Dasar-dasar Remote Sensing
PERKEMBANGAN REMOTE SENSING
Perkembangan Cahaya Sensor Citra Digital Contoh Aplikasi
1
1839 – Photograph Pertama 1858 - Photo pertama dari balon udara 1903 - Pesawat pertama 1909 Photo pertama dari pesawat 1903-4 – Photo infrared film WW I and WW II 1960 - Program Ruang angkasa
2
PROSES TRANSMISI, PEREKAMAN DAN ANALISIS DATA CITRA
SUMBER ENERGI (A)
Karakter gelombang dapat dilihat dari panjang gelombang/frekuensi
1. Sumber Energi (A) 2. Radiasi dan atmosfer (B)
• Panjang gelombang
3. Interaksi dengan target (C) 4. Perekaman energi oleh sensor (D)
• Frekuensi • Amplitudo
5. Transmisi, penerimaan dan Processing (E) 6. Interpretasi dan Analysis (F) 7. Applikasi (G)
c Panjang gelombang, = Frekuensi,
3
4
Time (t)
C = Kecepatan cahaya
Spektrum Elektromagnetik
5
6
1
CAHAYA TAMPAK/ VISIBLE LIGHT
•Red
: 0.620 - 0.7 m
•Orange : 0.592 - 0.620
m
•Yellow : 0.578 - 0.592
m
•Green : 0.500 - 0.578
m
•Blue
m
: 0.446 - 0.500
•Violet : 0.4 - 0.446
Berkaitan dengan energi panas yg dipantulkan obyek (bumi)
m
7
8
Formula Matematika Cahaya
Hubungan panjang gelombang dan frekuensi secara matematis dapat disajikan sbb:
Panjang gelombang, = Frekuensi, C = Kecepatan cahaya Formula tsb dapat diartikan bahwa bila panjang gelombang besar, frekuensi akan kecil, dan sebaliknya :
c
9
X-ray sangat pendek, tapi punya frekuensi tinggi Mikrowaves sangat panjang, tapi frekuensi kecil
10
2. RADIATION AND ATMOSPHERE (B)
Formula Matematika Cahaya
Perpendaran (Scattering) : Partikel atau molekul gas di atmosfir yg berukuran besar berinteraksi dengan cahaya dan menyebabkan perubahan arah dari cahaya
Energi cahaya berkaitan dengan frekuensi :
E =h
11
E Energy, = 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
12
2
PERPENDARAN (SCATTERING)
Raleigh scattering
PERPENDARAN (SCATTERING) Mie
Partikel lebih kecil dari panjang gelombang cahaya
Gelombang pendek lebih banyak berpendar
Scattering
Partikel debu yg sangat kecil, molekul Nitrogen dan Oksigen. Dominan di upper atmosphere
Partikel berukuran sama dengan gelombang cahaya (Debu, tepung sari, asap, uap air) Gelombang panjang lebih terpengaruh
Pada Siang hari (arah datang sinar tegak lurus), lebih banyak sinar biro (gelombang pendek), yang samapi ke bumi.
Non-Selective
Sebaliknya waktu sore/pagi (sudut datang matahari miring) : lebih banyak gelombang panjang (kuning/merah), sampai di bumi
13
Scattering
Partikel besar (titik-titk air, debu berukuran besar)
Semua panjang gelombang berpendar (Scattered)
14
ABSORPSI (ABSORPTION)
ATMOSPHERIC WINDOWS Daerah yang tidak dipengaruhi oleh absorbsi amosfer, sehingga sangat berguna untuk Remote Sensing :
Light Blocked
Mekanisme lain yang terjadi bila gelombang cahaya melewati atmosfer :
Or Absorption
Ozone Menyerap ultraviolet radiasi dari
Carbon dioxide (CO2)
atmospheric windows
Menyerap radiasi infrared jauh
Water vapor (Uap air) (menyerap gelombang panjang infra merah dan gelombang pendek mikrowave)
15
16
INTERAKSI CAHAYA DENGAN OBYEK (C)
PANTULAN/REFLEKSI Specular or mirror-like reflection
Cahaya berinteraksi dengan obyek dalam berbagai bentuk
Incident (I) : Cahaya datang :
Permukaan yg halus : Semua/hampir semua energi dipantulkan kembali
Absorption (A); Transmission (T); and Reflection (R).
Specular reflection 17
18
3
INTERAKSI CAHAYA DENGAN OBYEK
PANTULAN/REFLEKSI
VEGETASI
DAUN: Chlorophyll menyerap banyak radiasi Merah dan Biru, tapi memantulkan hijau.
Diffuse reflection Apabila permukaan kasar, gelombang cahaya dipantulkan ke segala arah.
Pada saat pertumbuhan sempurna, daun tampak hijau karena banyak kandungan khloropilnya
Diffuse 19
20
INTERAKSI DENGAN OBYEK
MEMBEDAKAN OBYEK YG BERBEDA
AIR
Air bening
Air keruh
AIR : Gelombang panjang (merah) di sinar tampak lebih bayak diserap dibandingkan dengan gelombang pendeknya (biru), sehingga Air kelihatan biru.
Dengan memahami sifat reflektansi setiap benda kita bisa membedakan benda tsb, hanya dengan membandingkan reflektansinya pada gelombang tertentu.
Bila ada suspensi terlarut, maka akan lebih banyak refleksinya, sehingga air yang keruh kelihatan lebih terang.
Misal air akan susah dibedakan dengan vegetasi bila hanya menggunakan daerah tampak, namun akan dengan mudah dibedakan bila memakai infra red.
