 19 April 2002) di Sekitar Muara Sungai Mahakam Citra Landsat-7 ETM+ Hasil Konversi (25 Februari 2006) Citra Landsat-7 ETM+ Hasil Konversi (17 Juni 2012) Citra Landsat-7 ETM+ 19 April 2002 (Tanpa Awan) Citra Hasil Perbaikan Per Band Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (Liputan Tanggal 19 April 2002) Citra Satelit Landsat-7 ETM+ Hasil Perbaikan Objek Awan (Liputan Tanggal 19 April 2002) Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (25 Februari 2006) yang Telah Diperbaiki Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (14 Juni 2012) yang Telah Diperbaiki Citra Berawan Citra Tanpa Awan Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (19 April 2002) Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (19 April 2002) yang Telah Diperbaiki Nilai Variasi Bayangan Awan Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (17 Juni 2012) Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (14 April 2012) Citra Satelit Landsat-7 ETM+ Hasil Perbaikan Striping (17 Juni 2012) Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (25 Februari 2006) Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (1 Februari 2006) Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (25 Februari 2006) Hasil Perbaikan Striping viii

11 26 Area Pengecekan Lapangan ( S, E) Kawasan Kelurahan Kampung Jawa Tampilan Situs USGS Tampilan Registrasi Situs USGS Tampilan Citra Satelit Landsat-7 ETM+, Path/row 116/60 (29 Januari 2002) dan tampilan zoom in Tampilan Citra Satelit Landsat-7 ETM+, Path/row 116/60 (19 April 2002) dan tampilan zoom in Tampilan Citra Satelit Landsat-7 ETM+, Path/row 116/60 (1 Februari 2006) dan tampilan zoom in Tampilan Citra Satelit Landsat-7 ETM+, Path/row 116/60 (25 Februari 2006) dan tampilan zoom in Tampilan Citra Satelit Landsat-7 ETM+, Path/row 116/60 (14 April 2012) dan tampilan zoom in Tampilan Citra Satelit Landsat-7 ETM+, Path/row 116/60 (17 Juni 2012) dan tampilan zoom in ix

12 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran Halaman 1. Path/Row 116/60 dan Registrasi Situs USGS Citra Satelit Landsat-7 ETM+ ( 29 Januari 2002 dan 19 April 2002) Citra Satelit Landsat-5 TM (1 Februari 2006) dan Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (25 Februari 2006) Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (14 April 2012 dan 17 Juni 2012) Proses Perbaikan Citra Landsat-7 ETM Langkah-langkah Konversi Format... 45

13 1 BAB I PENDAHULUAN Beberapa tahun terakhir tepatnya pada bulan Oktober 2008 NASA telah menyediakan semua tujuh data Landsat bebas (not buy) untuk umum di alamat Hal ini merupakan sebuah kabar baik bagi banyak pihak pengguna citra satelit khususnya bagi dunia pendidikan. Namun satelit Landsat-7 ETM+ sejak tahun 2003 mengalami kerusakan pada band SLC, sehingga citra satelit Landsat-7 ETM+ mengalami strip / garis-garis hitam pada hasil pemotretannya. Garis-garis hitam ini merupakan kawasan atau area yang tidak terekam oleh sensor satelit Landsat-7 ETM+. Kondisi ini menyulitkan proses interpretasi citra. Garis-garis hitam pada citra ini bentuknya akan semakin melebar ke kanan dan ke kiri. Akan tetapi, pada bagian tengahnya tidak mengalami striping. Namun adakalanya juga citra satelit Landsat SLC-off ini memiliki garis hitam yang memanjang di sepanjang citra tersebut. Kondisi ini jelas tidak dapat ditolerir. Kondisi citra yang demikian, akan menyulitkan dalam melakukan interpretasi dan membuat kajian spatial lainnya. Selain masalah striping citra Landsat hasil liputan satelit sering tertutup awan. Gangguan awan ini lebih sering terjadi pada citra hasil liputan di daerah tropis. Sebab daerah tropis merupakan daerah yang sering terjadi tutupan awan sepanjang tahun. Hal ini sangat mengganggu proses analisa dan intepretasi citra. Akibatnya data citra satelit Landsat-7 ETM+ yang tersedia di situs perlu dilakukan pengolahan lebih lanjut guna mengatasi masalah striping dan objek awan pada citra landsat hasil liputan di daerah tropis tersebut. ER Mapper merupakan perangkat lunak pengolah citra satelit yang

