Pengindraan Jauh (Remote Sensing)

1.      Pengertian penginderaan jauh

   Penginderaan jauh atau inderaja (remote sensing) adalah seni dan ilmu untuk mendapatkan informasi tentang obyek, area atau fenomena melalui analisa terhadap data yang diperoleh dengan menggunakan alat tanpa kontak langsung dengan obyek, daerah ataupun fenomena yang dikaji (Lillesand dan Kiefer,1979).

    Hasil perekaman oleh alat yang dibawa oleh suatu wahana ini selanjutnya disebut sebagai data penginderaan jauh. Lindgren(1985 dalam Sutanto, 1987) mengungkapkan bahwa penginderaan jauh adalah berbagai teknik yang dikembangkan untuk perolehan dan analisis informasi tentang bumi, infomasi ini khusus berbentuk radiasi elektromagnetik yang dipantulkan atau dipancarkan dari permukaan bumi. Dari pendapat beberapa ahli di atas dapat disimpulkan bahwa penginderaan jauh terdiri atas 3 komponen utama yaitu obyek yang diindera, sensor untuk merekam obyek dan gelombang elektronik yang dipantulkan atau dipancarkan oleh permukaan bumi. Interaksi dari ketika komponen ini menghasilkan data penginderaan jauh yang selanjutnya melalui proses interpretasi dapat diketahui jenis obyek area ataupun fenomena yang ada.

   Demikian pula halnya dengan penggunaan sensor yang di bawa oleh berbagai wahana juga mengalami peningkatan baik dalam jenis sensor yang digunakan maupun tingkat kedetailan hasil penginderaan. Satelit pertama yang berhasil diluncurkan dalam rangka monitoring sumber daya bumi adalah satelit ERTS (Earth Resources Technology Satelite) yang diluncurkan pada tahun 1972. Hingga saat ini telah ratusan jenis satelit dengan berbagai tingkat ketelitian dan berbagai panjang gelombang digunakan untuk berbagai kajian permukaan bumi.

Beberapa contoh manfaat dalam aplikasi penginderaan jauh adalah:

      1)      Identifikasi penutupan lahan (landcover)

      2)      Identifikasi dan monitoring pola perubahan lahan

      3)      Manajemen dan perencanaan wilayah

      4)      Manajemen sumber daya hutan

      5)      Eksplorasi mineral

      6)      Pertanian dan perkebunan

      7)      Manajemen sumber daya air

      8)      Manajemen sumber daya laut

Secara umum dapat dikatakan bahwa penginderaan jauh dapat berperan dalam mengurangi secara signifikan kegiatan survey terestrial dalam inventarisasi dan monitoring sumberdaya alam.

2.      Komponen penginderaan jauh
a.       Sumber Tenaga
         Pengindraan jauh harus memiliki tenaga untuk memantulkan atau memancarkan objek di permukaan bumi. Tenaga yang biasanya digunakan adalah tenaga elektromagnetik dari matahari serta tenaga buatan. Perbedaan sumber tenaga inilah yang menghasilkan istilah penginderaan jauh sistem pasif (tenaga pantulan matahari) dan pengindraan jauh sistem aktif (tenaga pancaran buatan).
b.      Atmosfer
           Energi dari matahari tidak seluruhnya sampai ke permukaan bumi. Atmosfer mempunyai fungsi untuk menghambat dan mengganggu tenaga atau sinar matahari yang datang (selektif terhadap panjang gelombang). Bagian spektrum gelombang elektromagnetik yang  dapat mencapai bumi disebut dengan "jendela atmosfer". Kondisi demikian ini dapat menghalangi pancaran sumber tenaga ke muka bumi, sehingga akan menghalangi interaksi antara tenaga dan objek dalam sebuah sistem penginderaan jauh.
c.   Interaksi antara Tenaga dan Objek
         Kondisi ini dapat terlihat pada rona yang diperoleh, dimana tiap-tiap objek memiliki karakteristik yang berbeda-beda dalam memantulkan atau memancarkan tenaga ke sensor. Objek yang pantulan ataupun pancaran tenaganya besar akan memiliki rona lebih cerah, sedangkan objek yang pantulan atau pancaran tenaganya sedikit akan memiliki rona lebih gelap.
d.       Sensor

              Komponen ini berfungsi untuk menerima dan merekam tenaga yang datang dari suatu objek. Kemampuan sensor dalam merekam objek terkecil disebut dengan istilah resolusi spasial. Atas dasar proses perekamannya, sensor dibedakan menjadi 2 jenis yaitu Sensor Fotografik, dan Sensor Elektronik.

