1

1

Dasar-dasar Remote Sensing

Perkembangan

Cahaya

Sensor

Citra Digital

Contoh Aplikasi

2

PERKEMBANGAN REMOTE SENSING

1839 – Photograph Pertama

1858 - Photo pertama dari balon udara

1903 - Pesawat pertama

1909 Photo pertama dari pesawat

1903-4 – Photo infrared film

WW I and WW II

1960 - Program Ruang angkasa

3

1. Sumber Energi (A)

2. Radiasi dan atmosfer (B)

3. Interaksi dengan target (C)

4. Perekaman energi oleh sensor (D)

5. Transmisi, penerimaan dan Processing (E)

6. Interpretasi dan Analysis (F)

7. Applikasi (G)

PROSES TRANSMISI, PEREKAMAN DAN

ANALISIS DATA CITRA

4

SUMBER ENERGI (A)

Karakter gelombang dapat dilihat

dari panjang gelombang/frekuensi

• Panjang gelombang

• Frekuensi

• Amplitudo

Time (t)

c

Panjang gelombang,

= Frekuensi,

C = Kecepatan cahaya

5

Spektrum Elektromagnetik

6

2

7

•Red : 0.620 - 0.7 m

•Orange : 0.592 - 0.620 m

•Yellow : 0.578 - 0.592 m

•Green : 0.500 - 0.578 m

•Blue : 0.446 - 0.500 m

•Violet : 0.4 - 0.446 m

CAHAYA TAMPAK/

VISIBLE LIGHT

8

Berkaitan dengan energi

panas yg dipantulkan

obyek (bumi)

9 10

Formula Matematika Cahaya

Hubungan panjang gelombang dan frekuensi secara matematis dapat disajikan sbb:

c Panjang gelombang, = Frekuensi,

C = Kecepatan cahaya

Formula tsb dapat diartikan bahwa bila panjang gelombang besar, frekuensi akan kecil, dan sebaliknya :

X-ray sangat pendek, tapi punya frekuensi tinggi

Mikrowaves sangat panjang, tapi frekuensi kecil

11

Energi cahaya berkaitan dengan frekuensi :

E =h E Energy, = Frekuensi, h= a Konstanta, 6.626 x 10-34

Cahaya dengan panjang gelombang besar mempunyai gelombang

yg panjang, energi rendah.

Sinar X, gelombangnya pendek, energinya besar

Gelombang mikro (Microwaves), gelombangnya panjang,

berenergi rendah

Formula Matematika Cahaya

12

2. RADIATION AND ATMOSPHERE (B)

Perpendaran (Scattering) :

Partikel atau molekul gas di atmosfir yg

berukuran besar berinteraksi dengan

cahaya dan menyebabkan perubahan arah

dari cahaya

3

13

PERPENDARAN (SCATTERING)

Raleigh scattering

Partikel debu yg sangat kecil, molekul Nitrogen dan Oksigen.

Dominan di upper atmosphere

Partikel lebih kecil dari panjang gelombang cahaya

Gelombang pendek lebih banyak berpendar

Pada Siang hari (arah datang sinar tegak lurus),

lebih banyak sinar biro (gelombang pendek), yang

samapi ke bumi.

Sebaliknya waktu sore/pagi (sudut datang matahari

miring) : lebih banyak gelombang panjang

(kuning/merah), sampai di bumi

14

PERPENDARAN (SCATTERING)

Non-Selective Scattering

Partikel besar (titik-titk air, debu berukuran besar)

Semua panjang gelombang berpendar (Scattered)

Mie Scattering

Partikel berukuran sama dengan gelombang

cahaya (Debu, tepung sari, asap, uap air)

Gelombang panjang lebih terpengaruh

15

ABSORPSI (ABSORPTION)

Mekanisme lain yang terjadi bila gelombang cahaya

melewati atmosfer :

Ozone Menyerap ultraviolet radiasi dari

Carbon dioxide (CO2)

Menyerap radiasi infrared jauh

Water vapor (Uap air)(menyerap gelombang panjang infra merah dan

gelombang pendek mikrowave)

16

Daerah yang tidak

dipengaruhi oleh absorbsi

amosfer, sehingga sangat

berguna untuk Remote

Sensing :

atmospheric windows

ATMOSPHERIC WINDOWS

Light Blocked

Or Absorption

17

INTERAKSI CAHAYA DENGAN OBYEK (C)

Cahaya berinteraksi

dengan obyek dalam

berbagai bentuk

Incident (I) : Cahaya datang :

Absorption (A);

Transmission (T); and

Reflection (R).

