MAKALAH DASAR-DASAR PENGINDERAAN JAUH

MAKALAH DASAR-DASAR PENGINDERAAN JAUH

OLEH:

MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

UNIVERSITAS

KENDARI

2010

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Karakter utama dari suatu image (citra) dalam penginderaan jauh adalah adanya rentang panjang gelombang (wavelength band) yang dimilikinya. Beberapa radiasi yang bisa dideteksi dengan sistem penginderaan jarak jauh seperti : radiasi cahaya matahari atau panjang gelombang dari visible dan near sampai middle infrared, panas atau dari distribusi spasial energi panas yang dipantulkan permukaan bumi (thermal), serta refleksi gelombang mikro. Setiap material pada permukaan bumi juga mempunyai reflektansi yang berbeda terhadap cahaya matahari. Sehingga material-material tersebut akan mempunyai resolusi yang berbeda pada setiap band panjang gelombang. Piksel adalah sebuah titik yang merupakan elemen palong kecil pada citra satelit. Angka numerik (1 byte) dari piksel disebut Digital Number (DN). Digital Number bisa ditampilkan dalam warna kelabu, berkisar antara putih dan hitam (greyscale), tergantung level energi yang terdeteksi. Piksel yang disusun dalam order yang benar akan membentuk sebuah citra.
1.2. Tujuan
Tujuan penulisan makalah ini yaitu untuk mengetahui beberapa karakter berbagai citra satelit serta mengetahui kegunaannya masing-masing sesuai dari kemampuan citra satelit.

BAB II

PEMBAHASAN

Sistem satelit hingga saat ini masih dikenal sebagai system penginderaan jauh antarikasa yang baik dan untuk dikembangkan menjadi system yang sepenuhnya operasional. Ada berbagai macam citra satelit yang masih digunakan saat ini misalnya landsat, modis, NOOA, SPOT, Namun dalam menggunakan satelit satelit ini dalam berbagai macam keperluan, maka perlu mengetahui karakteristik karakteristik berbagai citra satelit.

2.1. Karakteristik Berbagai Citra Satelit
Karakteristik berbagai citra satelit dapat dilihat sebagai berikut :
1. Landsat
Teknologi penginderaan jauh satelit dipelopori oleh NASA Amerika Serikat dengan diluncurkannya satelit sumberdaya alam yang pertama, yang disebut ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite) pada tanggal 23 Juli 1972, menyusul ERTS-2 pada tahun 1975, satelit ini membawa sensor RBV (Retore Beam Vidcin) dan MSS (Multi Spectral Scanner) yang mempunyai resolusi spasial 80 x 80 m. Satelit ERTS-1, ERTS-2 yang kemudian setelah diluncurkan berganti nama menjadi Landsat 1, Landsat 2, diteruskan dengan seri-seri berikutnya, yaitu Landsat 3, 4, 5, 6 dan terakhir adalah Landsat 7 yang diorbitkan bulan Maret 1998, merupakan bentuk baru dari Landsat 6 yang gagal mengorbit. Landsat 5, diluncurkan pada 1 Maret 1984, sekarang ini masih beroperasi pada orbit polar, membawa sensor TM (Thematic Mapper), yang mempunyai resolusi spasial 30 x 30 m pada band 1, 2, 3, 4, 5 dan 7. Sensor Thematic Mapper mengamati obyek-obyek di permukaan bumi dalam 7 band spektral, yaitu band 1, 2 dan 3 adalah sinar tampak (visible), band 4, 5 dan 7 adalah infra merah dekat, infra merah menengah, dan band 6 adalah infra merah termal yang mempunyai resolusi spasial 120 x 120 m. Luas liputan satuan citra adalah 175 x 185 km pada permukaan bumi. Landsat 5 mempunyai kemampuan untuk meliput daerah yang sama pada permukaan bumi pada setiap 16 hari, pada ketinggian orbit 705 km (Sitanggang, 1999 dalam Ratnasari, 2000).
Kemampuan spektral dari Landsat-TM, ditunjukkkan pada Tabel 2. Program Landsat merupakan tertua dalam program observasi bumi. Landsat dimulai tahun 1972 dengan satelit Landsat-1 yang membawa sensor MSS multispektral. Setelah tahun 1982, Thematic Mapper TM ditempatkan pada sensor MSS. MSS dan TM merupakan whiskbroom scanners. Pada April 1999 Landsat-7 diluncurkan dengan membawa ETM+scanner. Saat ini, hanya Landsat-5 dan 7 sedang beroperasi.Karakteristik landsat 5 dan 7 dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Karakteristik citra Landsat 5 dan 7
KARAKTERISTIK
Resolusi spasial 30m (multispectral)
15m (pankromatik-Landsat7)
Resolusi spektral
Band1 (Blue)
Band2 (Green)
Band3 (Red)
Band4 (Near infra red)
Band5 (Middle infra red)
Band7(Middle infra red)
Band8 (Pankromatik) 0.45-0.52µm
0.52-0.60µm
0.63-0.69µm
0.76-0.90µm
1.55-1.75µm
08-2.35µm
0.52-0.92µm
Resolusi temporal
18 hari (Landsat 5)
16 hari (Landsat 7)
Tinggi orbit 705km
Ukuran scene 170x183km
Sistem Landsat merupakan milik Amerika Serikat yang mempunyai tiga instrument pencitraan, yaitu RBV (Return Beam Vidicon), MSS (multispectral Scanner) dan TM (Thematic Mapper). (Jaya, 2002)
• RBV = Merupakan instrumen semacam televisi yang mengambil citra “snapshot” dari permukaan bumi sepanjang track lapangan satelit pada setiap selang waktu tertentu.
• MSS = Merupakan suatu alatscan n ing mekanik yang merekam data dengan cara
men-scanning permukaan bumi dalam jalur atau baris tertentu
• TM = Juga merupakan alatscan n in g mekanis yang mempunyai resolusi spectral,
spatial dan radiometric.

