Name of the Presentation

(1)

PROGRAM MAGISTER ILMU GEOGRAFI UI

MK: PRINSIP SIG DAN PJ

Jenis Citra PJ

September 2009

Minggu

ke Tanggal Materi Kuliah Dosen

1 2 September 2009 Pengenalan MK dan Dasar-dasar PJ 4

2 9 September 2009 PJ Aktif dan Pasif 3

3 16 September 2009 Jenis Citra PJ 4

4 30 September 2009 Pre-processing 1

5 7 Oktober 2009 Penajaman Citra 1

6 14 Oktober 2009 Interpretasi Citra secara Manual/Dijital 1 7 21 Oktober 2009 UTS

8 28 Oktober 2009 Klasifikasi Citra 1

9 4 November 2009 Kartografi, Topologi dan Konsep SIG 3 10 11 November 2009 Database dan Konsep Analisis SIG 2 11 18 November 2009 Infrastruktur Data Spasial Nasional 2

12 25 November 2009 Aplikasi PJ - SIG 2

13 2 Desember 2009 Presentasi Mahasiswa 4

14 9 Desember 2009 UAS

JADWAL KULIAH

Definisi penginderaan jauh:

“ pengukuran atau perolehan

(acquisition) informasi obyek atau

fenomena dengan bantuan alat

perekam yang secara fisik tidak

disertai kontak langsung dengan

obyek atau fenomena yang diamati

” (Colwell, 1997).

Instrumen remote sensing

mengumpulkan informasi obyek

atau fenomena dalam cakupan

IFOV

(instantaneous-field-of-view). Sensor terletak di orbit

platform atau di suborbit platform.

D =

ββββ

x H

-Pada ketinggian rendah, IFOV kecil dan sebaliknya,

-Makin kecil IFOV, makin tinggi resolusi/makin detil rekamannya

- Landsat 1 s/d 3 berada pd ketinggian 913 km (ketinggian aktualnya bervariasi antara 880 – 940 km), sehingga resolusi spasialnya tidak tepat 79 m tetapi bervariasi antara 76 s/d 81 m,

(2)

GRE = IFOV x H

where IFOV is measured in radians

H

IFOV

GRE

Image width = 2 x tan(TFOV/2) x H

where TFOV is measured in degrees

H

• Image pixels often idealised as

rectangular array with no overlap

• In practice (e.g. MODIS)

– IFOV not rectangular

– function of swath width, detector design and scanning mechanism

– see later....

IFOV and ground resolution

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

(3)

DASAR-DASAR PJ

Remote: seberapa jauh ? Survei batimetri termasuk remote sensing ?

Rontgen tubuh termasuk remote sensing ?

Akuisisi Data Penginderaan Jauh

Serapan dan Pantulan Obyek

CARA PENYAPUAN

DETEKTOR SENSOR

1. 1. WHISKBROOM: Across

WHISKBROOM: Across--Track Scanners

Track Scanners

2. 2. PUSHBROOM: Along

PUSHBROOM: Along--Track Scanners,

Track Scanners, linear

linear

sensor array (tanpa putaran cermin)

(4)

TIPE SENSOR PJ

Tipe Sensor Pasif Aktif scanning scanning non-scanning non-scanning imaging non imaging Microwave radiometer Magnetic sensor Gravimeter Fourier spectrometer Others (Resistivity, etc) imaging Camera Monochrome Natural Color Infrared Color Infrared Others

Image plane scanning

Object plane scanning

TV camera Solid scanner Optical mechanical scanner Microwave radiometer non-imaging imaging Microwave radiometer Microwave altimeter Laser water depth meter Laser distance meter Image plane scanning Object plane scanning

Passive phased array radar Real aperture radar Synthetic aperture radar

Across-Track /Whiskbroom Scanners

Characteristics

of the

of the Daedalus

Daedalus

Airborne

Multispectral

Scanner

Along-Track /Pushbroom Scanners

Characteristics

of the

of the Daedalus

Daedalus

Airborne

Multispectral

Scanner

Comparing Sensor Types

Sensor Type

Sensor TypeSensor Type

Sensor Type AdvantagesAdvantagesAdvantagesAdvantages DisadvantagesDisadvantagesDisadvantagesDisadvantages

Digital Frame Camera Area Array

Well defined geometry; long integration time

Many detectors required

Linear Array (Pushbroom) Uniform detector response in along-track direction; no mechanical scanner; somewhat long integration time

Many detectors per line required; complex optics

Whiskbroom: Scanning mirror and single discrete

detector (filters)

Uniformity of detector response over the scene; simple optics

Short dwell time per pixel; high band width and time response of detector Whiskbroom: Scanning

mirror and multiple discrete detectors (filters)

Uniformity of detector response over swath; simple optics

High band width and time response of detector

Whiskbroom: Scanning mirror and discrete detectors (dispersing

element)

Uniformity of detector response over the scene or swath; simple optics; more and narrower bands possible

Many detectors per line required; complex optics; high time response of detector

Hyperspectral Area Array Uniform detector response in along-track direction; no mechanical scanner; somewhat long integration time; more and narrower bands possible

Many detectors per line required; complex optics

(5)

Terkait dengan IFOV, resolusi

radiometrik, resolusi spektral dan

resolusi spasial, ada trade-off

jelaskan ?

