Petunjuk teknis penggunaan software pengolahan citra Landsat-8

Petunjuk teknis penggunaan software pengolahan citra Landsat-8

Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh Lembaga dan Penerbangan Nasional (LAPAN) Desember 2014 1

Petunjuk Penggunaan Software Pengolahan Citra Landsat-8 Software Pengolahan Citra Landsat-8: 1. L8_tiff2ers_L1T.exe : konversi data Landsat standar dari stasiun bumi ke format ERS 2. L8_CS.exe : klasifikasi awan (cloud) dan bayangan (shadow) 3. L8_create_ql_cm.exe : membuat quicklook dari citra Landsat-8 4. L8_Mask_CS.exe : melubangi wilayah yang berawan dengan hasil cloud-shadow 5. L8_mosaik_MS_16bit.exe : mosaik citra antar waktu dan spasial 6. L8_Deforestasi.exe : membuat probabilitas deforestasi dari citra mosaik 2 waktu 7. L8_PanSharp.exe : menggabungkan kanal Pankromati dengan kanal multispektral

Urutan Pengolahan Citra Landsat-8: Keterangan: Garis tebal dan kotak berwarna merupakan Urutan Utama

Data Standar LI1, L1G, L1GT L8_tiff2ers_L1T.exe

L8_CS.exe

Citra terkoreksi radiometric (multipektral)

Cloud mask

Citra terkoreksi radiometric (pankromatik)

Citra Panshrpened

L8_PanSharp.exe

Citra terkoreksi radiometric, tercloudmask

L8_Mask_CS.exe

L8_create_ql_cm.exe

Quicklook (2 BMP)

L8_mosaik_MS_16bit.exe

Citra terkoreksi radiometric (multipektral)

Citra Hasil Mosaik (Periode-1)

L8_Deforestasi.exe Citra Hasil Mosaik (Periode-2)

2

Citra Deforestasi

1. Software : L8_tiff2ers_L1T.exe Fungsi

: Konversi data Landsat standar dari stasiun bumi ke format ERS. Data standar yang dimaksud adalah : L1G, L1GT, dan L1T Catatan : sekaligus dilakukan koreksi radioemtrik TOA dan atau BRDF (option)

Algoritm

: Koreksi Radiometrik:  TOA (Top Of Atmosfer) correction  BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function)

Sintax

: L8_tiff2ers_L1T Contoh : L8_tiff2ers_L1T C:\LC81240622013267LGN00\LC81240622013267LGN00_MTL.txt C:\Hasil

Input

: Input manual : Input Otomatik :

Output

Keterangan

 Nama MTL file dengan beserta .txt nya  Nama directory hasil File citra (kanal OLI, Thermal, dan kanal QA) (contoh: L8xxxxx_B1.TIF,…., L8xxxxx_B11.TIF, L8xxxxx_QA.TIF)

: Empat Citra Landsat dengan format ERS (ermapper) 1. Citra OLI multispectral resolusi 30 meter 2. Citra OLI Pankromatic resolusi 15 meter 3. Citra Thermal resolusi 30 meter 4. Citra Band QA resolusi 30 meter (Cirrus, Cloud) Contoh :

:

   

L8R1Tppprrrm_ttmmyy_ nutm50_30_toa (m:multispectral) L8R1Tppprrrp_ttmmyy_ nutm50_30_toa (p:pankromatik) L8R1Tppprrrt_ttmmyy_ nutm50_30 (t: termal) L8R1Tppprrrm_ttmmyy_ nutm50_30_toa_QA (QA:quality Assurance)



Citra hasil sudah dalam bentuk reflectance dengan factor skala 60.0000 (digital number hasil dibagi 60.000 adalah nilai reflectance) Juga terdapat keluaran berupa metadata dari proses koreksi radiometric dalam format text dengan extenxi *.INF yang berisi tanggal akusisi, posisi matahari, gain offset untuk konversi menjadi reflectance, dll. Citra dengan nama file berakhiran _30 artinya mempunyai resolusi spasial 30 meter Jika salah satu pixel dalam sebuah kanal mempunyai nilai 0 (nodata), maka semua nilai pixel dijadikan nol (nodata) Kanal QA berisi 4 kanal yaitu cloud convident, cirrus convident, vegetation convident, dan water convident. Nilai digital number untuk convident adalah 0-3 (2 bit)



  