Tabel 2. Band-band pada Landsat-TM dan kegunaannya (Lillesand dan Kiefer, 1997)

Band PanjangGelombang(µm) Spektral Kegunaan

1 0.45 – 0.52 Biru Tembus terhadap tubuh air,
dapat untuk pemetaan air, pantai,
pemetaan tanah, pemetaan
tumbuhan, pemetaan kehutanan
dan mengidentifikasi budidaya
manusia

2 0.52 – 0.60 Hijau Untuk pengukuran nilai pantul
hijau pucuk tumbuhan dan
penafsiran aktifitasnya, juga
untuk pengamatan kenampakan
budidaya manusia.


3 0.63 – 0.69 Merah Dibuat untuk melihat daerah
yang menyerap klorofil, yang
dapat digunakannuntuk
membantu dalam pemisahan
spesies tanaman juga untuk
pengamatan budidaya manusia


4 0.76 – 0.90 Infra merah dekat Untuk membedakan jenis
tumbuhan aktifitas dan
kandungan biomas untuk
membatasi tubuh air dan
pemisahan kelembaban tanah

Tabel. 3 Lanjutan Band-band pada Landsat-TM dan kegunaannya

5 1.55 - 1.75 Infra merah sedang Menunjukkan kandungan
kelembaban tumbuhan dan
kelembaban tanah, juga untuk
membedakan salju dan awan

6 10.4 - 12.5 Infra Merah Termal Untuk menganallisis tegakan
tumbuhan, pemisahan
kelembaban tanah dan pemetaan
panas

7 2.08 – 2.35 Infra merah sedang Berguna untuk pengenalan
terhadap mineral dan jenis
batuan, juga sensitif terhadap
kelembaban tumbuhan



Terdapat banyak aplikasi dari data Landsat TM: pemetaan penutupan lahan, pemetaan penggunaan lahan, pemetaan tanah, pemetaan geologi, pemetaan suhu permukaan laut dan lain-lain. Untuk pemetaan penutupan dan penggunaan lahan data Landsat TM lebih dipilih daripada data SPOT multispektral karena terdapat band infra merah menengah. Landsat TM adalah satu-satunya satelit non-meteorologi yang mempunyai band inframerah termal. Data termal diperlukan untuk studi proses-proses energi pada permukaan bumi seperti variabilitas suhu tanaman dalam areal yang diirigasi. Seperti Tabel 2 menunjukkan aplikasi atau kegunaan utama prinsip pada berbagai band Landsat TM.

