RESOLUSI SPASIAL, TEMPORAL DAN SPEKTRAL PADA CITRA SATELIT LANDSAT, SPOT DAN IKONOS PDF

Preview

Summary

ISSN 2337-6686 ISSN-L 2338-3321 RESOLUSI SPASIAL, TEMPORAL DAN SPEKTRAL PADA CITRA SATELIT LANDSAT, SPOT DAN IKONOS Nana Suwargana Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional E-mail: [email protected] Abstrak: Data satelit penginderaan jauh merupakan salah satu data untuk memperoleh informasi f...

Description

Accelerat ing t he world's research.

RESOLUSI SPASIAL, TEMPORAL DAN SPEKTRAL PADA CITRA SATELIT LANDSAT, SPOT DAN IKONOS Bonnie Baskoro

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

PRAKT IKUM SIST EM PENGINDERAAN JAUH - RESAMPLING CIT RA, RESOLUSI SPASIAL-T EMP… Luhur Moekt i Prayogo

KARAKT ERIST IK CIT RA SAT ELIT OLEH: ACHMAD SIDDIK T HOHA NIP 132 259 563 DEPART EMEN KEHUT … eka novit asari

ISSN 2337-6686 ISSN-L 2338-3321

RESOLUSI SPASIAL, TEMPORAL DAN SPEKTRAL PADA CITRA SATELIT LANDSAT, SPOT DAN IKONOS

Nana Suwargana Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional E-mail: [email protected] Abstrak: Data satelit penginderaan jauh merupakan salah satu data untuk memperoleh informasi fenomena alam di permukaan bumi yang diperoleh melalui suatu alat media (sensor) yang dipasang pada sebuah pesawat atau satelit. Tujuan penelitian ini untuk menguraikan tentang karakteristik teknis penginderaan jauh yang dihasilkan oleh berbagai citra satelit bumi, yaitu satelit Landsat, Spot dan Ikonos serta tentang potensi aplikasi datanya untuk berbagai bidang. Metode yang digunakan adalah dengan mempelajari literatur yang diperoleh dari data pustaka, media internet, hasil-hasil penelitian yang berkembang dewasa ini, dan melakukan analisis data. Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) sensor dapat mendeteksi obyek permukaan bumi melalui pengukuran reflektansi ataupun emisi oleh medium gelombang elektromagnetik. (2) Berbagai jenis data satelit penginderaan jauh yang diterima sensor memiliki karakteristik berlainan, sehingga potensi pemanfaatannya pun berbeda-beda. (3) Karakteristik yang dihasilkan oleh citra satelit bumi di antaranya adalah resolusi spasial, resolusi temporal dan resolusi spektral. Kata kunci: resolusi spasial, citra satelit, landsat, spot, ikonos. Abstract: Satellite remote sensing data is one of the data to obtain natural phenomena on Earth's surface obtained by a media device (sensor) mounted on an aircraft or a satellite. The purpose of this study is to elaborate on the technical characteristics of the remote sensing satellite imagery produced by a variety of earth, satellite Landsat, Spot and Ikonos data and the potential applications for various fields. The method used literature study, internet media and the data was analyzed descriptively. The results showed that: (1) The sensor can detect an object through measurements of the Earth's surface reflectance or emission of electromagnetic waves by the medium. (2) Various types of remote sensing satellite data received by the sensor have different characteristics, so the potential utilization also vary. (3) Characteristics generated by satellite images of the earth which are spatial resolution, temporal resolution and spectral resolution. Key words: spatial resolution, sattellite imsge, spot, ikonos.

PENDAHULUAN Latar belakang penulisan ini adalah adanya banyak pihak yang berkepentingan terutama bagi pelajar, mahasiswa dan pengguna yang baru mengenal/ belajar tentang citra satelit bumi diperoleh, perlu mengetahui tentang gambaran bagaimana cara mendapatkan data yang diambil dari ruang angkasa dalam bentuk gambar, selain informasi karakteristik dan manfaatnya dari citra satelit tersebut. Pengambilan gambar tersebut dideteksi menggunakan peralatan sensor yang dibawa oleh wahana pesawat satelit yang disebut penginderaan jauh. Gambar satelit tersebut dapat memetakan dan menjelaskan tentang fenomena-fenomena alam yang terjadi di permukaan bumi seperti: perkembangan dan kondisi permukiman/urban, kerusakan hutan akibat ilegal loging, pengembangan pertanian, kelautan dan lain-lain. Citra satelit penginderaan jauh ini disebut satelit sumber alam. Banyak citra satelit Jurnal Ilmiah WIDYA

