Penginderaan jauh adalah ilmu dan teknologi untuk memperoleh informasi tentang obyek, daerah, atau gejala di permukaan bumi dengan jalan menganalisis data yang diperoleh dengan menggunakan alat TANPA KONTAK LANGSUNG terhadap obyek, daerah, atau gejala yang dikaji “.
(Lillesand & Kieffer, 1990)
KONSEP PENGINDERAAN JAUH
Kata Kunci :
Tanpa kontak langsung : ada perantara TENAGA
Remote sensing is the science (and to some extent, art) of acquiring information about the Earth's surface without actually being in contact with it. This is done by sensing and recording reflected or emitted energy and processing, analyzing, and applying that information.
Panjang gelombang adalah panjang satu siklus gelombang, yang bisa diukur sebagai jarak antara dua puncak gelombang. Panjang gelombang dinyatakan dalam lambda ( λ).
c = λf
PANJANG GELOMBANG
c adalah kecepatan cahaya ( 3 x 108 m/s), λ = panjang gelombang (m),
f = freKuensi dalam (putaran per detik, Hertz).
Bagian Tenaga Elektromagnetik
keterangan
SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK & BAGIANNYA
SPEKTRUM/
SALURAN
PANJANG GELOMBANG
KETERANGAN
Gamma 0,03 nm Diserap oleh atmosfer, tetapi benda radioaktif dapat diindera dari pesawat yang terbang rendah
X 0,03 – 3 nm Diserap oleh atmosfer, merupakan sinar buatan yang digunakan dalam kedokteran
Ultraviolet (UV) UV Fotografik
3 nm – 0,4 μm 0,3 – 0,4 μm
0,3 μm diserap oleh atmosfer
Hamburan atmosfer sangat berat, diperlukan lensa kuarsa dalam kamera Tampak (Visible
Spectrum) Biru Hijau Merah
0,4 – 0,7 μm 0,4 – 0,5 μm 0,5 – 0,6 μm 0,6 – 0,7 μm
SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK & BAGIANNYA
SPEKTRUM/
SALURAN
PANJANG GELOMBANG
KETERANGAN
Inframerah/IM Infrared Spectrum)
IM Pantulan IM Fotografik
0,7 – 1,0 μm 0,7 – 3 μm 0,7 – 0,9 μm
Jendela atmosfer terpisah oleh saluran absorbsi
Film khusus dapat merekam hingga λ hampir 1,2 μm
IM Thermal
3. – 5 μm 8 – 14 μm
Jendela-jendela atmosfer terdapat dalam spektrum ini
Gelombang Mikro (Microwave Spectrum)
0,3 – 300 cm Gelombang panjang yang mampu menembus awan, citra dapat dibuat secara pasif dan aktif
SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK & BAGIANNYA
SPEKTRUM/
SALURAN
PANJANG GELOMBANG
KETERANGAN
Radar Ka K Ku X C S L P
0,3 – 300 cm 0,8 – 1,1 cm 1,1 – 1,7 cm 1,7 – 2,4 cm 2,4 – 3,8 cm 3,8 – 7,5 cm 7,5 – 15 cm 15 – 30 cm 30 – 100 cm
Penginderaan Jauh sistem aktif Paling sering digunakan
Paling sering digunakan
Radio Tidak digunakan dalam PJ
SPEKTRUM TENAGA ELEGTROMAGNETIK
Terpendek :
sinar gamma dan sinar X
Terpanjang :
gelombang mikro dan geombang radio.
Beberapa daerah
spektrum gelombang elektromagnetik bisa digunakan untuk RS.
Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Misalnya:
Sinar ultraviolet (UV) adalah spektrum gelombang
elktromagnetik yang terpendek yang banyak dipakai untuk RS.
Beberapa material di permukaan bumi (khususnya batuan dan mineral)
berpendar atau mengemisikan cahaya tampak ketika menerima radiasi UV.
Spektrum UV berada persis dibawah bagian violet dari sinar tampak.
Sinar yang diterima oleh sensor kita (mata) adalah bagian dari spektrum
gelombang
elektromagnetik pada daerah sinar tampak (visible spectrum).
Sinar ini hanya merupakan bagian kecil dari spektrum gelombang
elektromagnetik.
Panjang gelombang sinar tampak:
0.4 s/d 0.7 mikrometer.
