Berikut adalah bagan alir dalam pengolahan data Aqua Modis level 1B, untuk memperoleh hasil suhu permukaan laut dengan menggunakan algoritma MODIS SPL.
13
Gambar 3. Bagan Alir Pengolahan data SPL Aqua Modis Level 1B Pengunduhan Data
Pada penelitian ini digunakan data citra satelit Aqua Modis level 1B dengan waktu perekaman adalah tanggal 1 Juli 2016 yang diperoleh dari https://ladsweb.nascom.nasa.gov/ muncul seperti berikut:
1. Untuk menuju link tempat mengunduh data maka Klik Menu "Search & Order":
Gambar 4. Tampilan Awal Website
2. Untuk mengunduh data citra Aqua Modis level 1B maka pada kolom Satellite/Instrumen pilih Aqua Modis, pada kolom Group pilih "Aqua level 1 product", kemudian pada kolom product pilih "MYD021KM – Level 1B Calibrated Radiance – 1km", seperti berikut:
14
3. Kemudian pada kolom Temporal Type masukkan tanggal perekaman citra, pada kolom Colection pilih "5 – MODIS Colection 5 – L1, Atmosand Land", pada kolom Coordinate System pilih Latitude/Longitude, kemudian masukkan koordinat lokasi studi pada kolom di bawahnya.
Gambar 6. Tampilan untuk Memilih Waktu dan Lokasi
Masukkan koordinat lokasi yang akan didownload, pada kasus ini koordinat yang dimasukkan yaitu koordinat Selat Bali. Kemudian pada Koverage Options pilih Daylalu pilih Search.
Gambar 7. Tampilan untuk Mendownload File yg telah Direquest. Pre-processing Citra Modis
15
1. Proses pengolahan citra modis level 1B menjadi peta sebaran suhu permukaan laut (SPL) dapat di olah dengan menggunakan softwere ENVI 5.1. Untuk membuka citra MODIS level 1B pada softwere ENVI 5.1 dapat dilakukan dengan langkah berikut:
Buka software ENVI 5.1 dengan cara Start > All Programs> ENVI 5.1> ENVI
Gambar 8. Membuka Aplikasi Melalui All Program Maka akan muncul jendela seperti gambar berikut:
16
2. Untuk membuka citra MODIS level 1B, maka klik File> Open As> EOS > MODIS > kemudian pilih direktori tempat menyimpan citra MODIS level 1B >Open. Kemudian pilih lokasi file yang akan diolah.
Gambar 10. Tampilan untuk Menginput File yang akan Diolah Maka akan muncul tampilan seperti berikut:
Catatan :
Gambar 11. Jenis Paket Data yang Terdapat Dalam File
Dalam citra MODIS level 1B terdapat 3 paket data yaitu sebagai berikut : Reflectance
17
Data citra diperoleh dari hasil pantulan sinar matahari yang dipantulkan oleh benda di bumi. Data ini terdapat 22 band, yaitu : band 1-12, 13-14 (loand hi), 15-19 serta band 26.
Radiance
Data citra tentang unsur-unsur yang ada di udara yang dilalui oleh gelombang yang dipancarkan oleh sensor satelit. Data citra ini biasanya digunakan untuk studi tentang meteorology dan perubahan iklim. Data ini terdapat 22 band, yaitu : band 1-12, 13-14 (loand hi), 15-19 serta band 26.
Emissive
Data citra yang tidak dipengaruhi oleh energy lain (misalnya temperature). Data citra ini terdapat 16 band, yaitu : band 20-36.
B. Georeference MODIS
Koreksi geometrik sekaligus koreksi bowtie dilakukan pertama kali dan bertujuan untuk mengembalikan posisi citra sesuai dengan koordinat lokasinya dengan menggunakan tools Georeference MODIS pada software ENVI. Setelah dipilih saluran-saluran yang akan dipakai pada bagian spectral subset, kemudian memasukkan proyeksi yang digunakan. Langkah – langkahnya sebagai berikut.
