ORTHOREKTIFIKASI DATA CITRA RESOLUSI TINGGI (ASTER DAN SPOT) MENGGUNAKAN ASTER DEM

Pertemuan Ilmiah Tahunan MAPIN XIV “Pemanfaatan Efektif Penginderaan Jauh Untuk Peningkatan Kesejahteraan Bangsa”

ORTHOREKTIFIKASI DATA CITRA RESOLUSI TINGGI (ASTER DAN SPOT) MENGGUNAKAN ASTER DEM Bambang Trisakti Researcher of National Institute of Aeronautic and Space of Indonesia, Indonesia email: [email protected]

Abstract Sensor ASTER (Advance Space borne Thermal Emission and Reflection Radiometer) provides stereo data (Nadir and backward looking) which can be processed to produce DEM with 15 m spatial resolution. This research conducts orthorectification for high spatial resolution satellite data (ASTER and SPOT) using 14 GCPs extracted from IKONOS imagery and ASTER DEM. Accuracy of generated orthoimages is evaluated by 2 methods, those are: visual comparison and pixel displacement of orthorektified images in different elevation area. To know clearly the benefit of orthorectification, the comparison between orthorectified SPOT and only rectified SPOT is also conducted. The result shows that orthorectification using ASTER DEM is very usefull to reduce/remove the distortion of object position due to different elevation area in high resolution satellite data (ASTER and SPOT).

Keyword: ASTER stereo data, SPOT, DEM, orthorectification

Radiometer)

1. PENDAHULUAN

dan

TIR

(Thermal

Infrared

Radiometer) (Ersdac, 2003). VNIR merupakan ASTER (Advance Spaceborne Thermal Emission

instrumen yang mampu mendeteksi pantulan dari

and Reflection Radiometer) merupakan sensor

permukaan bumi pada gelombang visibel sampai

optik multi spektral dengan resolusi spasial tinggi

infra merah dekat (0.52 – 0.86 µm). Satu

yang dimuat pada satelit Terra yang diluncurkan

kelebihan sensor ASTER adalah memiliki 2 band

pada bulan Desember 1999. ASTER mempunyai

inframerah dekat dengan panjang gelombang yang

14 band spektral dari mulai band visible

sama, yaitu band 3N (nadir: arah tegak lurus) dan

(Spektrum

thermal

3B (backward: arah belakang), dimana band 3B

(Spektrum panas), yang terbagi menjadi 3

dipergunakan untuk memperoleh pandangan ke

radiometer, yaitu: VNIR (Visible Near Infrared

arah belakang dengan sudut dari titik nadir sejauh

Radiometer),

27,60° (Ersdac, 2002). Penambahan band 3B

tampak)

SWIR

sampai

(Short

band

Wave

Infrared

Gedung Rektorat lt. 3 Kampus Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 14 – 15 September 2005

TIS - 35


bertujuan

untuk

memperoleh

kemampuan

dan 1:50.000) (Ulrich et al, 2003).

stereoskopik yang dapat diproses lebih jauh untuk menghasilkan informasi ketinggian dari obyek di

Penggunaan informasi DEM untuk membantu

permukaan bumi atau DEM (Digital Elevation

proses orthorektifikasi telah dilakukan terhadap

Model).

beberapa jenis data citra resolusi tinggi, seperti orthorektifikasi data IKONOS, SPOT Quickbird,

Data DEM dari permukaan bumi merupakan

Landsat menggunakan DEM yang diturunkan dari

informasi yang sangat penting dalam membantu

map, SRTM dan data stereo (seperti: ASTER dan

proses koreksi dan analisis citra, seperti, koreksi

SPOT) (Cheng et al (1994), Cheng et al (2000),

citra

ketinggian

Cheng et al (2003)). Paper ini menjelaskan

(orthorektifikasi), pembuatan kontur, tampilan

mengenai proses orthorektifikasi data ASTER dan

citra 3D, analisis manajemen bencana (penentuan

SPOT menggunakan data DEM yang diturunkan

daerah rawan bencana banjir, longsor dan

dari data stereo ASTER dengan resolusi spasial 15

tsunami), penyusunan tata ruang, penurunan level

m,

tanah (land subsidence) dan banyak yang lainnya.

tingkat akurasi orthoimage yang dihasilkan.