Terpanjang
Terpendek
Red : 0.620 - 0.7 mm
Orange: 0.592 - 0.620 mm
Yellow : 0.578 - 0.592 mm
Green : 0.500 - 0.578 mm
Blue : 0.446 - 0.500 mm
Violet : 0.4 - 0.446 mm Panjang gelombang warna yang biasa ditangkap oleh sensor mata manusia :
Bagian lain dari radiasi elektromagnetik yang juga berguna untuk PJ adalah sinar inframerah (IR).
Panjang gelombang: 0.7 mm sd 100 mm (lebarnya lebih dari 100 kali spektrum sinar tampak !).
Berdasarkan sifat
radiasinya, Sinar IR:
1. Emited atau Thermal IR(TIR).
2. Reflected IR (RIR)
RIR digunakan untuk remote sensing dengan cara yang sama seperti menggunakan radiasi sinar tampak.
Panjang gelombang RIR:
0.7 mm s/d 3.0 mm.
Radiasi TIR terdeteksi dalam bentuk panas.
Panjang gelombang:
3.0 mm s/d 100 mm.
Spektrum gelombang mikro (Microwave) yang panjang gelombangnya berkisar antara 1 mm sampai 1 m, adalah
perkembangan terakhir dari teknik RS.
Beberapa Formula yg berkaitan dg Tenaga Elektr dalam PJ
2. Besarnya tenaga pancaran tiap benda : W = e δ T4
W = jml tenaga yg dipancarkan oleh permukaan benda per detik per satuan luas, dlm Wm –2
e = kepancaran (emisivitas benda), dlm angka pecahan
δ = angka tetapan Stefan-Boltzmann (5,6697 x10-8 Wm –20 K–1) T = suhu absolut benda, dlm derajat Kelvin
1. C = λ f c = kecepatan tenaga elektromagnetik
λ = panjang gelombang
f = frekuensi
3. Kekuatan Tenaga Kuantum pada tiap bagian (spektrum) :
e = hf
e = tenaga kuantum, dalam Joule (J)
h = tetapan Planck yang besarnya 6,65 x 10 –34 f = frekuensi, dalam Hertz
Tenaga kuantum berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Utk memperoleh tenaga besar harus digunakan jendela atmosfer yang λ kecil.
Semakin besar tenaga yang dipancarkan sumber tenaga, berarti semakin mampu merekam obyek yang berukuran kecil. Hal tsb berarti informasi yang disajikan lebih rinci.
Dari formula : C = λ f, diperoleh : e = hc
λ
PJ AKTIF DAN PJ PASIF
Teknik RS yang bekerja hanya jika ada sumber radiasi alami dari
matahari.
PASSIVE SENSOR :
Sensor mengirim energi radiasi langsung ke target yang akan diinvestigasi. Selanjutnya, radiasi yang dipantulkan dari target dideteksi dan diukur oleh sensor.
ACTIVE SENSOR :
Mempunyai sumber energi sendiri untuk
menghasilkan radiasi.
1. Bisa bekerja siang dan malam.
2. Digunakan untuk menangkap panjang gelombang yang tidak diberikan oleh matahari, misalnya: Microwave.
3. Membutuhkan sejumlah energi untuk menyinari target.
Contoh: Laser fluorosensor dan synthetic aperture radar (SAR).
INTERAKSI TENAGA DAN ATMOSFER
Partikel dan gas di atmosfer dapat
mempengaruhi
cahaya dan radiasi yang datang.
Efek tersebut disebabkan oleh mekanisme
scattering dan absorption.
Sebelum radiasi mencapai permukaan bumi, radiasi matahari akan melewati Atmosfer bumi.
Terjadi ketika partikel-partikel atau sejumlah besar molekul gas yang ada di atmosfer
berinteraksi dengan tenaga elektromagnetik dan menyebabkan radiasi elektromagnetik dibelokkan dari arah awalnya.
1. Panjang gelombang radiasi, 2. Jumlah partikel dan gas,
3. Jarak tempuh radiasi melalui atmosfer.
Scattering / Hamburan
Scattering tergantung pada faktor:
Tiga (3) jenis scattering:
1. Scattering radiasi gelombang pendek, lebih banyak dari gelombang panjang.
2. Langit berwarna biru pada hari yang cerah, karena radiasi matahari gelombang pendek dari sionar tampak (warna biru) lebih banyak dibelokan (scattered) dibanding
gelombang panjang lainnya.