2. IKONOS
Ikonos adalah satelit observasi bumi komersial pertama dengan resolusi mencapai satu meter. Satelit ini diluncurkan oleh perusahaan bernama GeoEye pada tanggal 24 September 1999. IKONOS membawa satu sensor pankromatik dan satu sensor multispectral. Karena resolusinya yang tinggi, harga dari data IKONOS cukup mahal. Saat ini biaya yang dibuthkan untuk mendapatkan citra Ikonos berkisar pada US$20/km persegi (Geoeye, 2006).
Ikonos memang punya resolusi spasial sangat tinggi, 1 meter untuk pankromatik dan 4 meter untuk multispektral, sehingga hasilnya amat jelas. IKONOS memproduksi citra 1-meter hitam dan putih (pankromatik) dan citra 4-meter multispektral (red, blue, green dan near-infrared) yang dapat dikombinasikan dengan berbagai cara untuk mengakomodasikan secara luas aplikasi citra beresolusi tinggi (Space Imaging, 2004) Diluncurkan pada September 1999, IKONOS dimiliki dan dioperasikan oleh Space Imaging. Disamping mempunyai kemampuan merekam citra multispetral pada resolusi 4 meter, IKONOS dapat juga merekam obyek-obyek sekecil satu meter pada hitam dan putih. Dengan kombinasi sifat-sifat multispektral pada citra 4-meter dengan detail-detail data pada 1-meter, Citra IKONOS diproses untuk menghasilkan 1-meter produk-produk berwarna
IKONOS adalah satelit komersial beresolusi tinggi pertama yang ditempatkan di ruang angkasa. IKONOS dimiliki oleh Sapce Imaging, sebuah perusahaan Observasi Bumi Amerika Serikat. Satelit komersial beresolusi tinggi lainnya yang diketahui: Orbview-3 (OrbImage), Quickbird (EarthWatch) dan EROS-A1 (West Indian Space). IKONOS diluncurkan pada September 1999 dan pengumpulan data secara regular dilakukan sejak Maret 2000.
Sensor OSA pada satelit didasarkan pada prinsip pushbroom dan dapat secara simultan mengambil citra pankromatik dan multispektral. IKONOS mengrimkan resolusi sapatial tertinggi sejauh yang dicapai oleh sebuah satelit sipil. Bagian dari resolusi spasial yang tinggi juga mempunyai resolusi radiometrik tinggi menggunakan 11-bit (Space Imaging, 2004). Karakteristik IKONOS OSA dapat dilihat pada Tabel 4 berikut ini. Karakteristik citra Ikonos ditunjukkan oleh tabel 5.