18

PANTULAN/REFLEKSI

Specular reflection

Permukaan yg halus :

Semua/hampir semua energi

dipantulkan kembali

Specular or

mirror-like reflection

4

19

Diffuse

PANTULAN/REFLEKSI

Diffuse reflection

Apabila permukaan kasar, gelombang

cahaya dipantulkan ke segala arah.

20

INTERAKSI CAHAYA DENGAN OBYEK

DAUN:

Chlorophyll menyerap banyak

radiasi Merah dan Biru, tapi

memantulkan hijau.

Pada saat pertumbuhan

sempurna, daun tampak hijau

karena banyak kandungan

khloropilnya

VEGETASI

21

Air bening Air keruh

AIR :

Gelombang panjang (merah) di sinar

tampak lebih bayak diserap dibandingkan

dengan gelombang pendeknya (biru),

sehingga Air kelihatan biru.

Bila ada suspensi terlarut, maka akan lebih

banyak refleksinya, sehingga air yang

keruh kelihatan lebih terang.

Sediment (S) akan sangat

membingungkan, karena air keruh akan

mempunyai nilai refletansi yang mirip

dengan air dangkal.

INTERAKSI DENGAN OBYEK

AIR

22

Dengan memahami sifat reflektansi

setiap benda kita bisa membedakan

benda tsb, hanya dengan

membandingkan reflektansinya pada

gelombang tertentu.

Misal air akan susah dibedakan dengan

vegetasi bila hanya menggunakan

daerah tampak, namun akan dengan

mudah dibedakan bila memakai infra

red.

INFRA RED

REGION

VISIBLE LIGHT

REGION

MEMBEDAKAN OBYEK YG BERBEDA

23

PANTULAN DAN PANJANG GELOMBANG

Objects berbeda memantulkan panjang gelombang yg berbeda. Ex. T-shirt merah.

No blue or green, just red light reflected.

Ex. vegetasi no blue.

some green.

no red.

lots of near IR.

Note:

Mata memiliki keterbatasan untuk melihat spectrum cahaya, namun dapat diukur dengan sensor

24

TEKNOLOGI REMOTE SENSING

Teknologi Remote Sensing Images

Aerial Photographs

Satellite Images

5

25

TEKNOLOGI REMOTE SENSING

PASIF REMOTE SENSING AKTIF REMOTE SENSING

LANDSAT, SPOT, NOAA,

IKONOS

RADAR

26

PASIF REMOTE SENSING : LANDSAT

Satelit LANDSAT pertama

diluncurkan tahun 1972

Bertugas sampai 1978

Ada 7 generasi Landsat sampai

saat ini.

LANDSAT-4 and -5 still

operational T.M

LANDSAT -6 experienced

launch failure

Landsat 7 (ETM)

27

1. 0.45 - 0.52 m blue

2. 0.52 - 0.60 m green

3. 0.63 - 0.69 m red

4. 0.76 - 0.90 m near IR

5. 1.55 - 1.75 m mid IR

6. 10.4 - 12.5 m thermal IR

7. 2.08 - 2.35 m mid IR

B G R Near IR Mid IR Thermal IR

1 2 3 4 5 7 6

LANDSAT’s Thematic Mapper Sensor

Merekam panjang gelombang yg berbeda

28

Digital Images

Data digital direkam dalam bentuk regular grid of

PICTURE ELEMENTS or PIXELS

Disimpan dalam layer terpisah (or CHANNELS or

BANDS), mewakili panjang gelombang yg berbeda

Tiap layer adalah gradasi warna hitam ke putih,

Kombinasi 3 layer dapat memunculkan gambar

berwarna (RGB).