1. Rayleigh Scattering
Terjadi jika partikel-pertikel relatif sangat kecil dibanding panjang gelombang radiasi, pada atmosfer bagian atas.
Misal:
partikel debu atau molekul nitrogen dan oksigen.
Efeknya :
1. Terjadi jika ukuran partikel relatif sama dengan panjang gelombang radiasi.
2. Disebabkan oleh: Debu, pollen, asap dan uap air.
3. Pada atmosfer bagian bawah, dimana partikel-pertikel relatif lebih banyak dan dominant, pada kondisi berawan.
2. Mie scattering
3. Nonselective scattering
Terjadi jika ukuran partikel lebih besar dari panjang delombang radiasi. Scattering pada semua panjang gelombang.
Penyebab:
Water droplets & large dust
Menyebabkan molekul-molekul diatmosfer menyerap energi pada berbagai panjang gelombang.
Absorbsi:
Misalnya:
Ozone, carbon dioxide, dan water vapour.
Ozone berfungsi menyerap radiasi ultraviolet (yang membahayakan manusia).
Carbon dioxide menyebabkan efek rumah kaca.
This is because it tends to absorb radiation strongly in the far infrared portion of the spectrum - that area
associated with thermal heating - which serves to trap this heat inside the atmosphere.
Menyerap gelombang panjang
inframerah dan radiasi gelombang
pendek (microwave) (between 22mm dan 1mm).
Water Vapour:
1. Jumlah uap air pada lapisan atmosfer bawah bervariasi sebagai fungsi ruang dan waktu.
2. Misalnya: Di atas Gurun massa air mengandung sedikit uap air, sebaliknya di Tropis massa air mengandung
banyak uap air (kelembaban tinggi).
Sisa panjang gelombang (spectrum) yang tidak
terpengaruh (ter-absorbsi) oleh atmosfer / yang dapat melewarti atmosfer dikenal sebagai atmospheric
windows, yang berguna untuk PJ
Atmospheric windows Sinar tampak
yang bisa dilihat mata, terdiri dari atmospheric
window dan the peak energy level of the sun.
Terdiri dari
windosw dengan panjang
gelombang dengan lebar hanya 10 mm
(pada thermal IR) dan cukup lebar pada daerah
Microwave.
INTERAKSI TENAGA DAN OBYEK
Radiasi yang tidak tidak ter-absorbsi atau scattered di atmosfer dapat mencapai dan berinteraksi dengan permukaan bumi.
Bentuk interaksi:
1. Absorption (A) 2. Transmission (T) 3. Reflection (R)
Proporsi bentuk interaksi tergantung pada panjang gelombang dari energi sumber (radiasi) dan
kondisi permukaan bumi (target/objek/feature).
Absorption (A) : Radiasi diserap obyek Transmission (T) : Radiasi melewati obyek Reflection (R) : Radiasi menyentuh obyek
dan dipantulkan.
Untuk PJ, reflection
lebih diperhatikan.
Specular reflection
Diffuse reflection
Mirror-like reflection:
semua atau hampir semua radiasi yang sampai
dipantulkan dalam satu arah.
Terjadi pada permukaan halus.
Terjadi pada permukaan kasar dan energi dipantulkan hampir ke semua arah.
Reflection (Pantulan)
DENGAN MENGUKUR TENAGA YANG DIPANTULKAN OLEH OBYEK DI
PERMUKAAN BUMI MENGGUNAKAN BERBAGAI PANJANG GELOMBANG, DAPAT DIPELAJARI RESPON SPEKTRAL DARI OBYEK-OBYEK TERSEBUT.
KURVA PANTULAN SPEKTRAL
(SUMBER : SHEFALI, 2008, HTTP:// WWW.WAMIS.ORG/AGM/PUBS/AGM8/)
1. Kebanyakan obyek (feature) di permukaan bumi mempunyai karakteristik pemantulan yang
berada diantara perfect specular (pantulan kaca) dan perfect diffuse (pantulan ke segala arah).
2. Hal ini tergantung pada: surface rughness
(kekasaran permukaan) relatif terhadap pabjang gelombang radiasi yang menyentuh obyek
tersebut.
Jika panjang gelombang < ukuran partikel yang membentuk permukaan, akan dominan diffuse reflection.
Penggunaan Spektrum elektromagnetik/
tenaga elektromagnetik dalam perekaman citra
Tercermin dalam nilai spektral citra (rona atau warna)
Contoh Citra