14 2 sudah dikenal luas. Salah satu kemampuan ER Mapper adalah pengolahan citra dengan menggunakan formula algoritma. Dengan latar belakang diatas maka penelitian ini adalah melakukan perbaikan objek tutupan awan dan striping citra satelit Landsat-7 ETM+ menggunakan perangkat lunak ER Mapper 7.0 Perumusan masalah yang dimunculkan dalam penelitian ini adalah bagaimana cara menghilangkan tutupan awan dan striping pada citra satelit Landsat-7 ETM+. Di dalam penelitian ini dibatasi pada perbaikan citra satelit Landsat-7 ETM+ dari gangguan striping dan objek awan. Data citra yang digunakan dalam penelitian ini adalah data satelit Landsat tahun 2002, 2006, 2012 Path/Row 116/60. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah dapat menampilkan daerah-daerah yang mengalami tutupan awan dan striping sehingga dapat memberi informasi / gambaran suatu wilayah. Diharapkan penelitian ini menghasilkan citra satelit Landsat-7 ETM+ hasil liputan tahun 2002, 2006 dan 2012 Path/Row 116/60 yang bebas striping dan objek awan. Citra hasil penelitian ini diharapkan bisa digunakan untuk proses dan analisa citra satelit lanjutan, seperti perencanaan wilayah, tutupan lahan, analisa kontur dan lain-lain.

15 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Tutupan Awan Gambar 1. Tutupan Awan Pada Daerah Tropis. Tutupan awan merupakan kumpulan dari awan, jika matahari bersinar, cahayanya sampai di permukaan bumi, lantas diserap bumi, tumbuhan, tanah, sungai, danau dan laut, sehingga menyebabkan air menguap. Uap air naik ke udara atau atmosfer. Uap air naik semakin lama semakin tinggi karena tekanan udara di dekat permukaan bumi lebih besar dibandingkan di atmosfer bagian atas. Semakin ke atas, suhu atmosfer juga semakin dingin, maka uap air mengembun pada debu-debu atmosfer, membentuk titik air yang sangat halus

16 4 berukuran mm (1 mm = 1 / meter). Tanpa adanya debu atmosfer, yang disebut aerosol, pengembunan tidak mudah terjadi. Miliaran titiktitik air tersebut kemudian berkumpul membentuk awan (Iriyani, 2006). Menurut Iriyani (2012) lebih lanjut, bentuk awan bermacam-macam tergantung dari keadaan cuaca dan ketinggiannya. Namun bentuk utamanya ada tiga jenis yaitu yang berlapis-lapis dalam bahasa latin disebut stratus, yang bentuknya berserat-serat disebut cirrus, dan yang bergumpal-gumpal disebut cumulus. Di daerah rendah (kurang dari m) yang terendah, awan stratus menutupi puncak gunung yang tidak terlalu tinggi. Di daerah rendah tengah, awan berbentuk strato-kumulus, dan yang dekat ketinggian m awan berbentuk kumulus. Awan besar dan tebal di daerah rendah disebut kumulonimbus berpotensi menjadi hujan, menyebabkan terjadinya guruh dan petir. Awan memiliki sifat yang ringan sehingga mudah bergerak dengan adanya angin yang hembusan, terutama pada daerah tropis awan akan sering terjadi pengumpulan pada permukaan bumi sehingga sering mengalami tutupan awan yang cukup banyak, seperti di wilayah Pulau Kalimantan. B. Striping Satelit Landsat sejak tahun 2003 mengalami kerusakan pada band SLC, sehingga citra landsat mengalami strip / garis-garis hitam pada hasil pemotretannya. Garis-garis hitam ini merupakan kawasan atau area yang tidak terpotret oleh satelit Landsat. Kondisi ini menyulitkan proses interpretasi citra. Garis-garis hitam pada citra ini bentuknya akan semakin melebar ke kanan dan ke kiri. Akan tetapi, pada bagian tengahnya tidak mengalami striping. Namun adakalanya juga citra Landsat SLC-off ini memiliki garis hitam yang memanjang di sepanjang citra tersebut. Kondisi ini jelas tidak dapat ditolerir.

17 5 Kondisi citra yang demikian, akan menyulitkan kita dalam melakukan interpretasi dan membuat kajian spatial lainnya (Amri, 2007). Gambar 2. Citra Landsat SLC-off C. Citra Satelit Menurut Prahasta (2008) citra ada dua bentuk yaitu analog dan digital. Peta foto atau foto udara adalah salah satu contoh citra analog sementara citra satelit merupakan hasil dari rekaman sensor merupakan citra digital. Citra satelit/ digital adalah representasi dua dimensi dari suatu objek di dunia nyata, sebagai gambaran dari sebagian permukaan bumi sebagaimana yang terlihat di ruang angkasa atau satelit. Prahasta (2008) juga menyatakan bahwa citra digital pada dasarnya merupakan data rekaman sensor berbentuk raster, matriks atau grid dua

