PERANAN CITRA SATELIT ALOS UNTUK BERBAGAI APLIKASI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA DI INDONESIA Atriyon Julzarika Alumni Teknik Geodesi dan Geomatika, FT-Universitas Gadjah Mada, Angkatan 2003 Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) Jl. LAPAN No.70 Pekayon, Kec. Pasar Rebo, Jakarta Timur 13710 www.atriyon-julzarika.web.ugm.ac.id
INTISARI ALOS merupakan salah satu satelit sumber daya alam milik Jepang. Satelit ini membawa tiga sensor yaitu Prism, Avnir-2, dan Palsar. Prism dan Avnir-2 menggunakan sensor pasif dan palsar menggunakan sensor aktif. Prism mempunyai resolusi spasial 2.5 meter, Avnir2 mempunyai resolusi spasial 10 meter, dan Palsar mempunyai resolusi spasial 15-18 meter. Prism mempunyai kemampuan untuk mengambil citra dari forward, nadir, dan backward sehingga bisa digunakan untuk membuat model 3D berupa Digital Surface Model (DSM). Demikian juga dengan Alos Palsar, bisa dibuat model 3D secara interferometri. Selain itu Palsar juga mempunyai kemampuan untuk menghilangkan efek awan pada data optik/sensor pasif. Avnir-2 mempunyai kemampuan untuk menajamkan/pansharpening terhadap Prism. Avnir-2 juga mempunyai kemampuan dalam aplikasi tingkat kehijauan tumbuhan. Alos dapat digunakan untuk berbagai aplikasi Teknik Geodesi dan Geomatika di Indonesia. Aplikasi tersebut berupa survei pemetaan, pengelolaan sumber daya alam, batas wilayah, pertanahan, dan pemodelan Bumi. Alos sangat bermanfaat dalam penelitian dan pengembangan Teknik Geodesi dan Geomatika di Indonesia terutama pada pencapaian invensi dan inovasi. Kata kunci: Alos Prism, Alos Avnir-2, Alos Palsar, aplikasi Teknik Geodesi dan Geomatika
I. Pendahuluan Teknologi Penginderaan Jauh (inderaja) semakin berkembang melalui kehadiran berbagai sistem satelit dengan berbagai misi dan teknologi sensor. Penginderaan jauh merupakan suatu ilmu atau teknologi untuk memperoleh informasi atau fenomena alam melalui analisis suatu data yang diperoleh dari hasil rekaman obyek, daerah atau fenomena yang dikaji. Perekaman atau pengumpulan data penginderaan jauh (inderaja) dilakukan dengan menggunakan alat pengindera (sensor) yang dipasang pada pesawat terbang atau satelit (Lillesand dan Keifer, 1994). ALOS singkatan dari Advanced Land Observing Satellite adalah satelit multimisi milik Jepang yang merupakan satelit generasi lanjutan dari JERS-1 dan ADEOS yang dilengkapi dengan teknologi yang lebih maju. Satelit ALOS telah berhasil diluncurkan pada tanggal 24 Januari 2006, mempunyai 5 misi utama yaitu, kartografi, pengamatan regional, pemantauan bencana alam, penelitian sumber daya alam, dan pengembangan teknologi. Untuk dapat
mencapai misi utama, ALOS dilengkapi dengan tiga buah sensor penginderaan jauh dan subsistem pendukung misi, yaitu PRISM, AVNIR dan PALSAR. PRISM (The panchromatic Remote Sensing Instrument for Stereo Mapping) adalah sensor untuk merekam citra optis pankromatik pada panjang gelombang 0.52–0.77 µm dan mempunyai resolusi spasial 2.5 m. Sensor ini mempunyai 3 teleskop untuk merekam citra stereo dari arah depan (Forward), arah tegak lurus (Nadir) dan arah belakang (Backward) searah dengan orbit satelit (along track). Kombinasi citra stereo tersebut dapat digunakan untuk menghasilkan DEM dengan akurasi yang cukup untuk memetakan permukaan bumi dalam skala 1:25.000 atau lebih kecil. Teleskop pada arah tegak lurus dapat merekam citra