Pengumpulan Data Penginderaan Juah

Data PJ dikumpulkan menggunakan sistem aktif dan pasif, Sistem PJ mengumpulkan data dalam bentuk analog (mis.

Hard copy foto udara, atau video data) dan digital (mis. raster nilai kecerahan),

Sistem Penginderaan Jauh dan

Karakteristiknya (1)

Sistem Penginderaan Juah dan

Karakteristiknya (2)

(6)

Spectral Reflectance Mineral pada Sensor ASTER

Resolusi Spasial vs Sekala Peta

Proses Penginderaan Jauh

_{PROSES ANALISA DALAM PJ}

1.

1. Pernyataan masalah,Pernyataan masalah, 2.

2. Pengumpulan materi Pengumpulan materi pendukung, pendukung, 3.

3. Pelingkupan (scoping) dan Pelingkupan (scoping) dan perencanaan,

perencanaan, 4.

4. Perolehan data dan anlisa,Perolehan data dan anlisa, 5.

5. Hasil awal,Hasil awal, 6.

6. Accuracy assessment, Accuracy assessment, review dan diskusi, review dan diskusi, 7.

(7)

Ekstraksi Informasi Biofisik dan

Sistem Penginderaan Juah

Pengolahan Data Analog vs Data Digital

HUBUNGAN AT-SENSOR RADIANCE

DENGAN DN

Pengertian Dijital Number (DN)

70 53 41 64 84 85 81 88 91 87 79 77 45 38 59 77 84 86 85 85 80 82 69 44 32 45 72 86 82 78 88 79 86 87 65 40 41 75 79 78 93 86 93 106 106 84 56 43 58 75 104 104 100 101 95 91 83 51 39 56 105 110 97 88 84 85 87 77 59 44 96 103 89 79 79 75 77 79 74 72 87 93 97 90 82 76 70 67 61 71 79 81 88 97 93 85 78 74 70 72 81 75 78 85 94 97 92 84 80 72 Pixel

What you see… What your computer sees…

Digital Number (DN) Digital numbers (DNs)

typically range from 0 to 255; 0 to 511; 0 to 1023, etc. These ranges are binary scales: 28_=256;

(8)

Light

B1 B2

B3 Each one of these is

a single detector.

KOMPOSIT WARNA YANG DISUSUN

DARI KOMBINASI BAND

70 53 41 64 84 85 81 88 91 87 79 77 45 38 59 77 84 86 85 85 80 82 69 44 32 45 72 86 82 78 88 79 86 87 65 40 41 75 79 78 93 86 93 106 106 84 56 43 58 75 104 104 100 101 95 91 83 51 39 56 105 110 97 88 84 85 87 77 59 44 96 103 89 79 79 75 77 79 74 72 87 93 97 90 82 76 70 67 61 71 79 81 88 97 93 85 78 74 70 72 81 75 78 85 94 97 92 84 80 72 70 53 41 64 84 85 81 88 91 87 79 77 45 38 59 77 84 86 85 85 80 82 69 44 32 45 72 86 82 78 88 79 86 87 65 40 41 75 79 78 93 86 93 106 106 84 56 43 58 75 104 104 100 101 95 91 83 51 39 56 105 110 97 88 84 85 87 77 59 44 96 103 89 79 79 75 77 79 74 72 87 93 97 90 82 76 70 67 61 71 79 81 88 97 93 85 78 74 70 72 81 75 78 85 94 97 92 84 80 72 70 53 41 64 84 85 81 88 91 87 79 77 45 38 59 77 84 86 85 85 80 82 69 44 32 45 72 86 82 78 88 79 86 87 65 40 41 75 79 78 93 86 93 106 106 84 56 43 58 75 104 104 100 101 95 91 83 51 39 56 105 110 97 88 84 85 87 77 59 44 96 103 89 79 79 75 77 79 74 72 87 93 97 90 82 76 70 67 61 71 79 81 88 97 93 85 78 74 70 72 81 75 78 85 94 97 92 84 80 72 columns (x) ro w s ( y )

Greyscale is typically used to display a single band… …while RGB (“Red”, “Green”, “Blue”) images can display 3 bands, corresponding to the red, green and blue phosphors on a monitor. Computer monitor colors are additive, meaning “true” red + green + blue = white.

PERBANDINGAN GREY SCALE DAN RGB

_{FORMAT DATA}

• raw – no header • geoTIFF

– variant of TIFF that includes geolocation information in

header (http://remotesensing.org/geotiff/geotiff.html)

• HDF

– Hierarchical Data Format (http://hdf.ncsa.uiuc.edu/) – self-documenting, with all metadata required to read an

image file contained within the image file – variable length subfiles

– NASA specific version: EOS-HDF

(http://hdf.ncsa.uiuc.edu/hdfeos.html)

• NITF

– National Imagery Transmission Format

(http://remotesensing.org/gdal/frmt_nitf.html)

(9)

FORMAT

DATA

Light generates a voltage when it hits the sensor plate. The voltage is sampled for a discrete amount of time (∆t), and is “quantized” and recorded as a digital number (DN). 16 25 10 t1 to t2 DN Detector A subset of wavelengths is allowed to pass to the detector. This subset is referred to as a spectral band.