3

Contoh Hasil

: Multispectral reflectance dengan composisi warna vegetation analysis 654

Pankromatic reflectance

Kanal Thermal (Brighness temperature)

4

Contoh Hasil

: Band dengan tampilan pseudocolor pada band water convident

Contoh file hasil import data:

5

2. Software : L8_CS.exe Fungsi Algoritm

: Klasifikasi awan (cloud) dan bayangan awan (shadow) : Deteksi awan perpixel menggunakan nilai reflektace: - Awan tipis di atas didetect dari kanal Cirrus - Tebal dan tipis awan didetect dari kanal albedo (kanal green) Deteksi bayangan awan menggunakan nilai reflektace : - Penambahan reflectance kanal NIR dgn kanal SWIR Hubungan spasial antara awan dan bayangan

Sintax

: L8_CS.exe

Input

: Input manual :

 

Citra Landsat multispektral tanpa extensi ERS Pilihan: -

0 atau tidak memilih : masukan variable secara manual 1: hasil klas awan akan lebih sedikit 2: hasil klas awan mendekati sebenarnya 3: hasil klas awan over estimate

Metadata file dengan extensi *.INF dari hasil import.

Output

Keterangan

Input Otomatik : : Citra hasil klasifikasi awan dan bayangan Contoh : l7uts117058m_071109_INCAS_nutm50_cm

: Dn hasil klasifikasi sbb : 1 : awan, 3 : pinggiran awan 2 : Bayangan awan, 4 : pinggiran bayangan awan 5 : tengah awan, 6 : tengah bayangan, 7 : tengah awan dan bayangan 10: Air, 11: Blank/Zero/border (area hitam di pinggiran scene) Contoh metadata hasil cloud shadow detection: -

Thereshold for Cloud and Shadow detection: Certain cloud if nilai kanal cirrus > 1500 Certain Shadow if nilai SWIR1+3*NIR < 50000 and BLUE-NIR > -10000 -- water if nilai NIR-RED < 0 Probably Shadow if nilai SWIR1+3*NIR < 80000 and BLUE-NIR > -10000 -- water if nilai NIR-RED < 0 Certain cloud if nilai albedo GREEN > 10000 and HOT:2*BLUE-RED > 12000 Probably cloud if nilai HOT:2*BLUE-RED > 12000 Water if nilai NIR-RED < 0

-

Grow Distance Awan : 2 Grow Distance Bayangan : 2 Lubang dgn jumlah maximum 500 pixel diisi dgn sekitarnya AZIMUT : 44.1983 ZENITH : 36.1292 Posisi Bayangan dx-pixel : 69 Posisi Bayangan dy-pixel : -71

-

Tinggi awan Maximum-pixel : 40

6

Contoh Hasil

: Citra hasil cloud shadow:

Contoh file hasil cloud shadow :

3. Software : L8_create_ql_cm.exe Fungsi

: Mmembuat quicklook dari citra Landsat-8multi spectral, kombinasi kanal yang dipilih untuk tampilan adalah kanal 654 (SWIR,NIR,Red) atau disebut TRUE COLOR Composite

Algoritm

: Mengambil digital number awan dan shadow dari hasil cloud shadow dan ditempelkan pada citra komposit RGB Landsat Resampling citra menjadi 10% arah x dan arah y

Sintax

: L8_create_ql_cm

Input

: Input Citra Landsat multispektral tanpa extensi ERS manual : Input File *_cm hasil proses cloud shadow Otomatik : : Dua File BMP dan dua file BPW kombinasi true color dengan ukuran 10% dari file aslinya dan di sterth ke 8 bit File 1 : Dengan awan File 2 : Awan dijadikan hitam

Output

Keterangan

: File hasil Quiclook mempunyai koordinat yang disimpan dalam file *.BPW sehingga bisa digabungkan secara spasial dengan quicklook lainnya

7

Contoh Hasil

:

Hasil Quich look multispectral dengan awan:

Hasil Quick look multispectral dengan awan dihitamkan:

4. Software : L8_Mask_CS.exe Fungsi

: Melubangi wilayah yang berawan dengan hasil cloud-shadow, sehingga wilayah yang berawan menjadi berwarna hitam dengan nilai digital 0