18 1. Klik Map >Georeference MODIS
Maka akan muncul seperti tampilan berikut:
2. Pilih file / data citra MODIS yang akan dilakukan proses georeference (Reflectance, Radiance atau Emissive) sesuai dengan yang diperlukan dalam penelitian yang dilakukan. Dalam hal ini akan dipilih file reflectance dan Emissive karena citra reflectance akan digunakan dalam proses pembuatan acuan spatial daratan karena pada citra ini terdapat panjang gelombang tampak mata (visible) yaitu red, green dan blue. Sedangkan citra Emissive akan digunakan dalam proses pengolahan SPL.
3. Selanjutnya dilakukan proses spectral subset, dengan cara klik spectral subset > pilih band yang akan digunakan, di mana dalam hal ini digunakan band 1, band 2, dan band 3 > Kemudian klik OK pada File Spectral Subset dan klik OK pada Input MODIS File.
Gambar 13. Prosses Spektral Subseting
Maka akan muncul tampilan Georeference MODIS Parameters sebagai berikut: Catatan:
Spectral Subsetting merupakan suatu proses pengolahan citra dengan cara mengambil spectral / band yang dibutuhkan dan membuang band yang tidak diperlukan dalam penelitian yang dilakukan. Proses Spectral Subsetting ini sudah terdapat di dalam menu georeference. Sehingga proses ini dapat dilakukan di dalam proses georeference, tetapi dapat pula dilakukan di luar proses georeference
19
apabila proses georeference menggunakan spatial subsetting. Tetapi pada umumnya proses georeference dilakukan bersamaan dengan spectral subsetting dari pada dengan spatial subsetting, hal ini dikarenakan apabila proses georeference dilakukan dengan spatial subsetting dimungkinkan terjadinya kesalahan pada penentuan batas sangat besar karena penentuan batasnya dilakukan pada citra yang belum tergeoreference. Dalam hal ini hanya digunakan band 1, band 2, dan band 3 di dalam citra reflectance yang merupakan band dengan panjang gelombang tampak mata dan band 20, band 31, dan band 32 pada citra Emissive.
4. Pada tahap Georeference MODIS Parameters ini ada 3 hal yang diproses dalam software ENVI 4.8, yaitu sebagai berikut :
Map Projection
Hal ini dilakukan dengan memilih koordinat yang ingin ditampilkan dalam citra serta memilih datum dan units yang digunakan. Dalam pengolahan citra MODIS level 1B ini dipilih koordinat dalam Geodetic Lat/Lon, Datum WGS-84 dan Units dalam Degrees.
Gambar 14. Penentuan Jenis Koordinat Penentuan GCP dengan parameter sensor
Hal ini dilakukan dengan menyimpan file output dari GCP tersebut pada PC / laptop yang digunakan. Proses tersebut dilakukan dengan klik Choose, kemudian akan tampil pada layar sebagai berikut:
20 Bow Tie Correction
Hal ini dilakukan karena citra MODIS level 1B yang telah di unduh sebelumnya terbalik sehingga perlu dilakukan koreksi bowtie, dengan memilih Yes pada Perform Bow Tie Correction dan proses koreksinya dilakukan secara otomatis oleh software ENVI 4.8.
5. Kemudian klik OK, maka akan muncul tampilan Regristration Parameters sebagai berikut. Lalu pilih direktori untuk menyimpan file yang telah digeoreference.
Catatan:
Gambar 15. Registration Parameter
Pada Regristration Parameters ini masih bisa dilakukan perubahan pada Proyeksi Peta yang digunakan apabila tidak sesuai dengan yang diinginkan. Selain itu terdapat pula informasi mengenai panjang x dan panjang y dalam 1 pixel citra MODIS level 1B, satuan unitnya dalam derajat seperti yang telah disetting dan nilai tersebut mendekat 1 km, sesuai dengan resolusi spasial citra MODIS level 1B yang diambil memilki resolusi 1 x 1 km. Terdapat pula informasi mengenai jumlah pixel untuk x dan y, dalam citra ini tidak memiliki panjang dan jumlah pixel yang sama pada x dan y, hal ini dikaranakan bumi itu bulat serta pemotretan citra dilakukan oleh benda (sensor satelit) yang bergerak serta objek (bumi) yang dipotret juga bergerak pula.
