MATERI 2: Remote Sensing (Penginderaan Jauh)

PENGINDERAAN JAUH (remote sensing)

Penginderaan jarak jauh atau yang sering disingkat sebagai inderaja (remote sensing) telah berkembang pesat di Indonesia. Secara umum inderaja didefinisikan sebagai ilmu, teknologi dan seni dalam memperoleh informasi mengenai objek atau fenomena di (dekat) permukaan bumi “tanpa kontak langsung” dengan objek atau fenomena yang dikaji, melainkan melalui media perekam objek atau fenomena yang memanfaatkan energi yang berasal dari gelombang elektromagnetik dan mewujudkan hasil perekaman tersebut dalam bentuk citra.

KOMPONEN REMOTE SENSING

a.      Tenaga

Sumber tenaga yang digunakan dalam penginderaan jauh yaitu tenaga alami dan buatan. Tenaga alami berasal dari matahari dan tenaga buatan biasa disebut pulsa. Penginderaan jauh yang menggunakan tenaga matahari disebut sistem pasif, system pasif dengan cara merekam tenaga pantulan maupun pancaran .Sedangkan yang menggunakan tenaga pulsa disebut system aktif. Kelebihan dengan menggunakan pulsa yakni dapat digunakan untuk pengambilan gambar pada malam hari.

b.      Objek

Objek penginderaan jauh adalah semua benda yang ada di permukaan bumi, seperti: tanah, gunung, air, vegetasi, dan hasil budidaya manusia, kota, lahan pertanian, hutan atau benda-benda di angkasa seperti awan.

c.       Sensor

Sensor adalah alat yang digunakan untuk menerima tenaga pantulan maupun pancaran radiasi elektromagnetik. Contohnya kamera udara dan scanner.

d.      Detektor

Detektor adalah alat perekam yang terdapat pada sensor untuk merekam tenaga pantulan maupun pancaran.

e.      Wahana

Sarana untuk menyimpan sensor, seperti: pesawat terbang, satelit, dan pesawat ulang-alik.

 SISTEM PENGINDERAAN JAUH

Sistem penginderaan jauh dibedakan atas system fotografik dan non-fotografik. Sistem fotografik memiliki keunggulan sederhana, tidak mahal, dan kualitasnya baik. Sistem elektronik kelebihannya memiliki kemampuan yang lebih tinggi dan lebih akurat dalam membedakan objek dan proses analisisnya lebih cepat karena menggunakan computer.

Berdasarkan tenaga yang digunakan, system penginderaan jauh dibedakan atas tenaga pancaran dan tenaga pantulan.

Berdasarkan wahananya dibedakan atas sistem penginderaan dirgantara (airborne system) dan antariksa (spaceborne system).

Berdasarkan cara analisis dan interpretasi datanya, yaitu interpretasi secara visual dan interpretasi secara digital.

Data penginderaan jauh dapat berupa citra foto dan citra digital. Citra adalah gambaran rekaman suatu objek pada foto. Terdapat beberapa alasan yang melandasi peningkatan penggunaan citra penginderaan jauh, yaitu sebagai berikut:

1. Citra menggambarkan objek, daerah, dan gejala di permukaan bumi dengan wujud dan letaknya yang mirip dengan permukaan bumi.

2. Citra menggambarkan objek, daerah, dan gejala yang relative lengkap, meliputi daerah yang luas dan permanen.

3.  Dari jenis citra tertentu dapat ditimbulkan gambaran tiga dimensi apabila pengamatannya dilakukan dengan stereoskop.

4.  Citra dapat dibuat secara cepat meskipun untuk daerah yang sulit dijelajahi secara terestrial.

Citra foto dapat dianalisis secara visual. Citra foto dibedakan berdasarkan spektrum elektromagnetik yang digunakan, yaitu:

a.     Foto ultraviolet, foto yang dibuat dengan menggunakan spektrum ultraviolet dari spektrum ultraviolet dekat hingga panjang gelombang 0,29 µm.    

b.   Foto ortokromatik, foto yang dibuat dengan menggunakan spektrum tampak dari saluran biru hingga sebagian hijau (0,4 µm – 0,56 µm).

c.     Foto pankromatik, yaitu foto yang dibuat dengan menggunakan seluruh spektrum tampak. 

d.   Foto inframerah asli, yaitu foto yang dibuat dengan menggunakan spektrum inframerah dekat hingga panjang gelombang 0,9 µm dan hingga 1,2 µm bagi film inframerah dekat yang dibuat secara khusus.