dengan lebar 70 Km, sedangkan arah depan dan arah belakang merekam dengan lebar sebesar 35 Km. Sudut yang dibentuk teleskop arah depan dan arah belakang terhadap arah tegak lurus adalah 240, ini bertujuan untuk menghasilkan data stereo dengan rasio lebar/tinggi (base to height ratio) yang mendekati nilai 1 (Julzarika et all, 2008). DSM merupakan model permukaan digital dengan referensi permukaan objek terhadap Mean Sea Level (MSL) 18,61 tahun (Li et all, 2005). DEM merupakan model permukaan digital yang mempunyai referensi terhadap ellipsoid. DTM merupakan model permukaan digital yang mempunyai referensi terhadap koordinat toposentrik dan telah dilakukan koreksi unsur-unsur geodetis terhadap model tersebut. DGM merupakan model permukaan digital yang mempunyai referensi terhadap geoid/rata-rata ekuipotensial yang berimpit dengan MSL. Penelitian ini bertujuan memberikan informasi tentang beberapa keunggulan aplikasi satelit ALOS terhadap teknik Geodesi dan Geomatika. Keunggulan tersebut meliputi pembuatan DSM-model stereo (Prism), penajaman citra dan indeks vegetasi (Avnir-2), serta penghilangan efek awan dan DSM-interferometri (Palsar). II. Metodologi penelitian Penelitian ini membahas tentang bagaimana peranan citra satelit Alos untuk berbagai aplikasi teknik Geodesi dan Geomatika di Indonesia? Peranan citra satelit Alos tersebut meliputi aplikasi dari Prism, Avnir-2, dan Palsar. Gambar (1) merupakan diagram alir penelitian.
Mulai
ALOS GCPs
ALOS Prism (B-N-F)
ALOS Avnir-2 Indeks Vegetasi
Model Stereo
Pansharpened
Digital Surface Model (DSM)
ALOS Palsar Interferometry Digital Surface Model (DSM)
Aplikasi pemetaan
Aplikasi radar
Aplikasi model 3D Aplikasi Geodesi
Apliksi Teknik Geodesi dan Geomatika
Selesai
Gambar 1. Diagram alir penelitian
III. Pelaksanaan Citra Alos merupakan salah satu data penginderaan jauh yang bisa digunakan untuk berbagai aplikasi teknik Geodesi dan Geomatika. Alos terdiri atas tiga instrumen sensor, yaitu Prism, Avnir-2, dan Palsar. Prism dan Avnir-2 termasuk ke data optis (sensor pasif) sedangkan Palsar termasuk ke data radar (sensor aktif). Pada penelitian ini hanya dibahas tentang sebagian kecil aplikasi citra Alos untuk aplikasi teknik Geodesi dan Geomatika. Setiap pengukuran mempunyai kesalahan ukuran, baik kesalahan acak maupun kesalahan tidak acak (Arsana dan Julzarika, 2006). Pemerataan titik kontrol dalam jaring kontrol geodetik mempengaruhi akurasi dan presisi data (Julzarika, 2007). Pembahasan pertama adalah tentang Prism. Citra yang dihasilkan dari sensor ini memiliki resolusi spasial 2,5 meter. Prism hanya memiliki satu band, yaitu pankromatik. Band red, green, blue bisa dibuat dari manipulasi panjang gelombang pada band pankromatik. Selain itu Prism juga memiliki kelebihan yaitu pada saat pengambilan citra dapat merekam dengan tiga sudut pandang yaitu arah belakang (backward), tegak
lurus (nadir), dan arah depan (forward). Perbedaan sudut pandang ini dapat diaplikasikan untuk pembuatan model stereo sehingga dapat menghasilkan DSM. Pembuatan model stereo ini dapat dilakukan dengan kombinasi sudut pandang tertentu, diantaranya backward-forward, backward-nadir, nadir-forward, backward-nadir-forward. Kombinasi backward-forward memiliki akurasi vertikal yang lebih baik karena memiliki base to height rasio mendekati satu (Julzarika et all, 2008). Gambar (2) merupakan contoh tampilan model stereo Prism.