Filter

Important: the detector has a set field of view, and therefore measures RADIANCE. Light

PROSES PEREKAMAN DN

PADA DETEKTOR

Direct Receiving System （ＴＢＤ）（ＴＢＤ）（ＴＢＤ）（ＴＢＤ）・Data Processing (Level-0→Level-1) (Higher Level Product) ・Mission Operation (Mission Planning・Command)

・Data Archives and Distribution Pacific Network TDRS ASTER GDS TDRSS USA EOSDIS ASTER Data User ATLASⅡⅡⅡⅡ User TERRA ASTER

Product Product DARDPR

Science Data Engineering Data Telemetry Data Comm and Activity Telemetry Data Expedited Data Set

Products(Level-1 etc.) Level 0 Data DAR DPR Japan ＡＰＡＮ ＡＰＡＮ

PENGIRIMAN DATA ASTER

GROUND STATIONS

(10)

Typically, the DN is a linear function of radiance such that:

L

i,d

= g

d

DN

i,d

+ o

d

, where:

• L

i,d

= radiance of observation i for a given detector d

• DN

i,d

= digital number of observation i and for a given

detector d

• g

d

= gain for a given detector

• o

d

= offset for a given detector

Gain and offset are determined empirically, and gains and offsets

can (and do!) vary from one detector to the next, as well as

change over time.

• Spatial Resolution: the smallest angular or linear separation

between two objects resolvable by the sensor

– Recall that D = H’*IFOV; spaceborne sensors typically have a fixed orbit (H’ is constant) and fixed optics (IFOV is constant), therefore the spatial resolution is fixed, and can be reported in units of distance instead of angle.

• For example, a LANDSAT TM non-thermal bands have a spatial resolution of 30m x 30m.

• Spatial Extent: the number of samples x the number of lines

– Sample: pixel coordinate perpendicular to the sensor direction

• Pushbroom sensors: # of samples = # of detectors in linear array • Whiskbroom sensors: # of samples is related to the number of detectors,

the IFOV and the AFOV.

• Swath width: the total AFOV, converted to distance units

– Line: pixel coordinate parallel to the sensor direction

• This is a function of the specific data recording and transmission technologies.

RESOLUSI SPASIAL

Swath Width Angular Field of View (AFOV)

• Spectral resolution

– The number, wavelength position and width of spectral

bands a sensor has

– A band is a region of the EMR to which a set of detectors

are sensitive.

– Multispectral sensors have a few, wide bands

– Hyperspectral sensors have a lot of narrow bands

(11)

We typically describe sensor bands in two ways:

1. The peak wavelength and the nominal bandwidth (the total range of wavelengths to which a detector is sensitive).

2. The peak wavelength and the full width at half maximum (FWHM).

MSS has 4 spectral bands: •Band 1: 0.5 to 0.6 µm (green) •Band 2: 0.6 to 0.7 µm (red) •Band 3: 0.7 to 0.8 µm (near IR) •Band 4: 0.8 to 1.1 µm (near IR)

• Radiometric resolution: the difference in signal strength resolvable by the

sensor

– Reported in terms of bits: n-bits = 2n_{levels of sensitivity.}

• A 6-bit sensor can record 26levels of brightness, or 64 levels. A 12-bit sensor can record 212_{levels of brightness, or 4096 levels.}

• Radiometric extent: the range of brightness values a sensor band is

sensitive to:

– While there is a “zero” point (e.g. zero radiance is received by the sensor), there is no physical limit on how bright a pixel can be. Depending on the purpose of the sensor, this maximum is set accordingly. It can be controlled by having a smaller IFOV, shorter sampling time or narrower bands.

– This upper limit causes detector saturation. All radiance values above the upper limit on radiance are set to the DN max (for a 6-bit sensor, these saturated pixels would be assigned “63”).

RESOLUSI RADIOMETRIK

8-bit 256 greys 6-bit 64 greys 4-bit 16 greys 3-bit 8 greys 2-bit 4 greys 1-bit 2 greys

(12)

• Temporal resolution: the shortest amount of time

between image acquisitions of a given location.

– Polar orbiting satellites

– Geosynchronous

– Aerial

• Temporal extent: the time between sensor launch and

retirement.

– Important to consider if historical data is necessary.

RESOLUSI TEMPORAL

• Nadir: sensor points straight down

• Off-nadir: sensor pointed at an angle

– Some sensors have detectors which are pointable (e.g. the

detector arrays themselves can rotate).

– Other sensors have a set of fixed, off-nadir detectors.

One pass on days: D+10 D+5 D D-5

Swath observed 60 km

One pass on days: D+10 D+5 D D-5

Swath observed 60 km 70.5Þ Df 60Þ Cf 45.6Þ Bf 0Þ nadir 70.5Þ Da 60Þ Ca 26.1Þ Af 26.1Þ Aa 45.6Þ Ba 425 – 467 nm Sensors View angle 70.5Þ 60Þ 45.6Þ 26.1Þ 0Þ 26.1Þ 45.6Þ 60Þ 70.5Þ DfCf BfAfAnAaBaCaDa 275 x 275 m 1.1 x 1.1 km 275 m x 1.1 km 543 – 571 nm 660 – 682 nm 846 – 886 nm 70.5Þ Df 60Þ Cf 45.6Þ Bf 0Þ nadir 70.5Þ Da 60Þ Ca 26.1Þ Af 26.1Þ Aa 45.6Þ Ba 425 – 467 nm Sensors View angle 70.5Þ 60Þ 45.6Þ 26.1Þ 0Þ 26.1Þ 45.6Þ 60Þ 70.5Þ DfCf BfAfAnAaBaCaDa 275 x 275 m 1.1 x 1.1 km 275 m x 1.1 km 543 – 571 nm 660 – 682 nm 846 – 886 nm

PENGAMATAN NADIR DAN OFF-NADIR

P ix e l S iz e

Spectral Band Width

P ix e l S iz e Swath Width

(13)

S w a th W id th Repeat Time

The instantaneous field of view (IFOV) is the

cone angle in which the incident energy on

the detector is focused.

