INTERPRETASI CITRA DIGITAL
MINGGU 1: PENDAHULUAN
DOSEN : DRA. RATNA SARASWATI, MS ROKHMATULOH
ASSISTEN DOSEN : RHEVIE HERNINA, S.Si
KOMPONEN UTAMA PJ
1. SUMBER ENERGI (Matahari, Radar) 2. SENSOR (Kamera Udara, Skanner, Radiometer, CASI Hyperspektral)
3. Obyek di Bumi (Tanah, Air, Vegetasi) 4. ATMOSFER (Uap Air, Gas, Debu)
SISTEM SENSOR; SISTEM WAHANA; SISTEM PENGIRIMAN DATA CITRA; SISTEM PENERIMAAN DATA CITRA; SISTEM PEMROSESAN DATA; SISTEM PEMANFAATAN DATA UNTUK KAJIAN KEBUMIAN; SISTEM DISEMINASI DATA CITRA
TOPIK YANG DIBAHAS
• Dasar-dasar Penginderaan Jauh (PJ): dasar-dasar GEM, Perolehan Data Satelit, Satelit dan Platform, Koreksi radiometrik dan gemetrik, dll.
• Pemrosesan Citra Dijital • Interpretasi Citra Dijital • Aplikasi-aplikasi PJ
TOPIK YANG DIBAHAS
Minggu Ke Pokok Bahasan Pengajar
1
(6 Februari 2009) Pendahuluan: Konsep PJ, Sejarah PJ, Kedudukan PJ, Pengumpulan Data PJ ROK
2
(13 Februari 2009)
Gelombang Elektromagnetik (GEM): Radiasi GEM, Panjang GEM, Interaksi GEM dengan
Benda, Jendela Atmosfer ROK
3
(20 Februari 2009)
Sensor dan Platform: Satelit Sumber Daya Alam, Satelit Meteorologi, Satelit, Pesawat Udara, Balon, Roket, Kamera, Scanner Mekanik, Spektrometer, Penerimaan dan Transmisi Data
RSA
4
(27 Februari 2009)
Pemrosesan Data: Perangkat Keras dan Perangkat Lunak, Konversi Data, Kalibrasi dan
Validasi RSA
5
(6 Maret 2009) Koreksi Radiometrik ROK
6
(13 Maret 2009) Koreksi Geometrik RSA
7
(20 Maret 2009)
Image Enhancement: Spektral dan Spasial Enhancement, Aritmetika Band,
Pemrograman ROK
8
(27 Maret 2009) UTS
9
(3 April 2009) PJ Gelombang Mikro Dr. Kemal U.P
10
(17 April 2009) PJ Gelombang Mikro: Pengolahan Data Dr. Kemal U.P
11
(24 April 2009) PJ Thermal dan Multispektral/Hiperspektral ROK
12
DASAR-DASAR PJ
• Konsep PJ • Sejarah PJ
• Radiasi GEM: karakteristik, panjang gelombang.
• Interaksi GEM dengan Benda • Jenis PJ
DASAR-DASAR PJ
JENDELA ATMOSFER
Daerah spektrum EM dimana energi hampir seluruhnya ditransmisikan: 0.3-0.7 mm: UV and visible light
3-5 mm: emitted thermal energy from Earth 8-11 mm: emitted thermal energy from Earth
1 mm-1 m: radar and microwave energy
PJ – Tonggak Bersejarah
1600 dan 1700-an 1800-an 1900-an 1914 - 1918
Hukum Mekanik dari Newton
Citra foto pertama dan pengunaan istilah fotogrametri
Dibuatnya pesawat terbang dan kamera dimuat pada roket utk pengambilan foto,
PD I dan munculnya foto kegiatan mata-mata
PJ – Tonggak Bersejarah
1939 - 1945 1940-an 1950-an 1960-an
PD II dan perkembangan foto utk kegiatan mata-mata,
Ditemukan radar dan peluncuran roket pertama Jerman
Diperkenalkan PJ thermal, peluncuran satelit Sputnik (Soviet) dan Explorer I (USA),
Yuri Gagarin melakukan perjalanan luar angkasa, dimulainya misi Gemini, terbentuknya jurnal PJ (JPRS, RSE), lembaga pendidikan yg mengajarkan PJ, fotogrametri,
PJ – Tonggak Bersejarah
1970-an 1980-an 1990-an 2000 - 2007
Dimulainya jurusan PJ pd universitas, integrasi PJ dan SIG, peluncuran beberapa satelit (ERTS-1 dan 2, Landsat 3, Nimbus 7-CZCS, TIROS, SEASAT),
Terbentuknya ESA, dimulainya misi luar angkasa NASA, diluncurkan beberapa satelit (Landsat 4 dan 5, SIR-A dan B, SPOT 1), terbentuknya jurnal PJ (IEEE GARS),
Pengenalan sensor hyperspektral dan LIDAR, peluncuran satelit (SPOT 2, 3 dan 4, ERS-1 dan 2, Landsat 6 dan 7, IRS-1C, RADARSAT-1, IKONOS 1 dan 2, SIR-C), dibuat/diperbaikinya bebrapa manual (fotogrametri, interpretasi foto, PJ, PJ radar), Peluncuran satelit (QuickBird, Envisat, MODIS, SPOT-5, ALOS),
PJ – Potensi Penggunaan