Algoritm

: Overlay citra hasil koreksi radiometric dengan citra cloud masking

Sintax Input

: L8_Mask_CS.exe : Input Citra Landsat multispektral tanpa extensi ERS manual : Input File *_cm hasil proses cloud shadow Otomatik : : Citra Landsat multispektral dengan awan menjadi hitam dengan digital number nol : Hasil dari Mask_CS digunakan untuk mengecek citra hasil cloud masking, apakah masih ada awan yang tersisa atau belum terdeteksi atau tidak. Jika masih ada awan yang belum terdeteksi, maka pilihan default diubah menjadi 2 atau 3

Output Keterangan

Contoh Hasil

:

Citra sebelum di cloud mask

8

Citra setelah di cloud mask

5. Software : L8_mosaik_MS_16bit.exe Fungsi

:

Mosaik dan composit citra citra antar waktu (multi temporal) dan spasial, sekaligus cropping wilayah yang dikehendaki, dan seleksi data yang dimosaik. Mosaik yang dilakukan memiliki dua kategori : a. Mosaic antar waktu : Pathrow yang sama dengan tanggal yang berbeda, untuk data yang pada tanggal tertentu berawan dapat digantikan (ditambal) dengan nilai pixel dari citra dengan tanggal yang berbeda. b. Mosaik spasial: mosaic antar pathrow yang berbeda, digunakan untuk menggabungkan beberapa pathrow untuk menampilkan data pada suatu wilayah yang luas seperti provinsi, pulau besar maupun satu wilayah negara.

Algoritm

:

Ada 5 pilihan algoritma dalam komposit atau mosaic: 1. 2.

3. 4. 5.

Sintax

:

Algoritma1 : pixel dengan perekaman terbaru diprioritaskan. Algoritma2 : pixel dengan perekaman terbaru diprioritaskan, tetapi jika semua pixel berawan maka diambil pixel yang paling bersih dengan algoritma Max(NIR,SWIR)/Green. Agoritma3 : diambil pixel yang paling bersih dengan algoritma Max(NIR,SWIR)/Green. Agoritma4 : diambil pixel yang paling bersih dengan algoritma MaxNDVI. Agoritma5 : Sesuai urutan dalam list file yang akan di mosaic, tetapi jika semua pixel berawan maka diambil pixel yang paling bersih dengan algoritma Max(NIR,SWIR)/Green.

L8_mosaik_MS_16bit

<metoda> [tglaw] [tglak] [btski] [btska] [btsat] [btsbw] [skip] [mask] Keterangan : Seleksi data : Cropping data :

Input

:

[tglaw] [tglak] : masing masing adalah tanggal perekaman awal dan tanggal perekaman akhir yang dari data yang akan dimosaik [btski] [btska] [btsat] [btsbw] : masing masing adalah batas_kiri, batas_kanan, batas-atas dan batas_bawah dari lokasi yang dikehendaki

: text file berisi nama nama file masukan dalam proses mosaik <metoda> : dipilih dari 5 metoda yang disediakan [tglaw] : tanggal awal perekaman [tglak] : tanggal akhir perekaman [btski] [btska] [btsat] [btsbw] : untuk cropping hasil [skip]: skip dari hasil yang dikendaki, jika diinginkan resolusi asli,skip =1 [mask] : file hasil berawan atau awannya dijadikan hitam, 1 = cloud mask, 0=tanpa cloud mask

9

Output

:

nama file output yang terdiri dari beberapa file: 1. Citra hasil mosaic 2. Metadata dari hasil mosaic dengan tambahan kata QA dibelakang nama file 3. Text file yang berisi daftar nama file yang terseleksi berdasarkan tanggal dan area

Keterangan

:

Citra yang dimosaik harus mempunyai proyeksi yang sama Citra metadata, berisi 6 layer : 1. Tanggal perekaman dari data yang terpilih 2. Bulan perekaman dari data yang terpilih 3. Tahun perekaman dari data yang terpilih 4. Jumlah Scene yang digunakan ( termasuk didalamnya yang berawan ) 5. Jumlah Pixel yang clear 6. Flag QA (awan atau bukan awan)

Contoh Hasil

:

Contoh citra hasil mosaic dalam tampilan Natural Color:

6. Software : L8_Deforestasi.exe Fungsi

: Membuat klasifikasi deforestasi, terjadi deforestasi atau tidak terjadi deforestasi.