Tabel 4. Karakteristik citra IKONOS
KARAKTERISTIK
Resolusi spasial 4m (multispectral)
1m (pankromatik-Landsat7)
Resolusi spektral
Band1 (Blue)
Band2 (Green)
Band3 (Red
Band4 (NIR)
Pankromatik 0.445-0.516µm
0.506-0.595µm
0.632-0.698µm
0.757-0.853 µm
0.526-0.929 µm
Resolusi temporal 98 menit
Tinggi orbit 681 km
Ukuran scene maksimum 11x13km
(Arsip data www.spaceimaging.com )
3. arakteristik
3.1. Data IKONOS dapat digunakan untuk pemetaan topografi dari skala kecil hingga menengah, tidak hanya menghasilkan peta baru, tetapi juga memperbaharui peta topografi yang sudah ada. Penggunaan potensial lain IKONOS adalah ‘precision agriculture’; hal ini digambarkan pada pengaturan band multispektra, dimana mencakup band infra merah dekat (near-infrared). Pembaharuan dari situasi lapangan dapat membantu petani untuk mengoptimalkan penggunaan pupuk dan herbisida. Penggunaan pada poduk ‘gambar’ dapat dilihat pada sektor bisnis, media dan pariwisata (Janssen dan Hurneeman, 2001).
3 . MODIS
Modis mengorbit bumi secara polar (arah utara-selatan) pada ketinggian 705 km dan melewati garis khatulistiwa pada jam 10:30 waktu lokal. Lebar cakupan lahan pada permukaan bumi setiap putarannya sekitar 2330 km. Pantulan gelombang elektromagnetik yang diterima sensor MODIS sebanyak 36 bands (36 interval panjang gelombang), mulai dari 0,405 sampai 14,385 ¦Ìm (1 ¦Ìm = 1/1.000.000 meter). Data terkirim dari satelit dengan kecepatan 11 Mega bytes setiap detik dengan resolusi radiometrik 12 bits. Artinya obyek dapat dideteksi dan dibedakan sampai 212 (= 4.096) derajat keabuan (grey levels). Satu elemen citranya (pixels, picture element) berukuran 250 m (band 1-2), 500 m (band 3-7) dan 1.000 m (band 8-36). Di dalam dunia penginderaan jauh (remote sensing), ini dikenal dengan resolusi spasial. MODIS dapat mengamati tempat yang sama di permukaan bumi setiap hari, untuk kawasan di atas lintang 30, dan setiap 2 hari, untuk kawasan di bawah lintang 30, termasuk Indonesia.
Dengan karakteristik di atas MODIS memiliki beberapa kelebihan dibanding NOAA-AVHRR. Diantara kelebihannya adalah lebih banyaknya spektral panjang gelombang (resolusi radiometrik) dan lebih telitinya cakupan lahan (resolusi spasial) serta lebih kerapnya frekuensi pengamatan (resolusi temporal). Memang belakangan sistem satelit Landsat Thematic Mapper¡¦ yang bekerja pada resolusi spasial 30 meter, mulai gencar dipromosikan untuk riset global. Landsat mengamati 7 spektral, mulai interval biru (0,45 ¡¦0,52 ¦Ìm) sampai thermal infra-merah (10,4 ¡¦12,5 ¦Ìm). Menurut hemat penulis MODIS masih akan memiliki kelebihan efektifitas ekonomi untuk riset-riset global dan kontinental sampai beberapa tahun mendatang. Sementara itu sistem SPOT-VEGETATION beroperasi dengan resolusi spasial 1 km, saat ini berkompetisi dengan MODIS dalam studi lingkungan global.
Produk MODIS dikatagorikan menjadi tiga bagian: produk pengamatan vegetasi, radiasi permukaan bumi, dan tutupan lahan. Diantara capaian riset adalah pendeteksian kebakaran hutan, pendeteksian perubahan tutupan lahan dan pengukuran suhu permukaan bumi. Suhu permukaan bumi dipadukan dengan data albedo (fraksi cahaya yang dipantulkan permukaan bumi) dimanfaatkan untuk pemodelan iklim. Dengan resolusi spasial yang semakin tinggi, dimungkinkan riset tentang prakiraan, dampak serta adaptasi regional yang diperlukan dalam menghadap perubahan lingkungan. Pemanfaatan resolusi maksimum pada 250, 500 dan 1.000 meter sangat cocok untuk melakukan studi regional. Jika dipadukan dengan data Landsat TM, studi ini akan menghasilkan data dasar untuk monitoring dan pemodelan perubahan tutupan dan penggunaan lahan (land cover and land use) serta data dasar untuk pengamatan unsur carbon, yang menjadi salah satu parameter penting dalam studi lingkungan global
.
Kualitas produk di atas diukur dengan ketepatan pengamatan sensor dibandingkan dengan kondisi sebenarnya. Ini dikenal dengan istilah validasi data. Validasi data global masih merupakan agenda besar studi lingkungan global. Center for Environmental Remote Sensing (CEReS), tempat penulis melakukan riset saat ini, mengusulkan dibangunnya global land cover ground truth database. Ũround truth¡¦adalah sampel data lapangan yang dikumpulkan pada saat melakukan klasifikasi tutupan lahan dengan citra satelit secara otomatis. Basis data ini diusulkan dikumpulkan dari seluruh studi tutupan lahan global yang ada di dunia. Dengan basis data ini proses validasi data global akan mudah dilakukan. Salah satu aktifitas validasi data MODIS saat ini dilakukan dalam konteks Global Observation Forest Cover/Global Observation of Landcover Dynamics (GOFC/GOLD). Di Indonesia, forum ini erat kaitannya dengan Land Cover and Land Use Change Project (LCLUC)-project, Indonesian case studies.
Sebagaimana telah disinggung tutupan lahan dan interaksi manusia dengannya yang menyebabkan perubahan lahan dan keseluruhan ekosistem bumi, memainkan peran penting dalam iklim global dan biogeochemistry (mengaitkan bio-fisika dan sistem sirkulasi kimiawi permukaan bumi). Secara lebih detil, hal-hal yang diamati pada permukaan bumi antara lain variasi topografi (tinggi rendahnya permukaan buni), albedo, tutupan vegetasi, dan karakterististik fisik saling pengaruh antara permukaan bumi-atmosfir, termasuk sirkulasi panas dan energi. Keseluruhan ini memiliki pengaruh besar terhadap cuaca dan iklim.