e.      Data Input

             Komponen ini dalam bentuk perolehan data yang dapat dilakukan secara manual visual, dan secara numerik atau digital. Contoh cara manual yaitu dengan melakukan interpretasi foto udara secara visual, sedangkan cara numerik atau digital yaitu dengan mengambil data digital melalui komputer.

f.       Pengguna Data (User)

      Tingkat keberhasilan sistem penginderaan jauh ditentukan oleh pengguna data (user). Kemampuan pengguna data dalam menerapkan hasil ideraja menjadikannya sebagai komponen yang sangat penting untuk mendapatkan manfaat langsung dari sistem ini. Para user akan sangat membutuhkan sebuah data penginderaan jauh yang terperinci dan handal.

3. Prinsip perekaman sensor

        Prinsip perekaman sensor Prinsip perekaman oleh sensor dalam pengambilan data melalui metode penginderaan jauh dilakukan berdasarkan perbedaan daya reflektansi energi elektromagnetik masing-masing objek di permukaan bumi. Daya reflektansi yang berbeda-beda oleh sensor akan direkam dan didefinisikan sebagai objek yang berbeda yang dipresentasikan dalam sebuah citra.

4. Sistem penginderaan jauh

Ø  Citra penginderaan jauh

Citra Foto merupakan gambaran rekaman suatu objek yang dihasilkan sensor kamera. Terdapat beberapa alasan yang melandasi penggunaan citra penginderaan jauh yaitu :

1.      Citra menggambarkan objek, daerah dan gejala di permukaan bumi dengan wujud dan letaknya yang mirip dengan permukaan bumi.

2.      Citra menggambarkan objek, daerah dan gejala yang relatif lengkap, meliputi daerah yang luas dan permanen.

3.      Dari jenis citra tertentu dapat ditimbulkan gambaran tiga dimensi apabila pengamatannya dilakukan dengan stereoskop.

4.      Citra dapat dibuat secara cepat meskipun untuk daerah yang sulit dijelajahi secara terestrial.

Citra foto dapat dianlisis secara visual digital.

A.    Citra visual dibedakan berdasarkan :

ü  Spektrum Elektromagnetik yang digunakan, terdiri :

Ø  Foto ultra violet : foto yang dibuat dengan menggunakan spektrum ultra violet dekat dengan panjang gelombang 0,29 mikrometer.

Ø  Foto ortokromatik : foto yang dibuat dengan menggunakan spektrum tampak dari saluran biru hingga sebagian hijau (0,4 - 0,56 mikrometer).

Ø  Foto pankromatik : foto yang dengan menggunakan spektrum tampak mata.

                                       Gambar Foto Pankromatik

ØFoto infra merah : terdiri dari foto warna asli (true infrared photo) yang dibuat dengan menggunakan spektrum infra merah dekat sampai panjang gelombang 0,9 mikrometer hingga 1,2 mikrometer dan infra merah modifikasi (infra merah dekat) dengan sebagian spektrum tampak pada saluran merah dan saluran hijau.

                                       Gambar Foto Inframerah 

ü  Sistem wahanam ;

Ø  Foto satelit, dibuat dari satelit

Ø  Foto udara dibuat dari pesawat udara atau balon udara

ü  Sumbu kamera

Ø  Foto vertical (ortho photograph), yaitu foto yang dibuat tegak lurus terhadap permukaan bumi.

Ø  Foto condong (oblique photograph), adalah foto yang dibuat dengan kamera menyudut terhadap garis tegak lurus di permukaan bumi

Ø  Foto sangat condong adalah foto yang dibuat dengan kamera menyudut sangat besar, sehingga daerah yang terpotret memperlihatkan cakrawala

ü  Berdasarkan sudut pandang kamera;

Ø  Sudut normal, jika besar sudut pandangnya 600, dengan panjang focus 17-21 cm.

Ø  Sudut besar, jika besar sudutnya 950 dengan focus 10-15 cm

Ø  Sudut sangat besar, sudut pandang sebesar 1200 , dan focus 17-88 cm.

ü  Berdasarkan jenis kamera

Ø  Foto tunggal, dibuat dengan kamera tunggal

Ø  Foto jamak, dibuat dengan beberapa kamera pada saat yang sama

ü  Berdasarkan warna :

Ø  Foto warna semu (false color)

Ø  Foto warna asli (true color)

B.    Citra Digital

Citra digital yaitu citra yang diperoleh dari pemotretan kamera tunggal dengan berdasarkan atas penyinaran denan scanner untuk menghasilkan gambarnya. Macam citra digital :

ü  Berdasarkan wahana :

Ø  Citra dirgantara (dari udara), missal ; citra infra merah thermal, citra radar, citra MSS.

