KARAKTERISTIK SATELIT PENGINDERAAN JAUH
ALOS UNTUK MISI PEMETAAN DAN POTENSI
DATA UNTUK APLIKASI PEMETAAN
Gokmaria Sitanggang
Peneliti Pusat Pengembangan Pemanfaatan dan Teknologi Penginderaan Jauh, LAPAN
ABSTRACT
The ALOS (Advanced Land Observing Satellite) which h a s been succesfully launched on J a n u a r y , 24, 2006 h a s unique characteristics for mapping mission. The ALOS satellite is equipped with three remote sensing sensors and the mission supporting subsystems to achieve the ALOS main missions. The three sensors consist of two optical sensors i.e. PRISM (Panchromatic Remote Sensing Instrument for Stereo Mappingj and AVNIR-2 (Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type-2), and one microwave sensor or r a d a r i.e. PALSAR ^Phased Array type L-band Syntetic Aperture Radar). This paper describes about the characteristics of ALOS (Advanced Land Observing Satellite) for mapping mission and the data potential for mapping application which consist of the main characteristics of ALOS, the characteristics of the sensors and the data, the capability of the satellite for mapping mission and the analysis of the u s e s or the potential of the ALOS data for mapping applications. The study results showed that the technical characteristics of ALOS satellite, PRISM, AVNIR-2, and PALSAR sensors and the mission supporting s u b s y s t e m s are fully met mission requirements for mapping application. The study method is accomplised by studying literature/information/ d a t a which was obtained from the satellite operator, the internet, and the c u r r e n t and previous research results, and by performing analysis as well.
ABSTRAK
Satelit ALOS (Advanced Land Observing Satellite) yang telah berhasil diluncurkan pada tanggal 24 J a n u a r i 2006 lalu, mempunyai karakteristik yang unik u n t u k misi pemetaan. Satelit ALOS dilengkapi dengan tiga b u a h sensor penginderaan j a u h (inderaja) dan subsistem p e n d u k u n g misi u n t u k mencapai misi u t a m a ALOS. Tiga buah sensor tersebut terdiri dari d u a b u a h sensor optik yaitu sensor PRISM (Panchromatic
Remote Sensing Instrument for Stereo Mapping) dan sensor AVNIR-2 (Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type-2), sebuah sensor gelombang mikro a t a u radar yaitu
PALSAR (Phased Array type L-band Syntetic Aperture Radar). Makalah ini menguraikan tentang karakteristik satelit ALOS (Advanced Land Observing Satellite) u n t u k misi pemetaan dan potensi d a t a u n t u k aplikasi pemetaan yang meliputi karakteristik u t a m a satelit ALOS, karakteristik sensor dan data, k e m a m p u a n satelit u n t u k misi pemetaan, serta analisis pemanfaatan atau potensi data u n t u k aplikasi pemetaan. Hasil kajian menunjukkan bahwa karakteristik teknis dari satelit ALOS, sensor a t a u data PRISM, AVNIR-2, PALSAR dan subsistem p e n d u k u n g misi, m e m e n u h i persyaratan-persyaratan sistem secara p e n u h u n t u k misi atau aplikasi pemetaan. Metode pelaksanaan kajian adalah dengan mempelajari literatur/informasi/data yang diperoleh dari operator satelit, media internet, hasil-hasil penelitian yang berkembang dewasa ini, dan melakukan analisis.
1 PENDAHULUAN
ALOS [Advanced Land Observing
Satellite) adalah satelit penginderaan j a u h
(inderaja) terbesar yang dibangun oleh J e p a n g u n t u k pengamatan daratan. Satelit ALOS telah berhasil diluncurkan pada tanggal 24 J a n u a r i 2006 dengan pesawat peluncur roket H-IIA, dari lokasi peluncuran Tanegashima Space Center, J e p a n g bagian selatan (JAXA, 2006). Satelit ALOS mempunyai 5 misi u t a m a , yaitu 1) u n t u k memberikan kontribusi terhadap aplikasi kartografi (Kartografi), 2) untuk memberikan kontribusi terhadap pengamatan regional (Pengamatan Regio-nal), 3) u n t u k memberikan kontribusi terhadap p e m a n t a u a n b e n c a n a alam (Pemantauan Bencana Alam), 4) u n t u k memberikan kontribusi terhadap penelitian sumber daya alam (Penelitian Sumber Daya Alam), dan 5) u n t u k meningkatkan teknologi pengamatan d a r a t a n (Pengem-bangan Teknologi).
Satelit ALOS bergerak p a d a orbit sinkron m a t a h a r i p a d a ketinggian 691,65 km p a d a ekuator, inklinasi 98,16 derajat, siklus pengulangan orbit setiap 46 hari dengan sub-cycle setiap 2 hari. Massa satelit tersebut kira-kira 4000 kg. Satelit ALOS dirancang u n t u k dapat tetap beroperasi p a d a orbitnya pada k u r u n waktu 3-5 t a h u n .
Satelit inderaja u n t u k misi peme-taan memcrlukan karakteristik teknis dengan persyaratan-persyaratan tertentu. Rancangan sistem ALOS dioptimalisasi-kan u n t u k pemetaan. Kemampuan pemetaan dengan a k u r a s i yang sangat tinggi adalah penggerak misi yang u t a m a u n t u k ALOS. Persyaratan-persyaratan akurasi telah diambil di dalam per-hitungan rancangan satelit. Untuk misi pemetaan, satelit ALOS mempunyai karakteristik yang unik yaitu 1) dapat menghasilkan Digital Elevation Model (DEM) dengan akurasi ketinggian 3 - 5 m dari citra panchromatic dengan resolusi 2,5 m atau citra-citra stereoskopik triplet dengan sensor-sensor nadir, forward dan backward, 2) dapat menghasilkan pemetaan t a n p a Titik Kontrol T a n a h
[Ground Control Point-GCP), 3) dapat
menghasilkan d a e r a h pengamatan yang luas, dengan lebar liputan s a t u a n citra 70 km atau lebih, d a n 4) mempunyai sistem penanganan data dengan kapasitas yang besar u n t u k pencapaian misi.
