1
Dasar-dasar Remote Sensing
Perkembangan
Cahaya
Sensor
Citra Digital
Contoh Aplikasi
2
PERKEMBANGAN REMOTE SENSING
1839 – Photograph Pertama
1858 - Photo pertama dari balon udara
1903 - Pesawat pertama
1909 Photo pertama dari pesawat
1903-4 – Photo infrared film
WW I and WW II
1960 - Program Ruang angkasa
3
1. Sumber Energi (A) 2. Radiasi dan atmosfer (B) 3. Interaksi dengan target (C) 4. Perekaman energi oleh sensor (D) 5. Transmisi, penerimaan dan Processing (E) 6. Interpretasi dan Analysis (F)
7. Applikasi (G)
PROSES TRANSMISI, PEREKAMAN DAN ANALISIS DATA CITRA
4
SUMBER ENERGI (A)
Karakter gelombang dapat dilihat dari panjang gelombang/frekuensi
• Panjang gelombang
• Frekuensi
• Amplitudo
Time (t)
c Panjang gelombang,
= Frekuensi, C = Kecepatan cahaya
Spektrum Elektromagnetik
7
•Red : 0.620 - 0.7 m
•Orange : 0.592 - 0.620 m
•Yellow : 0.578 - 0.592 m
•Green : 0.500 - 0.578 m
•Blue : 0.446 - 0.500 m
•Violet : 0.4 - 0.446 m CAHAYA TAMPAK/
VISIBLE LIGHT
8
Berkaitan dengan energi panas yg dipantulkan obyek (bumi)
9 10
Formula Matematika Cahaya
Hubungan panjang gelombang dan frekuensi secara matematis dapat disajikan sbb:
c
Panjang gelombang, = Frekuensi, C = Kecepatan cahaya
Formula tsb dapat diartikan bahwa bila panjang gelombang besar, frekuensi akan kecil, dan sebaliknya :
X-ray sangat pendek, tapi punya frekuensi tinggi
Mikrowaves sangat panjang, tapi frekuensi kecil
11
Energi cahaya berkaitan dengan frekuensi :
E =h
E Energy, = Frekuensi, h= a Konstanta, 6.626 x 10-34
Cahaya dengan panjang gelombang besar mempunyai gelombang yg panjang, energi rendah.
Sinar X, gelombangnya pendek, energinya besar
Gelombang mikro (Microwaves), gelombangnya panjang, berenergi rendah
Formula Matematika Cahaya
12
2. RADIATION AND ATMOSPHERE (B)
Perpendaran (Scattering) : Partikel atau molekul gas di atmosfir yg berukuran besar berinteraksi dengan cahaya dan menyebabkan perubahan arah dari cahaya
13
PERPENDARAN (SCATTERING)
Raleigh scattering
Partikel debu yg sangat kecil, molekul Nitrogen dan Oksigen.
Dominan di upper atmosphere
Partikel lebih kecil dari panjang gelombang cahaya
Gelombang pendek lebih banyak berpendar
Pada Siang hari (arah datang sinar tegak lurus), lebih banyak sinar biro (gelombang pendek), yang samapi ke bumi.
Sebaliknya waktu sore/pagi (sudut datang matahari miring) : lebih banyak gelombang panjang (kuning/merah), sampai di bumi
14
PERPENDARAN (SCATTERING)
Non-Selective Scattering
Partikel besar (titik-titk air, debu berukuran besar)
Semua panjang gelombang berpendar (Scattered)
Mie Scattering
Partikel berukuran sama dengan gelombang cahaya (Debu, tepung sari, asap, uap air)
Gelombang panjang lebih terpengaruh
15
ABSORPSI (ABSORPTION)
Mekanisme lain yang terjadi bila gelombang cahaya melewati atmosfer :
Ozone
Menyerap ultraviolet radiasi dari
Carbon dioxide(CO2) Menyerap radiasi infrared jauh
Water vapor (Uap air)
(menyerap gelombang panjang infra merah dan gelombang pendek mikrowave)
16
Daerah yang tidak dipengaruhi oleh absorbsi amosfer, sehingga sangat berguna untuk Remote Sensing :
atmospheric windows
ATMOSPHERIC WINDOWS
Light Blocked Or Absorption
INTERAKSI CAHAYA DENGAN OBYEK (C)
Cahaya berinteraksi dengan obyek dalam berbagai bentuk
Incident (I) : Cahaya datang :
Absorption (A);
Transmission (T); and Reflection (R).
