4/15/2012
Minggu 8 : REMOTE SENSING (Penginderaan Jauh) Outline : a. Definisi b. Sumber energi/gelombang elektromagnetik c. Sejarah perkembangan remote sensing Remote Sensing Pasif a. Interaksi energi dengan atmosfer b. Interaksi energi dengan obyek c. Scanner & Sensor d. Penyiaman (scanning), Perekaman Data & Peyimpanan data satelit dijital
Sumber bacaan • Robert A. Schowengerdt : Remote Sensing: Models And Methods for Image Processing (http://books.google.co.id/books?id=KQXNaDH0XIC&pg=PA2&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false)
• John A. Richards. 1993. : Remote sensing digital image analysis. Springer Verlag • Introduction to remote sensing (Natural Resources Cana), http://www.nrcan.gc.ca/earth-sciences/geography-boundary/remotesensing/fundamentals/1924 • Dr. S. C. Liew. Centre for Remote Imaging, Sensing and Processing National University of Singapore : What is remote sensing (http://www.crisp.nus.edu.sg/~research/tutorial/rsmain.htm) • Precision Agriculture (http://www.amesremote.com/)
Sumber bacaan
• • • • • • •
Canada Centre for Remote Sensing (http://ccrs.nrcan.gc.ca/index_e.php) NASA : Remote Sensing Tutorial (http://rst.gsfc.nasa.gov/) Remote Sensing Net (http://remote-sensing.net/index.html) European Space Agency (http://www.eduspace.esa.int/subdocument/default.asp?document=353) ALOS (http://alos-us.blogspot.com/2008/04/prism-sensor.html http://www.esa.int/esaMI/Eduspace_Earth_EN/SEMQQ5UTGOF_0.html http://www.satimagingcorp.com/satellite-sensors/worldview-2.html
2011
Lilik B.Prasetyo
3
1
4/15/2012
A. Definisi Remote Sensing Definisi : • Ilmu untuk memperoleh informasi mengenai benda/obyek di atas permukaan pemukaan bumi dengan menggunakan alat (pesawat/satelit) tanpa menyentuh benda/obyek yang menjadi target.. • Pengukuran/pengumpulan informasi suatu obyek di atas permukaan bumi tanpa kontak langsung dengan obyek yang dipelajari
Komponen Remote Sensing SATELIT Radar
Receiving Station
B: Sumber energi remote sensing: Ultraviolet – Microwave (pendek->panjang) Cahaya matahari dan yg dipantulkan bumi dapat dibagi berdasarkan panjang gelombangnya Wavelength
The Electromagnetic Spectrum (EMS) Gamma Rays
X-Ray
Ultraviolet
Infrared
Microwave
TV/Radio
Visible
SATELIT & FOTO UDARA
PHOTOGRAFI ˜ 0.4
˜ 0.7 micrometers
AKTIF & PASIF
2
4/15/2012
Sumber energi Remote Sensing : Gelombang Elektromagnetik a. Karakter Gelombang Karakter gelombang dapat dilihat dari panjang gelombang/frekuensi
• Panjang gelombang • Frekuensi • Amplitudo
lu = c l = Panjang gelombang, u = Frekuensi,
Time (t)
C = Kecepatan cahaya
7
Energi cahaya berkaitan dengan frekuensi :
E =hu E= Energy, u= Frekuensi, h= a Konstanta, 6.626 x 10 -34 Cahaya dengan panjang gelombang besar mempunyai gelombang yg panjang, energi rendah. Sinar X, gelombangnya pendek, energinya besar Gelombang mikro (Microwaves), gelombangnya panjang, berenergi rendah
8
Spektrum gelombang Elektromagnetik PANJANG GELOMBANG (meter)
FREKUENSI (Hz)
APLIKASI
ENERGI
Gelombang Radio
Radar
Infra merah, UV Cahaya Tampak (B&R = fotosintesa, Fotografi)
Kecil
Sinar X Besar
Sinar Gamma
3
4/15/2012
RENTANG SPEKTRUM CAHAYA TAMPAK/ VISIBLE LIGHT
1.
