Modul 2 : Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat PDF

Preview

Summary

LAPORAN RESPONSI PENGINDERAAN JAUH Modul 2 : Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat Disusun Oleh : Muhammad Irsyadi F. (3512 100 015) Dedy Kurniawan (3512 100 017) Nurul Aini (3512 100 020) Penginderaan Jauh A Dosen Pengampu : Prof. Dr. Ir. Bangun M. S. DEA., DESS. Dosen Responsi : Agung Budi ...

Description

LAPORAN RESPONSI PENGINDERAAN JAUH Modul 2 : Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat Disusun Oleh : Muhammad Irsyadi F. (3512 100 015) Dedy Kurniawan (3512 100 017) Nurul Aini (3512 100 020) Penginderaan Jauh A

Dosen Pengampu : Prof. Dr. Ir. Bangun M. S. DEA., DESS. Dosen Responsi : Agung Budi Cahyono, ST., M.Sc., DEA.

Jurusan Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014

LAPORAN RESPONSI PENGINDERAAN JAUH Modul 2 : Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat

dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan praktikum ini dengan baik.

Laporan praktikum ini diberi judul “Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat”,

penulis berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi pembaca.

Penyusunan laporan ini tidak lepas dari bantuan yang diberikan oleh beberapa pihak,

maka dalam kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Prof. Dr. Ir. Bangun Muljo Sukojo, DEA, DESS. selaku Dosen mata kuliah penginderaan jauh.

2. Agung Budi Cahyono, ST, M.Sc, DEA selaku Asisten dosen mata kuliah penginderaan jauh.

3. Teman-teman yang telah membantu selama penyusunan dari awal hingga selesainya laporan ini.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih banyak, sehingga kritik dan saran diharapkan

dari pembaca. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca, khususnya penulis.

Surabaya, 5 Desember 2014

Penulis

Jurusan Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember

LAPORAN RESPONSI PENGINDERAAN JAUH Modul 2 : Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .....................................................................................................................................i KATA PENGANTAR ..................................................................................................................................ii DAFTAR ISI.................................................................................................................................................iii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang....................................................................................................................................................1 1.2 Maksud dan Tujuan..........................................................................................................................................1 BAB II DASAR TEORI

2.1 Pengolahan Citra Satelit .................................................................................................................................2 2.1.1 Kesalahan Geometri Citra ....................................................................................................................3 2.1.2 Rektifikasi Citra........................................................................................................................................5

2.2 Prosedur dan Metode Koreksi Geometrik ..............................................................................................5 2.3 Ground Control Point (GCP) .........................................................................................................................6 2.4 Ketelitian Koreksi Geometrik.......................................................................................................................8 BAB III PELAKSANAAN

3.1 Alat dan Bahan ...................................................................................................................................................10 3.2 Diagram Alir Proses .........................................................................................................................................10 3.3 Prosedur Pengolahan Citra ...........................................................................................................................11 3.4 Rektifikasi Citra .................................................................................................................................................19 BAB IV PENUTUP

4.1 Kesimpulan ..........................................................................................................................................................26 4.2 Saran.......................................................................................................................................................................26

DAFTAR PUSTAKA...................................................................................................................................27 LAMPIRAN ..................................................................................................................................................28

Jurusan Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember

LAPORAN RESPONSI PENGINDERAAN JAUH Modul 2 : Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penginderaan jauh merupakan ilmu dan seni dalam memperoleh informasi mengenai

suatu objek, area, atau fenomena melalui analisis data yang diperoleh dengan alat tanpa

suatu kontak langsung (Lillesand et al., 2008). Data yang digunakan untuk keperluan pengolahan dan pemrosesan adalah data citra satelit penginderaan jauh. Sejalan dengan perkembangan teknologi computer yang semakin pesat dewasa ini, maka akses berbagai

kelompok praktisi dan akademisi ke otomatisasi pengolahan citra digital pun semakin besar. Semakin banyak paket perangkat lunak pengolah citra digital yang dioperasikan

dengan PC dan bahkan laptop, seperti ER-Mapper®, MultiSpec©, ENVI®, ERDAS Imagine®, IDRISI®, ILWIS® dan sebagainya.

Salah satu program aplikasi pengolah citra, ER-Mapper®, menggunakan suatu konsep

pengolahan data yang dinamakan algoritma, dimana algoritma memisahkan data citra dari

tahapan pengolahan citra (image processing). Tahapan pengolahan citra dapat disimpan

dan diedit di dalam suatu file algoritma yang dapat digunakan untuk tahapan pengolahan data citra lainnya.

