ANALISIS KOREKSI GEOMETRIK MENGGUNAKAN METODE DIRECT GEOREFERENCING PADA CITRA SATELIT ALOS DAN Suzyantie Lisa Dewi, Eko uli Handoko ST,MT, Hepi Hapsari Handayani ST, Msc Program Studi Teknik Geomatika, FTSP-ITS, Surabaya, 60111, Indonesia Email : gm0707@geodesy.its.ac.id Abstrak Saat ini teknologi penginderaan jauh berkembang semakin pesat, hal ini ditandai dengan banyaknya citra satelit resolusi tinggi. Seperti contohnya citra satelit ALOS dan. Untuk dapat dimanfaatkan secara optimal, citra satelit harus sudah terbebas dari kesalahan atau distorsi yang terjadi selama proses perekaman datanya dengan cara memberi koreksi. Koreksi citra bertujuan memperbaiki citra agar sedekat sesuai dengan objek dipermukaan bumi. Koreksi citra meliputi koreksi radiometrik dan geometrik. Untuk mendapatkan posisi geografi yang akurat dilakukan proses koreksi geometric. Dalam penelitian ini koreksi geometric menggunakan metode Direct Georeferencing dimana setiap piksel pada citra diposisikan sesuai koordinat sebenarnya dengan acuan Ground Control point (GCP) sedangkan untuk koreksi topografi dan distorsi perekaman digunakan data Digital Elevation Model (DEM). Data yang digunakan yaitu data citra satelit dan tahun 2008.Untuk mengetahui ketelitian dari koreksi geometrik dari kedua citra tersebut berdasarkan pada nilai (Root Mean Square Error) e yang didapatkan dari perhitungan matematis yaitu dengan metode Transformasi Conform 3D model Projektif, Bursa-Wolf, Molodensky-Badekas dan Polinomial Orde-2. Hasil dari penelitian ini menunjukkan hasil perhitungan matematis nilai e terkecil adalah dengan menggunakan transformasi conform 3D model Projektif. Sedangkan nilai e terbesar adalah menggunakan metode transformasi conform model Bursa-Wolf. Semakin kecil nilai e menunjukkan bahwa hasil lebih teliti dan akurat. Hasil uji statistika menunjukkan bahwa data paling banyak diterima pada tingkat kepercayaan 5%. Kata Kunci : dan, Koreksi Geometrik, Direct Georeferencing, e PENDAHULUAN Latar Belakang Teknologi penginderaan jauh saat ini, telah banyak digunakan citra satelit dengan resolusi tinggi, contohnya seperti Advanced Land Observing Satelite/ Panchromatic Remote Sensing Instrument for Stereo Mapping () dan. Citra satelit dan yang menjadi obyek kajian penelitian dapat dimanfaatkan secara optimal jika terbebas dari kesalahan/distorsi yang terjadi saat proses perekaman data. Selama proses perekaman data, citra terdistorsi disebabkan oleh penyimpangan sensor, wahana dan objek yang direkam oleh karena itu diperlukan koreksi geometrik. Koreksi geometrik dilakukan untuk memperbaiki koordinat objek yang ada pada citra agar sesuai dengan koordinat sesungguhnya (koordinat terikat bumi). Pada umunya koreksi geometrik citra dilakukan dengan menggunakan koordinat 2 dimensi (x,y) dimana koreksi geometrik semacam ini memerlukan persamaan polinomial yang sesuai dengan data titik kontrol. