SISTEM SENSOR dan RESOLUSI CITRA PENGINDERAAN JAUH

(1)

SISTEM SENSOR dan RESOLUSI CITRA

PENGINDERAAN JAUH

(2)

Contoh Citra

(3)

1. Permukaan bumi (on the ground)

2. Pada atmosfer bumi: pesawat udara (aircraft atau baloon atau lainnya)

Supaya sensor bisa merekam dan menyimpan tenaga yang dipantulkan atau diemisikan dari obyek atau

sumber, sensor harus diletakkan pada Platform yang stabil, jauh dari obyek atau permukaan yang diindera.

Wahana / Platform

Platform bisa diletakkan pada:

(4)

Ground-based sensors :

Sering digunakan untuk memperoleh informasi sebagai pembanding foto udara atau satelit.

Bisa digunakan untuk

mendeteksi obyek lebih baik, koreksi citra atau

interperetasi yang lebih jelas terhadap citra yang

dihasilkan satelit.

(5)

Aircraft sering digunakan untuk survei dan

memperoleh data dengan lebih detail pada setiap lokasi dan tidak terbatas waktu.

(6)

In space, remote sensing is sometimes conducted from the space shuttle or, more commonly, from satellites

Satellites

(7)

Satellite Characteristics: Orbits and Swaths

(8)

Satellite Characteristics: Orbits and Swaths

Satellite mempunyai sifat yang unique yang berguna untuk remote sensing.

Pemilihan orbit bisa bervariasi dalam hal :

1. Ketinggian (ketinggian di atas permukaan bumi)

2. Orientasi dan rotasi relatif terhadap bumi Orbits: Jalur yang ditempuh satelit.

Orbits: satelit diset-up sesuai dengan fungsi dan tujuan sensor-sensor yand dibawanya.

(9)

Satellite at very high altitudes, which view the same portion of the Earth's surface at all times have geostationary orbits.

Ketinggian satelit ± 36,000 km, mempunyai kecepatan setara dengan rotasi bumi, sehingga kelihatan relatif stasionair terhadap

permukaan bumi.

Contoh:

Satelit untuk peramalan

Memungkinkan satelit untuk merekam dan menyimpan informasi

(10)

Banyak Platform didisain untuk mengikuti orbit (north-south), berlawanan dengan

arah rotasi bumi (west-east), untuk

mengkover sebagian besar permukaan bumi pada periode tertentu.

Near-polar orbit

Many of these satellite orbits are also sun-synchronous such that they cover each area of the world at a constant local time of day called local sun time. At any given latitude, the position of the sun in the sky as the satellite passes overhead will be the same within the same season. This ensures consistent illumination conditions when acquiring images in a specific season over successive years, or over a particular area over a series of days.

(11)

Ascending and descending passes Kebanyakan platform

satelit yang ada

sekarang: near-polar

orbits, satelit berjalan ke arah utara (ascending) pada satu paruh

perjalannya dan ke selatan (descending) pada paruh waktu

berikutnya.

(12)

Sepanjang pergerakan satelit, sensor menangkap sebagian permukaan bumi, luasan di permukaan bumi yang

tertangkap oleh sensor disebut Swaths.

Lebar Swaths, bisa mencapai: 10 s/d 100km.

As the satellite orbits the Earth from pole to pole, its east-west position wouldn't change if the Earth didn't rotate. However, as seen from the Earth, it seems that the satellite is shifting

westward because the Earth is rotating (from west to east)

beneath it. This apparent

movement allows the satellite swath to cover a new area with each consecutive pass.

(13)

Orbit satelit dan rotasi bumi akan bekerja sama yang memungkinkan

seluruh permukaan bumi tercover: satu siklus orbit.

(14)

PASSIVE and ACTIVE SENSING

Teknik PJ yang bekerja hanya jika ada sumber tenaga radiasi alami dari matahari.

1. There is no reflected energy available from the sun at night.

2. Energy that is naturally emitted (such as

thermal infrared) can be detected day or night, as long as the amount of energy is large

enough to be recorded.

SENSOR PASIF :

(15)

SENSOR AKTIF :

Mempunyai sumber energi sendiri untuk menghasilkan tenaga / 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 obyek Sensor mengirim tenaga/ radiasi langsung ke obyek yang akan diindera. Selanjutnya, radiasi yang dipantulkan dari obyek dideteksi dan diukur/ diterima oleh sensor.