Oleh karena itu, sangat penting untuk bisa melakukan proses pengolahan dan

pemrosesan citra dalam program aplikasi pengolah citra tersebut. 1.2 Maksud dan Tujuan Praktikum

Adapun maksud dan tujuan dari praktikum “Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat” antara lain :

1) Mahasiswa mengetahui operasi pengolahan data citra dari program aplikasi ERMapper®.

2) Mahasiswa dapat melakukan beberapa operasi pengolahan data citra terkait penentuan Ground Control Point (GCP).

3) Mahasiswa diharapkan dapat melakukan proses pengolahan dan pemrosesan data citra seperti, penggabungan citra, pemotongan citra, dan rektifikasi citra.

Jurusan Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember

LAPORAN RESPONSI PENGINDERAAN JAUH Modul 2 : Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat BAB II DASAR TEORI

2.1 Pengolahan Citra Satelit Pengolahan citra adalah pemrosesan citra yang bertujuan memperbaiki kualitas citra agar mudah

diinterpretasi

oleh

manusia

ataupun

software.

Teknik

pengolahan

citra

mentransformasikan citra menjadi citra lain yang memiliki kualitas lebih baik. Umumnya, operasi-operasi pada pengolahan citra diterapkan pada citra bila [JAI89]: 1. perbaikan atau memodifikasi citra perlu dilakukan untuk meningkatkan kualitas penampakan atau untuk menonjolkan beberapa aspek informasi yang terkandung di dalam citra, 2. elemen di dalam citra perlu dikelompokkan, dicocokkan, atau diukur, 3. sebagian citra perlu digabung dengan bagian citra yang lain. Secara umum, operasi pengolahan citra dapat diklasifikasikan dalam beberapa jenis sebagai berikut:

1. Perbaikan kualitas citra (image enhancement)

Jenis operasi ini bertujuan untuk memperbaiki kualitas citra dengan cara memanipulasi parameter-parameter citra. Dengan operasi ini, ciri-ciri khusus yang terdapat di dalam citra lebih ditonjolkan.

Contoh-contoh operasi perbaikan citra : a. perbaikan kontras gelap/terang

b. perbaikan tepian objek (edge enhancement) c. penajaman (sharpening)

d. pembrian warna semu (pseudocoloring) e. penapisan derau (noise filtering)

2. Pemugaran citra (image restoration).

Operasi ini bertujuan menghilangkan/meminimumkan cacat pada citra. Tujuan

pemugaran citra hampir sama dengan operasi perbaikan citra. Bedanya, pada pemugaran citra penyebab degradasi gambar diketahui. Contoh-contoh operasi pemugaran citra:

a. penghilangan kesamaran (deblurring). b. penghilangan derau (noise) Jurusan Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember

LAPORAN RESPONSI PENGINDERAAN JAUH Modul 2 : Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat 3. Pemampatan citra (image compression).

Jenis operasi ini dilakukan agar citra dapat direpresentasikan dalam bentuk yang lebih

kompak sehingga memerlukan memori yang lebih sedikit. Hal penting yang harus

diperhatikan dalam pemampatan adalah citra yang telah dimampatkan harus tetap mempunyai kualitas gambar yang bagus. Contoh metode pemampatan citra adalah metode JPEG.

4. Segmentasi citra (image segmentation).

Jenis operasi ini bertujuan untuk memecah suatu citra ke dalam beberapa segmen dengan suatu kriteria tertentu. Jenis operasi ini berkaitan erat dengan pengenalan pola.

5. Pengorakan citra (image analysis)

Jenis operasi ini bertujuan menghitung besaran kuantitif dari citra untuk menghasilkan deskripsinya. Teknik pengorakan citra mengekstraksi ciri-ciri tertentu yang membantu dalam identifikasi objek. Proses segmentasi kadangkala diperlukan untuk melokalisasi objek yang diinginkan dari sekelilingnya.

Contoh-contoh operasi pengorakan citra:

a. Pendeteksian tepi objek (edge detection) b. Ekstraksi batas (boundary)

c. Representasi daerah (region)

6. Rekonstruksi citra (image reconstruction)

Jenis operasi ini bertujuan untuk membentuk ulang objek dari beberapa citra hasil proyeksi. Operasi rekonstruksi citra banyak digunakan dalam bidang medis. Misalnya

beberapa foto rontgen dengan sinar X digunakan untuk membentuk ulang gambar organ tubuh.