Untuk pencapaian misi, satelit ALOS, dilengkapi dengan tiga buah sensor penginderaan j a u h dengan kemampuan pandangan sisi (side looking). Tiga b u a h sensor tersebut terdiri dari d u a buah sensor optik yaitu sensor PRISM
[Panchromatic Remote Sensing Instrument for Stereo Mapping) dan sensor AVNIR-2
(Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type-2), sebuah sensor
gelombang mikro atau radar yaitu PALSAR
(Phased Array type L-band Syntetic Aperture Radar). Untuk m e n d u k u n g
sensor-sensor pencitra tersebut dan untuk pencapaian tujuan misi, ALOS dilengkapi pula dengan subsistem pendukung misi, yaitu antara lain 1) Subsistem Pengontrol Orbit dan Kedudukan Satelit (Attitude
and Orbit Control Subsystem), 2) Subsistem
Penentuan Kedudukan Satelit dan Posisi secara Otonom (Attitude Determination and
Autonomous Position System, 3) Subsistem
Penanganan Data.
PRISM adalah sensor yang diuta-m a k a n u n t u k pediuta-metaan. Sensor PRISM terdiri dari tiga b u a h teleskop yang tidak
saling bergantungan u n t u k pandangan
forward, nadir dan backward, dan
masing-masing teleskop menghasilkan resolusi spasial 2,5 m. Spesifikasi ini diberikan u n t u k menghasilkan Digital Elevation Model (DEM) yang presisi dan u n t u k mencapai akurasi peta-peta skala 1: 25.000 dengan resolusi y a n g baik. Sensor PRISM meng-hasilkan citra dengan lebar liputan satuan citra sampai dengan 70 km.
Sensor AVNIR-2 adalah s u a t u pencitra multispektral dengan 4 kanal spektral p a d a d a e r a h spektral tampak dan inframerah dekat. AVNIR-2 diper-lengkapi dengan tujuan u t a m a u n t u k pemetaan p e n u t u p l a h a n dan t a u a n b e n c a n a alam di dalam peman-t a u a n lingkungan regional. Lebar lipupeman-tan s a t u a n citra sebesar 70 km atau lebih,
sampai 1 500 km m a k s i m u m , dengan resolusi spasial 10 meter.
PALSAR adalah sensor gelombang mikro atau radar, beroperasi pada L-band (1270 Mhz/ 23,6 cm), u n t u k p e n g a m a t a n siang dan malam hari, bebas awan dan cuaca. Mode operasi dari PALSAR adalah
1) mode Fine yaitu mode resolusi tinggi dengan resolusi spasial 10 m d a n mode operasi yang u m u m u n t u k observasi interferometrik dengan lebar liputan satuan citra 70 km dalam polarisasi tunggal HH atau W (mode Fine FBS); mode Fine dilengkapi juga dengan polarisasi HH+HV atau W+VH (mode Fine FBD), 2) mode
ScanSAR yang mempunyai resolusi spasial
100 m dan lebar liputan s a t u a n citra sampai dengan 350 km dengan polarisasi HH atau W, dan 3) mode polarimetrik yang akan dioperasikan dalam basis eksperimental dalam polarisasi HH+W+ HV+VH. Kemampuan side-looking dari sensor m e m u n g k i n k a n pengamatan AVNIR-2 secara serentak dengan PALSAR yang dapat member! kontribusi terhadap aplikasi fusi d a t a optik (AVNIR-2) dengan radar (PALSAR).
Berkaitan dengan ketersediaan teknologi dan d a t a dari satelit ALOS seperti diuraikan di a ta s , LAPAN perlu melakukan kajian mengenai sistem inde-raja satelit ALOS tersebut yang meliputi k e m a m p u a n a t a u karakteristik teknis satelit, k e m a m p u a n a t a u karakteristik teknis sensor dan data, subsislem u n t u k m e n d u k u n g misi ALOS, produk data, serta keunggulan-keunggulan atau apli-kasi data u n t u k berbagai bidang.
Makalah ini m e r u p a k a n hasil kajian mengenai karakteristik satelit ALOS u n t u k misi pemetaan dan potensi data u n t u k aplikasi pemetaan meliputi karakteristik u t a m a satelit ALOS, teristik teknis sensor d a n data, karak-teristik subsystem pendukung misi u n t u k pemetaan, k e m a m p u a n satelit ALOS u n t u k misi pemetaan serta analisis pemanfaatan atau potensi data u n t u k aplikasi pemetaan. Kajian ini diharapkan dapat memberikan rekomendasi kepada pengguna d a t a a k a n keunggulan data u n t u k pemetaan d a n memberikan
reko-mendasi keperluan penyediaan data ALOS u n t u k pengguna d a t a melalui akuisisi d a t a p a d a Stasiun Bumi Inderaja yang dikelola oleh LAPAN di Indonesia.
Metode pelaksanaan kajian adalah dengan mempelajari materi studi yang dikumpulkan dari referensi-referensi yang tersedia b e r u p a literatur /informasi/data yang diperoleh dari operator satelit ALOS (NASDA, JAXA, dan lainnya), media internet, hasil-hasil penelitian yang ber-kembang dewasa ini, dan melakukan analisis pemanfaatan a t a u potensi data ALOS u n t u k aplikasi pemetaan.
2 KARAKTERISTIK SATELIT INDE-RAJA ALOS UNTUK MISI PEME-TAAN
2.1 Karakteristik Utama Satelit ALOS Satelit ALOS berada p a d a orbit sinkron matahari pada ketinggian 691 km, dengan waktu lokal melintas khatulistiwa p a d a posisi satelit m e n u r u n [descending
mode) a t a u ke a r a h k u t u b selatan pukul
10.30 atau j a m 22.30 p a d a posisi satelit menaik (assending mode) a t a u ke arah k u t u b u t a r a . Periode pengulangan orbit adalah 46 hari, dengan s u a t u potensi k e m a m p u a n pengulangan 2 hari u n t u k sensor pandangan sisi (side-looking). Satelit ALOS dirancang u n t u k dapat tetap ber-operasi p a d a orbitnya p a d a k u r u n waktu 3-5 t a h u n . Satelit tersebut dilengkapi dengan tiga b u a h sensor inderaja yang terdiri dari d u a b u a h sensor optik yaitu sensor PRISM (Panchromatic Remote
Sensing Instrument for Stereo Mapping)
dan sensor AVNIR-2 [Advanced Visible and
Near Infrared Radiometer type-2), sebuah
sensor gelombang mikro a t a u radar yaitu PALSAR (Phased Array type L-band. Syntetic
Aperture Radar) (JAXA,2004, NASDA,
2004a, NASDA, 2004b).