18 6 dimensi; setiap elemennya disebut sebagai pixel (picture element) yang nilai koordinatnya diketahui dan nilai intensitasnya diwakili suatu nilai atau bilangan bulat (digital number/dn). Citra keabuan (greyscale) adalah citra (analog atau digital) yang umumnya digambarkan dalam warna hitam putih (data 1-band milik citra) sehingga direpresentasikan dalam degradasi hitam dimana nilai terendah adalah hitam. Masing-masing band pada citra landsat memiliki ciri kepekaan tersendiri : 1. Band-1 (biru) merupakan band yang relatif pendek tetapi memiliki daya penetrasi yang lebih baik dari lainnya maka sering dipilih untuk mengamati unsur-unsur aquatic ecosystem seperti sidemen perairan, koral, kedalaman air. 2. Band-2 (hijau) : band ini tidak berbeda jauh kualitasnya dengan band-1. band ini digunakan untuk melihat vegetasi/ tumbuhan. 3. Band-3 (merah) : karena semua vegetasi menyerap warna merah (klorofil menyerap warna merah) sehingga band ini sangat bagus untuk membedakan vegetasi dan tanah. 4. Band-4 (NIR) : karena air akan menyerap hampir semua radiasi ini maka air akan terlihat sangat gelap. Band ini berbeda pantulannya untuk tanah dan vegetasi, akan tampak cerah. Sangat baik untuk membedakan air daratan, kelas vegetasi. 5. Band-5 (MIR) : band ini sangat sensitif kepada kelembapan. Band ini sangat baik untuk membedakan kelembapan dan vegetasi, awan dan salju. 6. Band-6 (thermal IR) band ini merupakan band thermal. Baik untuk mengukur suhu permukaan, awan dan tanah, keperluan geologi, perbedaan tekanan suhu tanaman.

19 7 7. Band-7 (MIR) : band ini bagus digunakan untuk membedakan kelembapan vegetasi, juga untuk pemetaan tanah dan geologi (batuan) Menurut Prahasta (2008), karena adanya sifat yang berbeda dari masingmasing band maka dilakukan komposit (gabungan) untuk mendapatkan suatu warna yang sesuai dengan dunia nyata, yaitu : a. Color composite image. Kombinasi tiga band untuk mendapatkan tampilan citra digital berwarna. Intepretasi color composite image dari band-band multispektral memerlukan pengetahuan mengenai spectral reflectance signature yang bersangkutan. b. False color composite image. Kombinasi tiga band menghasilkan citra warna yang tidak sesuai aslinya. c. True color composite image. Kombinasi tiga band yang menghasilkan citra warna yang mirip dengan aslinya didunia nyata saat dilihat dengan mata telanjang. Biasanya menggabungkan band-band visible seperti merah dengan R, hijau dengan G, biru dengan B. D. Satelit Landsat Satelit Landsat (Land Satellites) merupakan salah satu satelit yang digunakan untuk mengamati permukaan bumi. Satelit ini dikenal sebagai satelit sumber daya alam karena fungsinya adalah untuk memetakan potensi sumber daya alam dan memantau kondisi lingkungan (Simbolon, 2011). Menurut Bakar, (2012) Satelit Landsat pada awalnya bernama ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite) yang diluncurkan pertama kali tanggal 23 Juli Satelit ini mengorbit bumi selaras matahari (Sun Synchronous).

20 8 Satelit Landsat merupakan proyek dari NASA. Ada tujuh satelit yang telah diluncurkan sejak tahun 1972, yaitu: 1. Landsat-1 (mulanya dinamakan Earth Resources Technology Satellite-1), diluncurkan 23 Juli 1972, operasi berakhir tahun Landsat-2, diluncurkan 22 Januari 1975, berakhir Landsat-3, diluncurkan 5 Maret 1978, berakhir Landsat-4, diluncurkan 16 Juli 1982, berakhir Landsat-5, diluncurkan 1 Maret 1984, masih berfungsi. 6. Landsat-6, diluncurkan 5 Oktober 1993, gagal mencapai orbit. 7. Landsat-7, diluncurkan 15 April 1999, masih berfungsi. Sampai pada peluncuran satelit Landsat-5, selama kurun waktu tersebut dengan kecanggihan teknologi terjadi perubahan desain sensornya, sehingga kelima satelit itu dapat dikelompokkan menjadi dua generasi : generasi pertama (Landsat 1-3) dan generasi kedua (Landsat 4-5). Satelit Landsat 1-2 memuat dua macam sensor : RBV (Retrun Beam Vidicon, dan terdiri atas tiga saluran RBV1, RBV2, dan RBV3 dengan resolusi spasial 79 meter) dan MSS (Multispectral scanner, resolusi spasial 79 meter terdiri atas empat saluran MSS4, MSS5, MSS6, dan MSS7). Sedangkan satelit Landsat-3 masih memuat dua macam sensor tersebut yaitu RBV dan MSS, tetapi sistem sensor RBV diganti menjadi TM (Thematic Mapper) dan penyusutan jumlah saluran pada RBV menjadi satu saluran tunggal beresolusi spasial 40 meter. Satelit Landsat 4-5 juga memuat dua macam sensor pula, dengan mempertahankan MSS-nya, dan RBV diganti dengan TM karena alasan kapabilitas. Dengan demikian penomoran MSS menjadi MSS1, MSS2, MSS3,