2.1.1 Kesalahan Geometri Citra

Kesalahan geometrik citra terjadi karena jarak wahana dengan objek terlalu jauh sehingga menimbulkan distorsi geometrik. Kesalahan geometrik berdasarkan sumbernya dibedakan menjadi dua, yaitu: 1. Kesalahan Internal, disebabkan oleh konfigurasi sensor yaitu : 

Pembelokan arah penyinaran, menyebabkan distorsi panoramic (look angle) yang terjadi saat cermin scan melakukan scanning. Besarnya sudut

Jurusan Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember

LAPORAN RESPONSI PENGINDERAAN JAUH Modul 2 : Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat

pengamatan satelit pada proses penyiaman akan mengakibatkan 

perubahan luas cakupan objek.

Abrasi sub-sistem optic, terjadi karena kemiringan cermin penyiaman

(scan mirror), sehingga cakupan tidak tegak lurus dan mengakibatkan 

perubahan skala ke arah ordinat dan cakupan berbentuk agak miring.

Scanning system tidak linier, terjadi karena kecepatan cermin berubah dan mengakibatkan pergeseran lokasi setiap pixel.

2. Kesalahan Eksternal, yaitu : 

Perubahan ketingian wahana dan satelit

Perubahan ketinggian dan kecepatan wahana menyebabkan perubahan

cakupan dan perubahan luas. Perubahan ketinggian dan kecepatan satelit menyebabkan luas daerah cakupan dan mengakibatkan perubahan skala

pada arah orbit. Ketinggian orbit satelit yang tidak konstan menyebabkan perubahan skala pada arah penyiaman sehingga cakupan berbentuk 

trapezium

Perubahan posisi wahana terhadap objek Perubahan

ini

terjadi

menggelinding(pitch), 

karena

berbelok

distorsiatau bising acak (random)

(yow),

gerakan

berputar

mengakibatkan

(roll),

terjadinya

Rotasi bumi

Putaran bumi pada saat pengambilan data adalah dari barat ke timur

sehingga mengakibatkan obyek permukaan bumi yang terekam miring ke 

arah barat

Kelengkungan bumi

Kesalahan ini mengakibatkan ukuran pixel yang direkam menjadi

berubah, karena terjadi sudut pada arah perekaman (cross track), yaitu antara pixel yang direkam di titik nadir dengan pixel pada saatsensor scanner melakukan penyiaman

Sedangkan kesalahan geometrik berdasarkan sifatnya dibedakan menjadi dua, yaitu: 1.

Kesalahan Sistematis (systematic geometric errors),

Jurusan Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember

LAPORAN RESPONSI PENGINDERAAN JAUH Modul 2 : Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat

disebabkan oleh kesalahan pada sensor. Untuk memperbaikinya diperlukan informasi sensor dan data ephemeris saat pemotretan. 2.

Kesalahan Acak (non-systematic geometric errors),

disebabkan oleh orbit dan perilaku satelit serta efek rotasi bumi. Untuk mengoreksinya diperlukan sebuah proses yang dikenal dengan istilah image to

map rectification. Proses ini memerlukan Titik Kontrol Tanah (Ground Control Points, GCP) untuk menyesuaikan koordinat pixel pada citra dengan koordinat objek yang sama di bidang datar peta (bumi). 2.1.2 Rektifikasi Citra Rektifikasi adalah suatu proses melakukan transformasi data dari satu sistem grid

menggunakan suatu transformasi geometrik. Oleh karena posisi piksel pada citra output

tidak sama dengan posisi piksel input (aslinya) maka piksel-piksel yang digunakan untuk mengisi citra yang baru harus di-resampling kembali. Resampling adalah suatu proses melakukan ekstrapolasi nilai data untuk piksel-piksel pada sistem grid yang baru dari nilai piksel citra aslinya.

Ada beberapa alasan atau pertimbangan, kenapa perlu melakukan rektifikasi, diantaranya adalah untuk : 1) Membandingkan 2 citra atau lebih untuk lokasi tertentu 2) Membangun SIG dan melakukan pemodelan spasial

3) Meletakkan lokasi-lokasi pengambilan “training area” sebelum melakukan klasifikasi 4) Membuat peta dengan skala yang teliti

5) Melakukan overlay (tumpang susun) citra dengan data-data spasial lainnya

6) Membandingkan citra dengan data spasial lainnya yang mempunyai skala yang berbeda.