Untuk m e n d u k u n g sensor-sensor pencitra p a d a satelit ALOS dan u n t u k pencapaian tujuan misi, satelit dilengkapi pula dengan subsistem pendukung misi, yaitu 1) Subsistem Pengontrol Orbit dan Kedudukan Satciit (Attitude and Orbit
Control Subsystem), 2) Subsistem
Pe-n e Pe-n t u a Pe-n KedudukaPe-n Satelit daPe-n Posisi 96
secara Otonom (Attitude Determination and
Autonomous Position System, 3) Subsistem
Penanganan Data (JAXA, 2004. Osawa, 2004, Rosenqvist, et. at, 2004, Maeda. 2005).
Untuk mengakomodasi data dalam jumlah yang sangat besar yang dihasilkan olch ketiga instrument penginderaan jauh pada satelit ALOS, satelit tersebut dileng-kapi dengan suatu perekam data
solid-state dengan k e m a m p u a n 96 GBytc pada
satelit. Aliran data dari semua data global dari satelit ke stasiun bumi (down-Unking) akan dilakukan secara langsung ke
llatoyama Earth Observation Center (EOC),
J e p a n g bagian utara, melalui Data Relay
Technology Satellite (DRTS) milik JAXA,
Jepang. DRTS diluncurkan ke orbit geostationer (E 90°) dalam bulan September 2002, dan beroperasi dengan kecepatan data 240 Mbps (KJH- band).
Transmisi langsung dari ALOS ke stasiun bumi-stasiun bumi lokal dapar dilakukan pada kecepatan data 120 Mbps (X-band) (Rosenqvist, el. al., 2000). Konfigurasi satelit ALOS di dalam orbit ditunjukkan dalam Gambar 2 - 1 .
2.2 Persyaratan Pemetaan di Dalam Rancangan S i s t e m ALOS
Untuk aplikasi pemetaan, diper-lukan satelit inderaja yang memiliki karakteristik teknis drng;in persyaratan-persyaratan tertentu. Rtincangan sistem ALOS dioptimalisasikan untuk pemetaan. Kemampuan pemetaan dengan akurasi yang sangat tinggi adalah penggerak misi yang u t a m a u n t u k ALOS. Pcrsyaratan-persyaratan akurasi telah diperhitungkan dalam rancangan satelit (Iwata, el. a!., 2003, Ichitsubo, et. ul, 2 0 0 3 , Matsumoto,
et. a!., 2003 di dalam Rosenqvist, et. al.,
2004; NASDA, 2004a, Ito, S., 2005), sebagai bcrikut:
• Dapat menghasilkan Digital Elevation
Model (DEM) dengan akurasi ketinggian
3-5 m., dengan m e n g g u n a k a n sensor pencitra yang dapat menghasilkan: a) citra pankhromatik dengan resolusi 2.5 m, b) citra-citra stereoskopik triplet dengan sensor-sensor nadir, forward dan
hackward;
• Dapat memberikan k e m a m p u a n peme-taan tanpa Titik Kontrol Tanah (Ground
Control Pomt-GCP), yang d a p a t dicapai
dengan persyaratan: a) informasi posisi satelit yang benar di dalam akurasi 2,5 m, b) informasi ketinggian satelit yang benar di dalam akurasi 0,0002°, c) stabilitas kedudukan satelit j a n g k a panjang yang benar di dalam akurasi 0,0002 derajat setiap 5 detik, d) informasi waktu absolut u n t u k masing-masing elemen gambar
[pixel] di dalam akurasi 370 p detik,
e) distorsi termal yang minimal pada s u m b u - s u m b u optik sensor dan a n t a r a sumbu optik dan sensor-sensor kedu-d u k a n satelit (Star Tracker ankedu-d Inertial
Reference Unit) sclama seluruh periode
orbital (~ 100 menit);
• Dapat menghasilkan daerah pengamatan yang luas, dengan lebar liputan s a t u a n citra 70 km a t a u lebih;
• Mempunyai sistem p e n a n g a n a n data dengan k ap a si t a s yang besar u n t u k pencapaian misi.
Untuk mencapai misi u t a m a ALOS u n t u k pemetaan, r a n c a n g a n satelit di-realisasikan dengan melengkapi satelit dengan dua b u a h sensor optik yaitu PRISM (resolusi spasial 2,5 m) dan AVNIR-2 (resolusi spasial, 10 m) dan
scbuah sensor Radar (PALSAR). Untuk m e n d u k u n g sensor-sensor pencitra ter-sebut dan u n t u k pencapaian tujuan misi, ALOS dilengkapi dengan subsistem pen-d u k u n g misi, a n t a r a lain: 1) Sub-sistem Pcngontrol Orbit dan Kedudukan Satelit
(Attitude and Orbit Control Sub-system),
2) Subsistem Penentuan Kedudukan Satelit dan Posisi secara Otonom [Attitude
Determination and Autonomous Position System, 3) Subsistem Penanganan Data.
2 . 3 Karakteristik Sensor dan Data Citra ALOS (PRISM, AVNIR-2, PALSAR)
Karakteristik ketiga b u a h sensor dan data citra pada satelit ALOS (Osawa, 2004; Rosenqvist, et. al, 2004; NASDA, 2004b; Ito, S., 2005; JAXA, 2006) diuraikan sebagai berikut:
Gambar 2 - 1 : Konfigurasi satelit ALOS di dalam orbit
G a m b a r 2-2: Karaktcristik sensor PRISM d a n contoh aplikasi d a t a PRISM: pcta ketinggian (elevasi) G u n u n g Fuji, J e p a n g , m c n g g u n a k a n data O P S / J E R S - l s t c r c o sebagai simulasi data PRISM stereo
2.3.1 Karakteristik s e n s o r citra PRISM
dan data PRISM adalah sensor yang diutamakan u n t u k pernetaan. Sensor PRISM adalah s u a t u kamcra pankromatik (520-770 nin] dcngan resolusi spasial 2,5 in pada nadir. Sensor PRISM terdiri dari tiga b u a h sistcm optik (3 set teleskop) yang bebas u n t u k p a n d a n g a n forumrd,
nadir dan backward u n t u k mcnghasilkan
citra stereoskopik scpanjang lintasan satelit. Masing-masing sistem optik lerscbtit terdiri dari tiga ccrmin dan beberapa dctcktor CCD u n t u k scanning dcngan
metodepush-broom. Kemampuan pengarahan sensor
melintang jejak satelit (cross track pointing) adalah (+/-1,5°) sehingga teleskop u n t u k p a n d a n g a n nadir meliput s a t u a n citra dengan lebar 70 km, teleskop forward dan backward masing-masing meliput
s a t u a n citra dengan lebar 35 km, dengan resolusi temporal p a d a d a s a r n y a 46 hari. Dengan karakteristik teknis PRISM ter-sebut, misi u t a m a u n t u k pemetaan topo-grafik global p a d a skala 1: 25.000 dan menghasilkan DEM [Digital Elevation Model) dengan resolusi yang baik a k a n dapat dicapai.