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, koreksi geomtrik dapat dilakukan dengan menggunakan koordinat 3 dimensi (x,y,z). Metode koreksi geometrik yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan metode Direct Georeferencing dimana berfungsi untuk mendapatkan posisi yang akurat dan mendapatkan pengamatan jarak dan arah yang benar. Setiap piksel pada citra diposisikan sesuai koordinat sebenarnya dengan acuan koordinat titik kontrol (x,y) sedangkan untuk koreksi topografi dan distorsi perekaman digunakan data Digital Elevation Model (DEM). Ketelitian koreksi Geometrik dapat diketahui dari harga Root Mean Square Error (e). Nilai e harus kurang dari sama dengan 1. Nilai e semakin mendekati nilai nol maka koreksi geometriknya semakin baik. 1
Perumusan Masalah Dari latar belakang di atas, maka permasalahan yang timbul adalah bagaimana koreksi geometrik citra satelit dan dengan menggunakan metode Direct Georeferencing berdasarkan pada nilai e. Batasan Permasalahan Batasan masalah dari penelitian ini adalah: 1. Wilayah studi dari penulisan tugas akhir adalah Kota Surabaya 2. Metode yang digunakan adalah metode Direct Georeferencing dimana memproyeksikan citra dengan koordinat 3 Dimensi (,,) 3. Koordinat titik kontrol didapatkan dari koordinat titik kontrol geodesi orde-3 dan peta garis skala 1:5000 4. Transformasi koordinat yang digunakan adalah transformasi Conform 3D model Projektif, Bursa-Wolf dan Molodensky- Badekas dan polinomial orde 2 5. Hasil akhir berupa analisis koreksi geometrik dengan membandingkan e pada citra dan Tujuan Tujuan penelitian ini adalah menganalisis koreksi geometrik citra satelit dan berdasarkan nilai e dengan menggunakan metode Direct Georeferencing Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah mengetahui koreksi geometrik berdasarkan nilai e pada citra satelit dan. METODOLOGI PENELITIAN Lokasi Penelitian satelit tahun 2008 dan citra satelit tahun 2008 (a) (b) Gambar 2. Persebaran titik pada citra (a) ALOS PRISM (b) 2. Koordinat Orde 3 Badan Pertanahan Nasional (BPN) yang digunakan sebagai koordinat titik kontrol 3. Peta Garis Skala 1:5000 yang digunakan sebagai acuan koordinat tinggi (koordinat ) titik kontrol 4. Global Digital Elevation Model (GDEM) Peralatan Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah : a Perangkat Keras (Hardware) - Notebook Toshiba - Printer Canon Pixma MP 258 b Perangkat Lunak (Software) - Software ENVI 4.7 - Software Matlab 7.0 - Software Microsoft 2007 Pengolahan Data Citra Satelit Tahun 2008 Tititk Kontrol Geodesi Orde-3 Peta Garis 1:5000 Conform 3D Projektif DEM Conform Bursa- Wolf Tidak Pemotongan Citra Penentuan Koordinat Citra Kollinearitas Conform Molodensky- Badekasf Parameter Orientaai Luar (Ekterior Orientation Parameter) Citra Satelit Tahun 2008 L,L,L,ω,Ф,κ Polinomial Orde-2 Gambar 1. Lokasi Penelitian Data dan Peralatan Data 1. Data utama yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah citra e 1 ya Uji Statistika : Student T-Test Analisis Gambar 3. Diagram Alir Pengolahan Data 2