7) Membuat mozaik citra

8) Melakukan analisis yang memerlukan lokasi geografis dengan presisi yang tepat 2.2

Prosedur dan Metode Koreksi Geometrik Menurut Mather (1987), koreksi geometrik adalah transformasi citra hasil penginderaan

jauh sehingga citra tersebut mempunyai sifat-sifat peta dalam bentuk, skala dan proyeksi. Transforamasi geometrik yang paling mendasar adalah penempatan kembali posisi pixel sedemikian rupa, sehingga pada citra digital yang tertransformasi dapat dilihat gambaran

Jurusan Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember

LAPORAN RESPONSI PENGINDERAAN JAUH Modul 2 : Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat objek dipermukaan bumi yang terekam sensor. Pengubahan bentuk kerangka liputan dari bujur sangkar menjadi jajaran genjang merupakan hasil transformasi ini. Tahap ini

diterapkan pada citra digital mentah (langsung hasil perekaman satelit), dan merupakan koreksi kesalahan geometric sistematik.

Koreksi geometric dilakukan sesuai dengan jenis atau penyebab kesalahannya, yaitu kesalahan sistematik dan kesalahan random, dengan sifat distorsi geometric pada citra. Koreksi geometrik mempunyai tiga tujuan, yaitu:

1) Melakukan rektifikasi (pembetulan) atau restorasi (pemulihan) citra agar koordinat citra sesuai dengan koordinat geografis.

2) Meregistrasi (mencocokan) posisi citra dengan citra lain yang sudah terkoreksi (image to image rectification) atau mentransformasikan system koordinat citra multispectral dan multi temporal.

3) Meregistrasi citra ke peta atau transformasi system koordinat citra ke koordinat peta

(image to map rectification), sehingga menghasilkan citra dengan system proyeksi

2.2.1

tertentu

Prosedur Koreksi Geometrik Terdapat empat prosedur koreksi geometric, yaitu : 1. Memilih metode setelah mengetahui karakteristik kesalahan geometrik dan tersedianya data referensi. Pemilihan metode tergantung pada jenis data (resolusi spasial), dan jenis kesalahan geometric (skew, yaw, roll, pitch) data.

2. Penentuan parameter yang tidak diketahui didefinisikan dari persamaan matematika antara system koordinat citra dan system koordinat geografis, untuk menentukan menggunakan parameter kalibarasi data atau titik control tanah.

3. Cek akurasi dengan verifikasi atau validasi sesuai dengan criteria, metode, dan data citra, maka perlu dicari solusinya agar diperoleh tingkat ketelitian yang lebih baik.

Solusinya dapat dilakukan dengan menggunakan metode lain, atau bila data referensi yang digunakan tidak akurat atau perlu diganti.

4. Interpolasi dan resampling untuk mendapatkan citra geocoded presisi (akurat). Beberapa pilihan Geocoding Type yang sudah tersedia pada perangkat lunak, seperti Tryangulation, Polynomial,

Orthorectify

using

ground

control

poinr,

Orthorectify using exterior orientation, Map to map projection, Point registration, Rotation. Kegunaan setiap tipe geocoding adalah : 

Tryangulation untuk

koreksi

geometric

data

yang

mengalami

banyak

pergeseran skew dan yawa, atau data yang tidak sama ukuran pixelnya pada satu set data.

Jurusan Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember

LAPORAN RESPONSI PENGINDERAAN JAUH Modul 2 : Koreksi Geometrik pada Citra Satelit Landsat  

Polynomial untuk koreksi geometrik data citra yang mengalami pergeseran linear, ukuran pixel sama dalam satu set data resolusi spasial tinggi dan rendah.

Orthorectify untuk mengoreksi citra secara geometris, berdasarkan ketinggian

geografisnya. Koreksi geometrik jika tidak menggunakan Orthorectify, maka puncak gunung akan bergeser letaknya dari posisi sebenarnya, walaupun sudah 

dikoreksi secara geometerik.

Rotation untuk koreksi geometrik citra karena terjadi pergeseran citra yang terputar, baik searah jarum jam maupun sebaliknya.

2.2.2

Teknik koreksi geometrik triangulasi dilakukan koreksi secara linear dalam setiap segitiga yang dibentuk oleh tiga GCP dan daerah yang mempunyai kesalahan geometric besar diberikan GCP lebih banyak. Persyaratan pengambilan titik di lapangan adalah (a) teridentifikasi jelas pada citra satelit, (b) wialyah harus terbuka agar tidak terjadi multipath, (c) permukaan tanah stabil, tidak pada daerah yang sedang atau akan dibangun, (d) Lokasi pengukuran aman dan tidak ada gangguan Metode Koreksi Geometrik

Terdapat dua metode koreksi geometric, yait...