Objective Detector Cone of light Angle = IFOV D H’

IFOV

Linear array (“pushbroom”): similar to an area array, but has only 1 row of detectors. The array is moved in a single direction, and a radiance reading is taken at regular intervals. There will be 1 linear array/spectral band, and filters are used to narrow restrict the wavelengths.

Linear array: the width (in pixels) of an image equals the number of detectors. Objective lens

While the width of a pixel is easily calculated, the length is a function of both the IFOV, the speed the sensor is traveling and the detector sampling rate.

IFOV (1 detector)

Angular field of view

PUSHBROOM

Swath width

Rotating mirror

Detector

The pixel width is a function of the mirror rotation rate and the IFOV, the pixel length is a function of the IFOV, sensor speed and sampling rate. Scanning mirror and single discrete detectors (whiskbroom) and filters: in the most simple configuration, there is only 1 detector per spectral band. A rotating mirror changes the angle of the incident light source (and therefore what portion of the ground is being detected). The length of time a detector sees a ground target is the dwell time. There are filters to restrict the wavelengths.

Angular field of view

WHISKBROOM

(14)

Scanning mirror and multiple discrete detectors (whiskbroom) and filters: a modification to this design uses a linear array of detectors for each spectral band. The mirror angles the light across these multiple detectors instead of just one. This also uses filters to restrict the wavelengths for each band.

While a pushbroom sensors may have thousands of detectors per spectral band, scanning mirror sensors usually only have a few. If there are 6 detectors per array, every 6th pixel in the image is from a given detector.

WHISKBROOM

WHISKBROOM –

– multiple detektor

multiple detektor

Scanning mirror and multiple discrete detectors (whiskbroom) and dispersing element: a second modification is, instead of wide band filters, a dispersing element (a prism) breaks the incoming light into their component wavelengths and disperses the light across a linear array of detectors. A rotating mirror and forward sensor movement create the spatial arrangement of pixels.

The major benefit of using a dispersing element vs. a set of filters is that much smaller bands can be detected without a massive amount of additional hardware (there is not 1 filter per band, like in the previous sensors).

WHISKBROOM

WHISKBROOM –

– multiple detektor

multiple detektor

Hyperspectral area array: this combines the pushbroom linear array with a dispersing element.

xmin

xmax

KOMBINASI PUSHBROOM

(15)

DASAR-DASAR PJ

NAMA FREKWENSI (Hz) PANJANG GELOMBANG (m)

Interaksi energi

Interaksi

energi--benda di atmosfer,

benda di atmosfer,

pada area studi, dan

di detektor PJ

Sumber

Sumber energi

energi elektromagnetik

elektromagnetik

Fusi

Fusi termonuklirtermonuklir berlangsungberlangsung didi permukaanpermukaan mataharimatahari menghasilkanmenghasilkan energienergi elektromagnetikelektromagnetik dengandengan spektrum

spektrum yang yang kontinyukontinyu. . ProsesProses yang yang berlangsungberlangsung dalamdalam suhusuhu 5770 5770 –– 6000 6000 kelvinkelvin (K) (K) iniini menghasilkan

menghasilkan energienergi gelombanggelombang pendekpendek dalamdalam jumlahjumlah yang yang besarbesar yang yang menjalarmenjalar melewatimelewati ruangruang hampa

hampa dengandengan kecepatankecepatan cahayacahaya. . SebagianSebagian energienergi iniini masukmasuk keke bumibumi dandan berinterkasiberinterkasi dengandengan atmosfer

atmosfer dandan material material didi permukaanpermukaan. . BumiBumi kemudiankemudian memantulkanmemantulkan sebagiansebagian energienergi iniini secarasecara langsung

langsung keke atmosferatmosfer dandan menyerapmenyerap sebagiansebagian energienergi gelombanggelombang pendekpendek iniini untukuntuk kemudiankemudian dipancarkan

dipancarkan kembalikembali dengandengan panjangpanjang gelombanggelombang yang yang lebihlebih panjangpanjang..

Skattering

Pada

Pada saat

saat dihasilkan

dihasilkan radiasi

radiasi elektromagnetik

elektromagnetik,

, radiasi

radiasi ini

ini

menjalar

menjalar melalui

melalui atmosfer

atmosfer bumi

bumi dengan

dengan kecepatan

kecepatan kira

kira--kira

kira sama

sama dengan

dengan kecepatan

kecepatan cahaya

cahaya di

di ruang

ruang hampa

hampa.

.

Tidak

Tidak seperti

seperti di

di ruang

ruang hampa

hampa dimana

dimana tidak

tidak terjadi

terjadi interaksi

interaksi

apapun

apapun,

, di

di atmosfer

atmosfer radiasi

radiasi mengalami

mengalami perubahan

perubahan

kecepatan

kecepatan,

, panjang

panjang gelombang

gelombang,

, intensitas

intensitas,

, distribusi

distribusi

spektral

(16)

Skatter

Skatter berbeda

berbeda dari

dari pantulan

pantulan.