21 9 dan MSS4. Sensor TM mempunyai tujuh saluran yang mempunyai nomor urut dari 1 sampai 7 dengan resolusi 30 meter. Dalam sensor TM terdapat pula TM-6 yang menggunakan spektrum inframerah thermal (beresolusi 120 meter). Satelit Landsat dengan dua sensornya, MSS dan TM merupakan satelit yang banyak dimanfaatkan datanya. Dengan luas liputan 185 x 185 km 2, data Landsat sangat lengkap dengan keunggulan jumlah saluran (empat saluran untuk MSS, dan tujuh saluran untuk TM) dan resolusi spsial 30 m untuk TM, merupakan paduan informasi yang sangat berharga. Menurut Anonim (2012), NASA meluncurkan satelit Landsat-7 ETM+ pada tanggal 15 April 1999, adalah satelit terbaru dari Program Landsat (Program of Landsat). Tujuan utama satelit Landsat-7 ETM+ adalah untuk me-refresh seluruh arsip foto-foto satelit Landsat, menyediakan citra terbaru dan bebas awan. Program Landsat dikelola dan dioperasikan oleh badan geology milik USA yaitu USGS (United States Geological Survey), dan data dari satelit Landsat-7 ETM+ dikumpulkan dan didistribusikan oleh USGS, Instrumen utama satelit landsat-7 adalah Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+). Desain dan operasi Landsat-7 direncanakan akan membawa dua sensor, yaitu Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) dan High Resolution Multispectral Stereo Imager (HRMSI). ETM+ didesain untuk keberlanjutan dari program Landsat-4 dan Landsat-5, dimana sampai saat ini datanya masih dapat diakses atau direkam. Pola orbitnya juga dibuat sama dengan Landsat-4, Landsat-5 dan yaitu dengan lebar sapuan/ liputan sebesar 185 km. Desain dari pada ETM+ sama seperti ETM pada Landsat-6 namun ditambah dengan dua sistem model kalibrasi untuk mengeliminasi gangguan radiasi matahari (dual mode solar

22 10 callibrator systems) dengan penambahan lampu kalibrasi untuk fasilitas koreksi radiometrik. Gambar 3. Satelit Landsat-7 ETM+ Satelit Landsat-7 juga akan dilengkapi dengan fasilitas penerima sistem posisi lokasi (Global Positioning System / GPS reciever) untuk meningkatkan ketelitian posisi atau letak satelit di dalam jalur orbitnya.

23 11 BAB III METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian Waktu penelitian dimulai dari bulan Oktober 2011 hingga Agustus 2012, meliputi kegiatan: 1. Orientasi data citra pada beberapa situs web 2. Persiapan alat dan bahan 3. Pengambilan, pengumpulan dan pengolahan data 4. Penyusunan laporan hasil penelitian. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Geomatika Gedung Kuning Program Studi Geoinformatika dan Laboratorium Komputer Politeknik Pertanian Negeri Samarinda. B. Alat dan Bahan 1. Alat a. Perangkat keras (Hardware) 1) Satu unit Notebook dengan spesifikasi : a) AMD Dual-Core Processor C-50 b) CPU 1.0 GHz c) Memory 2 GB DDR3 d) Hardisk 320 GB HDD 2) Perangkat koneksi Internet b. Perangkat lunak (Software) 1) Microsoft Office ) ER Mapper 7.0 3) Paint.Ink

24 12 2. Bahan Bahan yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah citra di daerah Kalimantan Timur yaitu: a. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (29 Januari 2002 Path/row 116/60) b. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (19 April 2002 Path/row 116/60) c. Citra Satelit Landsat-5 TM (1 Februari 2006 Path/row 116/60) d. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (25 Februari 2006 Path/row 116/60) e. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (14 April 2012 Path/row 116/60) f. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (17 Juni 2012 Path/row 116/60) C. Metode Kerja Dalam penelitian ini dilakukan beberapa langkah-langkah untuk mempermudah proses penelitian. Langkah-langkah tersebut bisa dilihat pada diagram alir berikut ini : Identifikasi Masalah Studi Literatur Pengumpulan Data Pengolahan Data Analisa Visual Penyusunan Laporan Gambar 4. Diagram Alir Penelitian

25 13 Berikut ini penjelasan diagram alir penelitian tersebut : 1. Identifikasi Masalah Permasalahan dalam penelitian ini adalah ketersediaan citra satelit secara gratis (not buy) terkendala pada tampilan citra satelit yang mengalami striping dan adanya tutupan awan yang cukup banyak. 2. Studi Literatur Bertujuan untuk mendapatkan referensi yang berhubungan dengan Penginderaan Jauh, Citra Satelit dan literatur lain yang mendukung baik dari buku, jurnal, internet dan lain-lain. 3. Pengumpulan Data Pengumpulan data yaitu data citra satelit Landsat untuk tahun 2002, 2006 dan 2012 Path/row 116/60 (terlampir) dilakukan dengan ijin NASA (National Aeronautic and Space Administration). Data diambil dari situs NASA di alamat 4. Tahap Pengolahan data Pada tahapan ini dilakukan pengolahan dari data-data yang telah diambil diolah dengan aplikasi perangkat lunak ER Mapper Tahap Analisa Analisa yang dilakukan adalah analisa visual terhadap citra hasil perbaikan. 6. Penyusunan Laporan Hasil penelitian didokumentasikan dalam sebuah laporan penelitian tugas akhir.