Variabel Biofisik Sistem PJ Potensial
Lokasi Geografis x,y Foto udara, Landsat TM, ETM+, SPOT HRV, KVR-1000 Rusia, IRS-1CD, ATLAS, Radarsat, ERS-1,2 gelombang mikro, IKONOS, MODIS, ASTER, QuickBird
Tofografi/Batimetri Foto udara, Landsatr Tm, ETM+, SPOT, LIDAR, Radarsat, IRS-1CD, IKONOS, QuickBird
Vegetasi
- klorofil
Foto udara, Landsat TM, ETM+, SPOT, IRS-1CD, IKONOS, MODIS, ASTER, QuickBird
- biomass, Foto udara, AVHRR, Landsat TM, ETM+, SPOT, IRS-1CD, IKONOS,
MODIS, QuickBird
- kandungan air Radarsat, ERS-1,2, Landsat TM Mid-IR, ETM, IKONOS, MODIS, ASTER,
QuickBird
- APAR Landsat ETM+, IKONOS, MODIS, QuickBird
PJ – Potensi Penggunaan
Variabel Biofisik Sistem PJ Potensial
Suhu Permukaan GOES, SeaWiFS, AVHRRR, Landsat TM, ETM+, Deadalus, ATLAS, ASTER, MODIS
Kelembaban Tanah ALMAZ, Landsat TM, ERS-1,2, Radarsat, IKONOS, ASTER,
Kekasaran Permukaan Foto udara, ALMAZ, ERS-1,2, Radarsat, IKONOS, ASTER,
Evapotranspirasi AVHRR, Landsat TM, ETM+, SPOT, MODIS, ASTER
Atmosfer (kimia trofosfer, suhu, uap air, arah dan kecepatan angin, presipitasi, sifat awan dan aerosol)
GOES, MODIS, MISR, CERES, MOPIT
Perairan – Ocean (warna, phytoplangton, biokimia, kedalaman laut)
TOPEX/POSEIDON, SeaWiFS, Landsat ETM+, IKONOS, MODIS, MISR, ASTER, CERES, QuickBird
Vulkanologi (suhu dan gas) ATLAS, MODIS, MISR, ASTER
CONTOH CITRA
SATELIT
Citra satelit ASTER JAPAN Citra satelit ASTER JAPAN Resolusi 15 meter Resolusi 15 meter Citra satelit LANDSAT
Citra satelit LANDSAT Resolusi 30 meter Resolusi 30 meter
Citra satelit SPOT FRANCE Citra satelit SPOT FRANCE Resolusi 5 meter Resolusi 5 meter
PJ – Potensi Penggunaan
Variabel Biofisik Sistem PJ Potensial
Penggunaan Tanah Foto Udara, AVHRR, Landsat TM, ETM+, SPOT, KVR-1000 Rusia, IRS-1CD, Radarsat, IKONOS, MODIS, QuikBird, ASTER
Vegetasi – Kesehatan Tanaman
Foto Udara, Daedalus, ATLAS, AVHRR, Landsat TM, ETM+, SPOT, SeaWiFS, IRS-1CD, IKONOS, MODIS, QuikBird, ASTER
CITRA QUICKBIRD CITRA QUICKBIRD
Resolusi 61 cm Resolusi 61 cm
Perkembangan teknologi satelit remote sensing
Hi-Res Land Imaging Satellites
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 IKONOS-2 QuickBird-2 OrbView 3 WorldView NextView EROS A1 EROS B1 IRS TES Pleiades-1 Pleiades-2 Resurs DK-1 KOMPSAT-2 TerraSAR X TerraSAR L COSMO-Skymed-1 COSMO-Skymed-2 COSMO-Skymed-3 COSMO-Skymed-4 Ridsat Resolution 0.25 M 0.4 M 0.5 m 0.6 M 0.7 M 1.0 M 1.8 M US Israel India France Russia Korea RADAR Germany Italy India OPTICAL N
Mid-Res Land Imaging Satellites 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Landsat 5 Landsat 7 LCDM EO-1 MTI RapidEye-A RapidEye-B RapidEye-C RapidEye-D SPOT-2 SPOT-4 SPOT-5 IRS 1C IRS 1D ResourceSat-1 Cartosat-1 ResourceSat-2 CBERS-1 CBERS-2 CBERS-3 CBERS-4 Ziyuan-ZY-2A Ziyuan-ZY-2B DMC China DMC Proba KOMPSAT-1 RocSat2 ALOS DMC AlSat-1 DMC DMC BilSat DMC UK DMC VinSat-1 TopSat DMC ThaiPhat ERS-2 ENVISAT RadarSat 1 RadarSat 2 ALOS Year Res. M 2--2.5 3--5 6--6.6 7--9 10 12--15 20 30--32 36 US GERMANY FRANCE INDIA CHINA ESA KOREA TAIWAN JAPAN ALGERIA NIGERIA TURKEY UK VIETNAM UK THAILAND RADAR ESA CANADA JAPAN
CHINA & BRAZIL
OPTICAL
PEMROSESAN CITRA DIJITAL
• Rektifikasi dan restorasi citra • Penajaman citra
• Klasifikasi citra
INTERPRETASI CITRA DIJITAL
• Interpretasi Citra: visual dan dijital
• Elemen Interpretasi: tone/warna, bentuk,
ukuran, tekstur, pola, bayangan, tinggi dan kedalaman, lokasi
• Kunci Interpretasi
• Pembuatan Peta Tematik
Rektifikasi dan Restorasi Citra
• Pra-pengolahan untuk memperbaiki citra yang terdistorsi atau terdegradasi.