. Arah

Arah skattering

skattering adalah

adalah tidak

tidak

dapat

dapat diprediksi

diprediksi,

, sedangkan

sedangkan arah

arah pantulan

pantulan adalah

adalah dapat

dapat

diketahui

diketahui. 3

. 3 jenis

jenis skattering

skattering:

:

• Rayleigh,

• Mie,

• Mie, dan

dan

• Non

• Non--selektif

selektif.

.

Skattering

Lapisan

Lapisan atmosferatmosfer dandan tipetipe molekul

molekul dandan aerosol yang aerosol yang ditemukan

ditemukan didi tiaptiap--tiaptiap lapisannya lapisannya..

Lapisan Atmosfer

dan Materialnya

Rayleigh

Rayleigh skatteringskattering terjaditerjadi bilabila diameter diameter partikelpartikel ((biasanyabiasanya molekul molekul--molekul

molekul udaraudara) ) jauhjauh lebihlebih kecilkecil ketimbangketimbang panjangpanjang gelombanggelombang radiasiradiasi elektromagnetik

elektromagnetik yang yang datangdatang. . Energi

Energi yang yang diperlukandiperlukan oleholeh atom atom untukuntuk keluarkeluar daridari orbit orbit berhubunganberhubungan dengan

dengan panjangpanjang gelombanggelombang pendekpendek dandan radiasiradiasi dengandengan frekuensifrekuensi tinggi

tinggi. . JumlahJumlah skatteringskattering merupakanmerupakan pangkatpangkat 4 4 daridari panjangpanjang gelombang

gelombang radiasiradiasi. . ContohContoh: : cahayacahaya birubiru (0.4 (0.4 µµm) m) mengalamimengalami skaterring

skaterring 16 kali 16 kali lebihlebih banyakbanyak daridari padapada cahayacahaya inframerahinframerah (0.8 (0.8 µµm). m).

Rayleigh Skattering

Skattering Atmosfer

Jenis

Jenis--jenisjenis skatteringskattering tergantungtergantung pada pada :: •• panjangpanjang gelombanggelombang energienergi

radiasi

radiasi yang yang datangdatang, , dandan •• ukuranukuran molekulmolekul gas, gas, partikelpartikel

debu

(17)

Jumlah

Jumlah skattering

skattering Rayleigh

Rayleigh di

di atmosfer

atmosfer pada

pada panjang

panjang

gelombang

gelombang tampak

tampak (0.4

(0.4 –

– 0.7

0.7 µµ

m)

m) dapat

dapat dihitung

dihitung dengan

dengan

menggunakan

menggunakan algoritma

algoritma Rayleigh scattering cross

Rayleigh scattering cross--section

section

((

ττ

mm

))::

dimana

dimana n

n =

= indeks

indeks refraksi

refraksi,

, N

N =

= jumlah

jumlah molekul

molekul udara

udara per

per

satuan

satuan volume,

volume, dan

dan

λλ

=

= panjang

panjang gelombang

gelombang.

.

( )

(

2 4

)

2 2 3

3

1

8 λ

π

τ

N

n

m

−

=

Skattering Rayleigh

Skattering Mie

•

• SkatteringSkattering Mie Mie terjaditerjadi padapada saatsaat terdapatterdapat partikelpartikel speriksperik didi atmosferatmosfer dengandengan diameter

diameter kirakira--kirakira samasama dengandengan panjangpanjang gelombanggelombang radiasiradiasi. . PadaPada cahayacahaya tampak

tampak partikelpartikel utamautama penyebabpenyebab skatteringskattering adalahadalah uapuap air, air, debudebu dandan partikelpartikel lain yang

lain yang besarbesar diameternyadiameternya sekitarsekitar puluhanpuluhan mikrometermikrometer. . JumlahJumlah skatteringskattering Mie

Mie lebihlebih tinggitinggi dibandingkandibandingkan skatteringskattering Rayleigh Rayleigh dandan panjangpanjang gelombanggelombang yang

yang mengalamimengalami skatteringskattering jugajuga lebihlebih panjangpanjang. . •

• PolusiPolusi turutturut berpengaruhberpengaruh terhadapterhadap keindahankeindahan fajarfajar dandan terbenamnyaterbenamnya matahari

matahari. . SemakinSemakin banyakbanyak partikelpartikel asapasap dandan debudebu didi atmosferatmosfer akanakan makinmakin banyak

banyak cahayacahaya violet violet dandan birubiru yang yang mengalamimengalami skatteringskattering dengandengan pantulanpantulan yang

yang menjauhmenjauh dandan hanyahanya panjangpanjang gelombanggelombang oranyeoranye dandan merahmerah yang yang memiliki

memiliki panjangpanjang gelombanggelombang lebihlebih panjangpanjang yang yang akanakan terlihatterlihat matamata. .