Red
: 0.620 - 0.700 m
2.
Orange : 0.592 - 0.620 m
3.
Yellow : 0.578 - 0.592 m
4.
Green : 0.500 - 0.578 m
5.
Blue
6.
Violet : 0.400 - 0.446 m
: 0.446 - 0.500 m
RENTANG SPEKTRUM INFRA RED
Berkaitan dengan energi panas (gelombang panjang) yg dipantulkan obyek (bumi)
RENTANG SPEKTRUM MICROWAVE
RADAR Band P, L, S, C, X, Ku, K, Ka
4
4/15/2012
C Sejarah Perkembangan REMOTE SENSING • 1826 – Photograph Pertama http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_photogra phy • 1858 - Photo pertama dari balon udara (http://www.papainternational.org/history.asp) • 1903 - Pesawat pertama • 1909 Photo pertama dari pesawat (http://northstargallery.com/aerialphotography/hi story%20aerial%20photography/history.htm • 1903-4 – Photo infrared film • Perang dunia I and II • 1960 - Program Ruang angkasa 13
Photograph pertama Louis Daguerre (1839)
Joseph Niepce/1826)
Photograph dari balon udara pertama : 1858, by French photographer and balloonist, Gaspar Felix Tournachon Ketinggian : 80 m
http://www.papainternational.org/history.asp
5
4/15/2012
Photograph dari pesawat/roket pertama :
http://northstargallery.com/aerialphotography/history%20aerial%20photography/wwi.jpg
TIPE SATELIT
SPOT 4
LANDSAT
FENG YUN
NOAA
QUICKBIRD
IKONOS
REMOTE SENSING PASIF
a. Interaksi energi dengan atmosfer b. Interaksi energi dengan obyek c. Sensor (bands) d. Penyiaman (scanning) & peyimpanan data satelit dijital
6
4/15/2012
A. Interaksi gelombang elektromagnetik dengan Atmosfer Perpendaran (Scattering) : Partikel atau molekul gas di atmosfir yg berukuran besar berinteraksi dengan cahaya -> menyebabkan perubahan arah dari cahaya
19
PERPENDARAN (SCATTERING)
Raleigh scattering Partikel debu yg sangat kecil, molekul Nitrogen dan Oksigen. Dominan di atmosfger ian atas
Partikel lebih kecil dari panjang gelombang cahaya
Gelombang pendek lebih banyak berpendar
Pada Siang hari (arah datang sinar tegak lurus), lebih banyak sinar biru (gelombang pendek), yang sampai ke bumi.
Sebaliknya waktu sore/pagi (sudut datang matahari miring) : lebih banyak gelombang panjang (kuning/merah), sampai di bumi 20
PERPENDARAN (SCATTERING) Mie
Scattering
Partikel berukuran sama dengan gelombang cahaya (Debu, tepung sari, asap, uap air) Gelombang panjang lebih terpengaruh
Non-Selective
Scattering
Partikel besar (titik-titk air, debu berukuran besar)
Semua panjang gelombang berpendar (Scattered) 21
7
4/15/2012
ABSORPSI (ABSORPTION) Mekanisme lain yang terjadi bila gelombang cahaya melewati atmosfer :
Ozone Menyerap radiasi ultraviolet
Carbon dioxide (CO2) Menyerap radiasi infrared jauh
Water vapor (Uap air) (menyerap gelombang panjang infra merah dan gelombang pendek/ mikrowave)
22
B. INTERAKSI CAHAYA DENGAN OBYEK
Cahaya berinteraksi dengan obyek dalam berbagai bentuk Incident (I) : Cahaya datang : Absorption (A); Transmission (T); and Reflection (R).