mempunyai kemampuan dan keunggulan dalam hal memetakan gambarnya. Hal ini tergantung dari setiap karakteristik satelitnya. Kemampuan pemetaan citra satelit tergantung yang dimiliki dari besarnya resolusi spasial, resolusi, dan resolusi temporal. Karakter utama citra (image) dalam penginderaan jauh adalah adanya rentang kanal (band) panjang gelombang elektromagnetik (electromagnet wavelength) yang dimilikinya.Beberapa radiasi yang dapat dideteksi dengan sistem penginderaan jauh adalah seperti radiasi cahaya matahari yang dapat terdeteksi melaui medium gelombang elektromagnetik. Daerah panjang gelombang elektromangnektik dari daerah visible dan near sampai middle infrared atau dari distribusi spasial energi panas (thermal) ini dipantulkan dari permukaan bumi. Setiap material pada permukaan bumi mempunyai reflektansi yang berbeda terhadap cahaya matahari, sehingga materialmaterial tersebut akan mempunyai resolusi yang berbeda 167

Volume 1 Nomor 2 Juli-Agustus 2013

Resolusi Spasial, Temporal dan Spektral pada Citra Satelit Landsat, Spot dan Ikonos

Nana Suwargana, 167 - 174

pada setiap band panjang gelombang. Permasalahan yang dihadapi dalam usaha pengelolaan data satelit penginderaan jauh adalah sangat terbatasnya informasi yang konprenhensif tentang data yang diperoleh dari citra satelit yang disajikan dalam bentuk gambar (image), serta penyediaan informasi untuk mengenal karakteristik dan manfaatnya dari citra satelit tersebut. Untuk mendukung usaha penyediaan data dan informasi yang konprenhensif diperlukan teknologi yang tepat guna yang mampu menjelaskan citra satelit tentang fenomena alam di permukaan bumi seperti: kondisi permukiman/urban, kehutanan, pertanian, kelautan dan lain-lain. Tujuan dari penelitian ini adalah menguraikan tentang karakteristik teknis penginderaan jauh yang dihasilkan oleh berbagai citra satelit bumi, yaitu satelit Landsat, Spot dan Ikonos serta menguraikan tentang potensi aplikasi datanya untuk berbagai bidang. Metodelogi yang digunakan dalam penelitian ini adalah mempelajari literatur/informasi/data yang diperoleh dari data pustaka, media internet, hasil-hasil penelitian yang berkembang dewasa ini, dan melakukan analisis data. Citra yang diolah adalah: (1) data inderaja Landsat ETM resolusi 30 meter. (2) data spot resolusi 20 meter. (3) data ikonos resolusi 1 meter. Bahan sekunder yang digunakan dalam kegiatan untuk mendukung pengolahan citra satelit antara lain ; CD-ROM, disket, alat tulis dan seperangkat PC dengan software ER_Mapper, ArcView. Metode analisis yang dilakukan adalah: (1) studi literatur /jurnal. (2) pengolahan data penginderaan jauh satelit; koreksi geometri, mosaiking data RGB 542, dan Interpretasi data secara visual. (3) analisis data RGB dari citra landsat, spot dan ikonos. PEMBAHASAN Penginderaan Jauh Penginderaan jauh adalah ilmu untuk memperoleh informasi fenomena alam pada obyek (permukaan bumi) Jurnal Ilmiah WIDYA