Gambar 2. Model stereo Prism (Gunung Kelud)
Akurasi DSM Prism sekitar 2,5-3,5 meter. Model stereo Prism dapat digunakan untuk pemetaan skala 1:10.000 atau lebih kecil sedangkan citra Prism bisa untuk pemetaan skala 1:5000 atau lebih kecil. Selain itu DSM dari Prism dapat digunakan untuk berbagai aplikasi teknik Geodesi dan Geomatika, misal pembuatan peta jalur evakuasi tsunami, pemantauan gunung api, pembuatan aliran hidrologi, perubahan garis pantai, batas wilayah dan maritim, rencana tata ruang kota, manajemen wilayah pesisir, dan berbagai mitigasi bencana lainnya. Pembahasan berikutnya adalah Avnir-2. Citra ini memiliki resolusi spasial 10 meter dan memiliki empat band. Band tersebut meliputi band red, green, blue, infrered. Band pankromatik dapat dibuat dari manipulasi panjang gelombang red, green, dan blue. Avnir-2 memiliki kelebihan pada band 4 (infrared), dimana band ini dapat digunakan untuk penentuan indeks vegetasi, seperti NDVI. Hasil indeks vegetasi dengan Avnir-2 jauh lebih akurat dibanding NDVI dari Landsat ETM+, Landsat TM maupun Modis. Gambar (3) merupakan tampilan indeks vegetasi dengan Avnir-2.
Gambar 3. NDVI dari Alos Avnir-2 (Purwakarta)
Citra Avnir-2 bisa digunakan untuk pemetaan skala 1:20.000 atau lebih kecil. Selain untuk aplikasi indeks vegetasi, Avnir-2 bisa digunakan untuk penajaman citra. Misal, penajaman Avnir-2 dengan Prism. Avnir-2 sudah dalam kondisi RGB atau berwarna, akan tetapi memiliki resolusi spasial 10 meter. Prism memiliki resolusi spasial 2,5 meter, akan tetapi belum dalam kondisi RGB. Kemudian dilakukan penajaman citra antara Prism terhadap Avnir-2. Ada berbagai jenis metode yang bisa digunakan dan sudah banyak tersedia di perangkat lunak penginderaan jauh. Hasil dari penajaman citra tersebut adalah citra dalam bentuk RGB dengan resolusi spasial 2,5 meter. Gambar (4) merupakan contoh tampilan hasil penajaman citra Prism terhadap Avnir-2
Gambar 4. Penajaman Prism dengan Avnir-2 (sebelah kiri Cilacap ; sebelah kanan Bantul)
Avnir-2 juga bisa diaplikasikan untuk berbagai aplikasi teknik Geodesi dan Geomatika, seperti pembuatan peta tutupan lahan, rencana tata ruang wilayah, perubahan geomorfologi, pemetaan kelembaban tanah, dan lain-lain.
Pembahasan berikutnya adalah tentang Palsar. Citra ini memiliki resolusi spasial 15 meter dan memiliki polarisasi HH dan HV, HH, atau hanya HV. Polarisasi ini berguna untuk pembuatan band red, green, dan blue. Selain itu juga berguna untuk interferometri dalam pembuatan DSM, aplikasi tegakan pohon, dan lain-lain. Palsar memiliki kelebihan bebas dari efek awan serta dapat membedakan dengan jelas antara objek air dan objek non air (Widjajanti and Sutanta, 2006). Selain itu, Palsar memiliki keunikan dalam proses klasifikasi yaitu menggunakan unsur bentuk dan pola. Palsar dapat digunakan untuk penghilangan efek awan pada data optik. Penghilangan efek awan tersebut dapat menggunakan toleransi <3σ (Julzarika dan Hawariyah, 2008). Standar deviasi pada objek awan data optik dan data radar dicari hubungan korelasinya secara geo-statistikal. Kemudian objek awan pada data optik digantikan dengan objek non awan pada data radar dan ukuran piksel radar disesuaikan dengan ukuran piksel data optis yang digantikan tersebut. Gambar (5) merupakan tampilan hasil penghilangan efek awan pada data Landsat ETM+ dengan data Palsar.
Gambar 5. Penghilangan efek awan Landsat ETM+ dengan Palsar (Kulon Progo)
Palsar dapat digunakan pada pemetaan skala 1:30.000 atau lebih kecil. Selain untuk penghilangan efek awan, Palsar dapat digunakan untuk pembuatan DSM. Penggunaan RAW data Palsar, data lapangan, dan citra resolusi spasial lebih tinggi dalam pembuatan Palsar ortho dimaksudkan agar penyebaran titik merata dan terlihat jelas pada citra Alos sehingga perambatan kesalahan tidak acak akan lebih kecil (Julzarika, 2008). Pembuatan DSM tersebut menggunakan interferometri. DSM yang dihasilkan akan lebih baik jika sudah dalam kondisi ortho dan akurasi vertikal akan lebih baik lagi jika terdapat dua Palsar ortho yang bertampalan (Julzarika and Sudarsono, 2009). Akurasi vertikal pada wilayah yang tidak bertampalan sekitar 6-7 meter sedangkan pada area bertampalan meningkat menjadi 4,5-5,5 meter. Gambar (6) tampilan DSM Palsar.