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Perhitungan Parameter Parameter yang didapatkan dari hasil perhitungan berupa L, L, L, ω,ф,κ dan λ. Dimana L, L, L merupakan parameter translasi, ω,ф,κ merupakan parameter rotasi dan λ merupakan perbesaran skala. Berikut ini hasil perhitungan Parameter : Tabel 1. Hasil Perhitungan Parameter dengan Metode Conform 3D Projektif Parameter -0.000452103-0.000450679 0.0002804 0.00284043 0.004689214 0.005644107 L 675970.5644 686175.058 L 9181471.113 9191308.035 L 3.58832679 4.491525637 1.000000011 0.999999834 Tabel 2. Hasil Perhitungan Parameter dengan Metode Conform Bursa-Wolf Parameter 0.001590253 0.001065247-0.001090489-0.000766451 0.028827102 0.023778296 L 675970.5792 686175.0645 L 9181471.125 9191308.044 L 2.943248787 2.929734045 1.000000012 0.999999834 Tabel 3. Hasil Perhitungan Parameter dengan Metode Conform Molodensky-Badekas Parameter 0.0016637 0.001103181-0.001108808-0.000776757 0.032592663 0.018304965 L 692097.2888 692097.2888 L 9194667.708 9194663.145 L 2.415769231 2.415769231 1.000000011 0.999999834 Tabel 4. Hasil Perhitungan Parameter dengan Metode Polinomial Orde-2 Parameter 0.264543-1.086162 0.573001 2.668394 0.241396 0.098104 L 697233.647 718074.792 L 9197586.0507 9199672.341 L 694625.8348 613117.7586 Analisa Perhitungan Parameter Pada parameter rotasi yang bernilai positif, sumbu rotasi didefinisikan sebagai rotasi searah jarum jam vektor posisi bila dilihat sumbu sistem koordinat Cartesian acuan. Hasil Transformasi Koordinat Dari hasil transformasi didapatkan residu untk masing masing titik kontrol. residu dalam penelitian ini merupakan selisih antara koordinat yang dianggap benar dengan koordinat hasil transformasi. Koordinat yang dianggap benar disini adalah koordinat Orde 3 BPN dan peta garis skala 1:5000. Setelah mendapatkan nilai residu dapat dihitung nilai tiap titik kontrol. Tabel 5. Hasil Perhitungan e dengan Metode Conform 3D Projektif Pada Citra Satelit (i-µ)^2 12.01.024-0.42270 0.03168-0.02754 0.42478 0.00000001663854 12.01.025-0.42262 0.03179-0.02753 0.42471 0.00000004198718 12.01.031-0.42278 0.03205-0.02753 0.42489 0.00000000041039 12.01.032-0.42278 0.03198-0.02754 0.42488 0.00000000075845 12.01.035-0.42277 0.03173-0.02754 0.42486 0.00000000301434 12.01.044-0.42261 0.03201-0.02752 0.42472 0.00000003737308 12.01.048-0.42283 0.03201-0.02754 0.42493 0.00000000055491 12.01.050-0.42285 0.03177-0.02754 0.42493 0.00000000041103 12.01.051-0.42285 0.03166-0.02755 0.42493 0.00000000047289 12.01.063-0.42303 0.03210-0.02755 0.42514 0.00000005059073 12.01.081-0.42294 0.03182-0.02755 0.42502 0.00000001297715 12.01.082-0.42305 0.03180-0.02756 0.42513 0.00000005029629 12.01.083-0.42286 0.03136-0.02755 0.42491 0.00000000000152 Total 5.523835 0.00000021548651 Rata-Rata 0.42491 e 0.00013400451202 Tabel 6. Hasil Perhitungan e dengan Metode Conform 3D Projektif Pada Citra Satelit (i-µ)^2 12.01.024-0.41933 0.03142-0.02247 0.421105 0.00000001637493 12.01.025-0.41925 0.03154-0.02246 0.421029 0.00000004127324 12.01.031-0.41941 0.03180-0.02247 0.421213 0.00000000039932 12.01.032-0.41941 0.03172-0.02247 0.421205 0.00000000074165 12.01.035-0.41940 0.03148-0.02247 0.421178 0.00000000296860 12.01.044-0.41924 0.03175-0.02246 0.421041 0.00000003669889 12.01.048-0.41946 0.03176-0.02247 0.421256 0.00000000054871 12.01.050-0.41947 0.03152-0.02247 0.421253 0.00000000040974 3