Tabel 5. Karakteristik TERRRA

Sistem TERRA
Orbit 705 km, 98.2o, sun-synchronous, 10:30 AM
crossing, rotasi 16 hari (repeat cycle)

Sensor ASTER
Swath Width 60 km
Off-track viewing Tersedia ± 8.5o SWIR dan ± 24o VWIR
Revisit Time 5 hari
Band-band Spektral (µm) VNIR 0, 056 (1), 0.66 (2), 0.81(3) SWIR 0.1.65(1),
2.17 (2), 2.21 (3), 2.26 (4), 2.33 (5), 2.40(6). TIR 8.3
(1), 8.65 (2), (3), 10.6(4) Ukuran Piksel Lapangan
(Resolusi spasial) 15 (VNIR), 30 m (SWIR), 90 m(TIR)
Arsip data Terra.nasa.gov


















4. NOAA
NOAA singkatan dari National Oceanic and Atmospheric Administration, yang merupakan badan pemerintah Amerika Serikat. Sensor pada misi NOAA yang relevan untuk pengamatan bumi adalah Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR). Saat ini, dua Satelit NOAA (14 dan 15) tengah beroperasi.
Tabel 6. Karakteristik AVHRR NOAA-15

Sistem NOAA-15

Orbit 850 km, 98.8o, sun-synchronous
Sensor AVHRR-3 (Advanced Very High Resolution Radiometer)
Swath Width 2800 km (FOV=110o)
Off-track viewing Tidak tersedia
Revisit Time 2-14 kali tiap hari, tergantung pada lintang
Band-band Spektral (µm) 0.58-0.68 (1), 0.73-1.10 (2), 3.55-3.93 (3),
10.3-11.3 (4), 11.4-12.4 (5)
Ukuran Piksel Lapangan 1 km (pada nadir) 6 km (pada limb), IFOV=1.4
(Resolusi spasial) mrad
Arsip data www.saa.noaa.gov
Sensor AVHRR mempunyai FOV sangat lebar (110o) dan dan jarak yang jauh dari bumi, prinsip whiskbroom menyebabkan perbedaan yang besar pada ground sel terukur dalam satu kali penyiaman (scanline). Data citra standar produk-produk AVHRR menghasilkan data citra dengan ukuran yang sama ukuran di lapangan (ground pixels).
Data AVHRR terutama digunakan peramalan cuaca harian dimana memberikan data yang lebih detail daripada Meteosat. Selain itu, juga dapat diterapkan secara luas pada banyak lahan dan perairan. Data AVHRR data digunakan untuk membuat Peta Suhu Permukaan Laut (Sea Surface Temperature maps/SST Maps), dimana dapat digunakan pada monitoring iklim, studi El Nino, deteksi arus laut untuk memandu kapal-kapal pada dasar laut dengan ikan berlimpah, dan lain-lain. Peta Tutupan Awan (Cloud Cover Maps) yang berasal dari data AVHRR, digunakan untuk edtimasi curah hujan, dimana dapat menjadi input dalam model pertumbuhan tanaman. Selain itu, hasil pengolahan lain dari data AVHRR adalah Normalized Difference Vegetation Index Maps (NDVI). Peta ini memberikan indikasi tentang kuantitas biomassa (tons/ha). Data NDVI, digunakan oleh FAO untuk Sistem Peringatan