23
PANTULAN/REFLEKSI Specular or mirror-like reflection
Permukaan yg halus : Semua/hampir semua energi dipantulkan kembali
Specular reflection 24
8
4/15/2012
PANTULAN/REFLEKSI
Diffuse reflection Apabila permukaan kasar, gelombang cahaya dipantulkan ke segala arah.
Diffuse 25
INTERAKSI CAHAYA DENGAN OBYEK VEGETASI
DAUN: Chlorophyll menyerap banyak radiasi Merah dan Biru, tapi memantulkan hijau. Pada saat pertumbuhan sempurna, daun tampak lebih hijau karena banyak kandungan khloropilnya (lebaih banyak B & R yang diserap)
26
INTERAKSI DENGAN OBYEK AIR : Gelombang biru lebih banyak dipantulkan dari pada gelombang merah dan hijau, sehingga Air kelihatan biru.
AIR
Bila ada suspensi terlarut, maka gelombang biru akan lebih banyak dipantulkan, sehingga air yang keruh kelihatan lebih terang.
Air bening
Air keruh
Keberadaan sediment (S) akan mempengaruhi pola reflektansi. Air keruh akan mempunyai nilai reflektansi yang mirip dengan air dangkal. 27
9
4/15/2012
PANTULAN DAN PANJANG GELOMBANG
• Objects berbeda memantulkan panjang gelombang yg berbeda. – Ex. T-shirt merah. • Hanya gelombang merah yang dipantulkan.
– Ex. vegetasi • NIR dan hijau yang dipantulkan
• Note: Mata memiliki keterbatasan untuk melihat spectrum cahaya, hanya pada selang 0.4 – 0.7 um. Sedangkan sensor dapat menangkap semua panjang gelombang. 28
MEMBEDAKAN OBYEK YG BERBEDA
Dengan memahami sifat reflektansi setiap benda kita bisa membedakan benda tsb, hanya dengan membandingkan reflektansinya pada gelombang tertentu. Misal : air akan susah dibedakan dengan vegetasi bila hanya menggunakan daerah tampak, namun akan dengan mudah dibedakan bila memakai infra red.
VISIBLE LIGHT REGION
INFRA RED REGION 29
Kurva reflektansi
10
4/15/2012
C. Scanner & Sensor • Setiap satelit mempunyai alat untuk melakukan penyiaman/scanning yg disebut Scanner • Scanner biasanya memiliki beberapa sensor • Setiap sensor memiliki kemampuan untuk merekam reflektansi gelombang cahaya dengan panjang gelombang tertentu
Scanner Teknik scanning mempengaruhi proses pengolahan citra yang dihasilkan: Pushbroom mengambil citra Dalam bentuk linear, menimbulkan distorsi di kedua ujung citra. Whiskbroom merekam data per pixel, menyebabkan kerumitan dalam menggabungkan Individu pixel
Push broom : SPOT, IRS, QuickBird, OrbView, dan IKONOS Whisk broom : Landsat https://www.e-education.psu.edu/rsforgis/node/494
Sensor : Alat yang digunakan untuk merekam reflektansi gelombang elektromagnetik dari obyek
Tipe sensor sangat berkaitan dengan tujuan satelit diluncurkan Pemilihan sensor didasarkan kepada pemahaman pola reflektansi gelombang EM dan sifat/karakter dari obyek yang dikaji
http://maic.jmu.edu/sic/rs/resolution.htm
Resolusi Spectral : Besaran yang merujuk pada lebar Bands/kanal yang dapat dideteksi oleh sensor. :
11
4/15/2012
Pertimbangan penentuan sensor : Absorbsi Atmosfer: Optical-Radio window
http://amazing-space.stsci.edu/resources/explorations/groundup/lesson/basics/g17b/
Pola reflektansi
Blue Green Red LANDSAT
Near IR Middle IR Middle IR Thermal IR