Gambar 2-2 mcnunjukkan karak-teristik sensor PRISM dan contoh aplikasi data PRISM yaitu peta ketinggian (elevasi) lahan G u n u n g Fuji, J e p a n g , mengguna-kan data O P S / J E R S - 1 stereo sebagai simulasi data PRISM stereo (Ito, S., 2005).
2.3.2 Karakteristik sensor dan data citra AVNIR-2
Tujuan u t a m a dari AVNIR-2 adalah u n t u k pemetaan p e n u t u p lahan, t a u a n bencana alam dan u n t u k peman-tauan lingkungan regional. Sensor AVNIR-2 adalah s u a t u pencitra multispektral dengan 4 kanal spektral p a d a daerah spektral tampak d a n inframerah dekat u n t u k pengamatan d a r a t a n dan zona garis pantai. Lebar liputan s a t u a n citra sebesar 70 km dengan resolusi spasial
10 meter. Dengan kemampuan side looking dari sensor, dan kemampuan sensor untuk melakukan p a n d a n g a n menyilang jejak satelit [cross track) (+/- 44°), pengamatan dacrah-daerah b e n c a n a dalam waktu pengulangan 2 hari dapat dilakukan, dan lebar liputan dapat m e n c a p a i 1500 km.
Dengan karakteristik teknis AVNIR-2, maka tujuan u t a m a dari AVNIR-2 u n t u k pemetaan p e n u t u p l a h a n dan p e m a n t a u a n b e n c a n a alam akan dapat dicapai. Citra hasil p e n g a m a t a n AVNIR-2 akan efektif digunakan u n t u k meng-hasilkan peta-peta liputan lahan dan peta-peta klasifikasi tata guna lahan u n t u k p e m a n t a u a n lingkungan regional.
Gambar 2-3 menunjukkan karak-teristik sensor AVNIR-2 dan contoh aplikasi data AVNIR-2 yaitu Peta klasifikasi tata guna lahan di Chiba Pref, J e p a n g dengan m e n g g u n a k a n d a t a TM-Landsat sebagai simulasi d a t a AVNIR-2 (Ito, S., 2005).
99
2 . 3 . 3 Karakteristik sensor dan data citra PALSAR
Sensor PALSAR dikembangkan oleh JAXA bekerja s a m a dengan MET1/ JAROS, Jepang. PALSAR adalah sensor gelombang mikro a t a u radar, beroperasi pada L-band (1270 Mhz/ 23,6 cm), u n t u k pengamatan siang dan malam hari, bebas awan dan cuaca.
Tiga mode operasi u t a m a dari PALSAR adalah 1) mode Fine yaitu mode resolusi tinggi dengan resolusi spasial 10 m dan mode operasi yang u m u m u n t u k observasi interferometrik dengan lebar liputan s a t u a n citra 70 km dalam polarisasi tunggal HH atau W (mode Fine FBS); mode Fine dilengkapi pula dengan polarisasi HH+HV atau W+VH (mode Fine FBD), 2) mode ScanSAR yaitu mode yang m e m u n g k i n k a n u n t u k memperoleh citra dengan lebar liputan s a t u a n citra sampai dengan 350 km dengan polarisasi tunggal HH atau W dan resolusi spasial
100 m di dalam a r a h azimuth dan range, 3) mode Polarimetrik yaitu mode yang dioperasikan dalam basis ekspcrimental, dalam polarisasi HH+VV+ HV+VH.
Dengan tcrsedianya data PALSAR dan AVNIR-2 dengan lebar liputan dan resolusi spasial yang sama pada waktu dan liputan akuisisi yang sama, dapat dipertimbangkan pemanfaatan data secara komplemen atau fusi data optik (AVNIR-2) dan radar (PALSAR), u n t u k meningkatkan ketelitian informasi yang dipcrolch pada daerah-daerah yang mayoritas ditutupi awan. Demikian j u g a dengan tersedianya d a t a citra multi polarisasi PALSAR, dapat dilakukan opera si-operasi multi polarisasi u n t u k meningkatkan ketelitian ekstraksi informasi p a d a b e r m a c a m aplikasi peme-taan (seperti pertanian, k e h u t a n a n dan lain sebagainya), observasi interfcromelrik atau kreasi DEM u n t u k tujuan aplikasi pemetaan.
Gambar 2-4 menunjukkan karak-teristik sensor PALSAR dan contoh aplikasi data PALSAR yaitu peta ketinggian (elevasi) lahan Gunung Fuji, Jepang dengan menggunakan data SAR/JERS-1 stereo sebagai simulasi data PALSAR stereo (Ito, S., 2005).
G a m b a r 2-3: Karakteristik sensor AVNIR-2 dan contoh aplikasi d a t a AVNIR-2 yaitu peta klasifikasi tata guna lahan di Chiba Pref, J e p a n g dcngan m e n g g u n a k a n d a t a TM-Landsat sebagai
simulasi data AVNIR-2
©PALSAR
atfTi* ,^1'
Characteristics
Mt. Fuji's terrain elevation map derived bj JEKS-I/OPS stereoSynthetic Aperture Radar (L baitdl.27GHz)) • Cross track pointing capability: 109~5l"
• Spatial resolution: 10m
• Sensor field of view: 70km, 350km (Scan mode), etc... • All-weather, day-and-night observation
Gambar 2-4: Karakteristik sensor PALSAR dan contoh aplikasi data PALSAR yaitu pcta kctinggian (elevasi (lahan G u n u n g Fuji, J e p a n g dengan menggunakan data SAR/JERS-1 stereo
2.4 Karakteristik Subsistem Pendukung Misi ALOS untuk Pemetaan
Untuk m e n d u k u n g sensor-sensor pencitra p a d a satelit ALOS dan u n t u k pencapaian tujuan misi, ALOS dilengkapi dengan subsistem p e n d u k u n g misi, sebagai berikut
• Subsistem Pengontrol Orbit dan Kedu-dukan Satelit (Attitude and Orbit Control
Subsystem);
• Subsistem Penentuan Kedudukan Satelit dan Posisi secara Otonom (Attitude
Determination and Autonomous Position System);
• Subsistem P e n a n g a n a n Data.