168

yang diperoleh tanpa kontak langsung dengan obyek permukaan bumi melalui pengukuran pantulan (reflection) ataupun pancaran (emission) oleh media gelombang elektromagnetik. Obyek di permukaan bumi berdasarkan pada nilai pantulan energi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh obyek permukaan bumi kemudian energi tersebut direkam oleh sensor. Ada tiga kelompok utama obyek permukaan bumi yang dapat dideteksi oleh sensor yaitu: air, tanah, dan vegetasi yang masing-masing memancarkan energi elektromagnetik dengan kemampuan pemetaan citranya tergantung pada karakteristik masingmasing citra satelit. Kanal dan karakteristik inilah yang digunakan oleh penginderaan jauh untuk mengenali obyekobyek atau tipe-tipe liputan lahan yang ada di permukaan bumi. Interaksi Gelombang Elektromgnetik Interaksi gelombang elektromagnetik yang bekerja pada daerah spektrum optik (tanpak, infra merah dekat dan infra merah menengah atau infra merah pantulan) diukur/dideteksi oleh sensor, di antaranya mengalami peristiwa sebagai berikut: 1. Dalam daerah ini dapat sekaligus terjadi peristiwa pemantulan, penyerapan dan penerusan dengan mengikuti hukum Kirkchoff dan hukum Snellius. 2. Energi yang jatuh pada suatu objek akan diabsorpsikan, dipantulkan, dan ditransmisikan. 3. Pada daerah spektrum optik, energi yang diukur oleh sensor adalah energi yang direfleksikan oleh objek permukaan bumi, sehubungan dengan sensitifitas sensor dioperasikan pada daerah spektrum tampak, infra merah pantulan (infra merah dekat dan infra-merah menengah). 4. Besarnya radiasi yang dipantulkan oleh objek yang diterima oleh sensor pengamat, berbeda-beda untuk setiap objek. Dengan kata lain, objek-objek dapat diidentifikasi atau dibedakan tergantung pada karakteristik reflektal objek-objek tersebut. 5. Karakteristik reflektansi spektral dari berbagai objek yang umum pada permukaan bumi seperti tumbuhan, tanah, air, ditunjukkan dalam Gambar 1c. Hubungan interaksi pantulan gelombang elektromagnetik yang diterima oleh sensor dan kemudian Volume 1 Nomor 2 Juli-Agustus 2013

Resolusi Spasial, Temporal dan Spektral pada Citra Satelit Landsat, Spot dan Ikonos

Nana Suwargana, 167 - 174

dikirim ke stasiun penerima di bumi berupa data kumpulan titik-titik cahaya yang tertera pada layar monitor yang disebut piksel. Sehingga tersusun membentuk suatu kumpulan gambar cahaya disebut citra (image). Dengan kata lain piksel adalah sebuah titik elemen paling kecil pada citra satelit. Bila resolusi radiometriknya 8 bit, dimana intensitas pantulan akan diubah menjadi citra dengan 28 = 256 tingkat, maka angka numerik dari piksel disebut Digital Number (DN) antara 0 s/d 255. Digital Number dilayar monitor ditampilkan dalam warna kelabu, tingkatan warna dari putih ke kelabu hingga hitam disebut (greyscale), tergantung level energi yang terdeteksi. Nilai digital angka 0 (nol) ditandai dengan warna hitam, antara 0 dan 255 ditandai warna tingkat kelabu (greyscale) dan nilai 255 ditandai dengan warna putih. Citra Satelit Landsat, Spot dan Ikonos Data satelit Landsat (Land Satellite) membawa sensor Thematic Mapper (ETM), data SPOT (Satelit pour Observation de la Terre) membawa HRVIR (High Resolution to Near Infrared) yaitu mempunyai band daerah tampak (visible) sampai dengan infra merah, dan data Ikonos sama juga mempunyai band multispektral dari daerah tampak (visible) sampai dengan infra merah semuanya mempunyai kemampuan dalam hal pemanfaatannya. Landsat Program Landsat merupakan satelit 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. Satelit Landsat (Satelit Bumi) ini merupakan milik Amerika Serikat. Beberapa genersi satelit Landsat yang dibuat Amerika namun sekarang sudah tidak beroperasi lagi. Landsat 5, diluncurkan pada 1 Maret 1984, 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 Jurnal Ilmiah WIDYA