29

PEREKAMAN DATA

Data direkam per band

Komputer dengan

kemampuan 8 bit data,

maka :

Data terkecil/nilai pixel

terkecil : 0

Data terbesar/nilai pixel

terbesar : 255

30

6

31

Spatial Resolution

Resolusi SPATIAL : ukuran obyek yg terkecil yg

dapat direkam sensor

LANDSAT image, satu pixel mewakili 30 m by 30

m of the Earth’s surface.

SPOT : 15 m x 15 m

NOAA : 1.1 km x 1.1 km

SPOT VEGETATION : 1 x 1 km

Ikonos 1 m x 1m

32

FOTO UDARA : P.RAMBUT

33

IKONOS (KALIMANTAN TIMUR)

34

LANDSAT (Kebun Raya dan sekitarnya))

35

IKONOS (Kebun Raya)

36

IKONOS (Kebun Raya)

7

37

IKONOS (Kebun Raya)

38

IKONOS (Kebun Raya)

39

IKONOS (Kebun Raya)

40

IKONOS (Kebun Raya)

41

JERS RAWA DANAU

42

LANDSAT TM RAWA DANAU

8

43 44

45 46

SPOT VEGETATION

4 BANDS :

•BLUE

•RED

•NIR

•SWIR

47

SPECTRAL REFLECTANCE OF SPOT

VEGETATION BANDS

48

(NIR – SWIR)/(NIR + SWIR)

(3-4)/(3+4)

LOCAL MAXIMUM FILTER

MONTHLY MAXIMUM NDWI

9

49

RESULT FOR 1998 FOREST FIRE

50

APRIL 1998

51

MAY 1998

52

JUNE 1998

53

JULY 1998

54

AUGUST 1998

10

55

SEPTEMBER 1998

56

OCTOBER 1998

57

TOTAL AFFECTED AREAS IN 1998

3.589 MILLION HECTARE

58

TOTAL BURNED AREAS 2000

1.586 MILLION HECTARE

59

Comparison of 1998 and 2000 forest fire affected areas

60

LANDSAT KAB.KOLAKA

11

61 62

63 64

65 66

12

67

GIS（Geographic Information System）

Satellite Remote sensing

＜ Application ＞

Monitoring of vegetation condition

Detection of landuse changes … etc.

＜Application＞

Car navigation system

Forest management … etc.

1. Selection of optimum Change Detection method

2. Identification of Landuse change related to social reason.

68

3. Study Area

Watershed (22,000ha)

Lower wetland (7,000ha)

Protected area (3,680ha)

Topographic map (1:25,000)

CiDanau

watershed

69

4. Data

Contour map

GIS dataset

DEM ( Digital Elevation Model )

70

Danau rivers Villages’ distribution

GIS dataset

71

MSS 1972/10/01 MSS 1977/05/30 MSS 1983/06/19 TM 1991/10/23

TM 1994/08/28 TM 1995/05/27 TM 1997/07/19 TM 1998/05/19

Satellite data (LandsatMSS/TM , 1972 – 1998 )

72

Ground truth data

Field observation

in August 1999 and September

2000

Mixed forest Natural forest

wetland forest

13

73

Wetland forest and

cultivation area

Rubber plantation

Construction of chicken

farm

Fuel wood

74

Land use

maps

1972/10/01 1977/05/30 1983/06/19 1991/10/23

1994/08/28 1995/05/27 1997/07/19 1998/05/19

5. Grass land（including

cultivation）

6. Bare land（villages, paddy field)

7. Abandoned（including paddy

field）

1. Forest 1 (wetland forest)

2. Forest 2 (light side of mountain)

3. Forest 3 (dark side of

mountain ）

4. Water surface（paddy field）

Dry season From rainy to Dry season

Rainy season Rainy season

From rainy to Dry season Dry season

From rainy to Dry season Dry season