PANTULAN/REFLEKSI
Specular reflection
Permukaan yg halus : Semua/hampir semua energi dipantulkan kembali
Specular or mirror-like reflection
19
Diffuse
PANTULAN/REFLEKSI
Diffuse reflection
Apabila permukaan kasar, gelombang cahaya dipantulkan ke segala arah.
20
INTERAKSI CAHAYA DENGAN OBYEK
DAUN:
Chlorophyll menyerap banyak radiasi Merah dan Biru, tapi memantulkan hijau.
Pada saat pertumbuhan sempurna, daun tampak hijau karena banyak kandungan khloropilnya VEGETASI
21
Air bening Air keruh
AIR :
Gelombang panjang (merah) di sinar tampak lebih bayak diserap dibandingkan dengan gelombang pendeknya (biru), sehingga Air kelihatan biru.
Bila ada suspensi terlarut, maka akan lebih banyak refleksinya, sehingga air yang keruh kelihatan lebih terang.
Sediment (S) akan sangat membingungkan, karena air keruh akan mempunyai nilai refletansi yang mirip dengan air dangkal.
INTERAKSI DENGAN OBYEK
AIR
22
Dengan memahami sifat reflektansi setiap benda kita bisa membedakan benda tsb, hanya dengan membandingkan reflektansinya pada gelombang tertentu.
Misal air akan susah dibedakan dengan vegetasi bila hanya menggunakan daerah tampak, namun akan dengan mudah dibedakan bila memakai infra red.
INFRA RED REGION VISIBLE LIGHT
REGION
MEMBEDAKAN OBYEK YG BERBEDA
23
PANTULAN DAN PANJANG GELOMBANG
Objects berbeda memantulkan panjang gelombang yg berbeda.
Ex. T-shirt merah.
No blue or green, just red light reflected.
Ex. vegetasi
no blue.
some green.
no red.
lots of near IR.
Note:
Mata memiliki keterbatasan untuk melihat spectrum cahaya, namun dapat diukur dengan sensor
24
TEKNOLOGI REMOTE SENSING
Teknologi Remote Sensing Images
Aerial Photographs
Satellite Images
25
TEKNOLOGI REMOTE SENSING
PASIF REMOTE SENSING AKTIF REMOTE SENSING
LANDSAT, SPOT, NOAA, IKONOS
RADAR
26
PASIF REMOTE SENSING : LANDSAT
Satelit LANDSAT pertama diluncurkan tahun 1972
Bertugas sampai 1978
Ada 7 generasi Landsat sampai saat ini.
LANDSAT-4 and -5 still operational T.M
LANDSAT -6 experienced launch failure
Landsat 7 (ETM)
27
1. 0.45 - 0.52 m blue
2. 0.52 - 0.60 m green
3. 0.63 - 0.69 m red
4. 0.76 - 0.90 m near IR
5. 1.55 - 1.75 m mid IR
6. 10.4 - 12.5 m thermal IR
7. 2.08 - 2.35 m mid IR B G R Near IR Mid IR Thermal IR
1 2 3 4 5 7 6
LANDSAT’s Thematic Mapper Sensor
Merekam panjang gelombang yg berbeda
28
Digital Images
Data digital direkam dalam bentuk regular grid of PICTURE ELEMENTS or PIXELS
Disimpan dalam layer terpisah (or CHANNELS or BANDS), mewakili panjang gelombang yg berbeda
Tiap layer adalah gradasi warna hitam ke putih,
Kombinasi 3 layer dapat memunculkan gambar berwarna (RGB).