Skattering Non

Skattering Non--selective

selective

•

• SkatteringSkattering NonNon--selective selective disebakandisebakan oleholeh partikelpartikel--partikelpartikel didi atmosferatmosfer yang yang diameternya

diameternya beberapabeberapa kali kali lebihlebih besarbesar dibandingkandibandingkan dengandengan radiasiradiasi yang yang dipancarkan

dipancarkan. . PadaPada skatteringskattering iniini, , semuasemua panjangpanjang gelombanggelombang cahayacahaya akanakan mengalami

mengalami skatteringskattering, , tidaktidak hanyahanya cahayacahaya birubiru, , hijauhijau atauatau merahmerah. . Butiran Butiran--butiran

butiran air yang air yang membentukmembentuk kumpulankumpulan awanawan dandan kabutkabut, , menghasilkanmenghasilkan skattering

skattering untukuntuk semuasemua panjangpanjang gelombanggelombang dalamdalam intensitasintensitas yang yang samasama yang yang menyebabkan

menyebabkan awanawan terlihatterlihat putihputih ((campurancampuran semuasemua warnawarna dalamdalam jumlahjumlah yang yang hampir

hampir samasama akanakan menghasilkanmenghasilkan warnawarna putihputih).). •

• SkatteringSkattering dapatdapat mengurangimengurangi kandungankandungan informasiinformasi yang yang adaada padapada data data penginderaan

penginderaan jauhjauh yang yang disebabkandisebabkan karenakarena citracitra kehilangankehilangan kontraskontras dandan kemudian

kemudian menyulitkanmenyulitkan usahausaha membedakanmembedakan obyekobyek yang yang satusatu dengandengan yang yang lainnya

lainnya..

• • Serapan

Serapan adalah

adalah proses

proses dimana

dimana energi

energi radiasi

radiasi diserap

diserap dan

dan

dirubah

dirubah ke

ke energi

energi dalam

dalam bentuk

bentuk lain. Band yang

lain. Band yang melakukan

melakukan

serapan

serapan terdiri

terdiri dari

dari panjang

panjang gelombang

gelombang//frekuensi

frekuensi pada

pada

spektrum

spektrum elektromagnetik

elektromagnetik yang

yang menyerap

menyerap energi

energi radiasi

radiasi

yang

yang dilakukan

dilakukan oleh

oleh zat

zat seperti

seperti air (H

air (H

22

O),

O), karbon

karbon dioksida

dioksida

(CO

22

),

), oksigen

oksigen (O

(O

22

), ozone (O

33

)

) dan

dan nitrogen

nitrogen oksida

oksida

(N

22

O).

• • Efek

Efek serapan

serapan yang

yang diakibatkan

diakibatkan oleh

oleh bermacam

bermacam--macam

macam

zat

zat dapat

dapat menyebabkan

menyebabkan atmosfer

atmosfer tertutup

tertutup untuk

untuk beberapa

beberapa

bagian

bagian spektrum

spektrum tertentu

tertentu.

. Efek

Efek ini

ini akan

akan merugikan

merugikan untuk

untuk

penginderaan

penginderaan jauh

jauh karena

karena tidak

tidak ada

ada energi

energi yang

yang tersedia

tersedia

untuk

untuk diindera

diindera.

.

Serapan

(18)

• Pada beberapa bagian spektrum seperti pada wilayah tampak (0.4 • Pada beberapa bagian spektrum seperti pada wilayah tampak (0.4 -- 0.7 0.7 µµm), m), atmosfer tidak menyerap seluruh energi yang datang, tetapi ada sebagian yang atmosfer tidak menyerap seluruh energi yang datang, tetapi ada sebagian yang dilewatkan/ditransmisikan. Bagian dari spektrum yang mentransmisikan energi dilewatkan/ditransmisikan. Bagian dari spektrum yang mentransmisikan energi

disebut jendela atmosfer

disebut jendela atmosfer (atmospheric window).(atmospheric window).

•

• SerapanSerapan terjadi jika energi dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi resonansi terjadi jika energi dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi resonansi atom atau molekul diserap dan menghasilkan kondisi keluar (

atom atau molekul diserap dan menghasilkan kondisi keluar (excited stateexcited state). Serapan ). Serapan terjadi jika energi dirubah ke dalam bentuk gerakan panas dan di radiasikan kembali terjadi jika energi dirubah ke dalam bentuk gerakan panas dan di radiasikan kembali pada panjang gelombang yang lebih panjang. If, instead of re

pada panjang gelombang yang lebih panjang. If, instead of re--radiating a photon of radiating a photon of the same wavelength, the energy is transformed into heat motion and is reradiated at a the same wavelength, the energy is transformed into heat motion and is reradiated at a longer wavelength, absorption occurs. Pada medium udara, serapan dan skattering longer wavelength, absorption occurs. Pada medium udara, serapan dan skattering

biasanya dikelompokkan ke dalam koefisien pelenyapan (

biasanya dikelompokkan ke dalam koefisien pelenyapan (extinction coefficientextinction coefficient).). •

• TransmisiTransmisi memiliki hubungan terbalik terhadap koefisien pelenyapan dikalikan memiliki hubungan terbalik terhadap koefisien pelenyapan dikalikan dengan ketebalan lapisan. Beberapa panjang gelombang radiasi lebih banyak dengan ketebalan lapisan. Beberapa panjang gelombang radiasi lebih banyak dipengaruhi oleh serapan dibandingkan skattering, misalanya pada gelombang dipengaruhi oleh serapan dibandingkan skattering, misalanya pada gelombang inframerah dan pada panjang gelombang yang lebih pendek dari sinar tampak. inframerah dan pada panjang gelombang yang lebih pendek dari sinar tampak.