Ø  Citra satelit (dari angkasa luar), missal citra untuk penginderaan planet, cuaca, sumber daya alam maupun laut.

ü  Berdasarkan spectrum elektromagnetik :

Ø  Citra radar; dibuat dengan spectrum gelombang mikro

Ø  Citra inframerah: dibuat dengan spectrum infra merah thermal

Ø  Citra gelombang.

ü  Berdasarkan sensor

Ø  Citra tunggal

Ø  Citra jamak

5.  Energi penginderaan jauh 

                                           Gambar Gelombang Elektromagnetik 
6. Ciri-ciri data penginderaan jauh

Penginderaan jauh membutuhkan 4 karakteristik  resolusi dasar (Jensen, 2005) :

a.       Resolusi Spasial (Spatial resolution) à ukuran jarak minimum antara dua objek yang akan kita abaikan untuk diferensiasi dari satu ke yang lain dalam sebuah gambar.

b.      Resolusi Spektral (Spectral resolution) à mengarah ke jumlah dan ukuran dari band yang mampu di rekam. Sensor Lansat TM mengoleksi tujuh band spasial termasuk

1.      (1) 0.45–0.52 mm == (blue),

2.      (2) 0.52–0.60 mm == (green),

3.      (3) 0.63–0.69 mm == (red),

4.      (4) 0.76–0.90 mm == (near-IR),

5.      (5) 1.55–1.75 mm == (short IR),

6.      (6) 10.4–12.5 mm == (thermal IR),

7.      (7) 2.08–2.35 mm == (short IR).

c.       Resolusi Radiometrik (Radiometric resolution) à kepekaan dari sensor untuk cahaya masuk, à berupa banyak perubahan cahaya yang harus ada pada sensor sebelum terjadi perubahan nilai kecerahan

d.      Resolusi Temporer  (Temporal resolution) à mengarah ke jumlah waktu yang dibutuhkan sensor untuk kembali ke lokasi pencitraan sebelumnya.

Hal ini penting untuk mendapatkan citra pengulangan atau pencitraan dekat pengulangan objek dilokasi yang sama (perubahan fenomena alam).

7.  Interpretasi citra / Potogrametri

Interpretasi citra adalah perbuatan mengkaji foto udara atau citra dengan maksud untuk mengidentifikasi objek dan menilai arti pentingnya objek tersebut. Didalam pengenalan objek yang tergambar pada citra  terdapat tiga rangkaian kegiatan yang diperlukan yaitu deteksi, identifikasi dan analisis. Interpretasi citra dapat dilakukan secara visual maupun digital :

1)      Interpretasi visual

Interpretasi visual merupakan Interpretasi data penginderaan jauh yang mendasarkan pada pengenalan ciri/karakteristik objek secara keruangan. Karakteristik objek dapat dikenali berdasarkan 9 unsur interpretasi yaitu bentuk, ukuran, pola, bayangan, rona/warna, tekstur, situs, asosiasi dan konvergensi bukti. Untuk itu identitas dan jenis obyek pada citra sangat diperlukan dalam analisis memecahkan masalah yang dihadapi. Karakteristik obyek pada citra dapat digunakan untuk mengenali obyek yang dimaksud dengan unsur interpretasi. Unsur interpretasi yang dimaksud disini adalah :

a.       Rona dan warna

Rona dan warna merupakan unsur pengenal utama atau primer terhadap suatu obyek pada citra penginderaan jauh. Fungsi utama adalah untuk identifikasi batas obyek pada citra. Penafsiran citra secara visual menuntut tingkatan rona bagian tepi yang jelas, hal ini dapat dibantu dengan teknik penajaman citra (enhacement) . Rona merupakan tingkat/gradasi keabuan yang teramati pada citra penginderaan jauh yang dipresentasikan secara hitam-putih. Permukaan obyek yang basah akan cenderung menyerap cahaya elektromagnetik sehingga akan nampak lebih hitam disbanding obyek yang relative lebih kering.