Gambar 6. Tampilan DSM Palsar (NAD bagian tenggara)
DSM Palsar dapat digunakan untuk berbagai aplikasi keteknikan, sama halnya dengan DSM Prism. Beberapa aplikasi yang dapat dilakukan adalah pembuatan peta jalur evakuasi tsunami, pemantauan gunung api, pembuatan aliran hidrologi, perubahan garis pantai, batas wilayah dan maritim, rencana tata ruang kota dan wilayah, manajemen wilayah pesisir, dan berbagai mitigasi bencana lainnya. Pemaparan pada tulisan ini tentang peranan citra Alos hanya sebagian kecil pada aplikasi teknik Geodesi dan Geomatika. Berbagai aplikasi masih bisa dihasilkan dari Prism, Avnir-2, dan Palsar. Selain berguna untuk sumber daya alam dan lingkungan, juga berguna untuk aplikasi kadastral dan batas wilayah. IV. Kesimpulan Penelitian ini memiliki lima kesimpulan: 1. Satelit Alos memiliki tiga instrumen sensor yaitu Prism (dengan resolusi spasil 2,5 meter), Avnir-2 (dengan resolusi spasial 10 meter), dan Palsar (dengan resolusi spasial 15 meter) 2. Prism dapat diaplikasikan untuk pembuatan DSM dengan model stereo dan bisa digunakan untuk pemetaan skala 1:10.000 atau lebih kecil serta citra Prism untuk pemetaan skala 1:5000 atau lebih kecil. 3. Avnir-2 dapat diaplikasi untuk penentuan indeks vegetasi dan penajaman citra serta bisa digunakan untuk pemetaan skala 1:20.000 atau lebih kecil. 4. Palsar dapat diaplikasikan untuk penghilangan efek awan dan pembuatan DSM. Palsar dapat digunakan untuk pemetaan skala 1:30.000 atau lebih kecil.
5. Beberapa aplikasi yang dapat dilakukan dengan Prism, Avnir-2, dan Palsar adalah pembuatan peta jalur evakuasi tsunami, pemantauan gunung api, pembuatan aliran hidrologi, perubahan garis pantai, batas wilayah dan maritim, rencana tata ruang kota dan wilayah, manajemen wilayah pesisir, pembuatan peta tutupan lahan, perubahan geomorfologi, pemetaan kelembaban tanah, penghitungan tegakan pohon, dan berbagai mitigasi bencana lainnya. V. Daftar Pustaka Arsana, I.M.A. and Julzarika, A., 2006. Liscad: Surveying & Engineering Software. Leica GeoSystem. Jakarta. Indonesia. Julzarika, A., 2007, Analisa Perubahan Koordinat Akibat Proses Perubahan Format Tampilan Peta pada Pembuatan Sistem Informasi Geografis Berbasis Internet, Skripsi, Jurusan Teknik Geodesi dan Geomatika FT UGM, Yogyakarta. Julzarika, A. et all. 2008. Teknik Penurunan Digital Surface Model (DSM) dari citra satelit ALOS menjadi Digital Elevation Model (DEM). MAPIN. Bandung. Julzarika, A. and Sudarsono, B., 2009. Penurunan Model Permukaan Dijital (DSM) menjadi Model Elevasi Dijital (DEM) dari Citra Satelit ALOS Palsar. Jurnal Teknik UNIDIP. Semarang. Julzarika, A. and Hawariyyah, S., 2009. Teknik Penajaman dan Penghilangan Efek Awan. GeoSARNas. Bogor. Li, Z., Zhu, Q., and Gold, C., 2005. Digital Terrain Modeling Principles and Methodology. CRC Press. Florida. USA. Widjajanti, N.,dan Sutanta, H. 2006: Model Permukaan Digital, Jurusan Teknik Geodesi dan Geomatika, Fakultas Teknik, Universtas Gadjah Mada, Yogyakarta.