Algoritm

:  

Sintax Input

: L8_Deforestasi.exe

: Input  Citra sebelum deforestasi hasil mosaic 6 kanal manual :  Citra setelah deforestasi hasil mosaic 6 kanal

Membandingkan nilai NDVI dari data pertama dan data kedua Membandingkan nilai Indek Lahan Terbuka (ILT) dari data pertama dan data kedua

Input Otomatik :

Output

 Metadata Citra sebelum deforestasi hasil mosaic 6 kanal  Metadata Citra setelah deforestasi hasil mosaic 6 kanal : Citra deforestasi dengan nilai 0 sampai 200

10

Keterangan

: Citra deforestasi perlu dilakukan teresholding agar menjadi klas deforestasi dan tdk terdeforestasi. Nilai 0 sampai 200 menunjukkan tingkat kepercayaan akan terjadinya deforestasi. 0 :Yakin tidak terjadi deforestasi 200 : Yakin terjadi deforestasi

Contoh Hasil

: Contoh hasil deforestasi dioverlay dengan hasil mosaic :

Catatan : warna merah menunjukkan wilayah yang terjadi deforestasi

7. Software : L8_PanSharp.exe Fungsi

: Membuat citra berwarna data Landsat dengan sesolusi 15 meter, dengan cara menggabungkan kanal Pankromati dengan resolusi 15 meter dengan kanal multispectral 30 meter

Algoritm

: Pansharpening dengan Algoritma Brovey : Teknik resampling 30 meter ke 15 meter dengan Bilinier

Sintax

: L8_PanSharp

Input

: Input manual : Citra Landsat multispektral tanpa extensi ERS Input Otomatik : Citra Landsat Pankromatik tanpa extensi ERS :  Citra hasil Pansharpening 5 kanal (kanal 2,3,4,5,6 : Blue, Green, Red, NIR, SWIR)  Metadata hasil Pansharpening berupa Q Indek

Output

11

Catatan : pansharpening ini hanya memproses Landsat 8 multispectral band 2-6 saja, sehingga file ers hasil pansharpening ini memiliki susunan : Band 1 = band 2 Landsat 8 multispectral Band 2 = band 3 Landsat 8 multispectral Band 3 = band 4 Landsat 8 multispectral Band 4 = band 5 Landsat 8 multispectral Band 5 = band 6 Landsat 8 multispectral

Keterangan

:

metadata berisi informasi perbandingan kualitas citra sebelum pansharpening dan sesudahnya menggunakan Universal Image Quality Index –Q. seperti contoh berikut ini Perbandingan antara citra sebelum dan sesudah pansharpened menggunakan Universal Image Quality Index -Q Q = Q1 * Q2 * Q3 Q1 = covar(x,y) / (stdev(x)*stdev(y)) Q2 = (2*mean(x)*mean(y)) / ((mean(x)*mean(x)) + (mean(y)*mean(y))) Q3 = (2*stdev(x)*stdev(y)) / ((var(x) + var(y)) Satu scene dibagi menjadi 4 kolom-4 baris (16 blok) Jumlah Pixel setiap blok (dalam MB) blok-1 blok-2 blok-3 blok-4 blok-1 baris- 1830| 1.386 | 2.801 | 2.052 | 1.268 | blok-2 baris- 3660| 2.146 | 3.431 | 3.431 | 2.849 | blok-3 baris- 5490| 2.863 | 3.431 | 3.431 | 2.133 | blok-4 baris- 7320| 1.265 | 2.050 | 2.803 | 1.321 | kanal- 1 Index-Q 1 | 0.977| 0.972| 0.948| 0.965|| 2 | 0.970| 0.919| 0.877| 0.976|| 3 | 0.977| 0.970| 0.969| 0.976|| 4 | 0.975| 0.968| 0.961| 0.967||

Contoh Hasil

:

Index-Q1 1 | 0.998| 0.990| 0.963| 0.977|| 2 | 0.986| 0.932| 0.879| 0.992|| 3 | 0.992| 0.983| 0.986| 0.993|| 4 | 0.991| 0.984| 0.986| 0.985||

Citra sebelum Pansharpening

Contoh file hasil pansharpening:

12

Index-Q2 1 | 0.997| 1.000| 0.999| 1.000|| 2 | 1.000| 1.000| 0.999| 1.000|| 3 | 1.000| 1.000| 1.000| 1.000|| 4 | 1.000| 0.999| 0.996| 0.997||

Inex-Q3 1 | 0.982| 0.982| 0.986| 0.988| 2 | 0.984| 0.986| 0.999| 0.984| 3 | 0.985| 0.987| 0.983| 0.983| 4 | 0.984| 0.985| 0.978| 0.985|

Citra setelah Pansharpening