Serapan

Serapan Energi Elektromagnetik yang Berasal dari Matahari pada Serapan Energi Elektromagnetik yang Berasal dari Matahari pada daerah mulai dari 0.1 to 30

daerah mulai dari 0.1 to 30 µµm oleh Beberapa Gas di Atmosferm oleh Beberapa Gas di Atmosfer

window Pengaruh

kumulatif dari semua gas

a)

a) AtmosferAtmosfer padapada beberapabeberapa daerahdaerah tertutup

tertutup, , sementarasementara padapada daerahdaerah lain

lain terdapatterdapat jendelajendela atmosferatmosfer yang

yang melewatkanmelewatkan energienergi yang yang datang

datang menujumenuju bumibumi. . Penginderaan

Penginderaan jauhjauh bekerjabekerja padapada jendela

jendela atmosferatmosfer iniini.. b)

b) KombinasiKombinasi pengaruhpengaruh serapanserapan atmosfer

atmosfer, , skatteringskattering dandan pantulan

pantulan mengurangimengurangi jumlahjumlah radiasi

radiasi mataharimatahari yang yang mencapaimencapai bumi

bumi. .

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

(19)

Pantulan

Pantulan adalah proses dimana radiasi dikembalikan

adalah proses dimana radiasi dikembalikan

oleh obyek seperti awan atau permukaan.

Pantulan memiliki karakteristik penting dalam

penginderan jauh. Pada pantulan, radiasi datang, radiasi

yang dipantulkan dan bidang vertikal terletak dalam satu

bidang dengan sudut datang dan sudut pantul sama

besarnya.

Pantulan

Jenis permukaan pemantul: Jenis permukaan pemantul:

• Pantulan cermin terjadi jika permukaan pantulnya rata, yaitu bila profil rata • Pantulan cermin terjadi jika permukaan pantulnya rata, yaitu bila profil

rata--rata permukaan jauh lebih kecil dibandingkan dengan panjang gelombang rata permukaan jauh lebih kecil dibandingkan dengan panjang gelombang

radiasi yang mencapai permukaan itu. radiasi yang mencapai permukaan itu.

• Jika permukaannya kasar, sinar yang dipantulkan akan menuju ke berbagai • Jika permukaannya kasar, sinar yang dipantulkan akan menuju ke berbagai arah tergantung pada arah permukaan pemantul yang terkecil. Pantulan arah tergantung pada arah permukaan pemantul yang terkecil. Pantulan menyebar ini tidak menghasilkan citra mirror tetapi menghasilkan radiasi menyebar ini tidak menghasilkan citra mirror tetapi menghasilkan radiasi yang menyebar. Kertas putih, bubuk putih dan material lainnya memantulkan yang menyebar. Kertas putih, bubuk putih dan material lainnya memantulkan

cahaya tampak dengan model pantulan menyebar ini. cahaya tampak dengan model pantulan menyebar ini. • Skattering akan terjadi jika permukaan terlalu kasar dan tidak ada • Skattering akan terjadi jika permukaan terlalu kasar dan tidak ada

permukaan pemantul individual. permukaan pemantul individual.

Pantulan

Resolusi sensor penginderaan jauh

•

• SpasialSpasial -- ukuranukuran fieldfield--ofof--view, view, mismis. 10 x 10 m.. 10 x 10 m. •

• SpektralSpektral -- jumlahjumlah dandan besarnyabesarnya wilayahwilayah spektralspektral yang yang direkamdirekam oleh

oleh sensor sensor mismis. . birubiru, , hijau,merahhijau,merah, NIR, microwave., NIR, microwave. • Temporal

• Temporal –– seberapaseberapa seringsering sensor sensor mendapatkanmendapatkan data, data, mismis. . SetiapSetiap 30

30 harihari..

•

• RadiometrikRadiometrik –– sensitifitassensitifitas detektordetektor dalamdalam merekammerekam perbedaanperbedaan padapada energi

energi elektromagnetikelektromagnetik..

10 m 10 m B B GG RR NIRNIR Jan Jan 15 15 Feb Feb 15 15 10 m 10 m

(20)

Resolusi

spektral

(Airborne Visible

Dataset AVIRIS

Infrared Imaging

Spectrometer)

Color-infrared color composite on top of the datacube was created using three of the 224 bands at 10 nm nominal bandwidth.

Resolusi

spasial

Resolusi

spasial

Resolusi 1 x 1 m Resolusi 1 x 1 m

(21)

Resolusi Temporal

1 June 2005

1 June 2005 17 June 200517 June 2005 3 July 20053 July 2005

Perolehan data PJ

16 hari 16 hari

Resolusi radiometrik

8 8--bitbit (0 (0 -- 255)255) 9 9--bitbit (0 (0 -- 511)511) 10 10--bitbit (0 (0 -- 1023)1023) 0 0 0 7 7--bitbit (0 (0 -- 127)127) 0 8-bit 256 greys 6-bit 64 greys 4-bit 16 greys 3-bit 8 greys 2-bit 4 greys 1-bit 2 greys

PERBANDINGAN RESOLUSI RADIOMETRIK

(22)

JENIS ORBIT

1. 1. GEOSTASIONER

GEOSTASIONER

2. 2. SUNSYNCRONOUS

SUNSYNCRONOUS

3. 3. POLAR: inklinasi satelit 90 derajat

POLAR: inklinasi satelit 90 derajat

dan orbitnya melintasi kutub.