Berdasarkan kamera yang digunakan:

a.      Foto tunggal, yaitu foto yang dibuat dengan kamera tunggal.

b.   Foto jamak, yaitu beberapa foto yang dibuat pada saat yang sama dan menggambarkan daerah liputan yang sama. Foto jamak dapat dibuat dengan tiga cara, yaitu dengan multikamera atau beberapa kamera yang masing-masing diarahkan pada satu daerah sasaran, kamera multilensa atau satu kamera dengan beberapa lensa, dan kamera tunggal yang berlensa tunggal dengan pengurai warna.

Berdasarkan warna yang digunakan, foto udara dibedakan atas:

a.     Foto berwarna semu (false color) atau foto inframerah berwarna. Pada foto berwarna semu warna objek tidak sama dengan warna foto. Objek seperti vegetasi yang berwarna hijau dan banyak memantulkan spektrum inframerah tampak merah pada foto.

b.      Foto warna asli (true color), yaitu foto pankromatik berwarna.

Citra digital dapat dianalisis dengan menggunakan komputer. Berdasarkan spektrum elektromagnetik yang digunakan yaitu:

a.   Citra inframerah termal yaitu citra yang dibuat dengan spektrum inframerah termal.

b.   Citra radar dan citra gelombang mikro, yaitu citra yang dibuat dengan spectrum gelombang mikro.

Berdasarkan wahananya dibedakan atas:

a.      Citra dirgantara (airborne image) yaitu citra yang dibuat dengan wahana yang beroperasi di udara. Misalnya citra inframerah termal, citra radar.

b.      Citra satelit (satellite/ spaceborne image) yaitu citra yang dibuat dari antariksa atau luar angkasa. Citra satelit dibedakan berdasarkan penggunaannya, yaitu:

1)      Citra satelit untuk penginderaan planet, seperti: Ranger (Amerika Serikat), Viking (Amerika Serikat), Luna (Rusia), da venera (Rusia).

2)      Citra satelit untuk penginderaan cuaca, misalnya citra NOAA (Amerika Serikat), dan citra meteor (Rusia).

3)      Citra satelit untuk penginderaan sumber daya bumi, seperti Landsat (Amerika Serikat), Soyus (Rusia), dan SPOT (Perancis).

4)      Citra satelit untuk penginderaan laut, seperti Seasat (Amerika Serikat) dan citra MOS (Jepang).

INTERPRETASI CITRA

            Interpretasi citra adalah kegiatan mengkaji foto udara atau citra dengan maksud untuk mengidentifikasi objek dan menilai arti pentingnya objek tersebut.

            Di dalam pengenalan objek yang tergambar pada citra, ada tiga rangkaian kegiatan yang diperlukan, yaitu deteksi, identifikasi, dan analisis. Deteksi ialah pengamatan atas adanya objek, identifikasi ialah upaya mencirikan objek yang telah dideteksi dengan menggunakan keterangan cukup, sedangkan analisis ialah tahap mengumpulkan keterangan lebih lanjut.

            Interpretasi citra dapat dilakukan melalui dua cara:

a.      Interpretasi citra visual

Interpretasi visual dilakukan pada citra hardcopy ataupun citra yang tertayang pada monitor komputer. Interpretasi visual adalah aktivitas visual untuk mengkaji gambaran muka bumi yang tergambar pada citra untuk tujuan identifikasi objek dan menilai maknanya.

Unsur Interpretasi citra terdiri atas sembilan unsur antara lain:

a.      Rona dan warna (tone/color)

Rona ialah tingkat kegelapan atau kecerahan objek pada citra. Adapun warna adalah wujud yang tampak oleh mata. Rona ditunjukkan dengan gelap-putih. Ada tingkat kegelapan warna biru, hijau, merah, kuning, dan jingga. Rona dibedakan atas lima tingkat, yaitu putih, kelabu putih, kelabu, kelabu hitam, dan hitam.