169

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 185 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. Citra satelit Landsat-7 ETM adalah satelit bumi dengan membawa intrumen ETM (Enchnced Thamatic Mapper) yang menyajikan delapan sailorman multispektral scanning radiometer. Diluncurkan pada bulan April 1999 dengan membawa ETM+scanner. Saat ini, hanya Landsat-5 dan 7 sudah tidak beroperasi lagi. Terdapat banyak aplikasi dari data Landsat TM-7 ini, manfaatnya adalah untuk pemetaan penutupan lahan, pemetaan penggunaan lahan, pemetaan geologi, pemetaan suhu permukaan laut dan lain-lain. Untuk pemetaan penutupan dan penggunaan lahan dapat memilih data Landsat TM karena terdapat band infra merah menengah. Landsat TM adalah satu-satunya satelit non-meteorologi yang mempunyai band inframerah termal. Data thermal diperlukan untuk studi proses-proses energi pada permukaan bumi seperti variabilitas suhu tanaman dalam areal yang diirigasi. Spot 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 meter untuk pankromatik dan 20 meter daerah tampak (visible). Pada Maret 1998 sebuah kemajuan signifikan SPOT-4 diluncurkan: sensor HRVIR mempunyai 4 di samping 3 band dan instumen VEGETATION ditambahkan. VEGETATION didesain untuk hampir tiap hari dan akurat untuk memonitor bumi secara global. Ikonos Ikonos adalah satelit komersial beresolusi tinggi Volume 1 Nomor 2 Juli-Agustus 2013

Resolusi Spasial, Temporal dan Spektral pada Citra Satelit Landsat, Spot dan Ikonos

Nana Suwargana, 167 - 174

resolusi spasial tertinggi sejauh yang dicapai oleh sebuah

pertama yang ditempatkan di ruang angkasa. Ikonos dimiliki oleh Space 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 bulan September tahun 1999 dan pengumpulan data secara regular dilakukan sejak Maret 2000. Ikonos dimiliki dan dioperasikan oleh Space Imaging. Di samping mempunyai kemampuan merekam citra multispetral pada resolusi 4 meter, Ikonos dapat juga merekam obyek-obyek sekecil satu meter pada hitam dan putih. Dengan kombinasi sifatsifat multispektral pada citra 4-meter dengan detaildetail data pada 1 meter, citra Ikonos diproses untuk menghasilkan 1-meter produk-produk berwarna. Sensor pada satelit didasarkan pada prinsip pushbroom dan dapat secara simultan mengambil citra pankromatik dan multispektral. Ikonos mengrimkan

satelit sipil. Bagian dari resolusi spasial yang tinggi juga mempunyai resolusi radiometrik tinggi menggunakan 11-bit (Space Imaging, 2004). Banyak aplikasi untuk data Ikonos yang dapat diketahui. Pemilik berharap bahwa penggunaan lapangan dapat dibayar untuk harga data komersial. Diharapkan bahwa, pada masa mendatang, 50% data foto udara akan digantikan oleh citra beresolusi tinggi dari angkasa (kamera pesawat digital akan banyak menggantikan foto udara yang masih ada). Misi pertama Ikonos akan mendapatkan citra seluruh kota-kota utama Amerika Serikat. Sampai saat ini pemetaan dan monitoring perkotaan dari angkasa (tidak hanya di Amerika) hanya mungkin pada skala terbatas. Karakteristik, saluran, dan pemanfaatan dari ketiga citra Landsat, Spot dan Ikonos ditampilkan pada Tabel 1 sebagai berikut:

Tabel 1. Saluran spektral yang digunakan dalam sistem data Landsat-7 ETM , SPOT, Ikonos dan karakteristiknya a. DATA LANDSAT-7ETM Karakteristik

Panjang Gelombang (µm)

Resolusi Spasial (m)

1 (biru)

0,45-0,51

30

Penetrasi maksimum pada air berguna untuk pemetaan batimetri perairan dangkal

2 (hijau)

0,52-0,60

30

Berfungsi untuk mengindera puncak pantulan vegetasi.

3 (merah)

0,63-0,69

30

Berfungsi untuk membedakan absorbsi klorofil dan tipe vegetasi.

4 (Inframerah dekat)

0,75-0,90

30

Untuk menentukan kandungan biomas, tipe vegetasi, pemetaan garis pantai.

5 (Infra-merah tengah I)

1,55-1,75

30

Menunjukkan kandungan kelembaban tanah dan kekontrasan tipe vegetasi.

10,4 – 12,5

30

Untuk mendeteksi gejala alas yang berhubungan dengan panas.

7 (Infra-merah tengah II.)

2,09-2,35

30

Rasio antara kanal 5 dan 7 untuk pemetaan perubahan batuan secara hidrotermal dan sensitive terhadap kandungan kelembaban vegetasi

8 (Pankromatik)

0,52-0,90

15

Bermanfaat untuk identifikasi obyek lebih detail.