Tabel Lanjutan 6. Hasil Perhitungan e dengan Metode Conform 3D Projektif Pada Citra Satelit Tabel 8. Hasil Perhitungan e dengan Metode Conform Bursa-Wolf Pada Citra Satelit (i-µ)^2 (i-µ)^2 12.01.024-0.41933 0.03142-0.02247 0.421105 0.00000001637493 12.01.025-0.41925 0.03154-0.02246 0.421029 0.00000004127324 12.01.031-0.41941 0.03180-0.02247 0.421213 0.00000000039932 12.01.032-0.41941 0.03172-0.02247 0.421205 0.00000000074165 12.01.035-0.41940 0.03148-0.02247 0.421178 0.00000000296860 12.01.044-0.41924 0.03175-0.02246 0.421041 0.00000003669889 12.01.048-0.41946 0.03176-0.02247 0.421256 0.00000000054871 12.01.050-0.41947 0.03152-0.02247 0.421253 0.00000000040974 12.01.051-0.41948 0.03141-0.02248 0.421254 0.00000000046041 12.01.063-0.41965 0.03184-0.02248 0.421456 0.00000004976975 12.01.081-0.41956 0.03157-0.02248 0.421346 0.00000001274847 12.01.082-0.41967 0.03154-0.02248 0.421455 0.00000004941463 12.01.083-0.41948 0.03110-0.02248 0.421234 0.00000000000095 Total 5.476024 0.00000021180930 Rata Rata 0.421233 e 0.00013285621775 12.01.024-0.88330 0.06619 0.04170 0.88676 0.00000004543106 12.01.025-0.88313 0.06643 0.04170 0.88660 0.00000013756171 12.01.031-0.88347 0.06698 0.04174 0.88699 0.00000000025748 12.01.032-0.88347 0.06682 0.04173 0.88698 0.00000000000016 12.01.035-0.88345 0.06631 0.04172 0.88692 0.00000000338283 12.01.044-0.88312 0.06688 0.04172 0.88663 0.00000011931256 12.01.048-0.88357 0.06690 0.04174 0.88708 0.00000001150414 12.01.050-0.88360 0.06639 0.04172 0.88707 0.00000000986953 12.01.051-0.88362 0.06615 0.04172 0.88708 0.00000001027499 12.01.063-0.88330 0.06619 0.04170 0.88676 0.00000004543105 12.01.081-0.88379 0.06650 0.04174 0.88727 0.00000008685913 12.01.082-0.88402 0.06645 0.04175 0.88750 0.00000027551204 12.01.083-0.88363 0.06552 0.04170 0.88703 0.00000000321853 Total 11.53068 0.00000074861520 Rata Rata 0.886976 e 0.00024976909409 Tabel 7. Hasil Perhitungan e dengan Metode Conform Bursa-Wolf Pada Citra Satelit Tabel 9. Hasil Perhitungan e dengan Metode Conform Molodensky-Badekas Pada Citra Satelit (i-µ)^2 (i-µ)^2 12.01.024-0.79929 0.09736 0.07536 0.80872 0.00000010864186 12.01.025-0.79903 0.09771 0.07536 0.80850 0.00000029593321 12.01.031-0.79954 0.09852 0.07542 0.80911 0.00000000382810 12.01.032-0.79953 0.09829 0.07541 0.80907 0.00000000077401 12.01.035-0.79950 0.09754 0.07538 0.80895 0.00000000888296 12.01.044-0.79902 0.09838 0.07538 0.80857 0.00000022471194 12.01.048-0.79968 0.09840 0.07542 0.80924 0.00000003592348 12.01.050-0.79973 0.09765 0.07539 0.80919 0.00000002011435 12.01.051-0.79976 0.09731 0.07538 0.80917 0.00000001644158 12.01.063-0.79929 0.09736 0.07536 0.80872 0.00000010899130 12.01.081-0.80000 0.09781 0.07542 0.80948 0.00000018964846 12.01.082-0.80035 0.09774 0.07543 0.80981 0.00000059118436 12.01.083-0.79976 0.09638 0.07535 0.80906 0.00000000033793 Total 10.5176 0.00000160541354 Rata Rata 0.809046 12.01.024-0.62006 0.11016 0.07891 0.63470 0.00000015376933 12.01.025-0.61977 0.11056 0.07891 0.63448 0.00000037144575 12.01.031-0.62034 0.11147 0.07897 0.63521 0.00000001410830 12.01.032-0.62034 0.11121 0.07896 0.63515 0.00000000438006 12.01.035-0.62030 0.11036 0.07893 0.63497 0.00000001383068 12.01.044-0.61975 0.11131 0.07893 0.63460 0.00000024015600 12.01.048-0.62051 0.11133 0.07897 0.63534 0.00000006459144 12.01.050-0.62056 0.11049 0.07894 0.63524 0.00000002367369 12.01.051-0.62059 0.11010 0.07893 0.63520 0.00000001373193 12.01.063-0.62006 0.11016 0.07891 0.63470 0.00000015377338 12.01.081-0.62087 0.11067 0.07897 0.63558 0.00000024268627 12.01.082-0.62126 0.11058 0.07898 0.63595 0.00000074191944 12.01.083-0.62060 0.10905 0.07890 0.63502 0.00000000393578 Total 8.256136 0.00000204200205 Rata Rata 0.635087 e 0.00036576558308 e 0.00021251283335 4