26 14 D. Pengolahan Data Data citra landsat yang telah dikumpulkan dari situs akan diperbaiki dari kerusakan striping dan objek awan dengan tahap pengolahan data sebagai berikut : Pengumpulan Data Citra Landsat 2002 Citra Landsat 2006 Citra Landsat 2012 Konversi Format Membuat Citra Awan Per Band Membuat Citra Tanpa Awan Per Band ( Croping ) Penambalan Citra Penggabungan Band Interpretasi Visual Gambar 5. Tahap Pengolahan Data Berikut ini penjelasan diagram alir tahap pengolahan data tersebut : 1. Pengumpulan Data Data citra landsat yang diambil dari situs berada dalam format tif. Data yang digunakan pada penelitian ini menggunakan data tahun 2002, 2006 dan 2012.

27 15 2. Konversi Format Sebelum dilakukan pengolahan data citra landsat hasil pengunduhan harus diubah formatnya dari tif ke dalam format ers, adapun langkah-langkah konfersi format dapat dilihat pada lampiran. 3. Membuat Citra Awan Per Band Setelah data citra berhasil dibuka di perangkat lunak ER Mapper dengan merubah formatnya menjadi ers, selanjutnya dibuat citra awannya per band. 4. Membuat Citra Tanpa Awan Per Band Citra awan yang telah dibuat per band selanjutnya dibuat pula citra tanpa awannya per band. 5. Croping / Pengangkatan Objek Awan Untuk memperbaiki data citra satelit Landsat-7 ETM+ yang berawan maka dilakukan pengangkatan semua objek awan. 6. Penambalan Citra Dalam penelitian ini dilakukan tiga contoh penambalan citra, yaitu citra peliputan tanggal 19 April 2002 ditambal dengan citra 29 Januari 2002, citra peliputan tanggal 25 Februari 2006 ditambal dengan citra peliputan tanggal 1 Februari Penambalan citra ini dilakukan per band pada setiap peliputan. 7. Penggabungan Band Untuk mendapatkan citra dengan warna sesungguhnya maka dilakukan penggabungan / komposit band. Dalam penelitian ini akan dilakukan penggabungan band 1, band 2, band 3, band 4, band 5, band 6 dan

28 16 band 7. Selanjutnya akan dilakukan komposit tiga band dengan cara trial dan error sampai didapatkan tampilan citra yang dapat diinterpretasikan. 8. Interpretasi Visual Pada tahap ini akan dipilih komposit band citra mana yang paling mendekati dengan tampilan warna citra sebenarnya.

29 17 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. HASIL 1. Konversi Format Citra Citra satelit Landsat hasil unduhan di alamat terdiri dari band-band dengan format ekstensi tif. Untuk memudahkan proses manipulasi citra satelit Landsat didalam ER Mapper maka perlu dirubah kedalam format ers. Hasil perubahan format yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan perangkat lunak ER Mapper bisa dilihat pada gambar berikut. Gambar 6. Citra Landsat-7 ETM+ Hasil Konversi (Liputan Tanggal 19 April 2002) di Sekitar Muara Sungai Mahakam.

30 18 Gambar 7. Citra Landsat-7 ETM+ Hasil Konversi (25 Februari 2006) Gambar 8. Citra Landsat-7 ETM+ Hasil Konversi (17 Juni 2012)

31 19 Citra yang dikonversi di atas adalah citra hasil liputan tanggal 19 April 2002, 25 Februari 2006 dan 17 Juni 2012 pada path/row 116/60 atau di sekitar Provinsi Kalimantan Timur. Resolusi citra yang digunakan pada penelitian ini adalah 8001 x 6951, dimana satu pixel citra mewakili 1000 meter luas di lapangan. 2. Hasil Citra Landsat Tanpa Awan Gambar 9. Citra Landsat-7 ETM+ 19 April 2002 (Tanpa Awan) Untuk menampilkan citra yang bersih dari tutupan awan maka perlu dilakukan pengangkatan objek awan (croping) dengan melakukan manipulasi pada editor formula dengan rumus : if (inregion (r1)) then null else input 1. Hasil pengangkatan objek awan pada citra satelit Landsat-7 ETM+ pada liputan tanggal 19 April 2002 di koordinat S, 117

32 E atau di sekitar Muara Sungai Mahakam bisa dilihat lebih jelas pada gambar Citra Hasil Perbaikan Per Band a.band 1 b.band 2 c.band 3 d.band 4 e.band 5 f.band 6 g.band 7 Gambar 10. Citra Hasil Perbaikan Per Band Proses perbaikan citra satelit Landsat-7 ETM+ dari objek awan dan striping didalam penelitian ini dilakukan per band. Citra dengan liputan yang lebih baru akan dijadikan sebagai data citra penelitian. Sementara itu citra dengan liputan waktu yang lebih lama akan dijadikan sebagai citra penambal. Setelah dilakukan proses manipulasi data menggunakan