(16)

Fungsi Sensor :

Adalah untuk merekam ciri-ciri / karakteristik obyek yang diindera (karakteristik Spektral, Spasial, dan Temporal)

Perekaman dalam PJ, dengan Cara :

• Analog (Sensor Fotografis) : perekaman

secara serentak untuk seluruh daerah yang terekam (detektor : film)

• Digital (Sensor Non Fotografis / Elektronik) : perekaman secara bagian per bagian (dengan penyiaman/ scanning). Detektor : non film (a.l pita magnetik)

Sensor PJ :

- Kamera Fotografi - Kamera Vidicon

- Scanner (Penyiam)

(17)

a. Kamera Fotografi :

• Daerah yang direkam / daerah liputan, direkam secara serentak (< 1 detik)

• Pantulan obyek : film kosong membentuk gambar / citra

b. Kamera Vidicon :

• Daerah yang direkam / daerah liputan, direkam secara serentak

• Pantulan obyek : Tabung sinar katoda yang

permukaannya dilapisi bahan peka sinar membentuk gambar / citra disiam garis per garis, diubah mjd

(18)

c. Penyiam / Scanner :

Perekaman secara bagian per bagian (parsial). Detektornya non film, yang jenisnya tergantung panjang gelombang yang digunakan

Penyiaman Thermal :

No Jenis detektor Kepekaan

Spektral ( μm ) 1 Mercury Doped Germanium (Ge Hg) 3 – 14

2 Indium Antimonide (In Sb) 3 – 5

3 Mercury Cadmium Telluride (HgCdTe) 8 – 14

(19)

Penyiam Thermal :

Tenaga pancaran obyek

Cermin Penyiam dipantulkan ke optik pengumpul tenaga, & difokuskan ke detektor

diubah menjadi isyarat listrik

dilewatkan amplifier (utk memperkuat

kontras)

(20)

(21)

• Sistem Scanning yang digunakan baik dengan platform pesawat udara maupun satelit mempunyai prinsip yang sama.

MULTISPECTRAL SCANNNING

Across-track scanning Along-track scanning

(22)

(23)

(24)

(25)

Merujuk pada ukuran terkecil obyek yang dapat direkam oleh sistem sensor.

Spatial resolution of passive sensors

depends primarily on their Instantaneous Field of View (IFOV).

1. Spatial Resolution

The area on the ground is called the resolution cell

(26)

Resolusi Spasial :

Mencerminkan kerincian informasi yang dapat disajikan oleh sistem sensor

• Recordability : terekam atau tidaknya obyek

• Detectability : terkenali atau tidaknya obyek

• Recognizability : dapat dibedakan atau tidaknya obyek

The IFOV instantaneous field of view (C) of the sensor and the altitude of the platform determine the ground

resolution cell viewed (D), and thus the spatial

resolution. The angular field of view (E) is the sweep of the mirror, measured in degrees, used to record a scan line, and determines the width of the imaged swath (F). Airborne scanners typically sweep large angles (between 90° and 120°), while satellites,

because of their higher altitude need only to sweep fairly small angles (10-20°) to cover a broad region.

(27)

Images where only large

features are visible are said to have coarse or low

resolution(resolusi kasar)

In fine or high resolution

images, small objects can be detected.

Sensor untuk satelit militer, misalnya, didisain untuk

memungkinkan mendeteksi

(28)

Resolusi Spasial dinyatakan dalam 2 cara :

1. Resolusi Citra (Image Resolution) :

Adalah kualitas lensa yang dinyatakan dalam jumlah

maksimum garis per mm yg masih dapat dipisahkan pada citra

• Resolusi Menengah : 40 baris per mm

• Resoluasi Tinggi : 100 baris per mm

2. Resolusi Medan (Ground Resolution) :

Ukuran terkecil obyek di medan yang dapat direkam pada data digital maupun pada citra.

• Dalam ukuran meter di lapangan atau meter per pixel pada citra (Rm/Pixel)

• Dalam ukuran meter di lapangan yang digambarkan oleh sepasang garis pada citra (Rm/Lp)

• Rm/Lp = 2 X Rm/Pixel

(29)

Tabel Resolusi Spasial Beberapa Citra Satelit

Data Satelit Resoluasi Spasial Luas Liputan M / Pixel M / Lp

Landsat MSS 79 221 185 x 185 Km

Landsat TM 30 84 185 x 185 Km

SPOT XS

(Multispektral)

20 56 60 x 60 Km

SPOT P

(Pankromatik)

10 28 60 x 60 Km

IRS LISS-1 72 202 148 x 148 Km

(30)

1. Skala : semakin besar skala, resolusi citra semakin baik

Resolusi Spasial, dipengaruhi oleh 4 faktor :

(31)

(32)

e = hc λ

2. Panjang gelombang tenaga elektromagnetik yang digunakan

3. Kisaran Panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan

• SPOT XS : menggunakan λ pada band Hijau, Merah, IM

Dekat secara terpisah (kisaran sempit) resolusi spasial 20 meter

• SPOT P : menggunakan λ lebih lebar (65 % spektrum Tampak) resolusi spasial 10 meter