4. 4. LEO/MEO: tinggi di atas permukaan

LEO/MEO: tinggi di atas permukaan

bumi antara 300

bumi antara 300 –

– 1500 km

1500 km /1500

-36000 km.

ORBIT GEOSTASIONER

Lintasan orbitnya statis terhadap satu lokasi di bumi,

Lintasan orbitnya berada di sekitar equator dengan sudut inklinasi 0 derajat,

Periode orbitnya sama dengan rotasi bumi 23 jam 56 menit 4,09 detik.

Tinggi orbit 35.790 km di atas ekuator.

Satelit dengan orbit geostasioner: Satelit cuaca (GOES, METEOSAT),

Satelit relay TV dan telpon Keterbatasan:

Daerah yang dikover terbatas (sekitar 25-30 % dari permukaan bumi),

Tambahan koverage hanya pada daerah lintang menengah.

ORBIT SUNSYNCHRONOUS

Satelit melintas ekuator setiap hari pada

jam yang sama,

Jam melintas di ekuator disesuaikan

berdasarkan aplikasi yang direncanakan

(low sun angle vs high sun angle),

Sudut inklinasinya sekitar 98

oo

_,,

Untuk aplikasi pengamatan bumi dengan

koverage global

Tinggi orbitnya sekitar 600 s/d 1000 km.

ORBIT SATELIT

(23)

Setelit NASA

Data Penginderaan Jauh

No Platform Sensor

Resolusi Spektral

Resolusi

Spasial (m) Daerah Cakupan (Km) Band Lebar Band (µm)

1. SPOT 5 HRG HRS Hijau Merah IMD Biru Pankromatik 0.50 – 0.59 0.61 – 0.68 0.79 – 0.89 0.43 – 0.47 0.51 – 0.73 10 10 20 10 2.5 60 120

2. IRS-1C dan 1D WiFS LISS-III Pankro-matik Merah Inframerah dekat Hijau Merah IMD IMP Pankromatik 0.62 – 0.68 0.77 – 0.86 0.52 – 0.59 0.62 – 0.68 0.77 – 0.86 1.55 – 1.70 0.50 – 0.75 188 188 23 23 23 70 5.8 774 142 142 142 148 70 3. TERRA ASTER Hijau

Merah IMD IMP IMP IMP IMP IMP IMP IMT IMT IMT IMT IMT 0.52 – 0.60 0.63 – 0.69 0.76 – 0.86 1.60 – 1.70 2.145 – 2.185 2.185 – 2.225 2.235 – 2.285 2.295 – 2.365 2.36 – 2.43 8.125 – 8.475 8.475 – 8.825 8.925 – 9.275 10.25 – 10.95 10.95 – 11.65 15 15 15 30 30 30 30 30 30 90 90 90 90 90 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60

Data Penginderaan Jauh

No Platform Sensor

Resolusi Spektral

Resolusi

Spasial (m) Daerah Cakupan (Km) Band Lebar Band (µm)

4. IKONOS Multispektral Pankromatik Biru Hijau Merah IMD Pankromatik 0.45 – 0.52 0.51 – 0.60 0.63 – 0.70 0.76 – 0.85 0.45 – 0.90 4 4 4 4 1 11 11 5. QickBird Multispektral Pankromatik Biru Hijau Merah IMD Pankromatik 0.45 – 0.52 0.52 – 0.60 0.63 – 0.69 0.76 – 0.90 0.45 – 0.90 2.44 2.44 2.44 2.44 0.61 22 22 6. ALOS AVNIR PRISM PALSAR Biru Hijau Merah IMD Pankromatik Microwave 0.42 – 0.50 0.52 – 0.60 0.61 – 0.69 0.76 – 0.89 0.52 – 0.77 0.236 10 10 10 10 2.5 10, 20, 30, 100 70 35 30, 70, 250

(24)

Data Penginderaan Jauh

A. Landsat (band 8)

B. ASTER (3, 2,1)

C. RADARSAT

PENAJAMAN CITRA: LINEAR STRETCHING

Linear Stretch No Stretch

Range data

Berfungsi untuk meningkatkan kenampakan/visualisasi data.

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

(25)

Hukum Pergeseran Wein

Terkait

Terkait dengandengan totaltotal jumlahjumlah energienergi yangyang keluarkeluar daridari bendabenda hitamhitam sepertiseperti matahari,

matahari, panjangpanjang gelombanggelombang yangyang dominandominan ((λλmaxmax)) dapatdapat ditentukanditentukan dengandengan hukum

hukum pergeseranpergeseran WienWien::

Dimana

Dimana kk adalahadalah konstantakonstanta yangyang besarnyabesarnya 28982898µµmm K,K, dandan TT adalahadalah suhusuhu absolut

absolut dalamdalam kelvinkelvin.. KarenaKarena matharimathari suhunyasuhunya sekitarsekitar 60006000 K,K, panjangpanjang gelombang

gelombang yangyang dominannyadominannya ((λλmaxmax)) adalahadalah 00..4848µµmm::

T

k

=

max

λ

K

m

6000

2898

483 .

0 µ

=

µ

Integer Image

Reduction

2004

Integer Image

Reduction

2004 2004