PEMETAAN MANGROVE
2.2 M ETODE P EMETAAN DENGAN P ENGINDERAAN J AUH Terdapat dua metode utama dalam perolehan informasi mangrove yang
2.2.1 Dasar Penginderaan Jauh
Penginderaan jauh merupakan teknik untuk mendapatkan informasi mengenai objek di permukaan bumi tanpa kontak fisik dengan objek tersebut. Teknik ini menggunakan perekaman atas area di permukaan bumi yang direpresentasikan dalam sebuah citra atau gambar. Berbagai citra yang dihasilkan ini selanjutnya diproses untuk beragam aplikasi di bidang pertanian, kebumian, dan bidang-bidang lainnya. Lo (1996) menjelaskan, bahwa tujuan utama penginderaan jauh adalah mengumpulkan data sumberdaya alam dan lingkungan. Informasi tersebut disampaikan melalui gelombang elektromagnetik. Inti dari penginderaan jauh adalah interpretasi permukaan bumi dari sebuah citra atau perekaman fotografik. Untuk mendapatkan hasil interpretasi yang mendekati kenyataan, maka perlu mengetahui karakteristik sistem penginderaan jauh itu sendiri. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa data penginderaan jauh pada dasarnya merupakan informasi intensitas panjang gelombang yang perlu diterjemahkan dalam bentuk informasi tematik.
Gambar 2.2. Sensor satelit penginderaan jauh yang merekam enegi dari objek dipermukaan bumi, baik energi yang dipantulkan maupun yang dipancarkan oleh objek, termasuk energi yang dipancarkan oleh sensor dan diterima kembali (sistem RADAR).
Memancarkan radiasi termal
Atmosfer
Vegetasi Tubuh air Rumput Tanah Jalan Lahan Terbangun
Memantulkan radiasi dari matahari
Matahari
Dalam penginderaan jauh, terdapat empat komponen dasar dalam sistem yang bekerja: target (objek di permukaan bumi), energi, transmisi, dan sensor (gambar 2.2). Keempat komponen tersebut menjadi sistem tak terpisah untuk mendapatkan informasi mengenai target tanpa menyentuh objek (gambar 2.3). Sumber energi menyinari target sebagai bagian dari penginderaan jauh pasif, pada penginderaan jauh termal, objek di permukaan bumi yang memancarkan energi. Energi yang ditransmisikan tersebut mengenai sensor untuk direkam dengan merubah nilai radian menjadi di proses menjadi sinyal elektrik untuk diterjemahkan menjadi sebuah citra. Dalam transmisi energi ini, terdapat interaksi dengan atmosfer yang melemahkan sinyal energi.
Gambar 2.3. Komponen dalam penginderaan jauh, merupakan suatu siklus analisis untuk menghasilkan pemetaan yang lebih baik. Sumber: Liang, et al. (2012)
Energi dari objek yang ditransmisikan ke sensor merupakan radiasi elektromagnetik. Radiasi, dalam fisika, merupakan proses transmisi energi melalui ruang. Transmisi energi tersebut dapat terjadi walaupun tidak ada medium, dengan kecepatan 300.000 km/detik. Energi elektromagnetik dipancarkan atau dilepaskan oleh semua massa di alam semesta pada level yang berbeda-beda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan dan semakin tinggi frekuensinya.
Untuk sistem penginderaan jauh, sumber radiasi elektromagnetik yang paling utama adalah matahari yang memiliki suhu permukaan sekitar 6.000 K. Radiasi yang dipancarkan oleh matahari memancarkan energi yang meliputi panjang gelombang pada daerah ultraviolet, tampak, dan inframerah. Panjang gelombang yang mampu diindera oleh mata manusia adalah pada gelombang
tampak dengan panjang gelombang dominan terjadi pada 0,5 μm. Mata manusia tidak dapat mendeteksi panjang gelombang lainnya karena mata hanya sensitif pada gelombang tampak dengan panjang gelombang dari 0,4 μm hingga 0,7 μm. Berbeda dengan hal tersebut, suhu pemukaan bumi jauh lebih rendah yaitu 300 K. Menurut hukum pergeseran Wien, panjang gelombang yang dominan berubah pada panjang gelombang yang lebih panjang yaitu 9,7 μm. Inilah mengapa dalam sistem penginderaan jauh sistem termal, panjang gelombang yang digunakan berkisar pada panjang gelombang puncak yang dipancarkan oleh permukaan Bumi. Terlebih semua benda di alam yang memiliki suhu di atas suhu nol mutlak (0 derajat Kelvin atau minus 273oC), memancarkan radiasi gelombang elektromagnetik dengan kisaran panjang gelombang yang luas yang bergantung pada suhu objek itu sendiri. Dengan demikian semua jenis benda di permukaan bumi memancarkan radiasi gelombang elektromagnetik dengan energi yang dipancarkan berbeda-beda.