Tabel 10. Hasil Perhitungan e dengan Metode Conform Molodensky-Badekas Pada Citra Satelit (i-µ)^2 12.01.024-0.68023 0.05097 0.04316 0.68350 0.00000002705053 12.01.025-0.68010 0.05116 0.04316 0.68338 0.00000008171724 12.01.031-0.68036 0.05158 0.04319 0.68368 0.00000000016369 12.01.032-0.68036 0.05146 0.04319 0.68367 0.00000000000038 12.01.035-0.68035 0.05107 0.04317 0.68362 0.00000000201847 12.01.044-0.68009 0.05151 0.04317 0.68340 0.00000007068772 12.01.048-0.68044 0.05152 0.04319 0.68375 0.00000000689344 12.01.050-0.68046 0.05113 0.04318 0.68374 0.00000000585602 12.01.051-0.68048 0.05095 0.04317 0.68375 0.00000000606774 Dimensi Projektif. Sedangkan terbesar adalah menggunakan transformasi Bursa-Wolf. Nilai e dari transformasi Molodensky-Badekas lebih kecil daripada transformasi Bursa-Wolf, hal ini dikarenakan transformasi Molodensky-Badekas merupakan pengembangan metode Bursa-Wolf. Dalam transformasi ini digunakan titik berat sehingga lebih teliti dibandingkan dengan transformasi Bursa-Wolf. Histogram Nilai e Untuk mengetahui perbedaan besarnya nilai e setiap metode pada citra satelit dan dapat diketahui pada histogram berikut ini : 12.01.063-0.68023 0.05097 0.04316 0.68350 0.00000002705052 12.01.081-0.68061 0.05121 0.04319 0.68390 0.00000005161523 12.01.082-0.68079 0.05117 0.04320 0.68407 0.00000016365904 12.01.083-0.68048 0.05046 0.04315 0.68371 0.00000000184930 Total 8.887685 0.00000044462932 Rata Rata 0.683668 e 0.00019249011141 Tabel 11. Hasil Perhitungan e dengan Metode Polinomial Orde-2 Gambar 4. Histogram Nilai Per titik pada Citra Satelit 12.01.024-0.1929-0.0324 0.1956-0.2224 0.2337 0.3226 12.01.025 0.0945 0.0451 0.1047 0.4032 0.3546 0.5369 12.01.031-0.1087 0.4271 0.4407 0.0895-0.2171 0.2348 12.01.032-0.1350-0.3987 0.4209 0.5105-0.3912 0.6432 12.01.035 0.0951 0.1993 0.2208-0.6550-0.2616 0.7053 12.01.044 0.5286 0.1995 0.5650-0.4750-0.0139 0.4752 12.01.048-0.6917-0.2485 0.7350 0.2630 0.2615 0.3709 12.01.050 0.3567-0.0379 0.3587 0.3787-0.1569 0.4099 12.01.051-0.7799 1.7307 1.8983-0.6941-0.4324 0.8178 Gambar 5. Histogram Nilai per titik pada Citra Satelit 12.01.063 0.4398-0.0911 0.4491-0.1626-0.2610 0.3075 12.01.081-0.1136 0.0443 0.1219 0.4711 0.9211 1.0346 12.01.082 0.1586 0.0938 0.1843-0.3316 0.1381 0.3592 12.01.083 0.3486-1.0499 1.1063 0.4246-0.1750 0.4592 Total 6.801372 Total 6.6772 e 0.70399 e 0.55862 Analisa Transformasi Koordinat e terkecil adalah dengan menggunakan transformasi Conform 3 Gambar 6. Histogram Nilai e 5