      Karakteristik objek yang mempengaruhi rona, untuk permukaan yang kasar cenderung menimbulkan rona gelap, warna objek yang gelap cenderung menimbulkan rona yang gelap, objek yang basah/ lembab cenderung menimbulkan rona gelap. Contohnya pada foto pankromatik, air akan tampak gelap, atap dari seng dan asbes yang masih baru tampak rona putih, sedangkan atap sirap ronanya hitam.  

b.      Bentuk (shape)

Bentuk merupakan atribut yang jelas sehingga banyak objek yang dapat dikenali berdasarkan bentuknya saja seperti bentuk memanjang, lingkaran, dan segi empat. Contoh gedung sekolah pada umumnya berbentuk huruf (I, L, U) atau berbentuk empat persegi panjang. Rumah sakit berbentuk empat persegi panjang.

c.       Ukuran (size)

Berupa jarak, luas, tinggi, lereng, dan volume, selalu berkaitan dengan skalanya. Ukuran rumah sering mencirikan apakah rumah tersebut rumah mukim, kantor, atau industri. Contoh rumah mukim pada umumnya lebih kecil bila dibandingkan dengan kantor atau pabrik. Ukuran lapangan sepak bola 80m x 100m , lapangan tenis 15m x 30m, dan 8m x 15m bagi lapangan bulu tangkis.

d.      Kekasaran (texture)

Tekstur adalah halus kasarnya objek pada citra. Contoh pengenalan objek berdasarkan tekstur:

1)      Hutan bertekstur kasar, belukar bertekstur sedang, semak bertekstur halus.

2)      Tanaman padi bertekstur halus, tanaman tebu bertekstur sedang, dan tanaman pekarangan bertekstur kasar.

3)      Permukaan air yang tenang bertekstur halus.

e.      Pola (pattern)

Pola adalah hubungan susunan spasial objek. Pola memiliki ciri yang menandai objek bentukan manusia ataupun alamiah. Pola aliran sungai sering menandai bagi struktur geologi dan jenis tanah. Misalnya pola aliran sungai trellis, menandai struktur lipatan. Kebun karet, kelapa sawit dan kebun kopi memiliki pola yang teratur sehingga dapat dibedakan dengan hutan.

f.        Bayangan (shadow)

Bayangan bersifat menyembunyikan objek yang berada di daerah gelap. Bayangan dapat digunakan untuk objek yang memiliki ketinggian, seperti objek bangunan, patahan, menara.

g.      Situs (site)

Kaitan dengan lingkungan sekitarnya, tajuk pohon yang berbentuk bintang menunjukkan pohon palma, yang dapat berupa kelapa sawit, enau, sagu, dipah, dan jenis palma lainnya. Bila polanya menggerombol dan situsnya di air payau maka dimungkinkan adalah nipah.

h.      Asosiasi (Association)

Asosiasi adalah keterkaitan antara objek yang satu dengan objek lainnya. Suatu objek pada citra merupakan petunjuk bagi adanya objek lain. Stasiun kereta api berasosiasi dengan rel kereta api yang jumlahnya bercabang. Sedangkan pada  lapangan bola tidak hanya bentuknya yang persegi panjang namun juga ditandai dengan situsnya yang berupa gawang.

i.        Konvergensi bukti

Konversi bukti adalah teknik interpretasi dengan menggabungkan beberapa unsur interpretasi untuk menemukan objeknya. Misalnya pada foto udara terdapat pohon yang berbentuk bintang dengan pola yang tidak teratur dan ukurannya 10 m dan tumbuh di daerah payau (situsnya). Sehingga dapat dilihat bahwa pohon tersebut adalah sagu.

b.      Interpretasi citra digital

Interpretasi citra digital melalui  tahapan-tahapan sebagai berikut

1.      Menginstal program (software) untuk mengolah citra, seperti: Er-Mapper atau ENVI.

2.      Impor data, mengimpor data satelit yang akan digunakan ke dalam format Er-Mapper.

3.      Menampilkan citra untuk mengetahui kualitasnya, jika citra jelek seperti tertutup banyak awan maka proses pengolahan citra sebaiknya tidak dilanjutkan.