PEREKAMAN DATA
Data direkam per band
Komputer dengan kemampuan 8 bit data, maka :
Data terkecil/nilai pixel terkecil : 0 Data terbesar/nilai pixel terbesar : 255
31
Spatial Resolution
Resolusi SPATIAL : ukuran obyek yg terkecil yg dapat direkam sensor
LANDSAT image, satu pixel mewakili 30 m by 30 m of the Earth’s surface.
SPOT : 15 m x 15 m
NOAA : 1.1 km x 1.1 km
SPOT VEGETATION : 1 x 1 km
Ikonos 1 m x 1m
32
FOTO UDARA : P.RAMBUT
33
IKONOS (KALIMANTAN TIMUR)
34
LANDSAT (Kebun Raya dan sekitarnya))
35
IKONOS (Kebun Raya)
36
IKONOS (Kebun Raya)
37
IKONOS (Kebun Raya)
38
IKONOS (Kebun Raya)
39
IKONOS (Kebun Raya)
40
IKONOS (Kebun Raya)
JERS RAWA DANAU LANDSAT TM RAWA DANAU
43 44
45 46
SPOT VEGETATION 4 BANDS :
•BLUE
•RED
•NIR
•SWIR
47
SPECTRAL REFLECTANCE OF SPOT VEGETATION BANDS
48
(NIR – SWIR)/(NIR + SWIR) (3-4)/(3+4)
LOCAL MAXIMUM FILTER
MONTHLY MAXIMUM NDWI
49
RESULT FOR 1998 FOREST FIRE
50
APRIL 1998
51
MAY 1998
52
JUNE 1998
JULY 1998 AUGUST 1998
55
SEPTEMBER 1998
56
OCTOBER 1998
57
TOTAL AFFECTED AREAS IN 1998 3.589 MILLION HECTARE
58
TOTAL BURNED AREAS 2000 1.586 MILLION HECTARE
59
Comparison of 1998 and 2000 forest fire affected areas
60
LANDSAT KAB.KOLAKA
61 62
63 64
67
（Geographic Information System）GIS Satellite Remote sensing
＜ Application ＞ Monitoring of vegetation condition Detection of landuse changes … etc.
＜Application＞
Car navigation system Forest management … etc.
1. Selection of optimum Change Detection method 2. Identification of Landuse change related to social reason.
68 3. Study Area
Watershed (22,000ha) Lower wetland (7,000ha) Protected area (3,680ha)
Topographic map (1:25,000)
CiDanau watershed
69 4. Data
Contour map
GIS dataset
DEM ( Digital Elevation Model )
70
Danau rivers Villages’ distribution GIS dataset
71
MSS 1972/10/01 MSS 1977/05/30 MSS 1983/06/19 TM 1991/10/23
TM 1994/08/28 TM 1995/05/27 TM 1997/07/19 TM 1998/05/19
Satellite data (LandsatMSS/TM , 1972 – 1998 )
72
Ground truth data
Field observation
in August 1999 and September 2000
Mixed forest Natural forest
wetland forest
73
Wetland forest and cultivation area
Rubber plantation Construction of chicken
farm
Fuel wood
74 Land use maps
1972/10/01 1977/05/30 1983/06/19 1991/10/23
1994/08/28 1995/05/27 1997/07/19 1998/05/19
5. Grass land（including cultivation）
6. Bare land（villages, paddy field) 7. Abandoned（including paddy field）
1. Forest 1 (wetland forest) 2. Forest 2 (light side of mountain) 3. Forest 3 (dark side of mountain ）
4. Water surface（paddy field）
Dry season From rainy to Dry season
Rainy season Rainy season
From rainy to Dry season Dry season From rainy to Dry season Dry season