33 21 metode yang ada pada bab III diperoleh hasil seperti yang terlihat pada gambar Citra Perbaikan dari Objek Awan Di dalam penelitian ini data yang digunakan untuk perbaikan citra satelit Landsat dari awan adalah citra satelit Landsat-7 ETM+ liputan tanggal 19 April 2002 (gambar 11). Pada gambar 12 terlihat awan yang menutupi permukaan bumi sudah bisa diperbaiki. Citra di sekitar Muara Sungai Mahakam ini terlihat sudah terbebas dari objek awan. Gambar 11. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (Liputan Tanggal 19 April 2002)

34 22 Gambar 12. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ Hasil Perbaikan Objek Awan (Liputan Tanggal 19 April 2002) 5. Citra Perbaikan Striping Dalam penelitian ini juga dilakukan perbaikan garis striping pada citra satelit Landsat-7 ETM+ hasil liputan tanggal 25 Februari 2006 dan 17 Juni Kerusakan citra akibat gangguan pada sensor satelit Landsat generasi ke-7 ini bisa dilakukan menggunakan rumus editor formula : if (i1 >1) then i1 else null, hasil perbaikan citra dari kerusakan bisa dilihat pada gambar berikut.

35 23 Gambar 13. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (25 Februari 2006) yang Telah Diperbaiki. Gambar 14. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (17 Juni 2012) yang Telah Diperbaiki

36 24 B. PEMBAHASAN 1. Konversi Format Citra Setelah dilakukan konversi format terlihat objek awan cukup banyak pada citra satelit Landsat-7 ETM+ Path/Row 116/60. Menurut keterangan dari NASA bahwa tutupan awan pada citra liputan tanggal 29 Januari 2002 sebesar 18%. Sementara tutupan awan pada citra satelit Landsat-7 ETM+ Path/Row 116/60 liputan tanggal 25 Februari 2006 sebesar 12%. Data yang gunakan dalam penelitian ini adalah data hasil seleksi dengan tutupan awan paling kecil. 2. Hasil Citra Landsat Tanpa Awan Setelah melakukan proses pengolahan croping data citra, objek awan yang dicroping terlihat menjadi berwarna hitam. Sebenarnya proses croping awan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah proses mengangkat objek awan dan menggantinya dengan nilai null. Namun oleh perangkat lunak ER Mapper nilai null tersebut diganti dengan nilai (digital number/ DN) nol (0) secara otomatis. Perubahan nilai ini penting diketahui untuk implementasi para proses manipulasi tahap berikutnya yaitu penambalan citra. Adapun proses croping objek awan bisa dilihat lebih jelas pada halaman lampiran.

37 25 Gambar 15. Citra Berawan Gambar 16. Citra Tanpa Awan

38 26 Pada gambar 15 tampak objek awan menyelimuti permukaan daratan pada citra satelit Landsat-7 ETM+ Path/Row 116/60. Pada gambar terlihat awannya berwarna putih. Nilai putih atau warna terang pada citra sebenarnya memiliki nilai digital 255. Pada penelitian ini semua nilai 255 diklasifikasikan ke dalam sebuah poligon tersendiri dengan identitas sebagai awan. Identias poligon yang memiliki nilai DN 255 di croping dengan rumus : if (inregion (r1)) then null else input 1. Hasil dari proses manipulasi data menggunakan rumus di atas menghasilkan citra tanpa objek awan. Objek awan yang hilang berubah menjadi berwarna hitam seperti yang tampak pada gambar Citra Perbaikan dari Objek Awan Gambar 17. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (19 April 2002)

39 27 Pada penelitian ini objek awan yang menutupi permukaan bumi berhasil diperbaiki seperti yang terlihat pada gambar 17, terlihat awan masih menutupi permukaan bumi. Setelah dilakukan perbaikan awan berhasil dihilangkan dan permukaan bumi yang berwarna hijau berhasil ditampilkan. Warna hijau pengganti objek awan yang berwarna putih sebenarnya berasal dari nilai digital citra penambal. Citra penambal yang digunakan adalah citra satelit Landsat liputan terdekat dari citra yang ditambal. Dalam penilitian ini citra yang ditambal adalah citra satelit Landsat-7 ETM+ liputan tanggal 19 april 2002 dan citra penambal adalah citra satelit Landsat-7 ETM+ liputan tanggal 29 Januari 2002 di sekitar muara sungai Mahakam. Gambar 18. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (19 April 2002) yang Telah Diperbaiki

40 28 Pada anak panah yang ditujuk pada gambar 18 terlihat tidak ada perbedaan warna yang menyolok pada bagian asli citra dengan bagian yang ditambal, warnanya sama-sama berwarna hijau. Hal ini terjadi lantar dalam kurun waktu pengambilan dua citra tidak terjadi perubahan tutupan lahan. Sehingga proses penambalan berlangsung hampir sempurna. Namun akan berbeda hasilnya jika citra penambal dan yang ditambal terjadi perubahan lahan, maka akan terjadi kesalahan tampilan visualnya. Citra hasil penambalan akan menampilkan warna yang bukan sebenarnya. Ini merupakan kelemahan dari metode ini. Kelemahan lain dari metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah bayangan hitam yang muncul akibat adanya objek awan tidak berhasil dihilangkan. Hal ini terjadi karena warna hitam pada bayangan awan tidak memiliki nilai nol (0) tapi memiliki nilai yang bervariasi antara Gambar 19. Nilai Variasi Bayangan Awan Nilai bervariasi yang dimiliki oleh bayangan awan menyebabkan bagian tersebut tidak dapat ditambal pada saat proses manipulasi data menggunakan rumus: if (i1 >1) then i1 else null.