Untuk mengakomodasikan misi pemetaan dengan presisi tinggi, sistem satelit ALOS dilengkapi dengan subsistem pendukung misi dengan karakteristik yangunik (Rosenqvist, e.t. al, 2004; Osawa, Y, 2004 ), yang diuraikan seperti berikut:
2.4.1 Subsistem pengontrol kedudukan satelit dengan stabilitas tinggi
Pada saat observasi p e r m u k a a n daratan dilakukan dari s u a t u orbit yang tinggi, stabilitas kedudukan satelit adalah kritis. Untuk meminimalkan distorsi geo-metrik dalam citra, pergerakan kedudukan satelit (kecepatan sudut) dari w a h a n a ALOS distabilkan di dalam 0,0002 derajat setiap 5 detik, yang sesuai dengan 2,5 m, atau satu elemcn gambar {pixel), distorsi di dalam suatu scene 35 km2.
Gangguan-gangguan dari sumber vibrasi u t a m a , seperti mekanik pointing a n t e n a komuni-kasi relay data, m e k a n i s penggerak cermin pointing AVNIR-2, mekanis peng-gerak paddle array matahari, dan struktur antena PALSAR, secara hati-hati dikontrol dengan s u a t u teknik feed forward dan pengaturan parameter p a d a satelit.
2.4.2 Subsistem penentuan kedudukan dan posisi satelit yang presisi
Untuk mengakomodasikan peme-taan dengan presisi tinggi t a n p a meng-gunakan Titik Kontrol Tanah (Ground
Control Poini-GCP], telab dikembangkan
sistem baru u n t u k penentuan kedudukan dan posisi satelit. Suatu sistem pene-rima GPS (Global Positioning System) jenis penjejak fasa dengan sinyal pembawa frekuensi rangkap d u a (dual-frequency
carrier phase tracking GPS receivers.)
menghasilkan akurasi posisi sebesar l m , dan penjejak bintang (star trackers-STT) memberikan akurasi k e d u d u k a n satelit sebesar 0,0002 derajat, yang sesuai dengan
pointing p a d a nadir yang tidak tertentu
pada permukaan Bumi. STT dilengkapi dengan tiga b u a h sistem optik : dua buah digunakan secara simultan, dan yang s eb uah lagi sebagai cadangan. Untuk mencapai akurasi posisi bintang terbaik yang mungkin, sistem optik tersebut m e n g g u n a k a n s u a t u s t r u k t u r distorsi terma! rendah, yang mengimplementasikan persyaratan t e m p e r a t u r yang ketat.
2 . 4 . 3 J a m waktu absolut
J a m internal p a d a satelit ALOS secara komplit disinkronkan di dalam akurasi 404 nanodetik (tiga sigmaj ter-h a d a p waktu absolut GPS, yang meng-hasilkan akurasi waktu absolut orde 1 mikrodetik, sedangkan yang menggunakan oscillator kristal p a d a satelit yang tra-disional sebagai jam internal, memerlukan kalibrasi secara periodik.
2 . 4 . 4 Distorsi termal minimal
Selama s u a t u p u t a r a n orbit, variasi-variasi dalam input matahari sepanjang orbit tersebut menyebabkan distorsi termal dari bermacam komponcn dari instrumen dan struktur satelit, secara b e r u r u t a n yang dihasilkan dalam p e n u r u n a n daya guna. Untuk memini-malkan p e n g a r u h - p e n g a r u h dari distorsi termal, ALOS mencirikan s u a t u konsep bangku optik (optical bench) yang ter-integrasi dengan optik PRISM, penjejak bintang (star trackers-STT), unit referensi inersial (inertial referensi unit- IRV) dan sensor-sensor jitter (ADS), yang semuanya diintegrasikan p a d a satu bangku optik yang kaku. Bangku tersebut disclubungi dengan s u a t u Multi Layer Insulator (ML!]
sehingga memungkinkan kontrol tempera-tur di dalam (+/- 3° K). Struktempera-tur u t a m a satelit dan anggota-anggota tiang penopang diisolasi dengan MLI dan ekspansi termal dibatalkan dengan suatu ekspansi negatif; dengan demikian d i n a m a k a n CFRP.
2.4.5 Sistem penanganan data misi [mission data handling system) dengan kapasitas tinggi
Untuk mengakomodasi data dalam jumlah yang sangat besar yang
dihasil-kan oleh ketiga i n s t r u m e n t pengmderaan jauh pada satelit ALOS, satclit dilengkapi dengan suatu Perekam Data solid-state dengan k e m a m p u a n 96 GByte pada satelit. Aliran data dari s e m u a data global dari satelit kc stasiun bumi (down-linking) dilakukan sccara langsung ke Hatoyama
Earth Observation Center (EOC), J e p a n g
bagian u t a r a melalui Data Relay
Tech-nology Satellite (DRTS) milik JAXA Jepang.
DRTS diluncurkan ke orbit geostationer (E 90°) pada bulan September 2002, dan beroperasi dengan kecepatan data 240 Mbps [Ka-band). Transmisi langsung dari ALOS ke stasiun bumi-stasiun bumi lokal dapat dilakukan p a d a kecepatan data 120 Mbps [X-band).