– Koreksi Geometrik
– Kalibrasi/koreksi Radiometrik – Eliminasi noise
Penajaman Citra
• Untuk meningkatkan kemampuan
membedakan antar obyek yang ada pada citra.
• Manipulation kekontrasan: stretching
Penajaman Citra
• Manipulasi obyek spasial:
– Pemilteran – Convolution
– Penajaman Tepi (Edge enhancement) – Transformasi Fourier
• Penajaman dilakukan pada beberapa band yang ada.
PENAJAMAN CITRA
• Penajaman spektral: - Band ratio
- Indeks vegetasi
- HIS, Brovey Transform, Principal component - Tasseled cap
- Contrast enhancement • Penajaman spasial:
- Spatial filtering (HPF dan LPF) - Transformasi Fourier
PENAJAMAN CITRA:
KONTRAS STRETCHING
Contoh:
• Linear Stretching
• Stretching Histogram Equalization
Berfungsi untuk menggambarkan data ke dalam histogram yang berbeda dalam rangka
LINEAR STRETCHING
Linear Stretch No Stretch
Range data
Range data
STRETCHING HISTOGRAM EQUALISASI
Stretching Histogram Equalisasi No Stretch
Range data
PENAJAMAN SPASIAL
Penajaman spasial dilakukan untuk mendapatkan informasi citra berdasarkan bentuk, ukuran, dll.
Diterapkan pada skala piksel yang berbeda: – Local pixel neighborhood (convolution) – Global image (Fourier filters)
– All scales (scale-space filters) Penajaman spasial:
– Low-Pass (LP): menghasilkan kekontasan citra secara global (macro-contrast)
– High-Pass (HP): menghasilkan ketajaman dan kekontasan citra (lokal).
Klasifikasi Citra
• Untuk menentukan kelas masing-masing piksel pada citra. Merubah analisis citra secara visual dengan analisis secara kuantitatif.
• Pengenalan pola-pola spektral: • Pengenalan pola-pola spasial:
Klasifikasi Citra
• Tujuannya adalah untuk mengkategorikan seluruh piksel pada citra dijital kedalam salah satu kelas land cover.
Integrasi Data PJ dan SIG
• Untuk menggabungkan data citra dengan data geografis lain untuk daerah yang sama.
– Penggabungan data multitemporal – Deteksi perubahan
Rektifikasi dan Restorasi Citra
• Untuk memperbaiki citra akibat distorsi atau degradasi yang berasal dari proses akuisisi citra
• Distorsi atau degradasi ditentukan oleh:
– Jenis alat (camera, scanner) – Platform
– Total field of view
Koreksi Geometrik
• Data mentah mengandung kesalahan geometrik yang disebabkan oleh:
– Variasi ketinggian, posisi dan kecepatan platform sensor
– Distorsi panoramic – Kelengkungan bumi – Refraksi atmosfer – Pergeseran relief
Koreksi Geometrik
• Distorsi sistematik (predictable) v. acak (unpredictable)
• Sistematik: dibetulkan dengan pemodelan sumber distorsi
– mis. rotasi bumi ke arah timur (skew distortion) deskewing
Koreksi Geometrik
(deskewing)
• Acak: dikoreksi dengan penyebaran titik ground control secara merata
• Persamaan transformasi dua koordinat • Resampling (image registration)
Koreksi Geometrik
Koreksi Radiometrik
• Radiasi yang diterima obyek tergantung pada:
– Perubahan iluminasi – Kondisi atmosfer
– Geometri penglihatan (viewing geometry) – Karakteristik respon instrumen
• Koreksi ketinggian matahari dan jarak matahari-bumi
• Haze compensation
Koreksi Radiometrik
Penghilangan Noise
• Untuk memperbaiki citra sedapat mungkin sesuai dengan citra aslinya
• Striping or banding destriping
• Line drop averaging neighboring pixel values • Bit errors (snowy appearance) threshold of