4.       Rektifikasi data, untuk mengoreksi kesalahan geometrik sehingga koordinat citra sama dengan koordinat bumi.

5.      Mozaik citra, menghubungkan beberapa citra yang saling bertampalan.

6.      Penajaman citra, memperbaiki kualitas citra sehingga mempermudah pengguna dalam menginterpretasi citra.

7.      Komposisi peta, membuat peta hasil interpretasi citra dengan menambahkan unsur-unsur peta seperti symbol, legenda, skala, koordinat, dan arah mata angin.

8.      Pencetakan, output peta citra yang hasilnya dapat digunakan tergantung keperluan.

CIRI-CIRI DATA PENGINDERAAN JAUH

• Standar teknik penginderaan jauh ditekankan pada:
• aplikasi yang melibatkan gelombang sinar tampak
• gelombang dekat-inframerah (near infrared).
• Dihasilkan dalam bentuk analog (film) atau bentuk digital
• untuk mengumpulkan, menyimpan, memanipulasi,
• dan menganalisis sumber daya alam
• dan penutupan lahan/data penggunaan lahan.
• data PJ dianggap sebagai sumber data objektif dan tidak memihak
• Keterbatasan data PJ umumnya dapat mempengaruhi analisis:

o   faktor resolusi: spasial (ukuran piksel),

o   spektral, temporal (frekuensi pengumpulan),

o   radiometrik (jumlah bit),

o   dan geometris

• Fotografi standar dalam PJ tidak dapat membedakan vegetasi hidup dan vegetasi mati à semua tampak hijau
• film warna inframerah, dapat membedakan vegetasi yang tumbuh dan yang mati à perbedaan pemantulan pada panjang gelombang inframerah dekat (tidak terlihat), karenanya ada istilah kamuflase deteksi film. Untuk peningkatan analisis dan interpretasi biasanya digunakan spektrum gabungan.

Data yang dikumpulkan oleh sistem PJ dapat ;

1.      dalam format analog yang lain (cetakan foto udara atau data video)

2.      format digital (matrik angka dari nilai kecerahan “brightness value” à berhubungan dengan rata-rata ukuran radiasi  dalam sebuah pixel gambar).

PJ membutuhkan 4 karakteristik  resolusi dasar :

1.    Resolusi Spasial (Spatial resolution) à ukuran jarak minimum antara dua objek yang akan kita abaikan untuk diferensiasi dari satu ke yang lain dalam sebuah gambar.

2.   Resolusi Spektral (Spectral resolution) à mengarah ke jumlah dan ukuran dari band yang mampu di rekam.

Sensor Lansat TM mengoleksi tujuh band spasial termasuk

(1) 0.45–0.52 mm == (blue),

(2) 0.52–0.60 mm == (green),

(3) 0.63–0.69 mm == (red),

(4) 0.76–0.90 mm == (near-IR),

(5) 1.55–1.75 mm == (short IR),

(6) 10.4–12.5 mm == (thermal IR),

(7) 2.08–2.35 mm == (short IR).

3.    Resolusi Radiometrik (Radiometric resolution) à kepekaan dari sensor untuk cahaya masuk, à berupa banyak perubahan cahaya yang harus ada pada sensor sebelum terjadi perubahan nilai kecerahan

4.  Resolusi Temporer  (Temporal resolution) à mengarah ke jumlah waktu yang dibutuhkan sensor untuk kembali ke lokasi pencitraan sebelumnya. Hal ini penting untuk mendapatkan citra pengulangan atau pencitraan dekat pengulangan objek dilokasi yang sama (perubahan fenomena alam).

DAFTAR PUSTAKA

DigitalGlobe. 2007. QuickBird Imagery Products (Product Guide). DigitalGlobe,Inc., Longmont.

ESRI. 1998. Spatial Analyst. Environmental System Research Institute (ESRI) Inc., Redlands California.

Lo, C.P. 1996. Penginderaan Jauh Terapan (Terjemahan). Universitas Indonesia Press.

Mather, P.M. 1987. Computer Processing of Remotly Sensed Data. Jhon Willey & Sons, London.

Somantri, Lili. TEKNOLOGI PENGINDERAAN JAUH (REMOTE SENSING).

Suharyadi. 2001. Penginderaan Jauh untuk Studi Kota. Fakultas Geografi Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Sutanto. 1986. Penginderaan Jauh I. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.