2.5 Kemampuan S i s t e m Inderaja Satelit ALOS untuk Pemetaan
Tidak sepcrti satelit komersial resolusi tinggi yang beroperasi sekarang ini, sistem inderaja satelit ALOS mereali-sasikan k e m a m p u a n satelit ALOS u n t u k misi pemetaan (Ito, S., 2005, NASDA, 2004a, Osawa, 2004, Rosenqvist, et. al, 2004), sebagai berikut
• Dapat menghasilkan Digital Elevation
Model (DEM] dengan menggunakan
citra-citra stereo/tnp/et dari PRISM dengan pengamatan berulang dan kualitas lebih baik, dengan akurasi ketinggian sebesar 5 m, meskipun di dalam daerah yang ditutupi awan dengan menggunakan data citra radar PALSAR dan atau fusi data citra oplik AVNIR 2 dengan data citra PALSAR pada lintasan satelit
b e r s a m a dengan Sistem Kontrol Kedu-d u k a n Satelit Kedu-dengan kestabilan tinggi; • Dapat memberikan k e m a m p u a n
peme-taan tanpa Titik Kontrol Tanah [Ground
Control Point -GCP) dengan penentuan
posisi elemen gambar [pixel] tanpa menggunakan GCP dengan posisi akurasi tinggi dan penentuan kedudukan satelit dengan s t r u k t u r distorsi termal yang sangat rendah;
• Dapat menghasilkan liputan global (daerah pengamatan yang luas), dengan lebar liputan s a t u a n citra 70 km atau lebih (sampai 1500 km maksimum pada AVNIR-2) dengan k e m a m p u a n peng-a m peng-a t peng-a n berulpeng-ang (resolusi temporpeng-al) 46 hari atau dapat setiap 2 hari (untuk keperluan p e m a n t a u a n b e n c a n a alam); • Mempunyai sistem penanganan data
dengan ka p asi t a s yang besar u n t u k pencapaian misi dengan Penyimpan Data masif (96 G bytes) p a d a satelit; • Mempunyai k e m a m p u a n visibilitas yang
lebih lama dari s u a t u stasiun bumi penerima dengan menggunakan satelit
relay d a t a J e p a n g [Direct Relay Tech-nology Satelhtc-DRTS) di dalam orbit
Geostationer.
3 ANALISIS PEMANFAATAN ATAU POTENSI DATA ALOS UNTUK APLIKASI PEMETAAN
Potensi data ALOS (PRISM, AVNIR-2 dan PALSAR) u n t u k bermacam aplikasi, telah dikaji dengan menggunakan data simulasi PRISM, AVNIR-2 dan PALSAR (menggunakan data inderaja lain yang menyerupai seperti OPS-JERS-1, SAR-JERS-1, TM-Landsat) (NASDA, 2005; Ono, 2004; JAXA, 2005). Di dalam kajian-kajian tersebut ditunjukkan bahwa sistem inderaja satelit ALOS dapat menghasilkan data PRISM, AVNIR-2 dan PALSAR dengan kualitas homogen untuk perolehan peta-peta global skala 1: 25.000 meliputi data elevasi, vegetasi, tata guna lahan dan p e n u t u p lahan. Dengan karakteristik teknis atau spesifikasi dari data PRISM, ditunjukkan tujuan u t a m a dari PRISM u n t u k pemetaan topografik global pada
skala 1: 25.000 dan menghasilkan DEM
(Digital Elevation Mode!) dengan resolusi
yang baik akan d a p a t dicapai. Demikian pula dengan karakteristik teknis AVNIR-2, tujuan u t a m a dari AVNIR-2 u n t u k peme-taan p e n u t u p lahan d a n p e m a n t a u a n bencana alam a k a n dapat dicapai. Citra hasil pengamatan AVNIR-2 akan efektif digunakan u n t u k menghasilkan peta-peta liputan lahan dan peta-peta-peta-peta klasifikasi tata g u n a l a h a n u n t u k p e m a n t a u a n lingkungan regional. Data PALSAR di-gunakan u n t u k p e n g a m a t a n siang dan malam hari dan kondisi berawan atau cuaca buruk. Pemanfaatan data secara komplemen atau fusi data optik (AVNIR-2) dan radar (PALSAR), dapat pula dilakukan u n t u k meningkatkan ketelitian informasi yang diperoleh.
Dalam pemanfaatan data PRISM, AVNIR-2, PALSAR dan d a t a inderaja lainnya, yang berorientasi p a d a keter-sediaan data d a n k e b u t u h a n jenis infor-masi, faktor-faktor yang menjadi pertim-bangan u n t u k m e l a k s a n a k a n aplikasi kasus-kasus pemetaan atau perencanaan wilayah, pengelolaan s u m b e r daya alam dan lingkungan m a u p u n u n t u k penge-lolaan bencana alam dan lain sebagainya dengan hasil yang efektif dan efisien adalah. scbagai bcrikut 1) Pemilihan data yang menyangkut : pemilihan k a n a l / resolusi atau komhinasi kanal spektral dan resolusi spasial, resolusi temporal dan resolusi radiometrik serta luas liputan satuan citra, 2) Penentuan prosedur atau teknik dan metode pengolahan dan analisis data citra, dan 3) Pemanfaatan data secara komplemen atau fusi data optik dan radar, dapat p u l a dipertim-bangkan u n t u k meningkatkan ketelitian informasi yang diperoleh, t e r u t a m a pada daerah yang mayoritas d a e r a h cakupan citra ditutupi awan.
Untuk aplikasi pemetaan, faktor penting yang mempengaruhi akurasi hasil pemetaan adalah 1) ketelitian informasi geometris dan 2) ketelitian informasi
radiometrik dari d a t a citra ALOS. Seperti telah dijelaskan p a d a bagian sebelumnya dengan persyaratan-persyaratan dalam perancangan sistem, satelit ALOS yang merealisasikan k e m a m p u a n satelit ALOS u n t u k misi atau aplikasi pemetaan dengan akurasi ketinggian lahan p a d a pemetaan akan dapat dicapai (3-5 m) dengan tanpa m e n g g u n a k a n Titik Kontrol Tanah.
Ketelitian informasi radiometrik m e r u p a k a n ketelitian identifikasi atau deteksi. Untuk keperluan identifikasi atau deteksi, data PRISM dengan resolusi spasial yang lebih tinggi dari AVNIR-2, akan memberikan detail informasi yang lebih akurat. Dengan kctersediaan citra PRISM dalam 1 kanal spektral pankro-matik a t a u d a p a t menghasilkan citra stereo m e n g g u n a k a n d a t a citra PRISM
nadir, forward dan backward, dapat
dilakukan kreasi Digital Elevation Model (DEM) atau peta 3 Dimensi. Seperti telah ditunjukkan pada Gambar 2-2, tampak contoh peta ketinggian (elevasi) lahan Gunung Fuji, Jepang, menggunakan data citra OPS/JERS-1 stereo sebagai simulasi data PRISM stereo (Ito, S., 2005).