Warna merupakan wujud yang yang tampak mata dengan menggunakan spectrum sempit, lebih sempit dari spectrum elektromagnetik tampak (Sutanto, 1986). Contoh obyek yang menyerap sinar biru dan memantulkan sinar hijau dan merah maka obyek tersebut akan tampak kuning. Dibandingkan dengan rona , perbedaaan warna lebih mudah dikenali oleh penafsir dalam mengenali obyek secara visual. Hal inilah yang dijadikan dasar untuk menciptakan citra multispektral.

b.      Bentuk

Bentuk dan ukuran merupakan asosiasi sangat erat. Bentuk menunjukkan konfigurasi umum suatu obyek sebagaimana terekam pada citra penginderaan jauh. Bentuk mempunyai dua makna yakni :

·         bentuk luar / umum

·         bentuk rinci atau sususnana bentuk yang lebih rinci dan spesifik.

c.       Ukuran

Ukuran merupakan bagian informasi konstektual selain bentuk dan letak. Ukuran merupakan atribut obyek yang berupa jarak , luas , tinggi, lereng dan volume (sutanto, 1986). Ukuran merupakan cerminan penyajian penyajian luas daerah yang ditempati oleh kelompok individu.

d.      Tekstur

Tekstur merupakan frekuensi perubahan rona dalam citra (Kiefer, 1979). Tekstur dihasilkan oleh kelompok unit kenampkan yang kecil, tekstur sering dinyatakan kasar,halus, ataupu belang-belang (Sutanto, 1986). Contoh hutan primer bertekstur kasar, hutan tanaman bertekstur sedang, tanaman padi bertekstur halus.

e.       Pola

Pola merupakan karakteristik makro yang digunakan untuk mendiskripsikan tata ruang pada kenampakan di citra. Pola atau susunan keruangan merupakan ciri yang yang menandai bagi banyak obyek bentukan manusia dan beberapa obyek alamiah. Hal ini membuat pola unsure penting untuk membedakan pola alami dan hasil budidaya manusia. Sebagai contoh perkebunan karet , kelapa sawit sanagt mudah dibedakan dari hutan dengan polanya dan jarak tanam yang seragam.

f.       Bayangan

Bayangan merupakan unsure sekunder yang sering embantu untuk identifikasi obyek secara visual , misalnya untuk mengidentifikasi hutan jarang, gugur daun, tajuk (hal ini lebih berguna pada citra resolusi tinggi ataupun foto udara)

g.      Situs

Situs merupakan konotasi suatu obyek terhadap factor-faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan atau keberadaan suatu obyek. Sirtus bukan ciri suatu obyek secara langsung, teapi kaitanya dengan faktor lingkungan.

h.      Asosiasi (korelasi)

Asosiasi menunjukkan komposisi sifat fisiognomi seragam dan tumbuh pada kondisi habita yang sama. Asosiasi juga berarti kedekatan erat suatu obyek dengan obyek lainnya. Contoh permukiman kita identik dengan adanya jaringan tarnsportasi jalan yang lebih kompleks dibanding permukiman pedesaan. Konvergensi bukti Dalam proses penafsiran citra penginderaan jauh sebaiknya digunakan unsure diagnostic citra sebanyak mungkin. Hal ini perlu dilakukan karena semakin banyak unsure diagnostic citra yang digunakan semakin menciut lingkupnya untuk sampai pada suatu kesimpulan suatu obyek tertentu. Konsep ini yang sering disebut konvergensi bukti.

i.        Konsep Kovergensi

Konsep konvergensi ini dapat diterapkan pada proses penafsiran citra Landsat Tm7+ dimana para penafsir memulai pertimbangan umu dilanjutkan ke pertimbangan khusus pada suatu obyek.

2)      Interpretasi citra digital

Interpretasi citra digital melalui tahapan-tahapan sebagai berikut :

a.       Menginstal terlebih dahulu Er-Mapper atau ENVI yang merupakan software  untuk mengolah citra.

b.      Import data, mengimpor data satelit yang akan digunakan ke dalam format Er-Mapper.

c.       Menampilkan citra, untuk mengetahui kualitas citra yang akan digunakan. Jika kualitas cahaya jelek seperti banyak awan maka proses pengolahan citra tidak dilanjutkan.

d.      Rektifikasi data, untuk mengoreksi kesalahan geometrik sehingga koordinat citra sama dengan koordinat bumi.

e.         Mozaik citra, yaitu menggabungkan beberapa citra yang saling bertampalan.

f.       Penajaman citra, yaitu memperbaiki kualitas citra sehingga mempermudah pengguna dalam menginpretasi citra.

g.      Komposisi peta, yaitu membuat peta hasil interpretasi citra dengan menambahkan unsur-unsur peta seperti simbol, legenda, skala, koordinat dan arah mata angin.