Semakin kecil λ , resolusi spasial semakin baik

(33)

4. Ukuran butir-butir film (Khusus Citra Foto)

• Resolusi spasial pada foto udara mendasarkan pada banyak atau sedikitnya butiran perak halida pada film

• Perak halida berfungsi sebagai detektor

• Semakin halus ukuran butir perak halida, semakin rinci obyek yang dapat direkam (resolusi tinggi)

(34)

2. Spectral Resolution

Mendeskripsikan kemampuan sensor untuk mendefiniskan interval panjang gelombang secara akurat (menunjukkan kerincian panjang gelombang yang digunakan sensor untuk perekaman obyek).

Contoh : citra Multispektral, lebih rinci

daripada Foto Pankromatik

(35)

Keunggulan Citra Multispektral :

 Meningkatkan kemampuan pengenalan obyek

 Dapat dibuat citra komposit warna

 Data dalam bentuk digital, shg dapat diolah dg komputer

 Kelemahan : resolusi spasial rendah

1. Many remote sensing systems record energy over several separate wavelength ranges at various spectral

resolutions.

2. These are referred to as multi-spectral sensors and will be described in some detail in following sections.

(36)

3. Temporal Resolution

1. The revisit period of a satellite sensor is usually several days.

2. Therefore the absolute temporal resolution of a remote sensing system to image the exact same area at the same viewing angle a second time is equal to this period.

Waktu yang dibutuhkan oleh satelit

untuk memenuhi satu siklus orbit

(revisit period), atau menunjukkan

frekuensi perekaman ulang atas

daerah yang sama

(37)

4. Radiometric Resolution

Every time an image is acquired on film or by a sensor, its sensitivity to the magnitude of the

electromagnetic energy determines the radiometric resolution.

1. The radiometric resolution of an imaging system describes its ability to discriminate very slight

differences in energy.

(38)

Resolusi Radiometrik :

Menunjukkan kepekaan sistem sensor terhadap perbedaan terkecil kekuatan sinyal.

Contoh : pada sensor thermal, sensor 1 mampu merekam beda suhu terkecil 0,3⁰ C, sensor 2 merekam beda suhu terkecil 0,6⁰ C (resolusi radiometrik sensor 1 lebih baik dari sensor 2)

RESOLUSI SPASIAL :

Berbanding Terbalik terhadap resolusi Spektral

Berbanding Terbalik terhadap resolusi Temporal

Berbanding Lurus terhadap resolusi Radiometrik

(39)

JENIS CITRA

RESOLUSI TEMPORAL RESOLUSI SPASIAL &

SKALA OPTIMAL RESOLUSI SPEKTRAL ^SYNOPTIC OVERVIEW

KEMUDAHAN ANALISIS (Utk Pemetaan Tematik) Teoritis Operasional Resolusi

Spasial

Skala Potensial (Jml Saluran)

Pemanfaatan Umumnya

Manual Digital

NOAA – AVHRR

0,5 hari 0,5 – 1 hari 1,1 Km 4,0 Km

4 2 ^{Ø Ø} ^Ø ^{Ø Ø Ø Ø}

LANDSAT MSS

LANDSAT TM

18 hari 16 hari

1 – 3 tahun 0,5 – 1 tahun

79 Meter 30 Meter 120 Meter

1:250.000 -

1:100.000 1:100.000 -

1 : 50.000

4 7 (6 + 1)

3 – 4 4 + 1

Ø Ø Ø Ø ØØØØØ

Ø Ø Ø ØØØØØ

SPOT – XS SPOT – P

1 – 26 hari 1 – 26 hari

0,5 – 1 tahun 0,5 – 1 tahun

20 Meter 10 Meter

1:100.000 -

1 : 50.000 1 : 50.000 -

1 : 25.000

3 1

Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø

Ø Ø Ø Ø ØØØØØ

Ø

Ø Ø Ø Ø Ø Ø

MOS MESSR 20 hari 0,5 – 1 tahun

50 Meter 1:250.000 -

1:100.000

4 3 – 4 ^{Ø Ø Ø Ø} ^{Ø Ø Ø Ø} ^{Ø Ø Ø}

IRS LIS II 24 hari 0,5 – 1 tahun

36 Meter 1:100.000 -

4 2 ^{Ø Ø Ø Ø} ^{Ø Ø Ø Ø} ^{Ø Ø Ø Ø}

RESOLUSI BERBAGAI CITRA PENGINDERAAN JAUH

(40)

SISTEM SENSOR dan RESOLUSI CITRA PENGINDERAAN JAUH