karena

pengaruh

kemudian

dilakukan

pengujian

terhadap

Oleh karena itu kemampuan data stereo ASTER untuk menghasilkan DEM dengan resolusi spasial

2. METODOLOGI PENELITIAN

tinggi (15 m) merupakan teknologi yang sangat penting bagi pengguna remote sensing dan SIG

Data yang digunakan adalah data ASTER level 1b

(Sistem Informasi Geografis) untuk mempertinggi

(diperoleh dari RS-GIS Forum), DEM yang

tingkat

ingin

diturunkan dari data stereo ASTER (Trisakti dan

dihasilkan. Metoda penurunan DEM dari data

Carolita, 2005), data SPOT level 1b dan citra

stereo satelit (ASTER, SPOT) dan uji keakurasian

IKONOS. Study area dilakukan di Lhok Nga

dari DEM yang dihasilkan telah dilaporkan dalam

(Propinsi Nangroe Aceh Darussalam, Indonesia)

beberapa kegiatan penelitian, sebagai contoh:

yang baru terkena bencana Tsunami. Skema alur

Trisakti dan Carolita (2005), Goncalves and

kerja diperlihatkan pada gambar 1, dimana

Oliveira (2004), Tsakiri-Strati et al (2004) Pantelis

sebagian

et al (2004) dan Ulrich et al (2003). Beberapa

menggunakan software Erdas Imagine (Orthobase

hasil kajian memperlihatkan bahwa ketelitian

pro). Preprosesing meliputi croping study area dan

vertical dari data DEM ASTER mendekati 25-27

rotasi

meter untuk daerah pegunungan dengan tutupan

selanjutnya

lahan yang rapat (Trisakti dan Carolita (2005),

pemilihan model sensor dan orientation parameter

Selby (PCI Geo)), tetapi untuk daerah dengan

(seperti: side incidence, focal lens, colom number

sedikit tutupan vegetasi dapat mencapai 9 – 11

and so on) yang dapat diperoleh dari ancillary

meter (Goncalves and Oliveira (2004), Selby (PCI

data dan referensi sensor. Pengumpulan titik GCP

Geo)). Selain itu DEM ASTER ini sangat berguna

(Ground Control Point) berupa titik koordinat

untuk pemetaan pada skala medium (1:100.000

(XY) dan titik ketinggian (Z) dilakukan dengan

akurasi

dari

informasi

yang


besar

citra

proses

(hanya pembuatan

dikerjakan

untuk

data

pyramid

dengan

ASTER), layer

dan

TIS - 36


menggunakan data IKONOS dan DEM ASTER

ketinggian rendah, gradasi warna biru menjadi

(resolusi spasial 90 m). Pada penelitian ini

warna

digunakan total 14 GCP yang tersebar di seluruh

ketinggian yang semakin bertambah. Ketinggian

study area, dimana GCP tersebut akan digunakan

relatif dari DEM ASTER pada study area

sebagai patokan dalam pembuatan tie point.

mencapai

Selanjutnya dilakukan proses triangulasi yang

memperlihatkan bahwa sebagian besar study area

bertujuan untuk menghubungkan antara titik XY

merupakan daerah pegunungan dengan tutupan

citra, titik GCP dan informasi spesifikasi sensor

vegetasi yang rapat, sedangkan daerah dengan

sehingga

yang

ketingian rendah terdapat di wilayah pesisir

menghubungkan ketiga parameter tersebut. Proses

pantai. Kondisi study area yang bergunung

selanjutnya

proses

dengan perbedaan elevasi yang besar dapat

orthorektifikasi pada band 3N, band 3B dan

mengakibatkan terjadinya kesalahan posisi obyek

komposite

diperoleh

suatu

adalah RGB

orthorektifikasi

persamaan

melakukan

memperlihatkan

752

meter.

perubahan

Tampilan

3D

Setelah

proses

pada citra 2 dimensi. Untuk menghilangkan

data ASTER

selesai,

pengaruh perbedaan elevasi, maka perlu dilakukan

ASTER.

untuk

merah

kemudian dilakukan proses orthorektifikasi untuk

proses orthorektifikasi.

data SPOT dengan menggunakan referensi GCP (XYZ) dari orthoimage ASTER dan DEM

Gambar 3 memperlihatkan orthoimage ASTER,

ASTER.