5. SPOT-4
SPOT singkatan dari Systeme Pour I’Observation de la Terre. SPOT-1 diluncurkan pada tahun 1986. SPOT dimiliki oleh konsorsium yang terdiri dari Pemerintah Prancis, Swedia dan Belgia. SPOT pertama kali beroperasi dengan pushbroom sensor CCD dengan kemampuan off-track viewing di ruang angkasa. Saat itu, resolusi spasial 10 m untuk pankromatik tidak dapat ditiru. Pada Maret 1998 sebuah kemajuan signifikan SPOT-4 diluncurkan: sensor HRVIR mempunyai 4disamping 3 band dan instument VEGETATION ditambahkan. VEGETATION didesain untuk hampir tiap hari dan akurat untuk monitoting bumi secara global.
Tabel 7 dan 8. Karakteristik SPOT-4 HRVIR

Sistem SPOT-4

Orbit 835 km, 98.7o, sun-synchronous, 10:30 AM
crossing, rotasi 26 hari (repeat cycle)
Sensor Dua sensor HRVIR (High Resolution Visible
and Infrared)
Swath Width 60 km (3000 pixels CCD-array)
Off-track viewing Tersedia ± 27o across-track
Revisit Time 4-6 hari (tergantung pada lintang)
Band-band Spektral (µm) 0.50-059 (1), 0.61-0.68 (2), 0.79-0.89 (3), 1.58-1.75 (4), 0.61-0.68 (PAN)
Ukuran Piksel Lapangan 10 m (PAN), 20 m (band 1 – 4)
(Resolusi spasial)
Arsip data sirius.spotimage.fr



KARAKTERISTIK
Resolusi spasial 10m (multispectral)
2.5m (pankromatik-Landsat7)
Resolusi spektral
Band1 (Green)
Band2 (Red)
Band3 (NIR)
Band4 (VNIR)
Pankromatik 0.50-0.59µm
0.52-0.68µm
0.78-0.89µm
1.58-1.75 µm
0.48-0.71 µm
Resolusi temporal 26 hari
Tinggi orbit 832km
Ukuran scene 60x60km
Tabel 8. Karakteristik SPOT

BAB III
PENUTUP


3.1. KESIMPULAN
Pemahaman berbagai karakteristik citra satelit dapat bermanfaat kalangan yang mendalami penginderaan jauh khususnya untuk keperluan pengelolaan sumberdaya alam. Diharapkan untuk waktu mendatang negara berkembang dan bahkan Indonesia bisa mengeksplorasi sumberdaya alamnya melalui satelit yang diluncurkannya sendiri. Beberapa citra satelit yang telah disajikan, masing-masing citra mempunyai keunggulan dan kelemahan. Kelebihan pada satu citra akan menentukan pilihan bagi pengguna sesuai kebutuhan dan sumberdaya yang dimilikinya.

DAFTAR PUSTAKA

Anonym, 2010. Citra Satelit dalam http://www.scribd.com/doc/38512277/Citra- Satelit. diakses 29 - 12 – 2010.
2009. Resolusi Citra dalam http://agrica.wordpress.com/2009/01/14/resolusi-citra/#more-319. diakses 29 - 12 – 2010.