21
6. Kemudian lakukan langkah 1 sampai 7 pada citra Emissive dengan menggunakan band 20, band 31, dan band 32. Maka akan muncul hasil akhir citra MODIS level 1B yang telah bergeoreference adalah sebagai berikut:
Gambar 16. Contoh File yang Telah Tergeoreference 7. Untuk menampilkan citra dapat dilakukan dengan dua cara yaitu : Gray Scale
Gambar 17. Contoh File yang Ditampilkan Gray Scale
Untuk menampilkan citra hanya dengan 1 band saja. Dilakukan dengan pilih salah satu band yang terdapat pada citra MODIS level 1B kemudian klik Load Band, maka akan tampil citra sebagai berikut :
RGB Color
Untuk menampilkan kombinasi dari 3 macam band yang terdapat pada citra MODIS level 1B. Dilakukan dengan meng-klik RGB Color, kemudian memilih 3 band yang akan ditampilkan. Setelah itu, klik Load RGB, maka akan tampil citra sebagai berikut :
22
Gambar 18. Contoh File yang Ditampilkan RGB C. Spasial Subsetting (Croping)
Spatial subsetting atau cropping merupakan suatu proses pengolahan citra dengan cara mengambil sebagian dari citra pada tempat / object yang dilakukan penelitian saja. Dalam hal ini menentukan region of interest dari citra (ROI). Adapun langkah-langkah untuk proses Spatial Subsetting adalah sebagai berikut: 1. Klik Basic Tolls>Resize Data (spatial/spectral), maka akan tampil jendela
seperti di bawah, kemudian pilih citra yang akan di spatial subseting dengan cara klik spatial subset. Dalam hal ini proses Cropping dilakukan pada 2 jenis citra yang akan digunakan yaitu citra Reflektan dan Emissive. Proses Croping dapat di lihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 19. Proses Cropping
2. Proses spatial subset dapat dilakukan dengan beberapa langkah yaitu: Image
23
Proses ini dilakukan penentuan batas daerah yang digunakan untuk penelitian langsung dilakukan pada citra, dengan cara mendrag Image sesuai dengan lokasi yang diinginkan, kemudian tentukan panjang (sample) dan lebar (line) objek yang akan diambil.
Map
Proses ini dilakukan penentuan batas daerah yang digunakan untuk penelitian dengan memasukkan koordinat pojok kiri atas dan koordinat pojok kanan bawah pada lokasi studi yang diinginkan.
File
Proses Spatial Subset dengan cara ini dapat dilakukan apabila telah memilki file citra yang digunakan sebagai dasar subset yang telah ada atau dibuat sebelumnya. Dalam hal ini dapat digunakan file hasil spatial subsetting yang dilakukan menggunakan cara Image atau Map yang telah dilakukan sebelumnya seperti langkah tersebut di atas.
D. Masking Awan dan Darat
Citra hasil koreksi geometrik kemudian dilakukan masking awan dan darat. Masking bertujuan untuk menghilangkan objek selain dari objek yang diteliti yaitu awan dan darat. Band 3 digunakan untuk masukan nilai pixel awan sedangkan band 2 digunakan untuk memasukkan nilai darat, band tersebut dipilih karena pada band tersebut memiliki nilai reflektan dengan perbedaan yang mencolok antara objek penelitian yaitu air dengan objek awan dan darat. Perbedaan nilai reflektan dapat dibedakan pada bagian peralihan kedua objek yang akan di masking seperti gambar di bawah ini.
24
Gambar 20. Nilai Minimum Awan
Pada band 3, objek awan memiliki rentang nilai pixel diatas 0,174 pada lautan dan nilai lebih dari 0,2 pada daratan. Sedangkan pada objek darat memiliki nilai diatas 0,3 sehingga sebagai masukan pada saat membuat citra mask, sebagai Area On dimasukkan nilai minimum 0 dan maksimum 0,174 pada proses masking awan dan 0 sampai 0,3 untuk masking darat. Maksud dari Area On ini adalah nantinya yang akan dipakai adalah area dengan rentang nilai picel tersebut, sedangkan area dengan nilai pixel lebih dari rentang tersebut akan dihilangkan karena merupakan objek awan. Langkah – langkahnya sebagai berikut:
1. Klik kanan pada Layer Manager citra Reflectance, pilih New Region of Interest maka akan muncul seperti Gambar 21.
25
2. Kemudian pilih Threshold dan pilih Add New Threshold Role untuk menentukan nilai minimum dan maksimum dari reflektan yang telah ditentukan pada band 2 dan 3
3. Setelah membuat batasan minimum dan maksimum pada kedua band tersebut maka hal selanjutnya yaitu membuat mask (Build Mask), sesuai yang telah dijelaskan sebelumnya pembuatan mask ini dilakukan untuk memisakan objek yang akan diteliti yaitu air dari objek lain dengan cara menghilangkannya atau dengan membuat objek lain tidak memiliki nilai atau NaN (Not a Number). Pembuatan mask ini dapat dilakukan melalui menu Raster Management > Masking > Build Mask. Seperti gambar. Lalu pilih Citra reflectance sebagai input file.
Gambar 22. Proses Build Mask
4. Kemudian pilih Option untuk mengimport ROI yang telah dibuat sebelumnya. Setelah itu tekan Ok.
26
Gambar 23. Proses Mengimpor ROI yang Telah Dibuat
5. Setelah membuat mask maka mask tersebut diterapkan (Apply Mask) pada citra Emissive yang nantinya digunakan dalam penentuan nilai SPL. Klik pada Toolbox, Raster Management > Masking >Apply Mask. Pilih citra Emissive sebagai data Input. Dan pilih Mask yang telah di buat sebelumnya sebagai Mask Band. Pada Mask Value masukkan nilai yang akan digunakan pada objek selain air dalam hal ini nilai yang dimasukkan yaitu NaN.Maka nilai awan dan darat akan hilang seperti Gambar 24.
Gambar 24. Hasil dari Proses Masking Pengolahan Modis untuk Suhu Permukaan Laut
Pengolahan modis untuk suhu permukaan laut menggunakan data saluran 20,31, 32 dan citra sensor zenith yang sudah dikoreksi sebelumnya. Pengolahannya menggunakan algoritma Brown and Minnet (1999) dengan sebelumnya dilakukan perhitungan nilai suhu kecerahan air (brightness temperature) yang menggunakan persamaan Planck, yaitu
27 Keterangan :
Tb : Suhu kecerahan air (K)
c1 : Konstanta radiasi 1,1910659x108 [W m-2sr-1 (µm-1)-4] c2 : Konstanta radiasi 1,438833x104[K µm]
Vi : Panjang gelombang pusat, seperti pada tabel di bawah ini. Tabel 3. Panjang Gelombang Pusat
Citra Saluran 20 Saluran 31 Saluran 32
Aqua 3,7803 11,0263 12,0424
Terra 3,7803 11,0073 12,0020
Sumber: ATBD Control Sheet-EOP-SST-MOD
Penghitungan ini dengan memanfaatkan tools Band Math. Citra hasil penghitungan nilai suhu kecerahan air (Tb) ini akan menghasilkan data nilai suhu yang bersatuan Kelvin (K). Jika dilihat dari statistik citranya, saluran 20 memiliki rentang nilai Tb 0-335 K, saluran 31 memiliki rentang nilai 0-324 K, dan saluran 32 memiliki rentang nilai suhu 0-323 K. Setelah didapatkan citra suhu kecerahan air, maka dilakukan penghitungan suhu permukaan laut menggunakan algoritma Brown and Minnet (1999) sebagai berikut :
Keterangan :
SPL : Suhu permukaanlaut (℃)
B20 : Suhu kecerahan air pada band 20 (K) B31 : Suhu kecerahan air pada band 31 (K) B32 : Suhu kecerahan air pada band 32 (K)
Tb = c2/(Vi*In(c1/(Vi5*radiansi)+1))
28
kn (n=1,2,3,4) : Koefisien suhu permukaan laut (Tabel 3.2) : Nilai radiansi sensor zenith
Tabel 4. Koefisien Suhu Permukaan Laut
Satelit k1 k2 k3 k4
Terra (day) 1,052 0,984 0,130 1,860
Aqua (day) 1,152 0,960 0,151 2,021
Sumber : ATBD Control Sheet-EOP-SST-MOD
Seperti sebelumnya, penghitungan nilai SPL ini menggunakan tools Band Math. Suhu hasil perhitungan di atas sudah menunjukkan satuan Celcius (oC). Citra hasil perhitungan SPL dan statistik citranya ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
29