Sebagai

untuk

orthoimage SPOT dan citra SPOT yang hanya

pengujian

tingkat

yang

terkoreksi geometrik. Tingkat akurasi/ketelitian

diperoleh, maka dilakukan juga koreksi geometrik

dari orthoimage dievaluasi dengan 2 cara, yaitu:

biasa untuk citra SPOT (bukan orthorekstifikasi)

perbandingan secara visual

pembanding akurasi

dan

orthoimage

dengan menggunakan jumlah dan letak titik GCP yang sama dengan yang digunakan pada proses

Perbandingan secara visual dilakukan dengan

orthorektifikasi.

tahap sebagai berikut: -

Tingkat

akurasi/ketelitian

dari

mozaik (pengabungan) pada citra ASTER dan

orthoimage

SPOT,

dievaluasi dengan 2 cara, yaitu: perbandingan secara visual bentuk obyek dan pengamatan

-

Mengambil sampel area pada daerah yang mempunyai elevasi sangat berbeda,

perbedaan letak piksel (pixel displacement) dari -

citra-citra ter-orthorektifikasi.

Melakukan croping pada citra terkoreksi dan

Membandingkan kesesuaian bentuk obyek pada batas pengabungan citra ASTER dan SPOT.

3. HASIL DAN DISKUSI Gambar 2 memperlihatkan tampilan DEM ASTER

Gambar 4 memperlihatkan perbandingan secara

(spasial 15 m) yang diperoleh dari data stereo dan

visual citra-citra terkoreksi pada area sampel yang

tampilan citra 3D dengan komposit RGB ASTER.

berbeda ketinggian. Beberapa istilah baru adalah

Warna

SPOT (O): Orthoimage SPOT, ASTER (O):

biru

memperlihatkan

area

dengan


TIS - 37


Orthoimage ASTER, SPOT (G): SPOT terkoreksi

pada area dengan elevasi rendah (10-20 m)

geometrik saja. Citra paling kiri pada area sampel

ataupun di area dengan elevasi tinggi (600-650

(tanpa istilah) adalah citra yang digunakan sebagai

m). Sedangkan hasil mozaik antara SPOT

referensi bentuk sebenarnya dari obyek di area

terkoreksi geometrik dan orthoimage ASTER

tersebut. Secara visual terlihat bahwa hasil mozaik

memperlihatkan bentuk obyek yang tidak berubah

antara orthoimage SPOT dan orthoimage ASTER

pada area dengan elevasi rendah tapi terjadi

memperlihatkan bentuk obyek yang sama (tidak

perubahan (pergeseran posisi) obyek pada area

berubah) dengan obyek pada citra referensi, baik

dengan elevasi tinggi.

Pre-processing data (cropping, rotation)

AST ER and SPOT data

GCP (XYZ) Collecting (14 GCP)

Tie Point making And checking

1. IKONOS data 2. ASTER DEM

Satellite characteristic: Side incidence, focal lens etc.

Triangulation process

Ortho rectification

Ortho image

Gambar 1. Skema alur kerja pada proses orthorektifikasi

(a) DEM ASTER

(b) Tampilan 3D dengan citra komposit RGB ASTER

Gambar 2. DEM ASTER dan tampilan 3D komposit RGB ASTER


TIS - 38


Gambar 3. DEM ASTER dan tampilan 3D komposit RGB ASTER

Gambar 4. Perbandingan visual citra-citra terkoreksi pada area sampel yang berbeda elevasi


TIS - 39


Metoda yang kedua yaitu pengamatan perbedaan

4. KESIMPULAN

letak piksel (pixel displacement) dari citra-citra terkoreksi

dilakukan

dengan

tahapan

sebagai

Proses orthorektifikasi dilakukan terhadap data

berikut :

ASTER dan SPOT menggunakan data DEM yang

-

Mencari piksel dari obyek yang teridentifikasi

diturunkan dari data stereo ASTER dengan resolusi

dengan jelas,

spasial 15 m, kemudian dilakukan pengujian tingkat

Mengestrak nilai elevasi/ketinggian di daerah

akurasi dari orthoimage yang dihasilkan, beberapa

tersebut

kesimpulan adalah sebagai berikut:

-

Mengukur perbedaan letak piksel (perpindahan

z DEM ASTER sangat bermanfaat untuk mengurangi/menghilangkan kesalahan posisi

piksel: pixel displacement)

obyek akibat pengaruh perbedaan topografi Pengujian

akurasi

dari

orthoimage

ASTER

dilakukan dengan membandingkan orthoimage band 3N dan orthoimage band 3B. Pada citra 3N