41 29 4. Citra Perbaikan Striping Pada penelitian ini dilakukan perbaikan striping pada citra satelit Landsat-7 ETM+ liputan tanggal 17 Juni Pada gambar 20 terlihat adanya kerusakan gambar garis-garis warna hitam akibat kerusakan sensor satelit. Selain kerusakan striping, citra juga adanya mengalami tutupan awan yang menghalangi permukaan bumi. Sementara citra yang digunakan untuk menambal adalah citra satelit Landsat-7 ETM+ liputan tanggal 14 April 2012 (gambar 21) mengalami tutupan awan yang cukup banyak. Gambar 20. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (17 Juni 2012)

42 30 Gambar 21. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (14 April 2012) Namun letak kerusakan berupa garis striping tidak sama, sehingga citra ini layak digunakan sebagai penambal. Setelah dilakukan proses penambalan citra satelit Landsat-7 ETM+ liputan tanggal 14 April 2012 bisa diperbaiki, bisa dilihat pada gambar 22. Namun metode ini memiliki kelemahan yaitu bila citra penambal yang digunakan memiliki tutupan awan yang letaknya persis pada striping atau objek awan pada citra yang akan ditambal citra tidak tertambal.

43 31 Gambar 22. Citra Satelit Landsat ETM+ Hasil Perbaikan Striping (17 Juni 2012) Demikian pula pada citra sateli Landsat-7 ETM+ liputan 25 Februari 2006 pada gambar 23 terlihat kerusakan striping, sementara citra yang digunakan untuk menambal adalah citra satelit Landsat-5 TM liputan 1 Februari 2006 tidak mengalami kerusakan striping, sehingga layak digunakan sebagai penambal (gambar 24). Setelah dilakukan proses penambalan citra satelit Landsat-7 ETM+ liputan tanggal 25 Februari 2006 bisa diperbaiki, bisa dilihat pada gambar 25.

44 32 Gambar 23. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (25 Februari 2006) Gambar 24. Citra Satelit Landsat-5 (1 Februari 2006)

45 33 Gambar 25. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (25 Februari 2006) Hasil Perbaikan Striping Namun untuk perbaikan garis striping menggunakan metode ini juga memiliki kelemahan yaitu adanya bekas garis striping yang masih terlihat. Hal ini disebabkan oleh nilai DN dari citra penambal yang berbeda jauh dengan nilai DN citra yang ditambal pada lokasi yang bersebelahan. 5. Pengecekan Lapangan Untuk membuktikan kebenaran hasil penambalan pada proses perbaikan citra dari tutupan awan dan stripping maka dilakukan pengecekan lapangan. Dalam penelitian ini dilakukan pengecekan lapangan di salah satu titik yaitu titik S dan E (gambar 26). Nilai DN yang dimiliki pada titik ini yaitu nilai red 85, green 53

46 34 dan blue 103. Jika diintrepetasikan, warna citra demikian adalah warna citra untuk kawasan perumahan. Gambar 26. Area Pengecekan Lapangan ( S, E) Setelah dilakukan kunjungan ke lapangan ternyata titik tersebut berada di sekitar kawasan Kelurahan Kampung Jawa. Di Kelurahan Kampung Jawa ini ternyata sebagian besarnya adalah kawasan pemukiman penduduk (gambar 27). Dengan demikian ternyata hasil intepretasi citra yang dilakukan terhadap hasil perbaikan citra hasil liputan 17 Juni 2012 sudah akurat. Tidak ada perubahan tutupan lahan yang terjadi pada kawasan ini.

47 Gambar 27. Kawasan Kelurahan Kampung Jawa 35

48 36 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN 1. Proses perbaikan citra dari tutupan awan dan striping sudah berhasil dengan cukup baik dan layak digunakan untuk analisa-analisa visual lanjutan. 2. Konversi format dari tif ke format ers dapat dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ER Mapper. 3. Proses perbaikan tutupan awan menggunakan metode croping berhasil dilakukan pada citra landsat liputan tanggal 19 April Proses perbaikan striping dengan formula editor berhasil dilakukan pada citra landsat-7 ETM+ liputan 25 Februari 2006, sedangkan pada citra landsat -7 ETM+ liputan tanggal 14 April 2012 mengalami adanya daerah yang tidak tertambal karena letak tutupan awan dengan kerusakan striping yang sama. 5. Perbaikan citra dengan menggunakan metode penambalan yang dilakukan pada penelitian ini tidak cocok digunakan untuk wilayah tutupan lahan dan kontur yang berubah dalam waktu yang cepat. B. SARAN 1. Citra hasil penelitian ini sudah cukup layak digunakan untuk proses monitoring dan evaluasi penggunaan lahan. 2. Proses manipulasi objek tutupan awan dan kerusakan striping, antra citra yang akan diperbaiki dengan citra penambalnya sebaiknya menggunakan citra liputan dengan rentang waktu yang tidak terlalu lama guna menghindari adanya perubahan kondisi tutupan lahan.