Sediment (S) akan sangat membingungkan, karena air keruh akan mempunyai nilai refletansi yang mirip dengan air dangkal.
21
INFRA RED REGION
22
PANTULAN DAN PANJANG GELOMBANG
Objects berbeda memantulkan panjang gelombang yg berbeda.
Ex. T-shirt merah.
Ex. vegetasi
23
VISIBLE LIGHT REGION
TEKNOLOGI REMOTE SENSING
No blue or green, just red light reflected. no blue. some green. no red. lots of near IR.
Teknologi Remote Sensing Images
Aerial Photographs
Satellite Images
Note: Mata memiliki keterbatasan untuk melihat spectrum cahaya, namun dapat diukur dengan sensor 24
4
PASIF REMOTE SENSING : LANDSAT
TEKNOLOGI REMOTE SENSING
Satelit LANDSAT pertama diluncurkan tahun 1972 Bertugas sampai 1978 Ada 7 generasi Landsat sampai saat ini. LANDSAT-4 and -5 still operational T.M LANDSAT -6 experienced launch failure Landsat 7 (ETM)
PASIF REMOTE SENSING
AKTIF REMOTE SENSING RADAR
LANDSAT, SPOT, NOAA, IKONOS
25
26
LANDSAT’s Thematic Mapper Sensor
Digital Images
Merekam panjang gelombang yg berbeda B G R Near IR
1 2
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
3
4
0.45 - 0.52 0.52 - 0.60 0.63 - 0.69 0.76 - 0.90 1.55 - 1.75 10.4 - 12.5 2.08 - 2.35
Mid IR
5
Thermal IR
7
m m m m m m m
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).
6
blue green red near IR mid IR thermal IR mid IR
27
28
PEREKAMAN DATA
Data direkam per band
Komputer dengan kemampuan 8 bit data, maka : Data terkecil/nilai pixel terkecil : 0 Data terbesar/nilai pixel terbesar : 255
29
30
5
FOTO UDARA : P.RAMBUT
Spatial Resolution
Resolusi SPATIAL : ukuran obyek yg terkecil yg dapat direkam sensor LANDSAT image, satu pixel mewakili 30 m by 30 m of the Earth’s surface. SPOT : 15 m x 15 m NOAA : 1.1 km x 1.1 km SPOT VEGETATION : 1 x 1 km Ikonos 1 m x 1m
31
32
IKONOS (KALIMANTAN TIMUR)
33
IKONOS (Kebun Raya)
35
LANDSAT (Kebun Raya dan sekitarnya))
34
IKONOS (Kebun Raya)
36
6
IKONOS (Kebun Raya)
37
IKONOS (Kebun Raya)
38
IKONOS (Kebun Raya)
39
IKONOS (Kebun Raya)
40
JERS RAWA DANAU
41
LANDSAT TM RAWA DANAU
42
7
43
44
SPOT VEGETATION 4 BANDS : •BLUE •RED •NIR •SWIR
45
46
SPECTRAL REFLECTANCE OF SPOT VEGETATION BANDS
(NIR – SWIR)/(NIR + SWIR) (3-4)/(3+4)
LOCAL MAXIMUM FILTER
47
48
MONTHLY MAXIMUM NDWI
8
APRIL 1998
RESULT FOR 1998 FOREST FIRE
49
MAY 1998
51
JULY 1998
53
50
JUNE 1998
52
AUGUST 1998
54
9
SEPTEMBER 1998
55
OCTOBER 1998
56
TOTAL AFFECTED AREAS IN 1998 3.589 MILLION HECTARE
TOTAL BURNED AREAS 2000 1.586 MILLION HECTARE
57
58
Comparison of 1998 and 2000 forest fire affected areas
LANDSAT KAB.KOLAKA
59
60
10
61
62
63
64
65
66
11
Topographic map (1:25,000) 3. Study Area
GIS
Satellite Remote sensing
＜Application＞ Car navigation system Forest management … etc.
＜ Application ＞ Monitoring of vegetation condition Detection of landuse changes … etc.
（Geographic Information System）
CiDanau watershed
Watershed (22,000ha) Lower wetland (7,000ha) 1. 2.
Selection of optimum Change Detection method Identification of Landuse change related to social reason.
Protected area (3,680ha)
67
68
4. Data
GIS dataset
Contour map
GIS dataset
Danau rivers
DEM ( Digital Elevation Model )
69
Villages’ distribution
70
Satellite data (LandsatMSS/TM , 1972 – 1998 )
Ground truth data
Field observation in August 1999 and September 2000 wetland forest MSS 1972/10/01
71
TM 1994/08/28
MSS 1977/05/30
TM 1995/05/27
MSS 1983/06/19
TM 1997/07/19
TM 1991/10/23
TM 1998/05/19
Mixed forest
Natural forest
72
12
Land use maps
1. Forest 1 (wetland forest) 2. Forest 2 (light side of mountain)
5. Grass land（including cultivation） 6. Bare land（villages, paddy field)
3. Forest 3 (dark side of mountain ） 4. Water surface（paddy field）
7. Abandoned（including paddy field）
Construction of chicken farm Rubber plantation
Rainy season
From rainy to Dry season
1972/10/01
1977/05/30
Dry season
From rainy to Dry season
Dry season
Rainy season
1983/06/19
1991/10/23
Fuel wood
73
Wetland forest and cultivation area
74 1994/08/28
1995/05/27
Dry season
1997/07/19
From rainy to Dry season
1998/05/19
13