Gambar 3-1 menunjukkan pula contoh Iain dari peta ketinggian (elevasi) dengan kreasi DEM [Digital Elevation
Model] ; pemetaan menggunakan data
stereo PRISM (simulasi menggunakan data stereo OPS/JERS-1) (NASDA, 2005).
Data AVNIR-2 mempunyai resolusi spasial yang lebih rendah dari PRISM. Akan tetapi u n t u k tujuan identifikasi atau deteksi, dengan resolusi spasial 10 m, dan dengan ketersediaan data dalam 4 kanal spektral t a m p a k dan inframerah dekat, a k a n m e m b a n t u dalam identifikasi yaitu dengan menggunakan operasi-operasi kombinasi spektral. Seperti telah ditun-jukkan pada Gambar 2-3, tampak contoh
peta klasifikasi tata g u n a lahan di Chiba Pref, J e p a n g menggunakan data TM-Landsat sebagai simulasi data AVNIR-2 (Ito, S., 2005).
DEM (Digital Slevatioa Model) creation
G a m b a r 3 - 1 : C o n t o h k r e a s i DEM {Digital Elevation Mode!), p e m e t a a n m c n g g u n a k a n d a t a stereo PRISM ( s i m u l a s i m e n g g u n a k a n d a t a s t e r e o O P S / J E R S - 1 )
G a m b a r 3 - 2 : C o n t o h d a t a c i t r a Parish a r p e n / A LOS d a r i AVNIR-2 + PRISM (resolusi 2 , 5 m) d i b a n d i n g k a n d e n g a n citra AVNIR-2/ALOS (resolusi 10 m) d a e r a h J a k a r t a , I n d o n e s i a D e n g a n t e r s e d i a n y a d a t a PRISM, AVNIR2, d a n PALSAR y a n g m e m u n g k i n -k a n u n t u -k a -k u i s i s i d a e r a h p e n g a m a t a n y a n g s a m a , d a p a t d i l a k u k a n o p e r a s i -o p e r a s i p e n g -o l a h a n d a n a n a l i s i s c i t r a dari d a t a m u l t i s e n s o r t e r s e b u t u n t u k m e m p e r o l e h h a s i l i n f o r m a s i y a n g o p t i m a l u n t u k s u a t u a p H k a s i t e r t e n t u . C o n t o h d a t a citra P a n s h a r p e n / A L O S dari AVNIR-2
+ PRISM (resolusi 2 , 5 m) d i b a n d i n g k a n d e n g a n citra AVNIR-2/ALOS (resolusi 10 m) d a e r a h J a k a r t a , I n d o n e s i a d a p a t dilihat p a d a G a m b a r 3-2, s e d a n g k a n G a m b a r 3-3 m e n u n j u k k a n c o n t o h d a t a citra r e s o l u s i 2 , 5 m d a t a c i t r a P a n s h a r p e n / ALOS dari AVNIR-2+PRISM (resolusi 2,5 m) y a n g d a p a t m e n g h a s i l k a n p e t a s k a l a 1 : 2 5 . 0 0 0 d a e r a h J a k a r t a , I n d o n e s i a . (NASDA, 2 0 0 5 ) . 104
2.Sm resolution data can produce 1 /25,000 scale map
Gambar 3-3: Contoh data citra resolusi 2,5 data citra Pansharpen/ALOS dari AVNIR-2 + PRISM (resolusi 2,5 m) yang d a p a t meng-hasilkan peta skala 1: 25.000 daerah J a k a r t a , Indonesia
DEM creation
Gambar 3-4: Contoh citra DEM yang dihasilkan dari citra interferometry (SAR-JERS-1) (data simulasi PALSAR ALOS), G u n u n g Fuji, J e p a n g
Data PALSAR terutama digunakan u n t u k daerah-daerah yang hampir selalu ditutupi awan, dan u n t u k pengamatan malam hari dan kondisi cuaca buruk. Pada daerah-daerah yang mayoritas ditutupi awan, dapat dipertimbangkan penggunaan fusi data optik dan radar. Pemanfaatan data secara komplemen a t a u fusi data optik (AVNIR-2} dan radar (PALSAR), dapat dipertimbangkan u n t u k meningkatkan ketelitian informasi yang diperoleh pada daerah-daerah yang mayoritas ditutupi awan. Dengan tersedianya data citra multi polarisasi PALSAR, d a p a t dilakukan operasi-operasi multi polarisasi u n t u k meningkatkan ketelitian ekstraksi infor-masi pada b e r m a c a m aplikasi pemetaan (seperti pertanian, k e h u t a n a n dan lain sebagainya), observasi interferometrik atau kreasi DEM u n t u k tujuan aplikasi peme-taan. Seperti telah ditunjukkan p a d a Gambar 2-4, t a m p a k peta ketinggian (elevasi) lahan Gunung Fuji, Jepang meng-gunakan d a t a SAR/JERS-1 sebagai simulasi data PALSAR stereo (Ito, S., 2005).
Contoh lainnya Gambar 3-3 me-nunjukkan contoh citra DEM yang di-hasilkan dari citra interferometri (SAR-JERS-1) (data simulasi PALSAR ALOS), Gunung Fuji, J e p a n g (NASDA, 2005).
Hasil kajian ini m e n u n j u k k a n bahwa karakteristik teknis satelit ALOS, sensor PRISM, AVNIR-2, PALSAR dan subsistem pendukung misi adalah secara penuh memenuhi persyaratan-persyaratan sistem u n t u k aplikasi Pemetaan.