49 37 3. Sebaiknya citra penambal dipilih citra yang memiliki letak objek awan dan stripingnya tidak sama dengan citra yang akan diperbaiki. 4. Perlu dilakukan proses perbaikan citra dengan metode yang lain, seperti metode frame and fill pada aplikasi IDL 7.0 sebagai pembanding.

50 27 DAFTAR PUSTAKA Amri K Cara memperbaiki citra landsat ETM+ yang mengalami SCL-OFF ETM. Jakarta (4 Agustus 2012) Anonim Landsat 7. Jakarta. (10 Agustus 2012) Anonim Program Landsat. Jakarta (10 Agustus 2012) Bakar A Satelit Landsat Yogyakarta (4 Agustus 2012) Dony Interpretasi Citra Dengan ER Mapper Jakarta (4 Agustus 2012) Iriyani S Bagaimana Awan Terbentuk?. Palembang. (20 Agustus 2012) Prahasta E Remote Sensing : Aplikasi Penginderaan Jauh dan Pengolahan Citra Digital dengan ER Mapper. Informatika. Bandung Simbolon S LANDSAT Satelit Pengamat Bumi Jakarta (2 Agustus 2012)

51 LAMPIRAN

52 Lampiran 1. Path/row 116/60 dan Registrasi Situs USGS Gambar 28. Tampilan Situs USGS Gambar 29. Tampilan Registrasi Situs USGS

53 Lampiran 2. Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (29 Januari 2002 dan 19 April 2002) Gambar 30. Tampilan Satelit Citra Landsat-7 ETM+, Path/row 116/60 (29 Januari 2002) dan tampilan zoom in Gambar 31. Tampilan Citra Satelit Landsat-7 ETM+, Path/row 116/60 (19 April 2002) dan tampilan zoom in

54 Lampiran 3. Citra Satelit Landsat-5 TM (1 Februari 2006) dan Citra Satelit Landsat-7 ETM+ (25 Februari 2006) Gambar 32. Tampilan Citra Satelit Landsat-5 ETM+, Path/row 116/60 (1 Februari 2006) dan tampilan zoom in Gambar 33. Tampilan Citra Satelit Landsat-7 ETM+, Path/row 116/60 (25 Februari 2006) dan tampilan zoom in

55 Lampiran 4. Citra satelit Landsat-7 ETM+ (14 April 2012 dan 17 Juni 2012) Gambar 34. Tampilan Citra Satelit Landsat-7 ETM+, Path/row 116/60 (14 April 2012) dan tampilan zoom in Gambar 35. Tampilan Citra Satelit Landsat-7 ETM+, Path/row 116/60 (17 Juni 2012) dan tampilan zoom in

56 44 Lampiran 5. Proses Perbaikan Citra Landsat-7 ETM+ www. usgs.glovis.gov www. usgs.glovis.gov Citra Landsat ETM+ (19 April 2002) Band 1 Band 1 Band 2 Band 2 Band 3 Band 3 Citra Landsat ETM+ (29 Januari 2002) / sebagai citra penambal. Band 4 Band 4 Band 4 Band 5 Band 5 Band 6 Band 6 Band 7 Band 7 Citra satelit Landsat ETM+ (19 April 2002) Hasil Perbaikan.

57 45 Lampiran 6. Langkah-langkah Konversi Format Klik icon ER Mapper 7.0 Akan muncul kotak dialog ER Mapper Klik icon New Akan muncul window Algorithm, Selanjutnya klik icon Edit Algorithm

58 46 Akan muncul kotak dialog Algorithm Copy Pseudo Layer (klik icon Copy lalu klik icon Paste sebanyak 7 layer) 7 layer Lalu aktifkan Pseudo Layer yang pertama, lalu klik icon Load Dataset

59 47 Maka akan muncul kotak dialog Raster Dataset, klik Volumes (buka file Citra dengan format *.TIF ) aktifkan band 10 pada layer pertama klik OK this layer only hasilnya Pseudo Layer pertama berisi citra untuk band 1 (tertulis _B10.TIF)

60 48 Lakukan proses tersebut pada semua band (aktifkan band 2 pada layer kedua, dan seterusnya). Setelah selesai beri nama citra tersebut, serta deskripsi nya. Simpan, klik File Save As (pada kotak dialog ER Mapper), beri nama citra landsat 7Band Pada Files of type: pilih UDR (.ers) formatnya adalah.ers, OK, OK.