Dari histogram diatas menunjukkan bahwa nilai e terkecil baik pada citra satelit dan adalah metode transformasi conform 3D Projektif, sedangkan nilai e terbesar adalah transformasi conform Bursa-Wolf. Uji Statistika Student T-Test Dalam penelitian ini harga data sampel diambil dari harga pada citra dan 1 Dimana : C 2 t. S C n C 1 dan 2 = Batas Penerimaan atau Penolakan = Harga rata rata sampel t = Harga untuk 1/2α yang dibaca dari tabel Distribusi Normal S n = Standar Deviasi = Jumlah Tabel 16. Hasil Uji Statistika Student T-Test Pada Citra Tabel 15. Harga t 1/2α Uji T-Test α (%) t 1/2α 5 2.179 10 1.782 30 1.083 50 0.695 80 0.259 Tabel 16. Hasil Uji Statistika Student T-Test Pada Citra PENUTUP Kesimpulan Dari hasil proses analisa yang telah dilakukan dalam penelitian ini, dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu sebagai berikut : a. Dari hasil perhitungan matematis, diketahui nilai aposteriori terkecil adalah metode transformasi conform 3D Projektif sebesar 0,002963279 pada citra satelit 6
dan 0,002963650 pada citra. Sedangkan nilai aposteriori terbesar adalah metode transformasi bursa-wolf sebesar 0,002969277 pada citra dan 0,002969648 pada citra b. Nilai e terkecil adalah metode transformasi conform 3D Projektif sebesar 0,000134 m pada citra dan 0,000132 m pada citra. Sedangkan nilai e terbesar adalah metode transformasi Conform Bursa-Wolf sebesar 0,000366 m pada citra dan 0,000249 m pada citra. c. Faktor yang mempengaruhi besarnya nilai e adalah model transformasi yang digunakan, identifikasi titik kontrol pada citra, serta resolusi citra. Saran Saran yang dapat diambil dalam penelitian ini adalah :. a. Distribusi titik kontrol sebaiknya tersebar merata pada seluruh citra b. Identifikasi titik kontrol tanah pada citra harus dilakukan secara teliti dan hati hati karena akan mempengaruhi ketelitian dari hasil koreksi geometrik. c. Sebaiknya dilakukan survei titik kontrol di lapangan untuk mempermudah identifikasi titik kontrol pada citra serta agar mengetahui posisi titik kontrol pada citra sesuai dengan keadaaan di lapangan. Satelliite Images by least Square colloation. Center for Space and Remote Sensing Research National Central University, Taiwan Daniela, Poli. 2005. Modelling of Spaceborne Linear Array Sensor. Swiss : Swiss Federal Institute of Technology urich Earth Observation Research Center, About ALOS Overview, (http://www.eorc.jaxa.jp/alos/inde x/about) dikunjungi pada tanggal 16 September 2010 pukul 12.45 WIB Handoko, E.. 2009. Slide Kuliah Sistem Transformasi Koordinat. Surabaya : Program Studi Teknik Geomatika, FTSP-ITS Jensen, J.R. 1996. Introduction Digital Image Processing : A Remote Sensing Perspective. 2 nd Edition, Prentice Hall.,Inc, New Jersey, USA Martin, Seelye. 2004. An Introduction to Ocean Remote Sensing. United Kingdom : University of Cambridge Mikhail, E.M dan Gracie, Gordon. 1997. Analysis And Adjusment of Survey Measurements. Van Nostrand Reinhold Company Wolf, Paul R dan Dewwit, Bon A. 2004. Elements of Photogrammetry with Applications in GIS 3 rd edition. The McGraw-Hill Companies. Wolf, Paul R dan Ghilani, Charles D. 1997. Adjusment Computation Statistics and Least Square in Surveying and GIS. United States of America : John Wiley & Sons, INC DAFTAR PUSTAKA Abidin,. Hasannudin. 2006. Penentuan Posisi dengan GPS dan Aplikasinya. Jakarta: PT. PRADNA PARAMITA Chen,L.C, dkk,2005. Rigorous Georeferencing for 7