Kanal

6 (Infra-merah) thermal)

b. DATA SPOT Kanal (Sensor)

Panjang Gelombang (µm)

Resolusi Spasial (m)

Karakteristik

Pankromatik

0,49-0,69

10

Bermanfaat untuk identifikasi obyek lebih detail.

1. (hijau)

0,49-0,61

20

Berfungsi untuk mengindera puncak pantulan vegetasi.

Jurnal Ilmiah WIDYA

170

Volume 1 Nomor 2 Juli-Agustus 2013

Resolusi Spasial, Temporal dan Spektral pada Citra Satelit Landsat, Spot dan Ikonos

Nana Suwargana, 167 - 174

0,49-0,61

20

Berfungsi untuk mengindera puncak pantulan vegetasi.

0,61-0,68

20

Berfungsi untuk membedakan absorbsi klorofil dan tipe vegetasi.

0,78-0,89

20

Untuk menentukan kandungan biomas, tipe vegetasi, pemetaan garis pantai.

1,58 – 1,75

20

Menunjukkan kandungan kelembaban tanah dan kekontrasan tipe vegetasi.

Panjang Gelombang (µm)

Resolusi Spasial (m)

Karakteristik

1. (biru)

0.45 – 0.53

4

Penetrasi maksimum pada air berguna untuk pemetaan batimetri perairan dangkal

2. (hijau)

0.52– 0.61

4

Berfungsi untuk mengindera puncak pantulan vegetasi.

3. (merah)

0.64–0.72

4

Berfungsi untuk membedakan absorbsi klorofil dan tipe vegetasi.

4. (infra merah dekat)

0.77 – 0.88

4

Untuk menentukan kandungan biomas, tipe vegetasi, pemetaan garis pantai.

5. (Pankromatik)

0.45 – 0.90

1

Bermanfaat untuk identifikasi obyek lebih detail.

2. (merah) 3 (infta merah dekat) 4. (infra merah tengah)

c. c. DATA DATA SPOT IKONOS Kanal (Sensor)

Sumber: Landsat-7 ETM: Eros Data Center (1995), SPOT: CNES (1999), dan http://www.spaceimaging.com/products/ikonos/index.htm.

Kualitas gambar citra penginderaan jauh dapat dilihat berdasarkan resolusi yang digunakan. Paling utama dapat dibedakan menjadi 3 yaitu: resolusi spasial, temporal, dan spektral. 1. Resolusi spasial; merupakan ukuran terkecil obyek di lapangan yang dapat direkam pada data digital maupun pada citra. Pada data digital resolusi dilapangan dinyatakan dengan pixel. Semakin kecil ukuran terkecil yang dapat direkam oleh suatu sistem sensor, berarti sensor itu semakin baik karena dapat menyajikan data dan informasi yang semakin rinci. Resolusi spasial yang baik dikatakan resolusi tinggi atau halus, sedang yang kurang baik berupa resolusi kasar atau rendah. Dalam menentukan range resolusi, ada tiga tingkat ukuran resolusi yang perlu diketahui, yaitu: a. Resolusi spasial tinggi, berkisar : 0.6-4 m. b. Resolusi spasial menengah, berkisar : 4-30 m c. Resolusi spasial rendah, berkisar : 30 - > 1000 m Gambar 1a.; Menunjukkan gambaran resolusi spasial dari tingkat rendah hangar tinggi yang ditampilkan dalam bentuk kekasaran sampai kehalusan. Pixel Size (resolustion) merupakan ukuran citra yang sebenarnya Jurnal Ilmiah WIDYA

171

di lapangan (ground resolution) sedangkan Pixel Output merupakan ukuran citra yang tertera pada layar monitor (display). Beberapa contoh satelit bumi yang mempunyai resolusi spasial adalah: a. Landsat : 15 meter pada mode pankromatik dan 30 meter pada mode multispektral b. Spot : 10 meter pada mode pankromatik dan 20 meter pada mode multispektral c. Ikonos : 1 meter pada mode pankromatik dan 4 meter pada mode multispektral. 2. Resolusi temporal; Resolusi temporal ialah frekuensi perekaman ulang kembali ke daerah yang sama pada rentang waktu tertentu. Rentang waktu perulangan ke asal daerah yang sama satuannya dinyakan dalam jam atau hari, contoh resolusi temporal ini: a. Resolusi temporal tinggi be...