4 KESIMPULAN
Berdasarkan kajian dan analisis yang dilakukan, dapat disimpulkan sebagai berikut :
• Satelit ALOS dilengkapi dengan tiga buah sensor inderaja dan subsistem pendukung misi u n t u k mencapai misi utama ALOS. Tiga b u a h sensor tersebut adalah d u a b u a h sensor optik yaitu sensor PRISM (Panchromatic Remote
Sensing Instrument for Stereo Mapping)
dan sensor AVNIR-2 {Advanced Visible
and Near Infrared Radiometer type-2),
sebuah sensor gelombang mikro yaitu
PALSAR (Phased Array type L-band
Syntetic Aperture Radar);
• U n t u k pencapaian misi ALOS u n t u k pemetaan, satelit ALOS dilengkapi dengan subsistem p e n d u k u n g misi, yaitu 1) Subsistem Pengontrol Orbit dan Kedudukan Satelit [Attitude and Orbit
Control Subsystem) dengan kestabilan
tinggi p a d a lintasan satelit dengan pengamatan berulang, 2) Subsistem Penentuan Kedudukan Satelit dan Posisi secara Otonom [Attitude Determination
and Autonomous Position System) dengan
s t r u k t u r distorsi termal yang sangat r e n d a h d a n memberikan posisi elemen citra [pixel) akurasi tinggi, 3) Subsistem Penanganan Data, yang mempunyai kapasitas penyimpanan data yang besar (96 Gbyte);
• Satelit ALOS mempunyai karakteristik yang unik u n t u k misi pemetaan dengan keunggulan kemampuan sebagai berikut: 1) Dapat menghasilkan liputan global dengan p e n g a m a t a n berulang dan daerah p e n g a m a t a n yang luas, dengan lebar liputan s a t u a n citra 70 km atau lebih, 2) Dapat menghasilkan Digital
Elevation Model (DEM) dengan akurasi
ketinggian 3-5 m, dari citra pankhromatik dengan resolusi 2, 5m atau citra-citra steroskopik/ triplet (PRISM) meskipun di dalam daerah yang ditutupi awan dengan m e n g g u n a k a n d a t a citra dari sensor PALSAR, a t a u fusi data dari sensor optik AVNIR d a n PALSAR, 3) Dapat menghasilkan pemetaan tanpa Titik Kontrol T a n a h [Ground Control Point-GCP), 4) Mempunyai sistem penanganan d a t a dengan k a pa si t as yang besar (96 Gbyte) u n t u k pencapaian misi, 5) Visibilitas yang lebih lama dari suatu stasiun bumi penerima dengan meng-gunakan satelit relay data Jepang [Direct
Relay Technology Satellite-DWTS) di
dalam orbit Geostationer;
• Karakteristik teknis dari satelit ALOS, sensor PRISM, AVNIR-2, PALSAR dan subsistem p e n d u k u n g misi memenuhi persyaratan-persyaratan sistem secara p e n u h u n t u k misi a t a u aplikasi peme-taan.
• Data PRISM, AVNIR-2, PALSAR akan efektif u n t u k aplikasi pemetaan dengan k e m a m p u a n teknis satelit, sensor dan subsistem pendukung pada ALOS, sistem inderaja satelit ALOS dapat menghasil-kan data dengan kualitas homogen u n t u k peta-peta global skala 1: 25.000 meliputi data elevasi, vegetasi, tata guna lahan dan p e n u t u p lahan;
• Hasil kajian ini dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam pemilihan atau pemanfaatan d a t a ALOS u n t u k aplikasi pemetaan. Hasil ini dapat pula menjadi s u a t u pertimbangan dalam pengembangan Stasiun Bumi Inderaja yang dikelola oleh LAPAN u n t u k men-jamin kontinuitas pelayanan bagi para
pengguna data inderaja di Indonesia, begitu pula dalam pengembangan teknologi Inderaja di Indonesia.
DAFTAR RUJUKAN
I to, S., 2005. Space Activities of J AX A,
Next Generation Earth Observation Satellite System, JAXA (Japan
Aero-space Exploration Agency), J a p a n . JAXA (Japan Aerospace Exploration
Agency), 2004. Gazing into Earth "s Expression, Advanced Land Ob-serving Satellite (ALOS), Earth Observation Research Center, J a p a n .
(www. nasda. go. j p / p r o j e c t s / a l o s / index-e.html);
(www.jaxa.jp/missions/projects/sat /eos/alos/index-i.html);
JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), 2005. ALOS Data Aplication
to Landslide and Earthquake, Earth
Observation Research and Appli-cation Centre, J a p a n .
(http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS/ind ex J . htm).
Maeda, K. and K, TODA., 2005. Data
Compression and Data Relay for Transmission of ALOS Data, JAXA
(Japan Aerospace Exploration Agency), J a p a n .
NASA, 2 0 0 3 . Landsat-7 Science Team and Scientist from USGS-NASA,
Preliminary Assesment of The Value of Landsat-7 ETM+ Data Following Scan Line Corrector Malfunction,
EROS Data Center, Sioux Falls, SD 57198, USA.
NASDA (National Space Development Agency of J a p a n ) , 2004a, ALOS
Advanced Land Observing Satellite,
Satellite and Program, J a p a n . NASDA (National Space Development
Agency of J a p a n ) , 2004b, ALOS
Advanced Land Observing Satellite, Sensor and Product., J a p a n .
NASDA (National Space Development Agency of J a p a n ) , 2 0 0 5 , Aplications
ALOS-Advanced Land Observing Satellite, J a p a n .
NASDA, EORC (Earth Observation Research Centre), 2006.
(http: // www. eorc. nasda. go. j p / ALOS/img_up/av2_060609.htm); (http://www.eorc.nasda.go.jp/ALOS /img_up/av2_0606014.htm); (www.eorc.nasda.go.jp/ALOS/img_ u p / d i s _ 0 6 0 7 2 1 . h t m ) ;
Ono, M., 2004. Application of Satellite Images
focused on Disaster Management,
Remote Sensing Technology Center of J a p a n , J a p a n .
Osawa, Y., 2004. Optical and Microwave
Sensor on Japanese Mapping Saiellite-ALOS, J a p a n Aerospace Exploratium
Agency (JAXA), J a p a n .
Osawa, Y, 2 0 0 5 , Characterislics of the
ALOS for applications in disaster management, Asian WS on Satellite
Technology Data Utilization for Disaster Monitoring, JAXA/ALOS, J a p a n .
Rosenqvist, A., Daisuke Ichitsubo, Yuji Osawa, Akihiro Matsumoto, Norimasa Ito, and Takashi Hamazaki, 2004.
A brief overview of the Advanced Land Observing Satellite (ALOS) and its potensial for marine application,
Earth Observation Research & Application Center, JAXA, Harumi
1-8-10-X23, Chuo-ku, Tokyo 104-6 0 2 3 , J a p a n .