(orthorektifikasi) pada citra resolusi tinggi seperti: SPOT dan ASTER. z Analisa

tingkat

akurasi

secara

visual

dan 3B yang belum terkoreksi, obyek yang sama

menunjukan bahwa tidak ada perbedaan

akan mempunyai letak yang berbeda akibat

bentuk obyek pada citra mozaik (gabungan)

perbedaan cara pandang dan ketinggian permukaan

orthoimage ASTER dan orthoimage SPOT,

bumi (jarak paralax). Tingginya tingkat akurasi

baik untuk daerah elevasi rendah atau daerah

orthoimage dapat dinilai dari semakin kecilnya

elevasi tinggi. Dari analisa perbedaan letak

jarak paralax atau semakin kecilnya perbedaan letak

piksel (pixel displacement) diperoleh bahwa

piksel yang sama. Sementara itu pengujian akurasi

hanya terjadi pergeseran sebanyak 1-2 piksel

orthoimage

dengan

pada kedua orthoimage, yang menunjukan

dengan

cukup tinginya akurasi dari orthoimage yang

membandingkan

SPOT

dilakukan

orthoimage

SPOT

orthoimage ASTER. Pengujian dilakukan di 13

dihasilkan.

lokasi training sampel yang mempunyai elevasi berbeda dari 10 m sampai 710 meter. Hasil yang

DAFTAR PUSTAKA

diperoleh untuk orthoimage ASTER menunjukan bahwa tidak terjadi perbedaan letak piksel (0 pixel

A, Goncalves J, and M, Oliveira A, 2004. Accuracy

displacement) pada hampir semua lokasi training

Analysis of DEMS Derived from ASTER Imagery.

sampel, kecuali terjadi perbedaan letak 1-2 piksel

ISPRS XX. Istambul,Turkey

pada satu lokasi yang mempunyai elevasi tertinggi. Sementara hasil yang diperoleh untuk orthoimage

B, Trisakti and I, Carolita, 2005. Comparison Result

SPOT menunjukan bahwa letak piksel pada

of DEM Generated from ASTER Stereo Data and

orthoimage SPOT bergeser 1-2 piksel terhadap

SRTM. MAP ASIA 2005, Jakarta-Indonesia

orthoimage ASTER. Hasil ini memperlihatkan

ERSDAC, 2003. ASTER Reference Guide Version

tingkat akurasi yang cukup baik untuk orthoimage

1.0. Japan: Earth Remote Sensing Data Analysis

yang dihasilkan.

Center


TIS - 40


ERSDAC, 2002. ASTER User’s Guide Part-III

Orthorectified Satelite Images and Airphotos Using

(Ver. 1.0). Japan: Earth Remote Sensing Data

Stereoscopic Image. Canada: Canadian Conference

Analysis Center

on GIS

K, Ulrich, B, Tobias and O, Jeffrey, 2003. DEM

P, Cheng, Th, Toutin, and V, Tom, 2003.

Generation

Orthorectification and Data Fusion of Landsat 7

from ASTER

Satellite

Data

for

Geomorphometric Analysis of Cerro Sillajhuay

Data. South Korea: ACRS 2003

Chile/Bolivia, ASPRS 2003 annual conference proceeding, Anchorage, Alaska

P, Cheng, Th, Toutin, and Y, Zhang, 2000. QuickBird-Geometric Correction, Data Fusion and

M, Pantelis and D, Ian, 2004. A Rigorous Model

Automatic DEM Extraction. ASPRS 2000

and DEM Generation for SPOT 5-HRS. ISPRS XX, Istambul,Turkey

Richard, PCI Geo, Creating Digital Elevation Models and Orthoimages from ASTER Imagery,

M, Tsakiri-Strati, O, Georgoula and P, Patias, 2004.

PCI Geomatics, United Kingdom

DEM Evaluation Generated from HRS SPOT 5 Data. ISPRS XX, Istambul,Turkey P, Cheng and Th, Toutin, 1994. Generation of


TIS - 41

ORTHOREKTIFIKASI DATA CITRA RESOLUSI TINGGI (ASTER DAN SPOT) MENGGUNAKAN ASTER DEM

Recommend Documents