Salah satu hal yang berhubungan antara panjang gelombang elektromagnetik dan penginderaan jauh, yakni apa yang disebut dengan jendela atmosfer. Maksudnya adalah terdapat interaksi gelombang elektromagnetik terhadap atmosfer yang menyebabkan hanya panjang gelombang tertentu yang dapat menembus atmosfer dengan baik. Salah satu penyebabnya, adalah hamburan yang telah dijelaskan sebelumnya, dan juga terjadi penyerapan gelombang elektromagnetik oleh gas-gas di atmosfer yang menyebabkan tidak dapat menembus atmosfer dengan baik. Dapat dikatakan bahwa pada panjang gelombang tersebut tidak dapat digunakan dalam sistem penginderaan jauh karena energi foton yang ditransmisikan telah diserap. Partikel atmosfer yang menyerap energi tersebut antara lain adalah uap air, gas karbondioksida, gas oksigen dan ozon, telah menahan radiasi dari matahari. Dengan demikian, pada panjang gelombang yang digunakan berada pada panjang gelombang yang tidak terjadi penyerapan di atmosfer sehingga energi foton akan dapat sampai ke sensor untuk direkam.
Gambar 2.4. Spektrum gelombang elektromagnetik: panjang gelombang, frekuensi, dan suhu objek pada panjang gelombang tertentu. Sumber: NASA (2007); gambar ini merupakan domain publik dengan lisensi Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0. Gambar 2.5 menunjukkan persentase dari energi radiasi yang ditransmisikan dari beberapa panjang gelombang dari gelombang ultraviolet hingga inframerah jauh. Terlihat bahwa transmitansi tertinggi pada jendela atmosfer berada pada panjang gelombang 0,5 μm, 2,5 μm, dan 3,5 μm, akan tetapi pada panjang gelombang 2,0 μm, 3,0 μm dan 7,0 μm terdapat penyerapan energi yang besar oleh atmosfer. Pada inframerah termal, jendela atmosfer yang paling baik untuk inframerah termal terletak pada panjang gelombang 8 –14 μm, karena memiliki energi radian puncak sebesar 300 K; ini merupakan suhu lingkungan di bumi. Namun pada beberapa sensor, panjang gelombang 3 – 5 μm digunakan untuk mengindera suhu yang lebih tinggi seperti yang berasosiasi dengan kebakaran, aliran lava, atau sumber panas lainnya. Panjang gelombang lain yang digunakan walau masih dalam penelitian yakni terletak pada panjang gelombang 17 – 25 μm. Akan tetapi, baik penginderaan jauh pasif maupun aktif, tetap beroperasi pada jendela atmosfer yang sesuai.
Gambar 2.5. Spektrum radiasi gelombang elektromagnetik, tipe absorbsi oleh gas dan air di atmosfer, dan jendela atmosfer untuk variasi panjang gelombang dalam sistem penginderaan jauh. Sumber: (Lillesand, et al., 2008).
Pada akhirnya, setelah energi ditransmisikan melalui atmosfer, energi yang dipantulkan atau yang dipancarkan oleh objek tersebut akan direkam oleh sensor penginderaan jauh. Energi atau unit radiasi elektromagnetik yang direkam sensor adalah W/(m2.sr.μm). Artinya transfer energi radiasi (Watt, W) yang direkam oleh sensor, per meter persegi di permukaan bumi, untuk satu steradian (sudut 3 dimensi dari bumi ke sensor), per unit panjang gelombang yang diukur. Sehingga ini seringkali disebut dengan nilai radian atau radian spektral. Mengacu Reeves, et al. (1975), nilai radian spektral didefinisikan sebagai fluks radian per unit pada sudut tertentu yang di radiasikan oleh suatu objek ke arah tertentu. Nilai ini tidak sama dengan nilai reflektan. Nilai reflektan merupakan rasio energi yang dipantulkan dengan total energi yang mengenai suatu permukaan per unit area (Reeves, et al., 1975). Ekspresi lain yang mendekati maksud ini agar mudah di mengerti adalah albedo. Nilai reflektan diperoleh dengan melakukan konversi dari nilai radian menjadi nilai reflektan, dengan parameter yang berbeda tiap sensor.
Nilai-nilai piksel objek permukaan Bumi yang berupa citra penginderaan jauh tersebut agar dapat digunakan untuk analisis perlu dilakukan beberapa pemrosesan data. Pemrosesan citra penginderaan jauh ini yang paling utama adalah melakukan koreksi, baik koreksi radiometrik, koreksi geometrik, maupun koreksi afmosferik. Setelah dilakukan koreksi tersebut, maka data berupa citra tersebut dapat digunakan untuk beragam aplikasi. Aplikasi-aplikasi tematik tersebut sebelum diserahkan kepada pengguna harus melalui proses validasi untuk menentukan apakah informasi peta yang dihasilkan akan sesuai atau tidak. Dari hasil validasi ini, informasi yang berguna dapat digunakan pula sebagai bentuk perbaikan sistem sensor yang ada maupun yang akan diluncurkan.
Seringkali, sebelum peluncuran satelit, hubungan antara nilai radian dan nilai piksel telah ditentukan. Ini dinamakan kalibrasi sensor.