The Electromagnetic Spectrum (EMS) Gamma Rays
X-Ray
Ultraviolet
Infrared
Microwave TV/Radio
12
4/15/2012
Resolusi Spectral & Sensor satelit
Resolusi Spectral & Sensor satelit
D. PEREKAMAN & PENYIMPANAN DATA • Proses perekaman • Proses penyimpanan • Transfer data dari satelit ke receiving station • User menggunakan data
13
4/15/2012
Perekaman data Penempatan orbit satelit bervariasi sesuai dengan desain /misi Satelit :
Geo stationery Sun synchronized Near polar orbit
Equitorial orbit
Geo stationer : meliput permukaan bumi yang sama pada periode waktu yang berbeda-beda Sun synchronized : meliput permukaan bumi yang berbeda pada waktu yang sama Resolusi Temporal : besaran yang merujuk pada frekuensi dari satelit mengambil data pada tempat yang sama http://satellites.spacesim.org/english/anatomy/orbit/polar.html http://www.nrcan.gc.ca/earth-sciences/geography-boundary/remote-sensing/fundamentals/1124
Tipe Orbit & Perbedaan Perekaman Geo-stationer
Equitorial
Near Polar
• Meliput permukaan bumi yang sama, setiap saat
• Meliput permukaan bumi yg berada di sekitar ekuator
• Meliput seluruh permukaan bumi pada jam yang sama
Posisi satelit • Geostationery Earth Orbit (35 786 km)
Posisi Satelit • Medium earth Orbit Equitorial (23 222 km)
Posisi Satelit • Low earth Orbit Polar ( 760 km)
SWATH Cakupan sangat luas Pixel kasar
SWATH : Cakupan luas Pixel kasar
SWATH Cakupan sempit Pixel halus
Near Polar Orbit : LANDSAT
14
4/15/2012
Digital Images • Data digital direkam dalam bentuk regular grid of PICTURE ELEMENTS or PIXELS • Disimpan dalam layer terpisah (or CHANNELS or BANDS), mewakili panjang gelombang yg berbeda • Tiap layer adalah gradasi warna hitam ke putih, • Kombinasi 3 layer dapat memunculkan gambar berwarna (RGB).
43
PEREKAMAN & PENYIMPANAN DATA
Data direkam per band Komputer dengan kemampuan 8 bit data, maka : Data terkecil/nilai pixel terkecil : 0 Data terbesar/nilai pixel terbesar : 255 Resolusi Spatial : Besaran yang menunjukkan ukuran obyek di bumi yang dapat dideteksi sensor Resolusi Radiometric: Level digital yang digunakan untuk merepresentasikan obyek. 44
PEREKAMAN & PENYIMPANAN DATA BIL : Band Interleaved by Line
BIP : Band Interleaved by Pixel
BSQ : Band Sequentional
15
4/15/2012
http://atthur-gis.blogspot.com/2011/04/digital-image-data-formats.html
Peyimpanan Data di Receiving Stations • • • •
Pare-pare, South Sulawesi Biak Island, Papua Pekayon - Jakarta Rumpin, West Java
Parepare South Sulawesi Remote Sensing Receiving Station
Previously, since 1993: • Landsat-5 • SPOT-1,2,3 • JERS: OPS, SAR • ERS-1 : SAR Currently, since 2003: • Landsat-7 • SPOT-4 • Terra and Aqua - MODIS
16
4/15/2012
Rumpin - West Java LAPAN Tubsat – Microsat and Terra,`Aqua MODIS Receiving Station
Geo Stationery Satellite
LANDSAT (Kebun Raya dan sekitarnya))
17
4/15/2012
IKONOS (Kebun Raya)
IKONOS (Kebun Raya)
IKONOS (Kebun Raya)
18
4/15/2012
Jalur Terbang Area of Interest
4.20821 LU 117.21833 BT
E.5
E.6
E.6 LANDSAT 7 ETM+ (aq. 20 Maret 2006)
4.20936 LU 117.22592 BT
19
