Pengolahan Data Citra Satelit

8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit

1/14

MODUL IPENGENALAN CITRA DIGITAL

1. Tujuan

Memahami cara penyimpanan citra digital

Memahami konsep resolusi spasial

Mampu menampilkan citra digital dalam penyajian Gray Scale , Pseudo Color dan

Composit Color

Mampu melakukan pengenalan objek secara visual

2. Teori

Citra digital adalah citra yang diperoleh, disimpan, dimanipulasi, dan ditampilkan dengan

basis logika biner (Danoedoro, 2012). Menurut kamus Webster, citra adalah suatu

reprsentasi, kemiripan, atau imitasi dari suatu objek atau benda. Setiap citra digital

memiliki beberapa karakteristik, antara lain ukuran citra , resolusi, dan format nilainya.

Umumnya citra digital berbentuk persegi panjang yang memiliki lebar dan tinggi tertentu.

Ukuran ini biasanya dinyatakan dalam banyaknya titik atau piksel. Citra digital dihasilkan

melalui bantuan pemindai atau skanner (scanner), meskipun dewasa ini citra digital juga

bisa diperoleh melalui berbagai macam kamera digital dengan harga murah, bahkan yang

telah terintegrasi dengan telepon seluler sekalipun.

Citra digital penginderaan jauh diperoleh dari sistem perakaman melalui sensor yang

dipasang pada pesawat terbang ataupun satelit. Citra dalam format digital ini disimpan

pada media megnetik, optic, ataupun media lainnya (hard disk, compact disk, atau flash

disk).

2.1

Bagaimana Citra Digital Diperoleh

Citra digital merupakan model dua dimensional dari objek yang sudah ada. Objek yang

sudah ada tersebut dapat berupa kenampakan nyata dipermukaan bumi, tetapi dapat

pula berupa gambar atau citra yang diperoleh melaluiproses lain, misalnya peta hasil

penggambaran tangan. Salah satu contoh alat yang paling umum untuk mengubah

kenampakan digital menjadi citra digital ialah skanner. Skanner atau pelarik/pemindai

adalah suatu alat optic elektronik yang dapat dipakai untuk menangkap informasi pantulan

atau pancaran gelombang elektromagnetik dari suatu permukaan secara tidak serentak.Tidak serentak maksudnya adalah bagian demi bagian permukaan yang direkam diindera


2/14

oleh sensor secara berurutan sebagai fungsi waktu. Proses kerja pelarik tidak dapat

dilepaskan dari proses kerja komputer karena tipe data yang dihasilkan pun biasanya

harus diolah dengan komputer. Kemampuan komputer dalam mengubah informasi

pantulan atau pancaran elektromagnetik berbeda-beda. Kemungkinan informasi yang

dimiliki oleh setiap piksel berkisar 0 – 255 pada sensor yang bekerja 8 bit. Variasi ini sesuai

dengan variasi pantulan yang diberikan oleh objek sehingga konfigurasi piksel ini

menghasilkan gambar.

2.2 Cara Penyimpanan Citra Digital

Sistem penyimpanan citra dalam bentuk baris dan kolom disebut sistem raster, dimana

setiap unsur data disimpan dalam alamat yang jelas dan konsisten, menurut posisinya

dalam baris dan kolom. Sistem penyimpanan seperti ini dianggap boros dalampenggunaan media penyimpanan. Kebutuhan akan sistem penyimpanan yang efisien

semakin terasa dengan digunakannya sensor multipsektral. Melalui sensor semacam ini,

beberapa citra yang menggambarkan objek yang sama dihasilkan, namun menyajikan

variasi rona/nilai piksel yang berbeda. Variasi ini tergantung pada saluran (band) yang

digunakan. Misalkan suatu sistem sensor mempunyai tiga saluran maka berkas (file) citra

yang dihasilkan akan mengandung informasi ketiga saluran tersebut.

a.

Band Sequential (BSQ)Format BSQ, citra yang dihasilkan dari setiap saluran disimpan sebagai file yang

terpisah. Urutan penyimpanan data pun dilakukan mulai dari baris pertama saluran 1,

baris kedua, bari ketiga,…baris terkahir. Data ini disimpan sebagai file saluran 1.

Kemudian mulai lagi dari baris pertama, untuk saluran 2, sampai dengan baris terkahir.

Jadi untuk sistem sensor 7 saluran, dihasilkan 7 file.

b. Band Interlaved by Line (BIL)

Format BIL, penyimpanan dilakukan mulai dari baris pertama sluran 1, kemudian

dilanjutkan dengan baris pertama saluran 2, …. Baris pertama saluran n. Setelah itu,

dilanjutkan dengan baris ke 2 saluran 1, baris ke 2 saluran ke 2, …. Baris ke 2 saluran

ke n. Dengan format BIL, seluruh data citra pada n saluran akan disimpan sebagai

satu file.

c. Band Interlaved by Pixel (BIP)

Forma BIP mempunyai kemiripan dengan format BIL. Hanya saja selang selingnya

bukan per baris melainkan per piksel. Penyimpanan dimulai dari piksel pertama (pojok

kiri atas) baris pertama saluran 1, piksel pertama baris pertama saluran 2, … barispertama saluran n. Begitu seterusnya, sampai pada piksel terakhir baris terkahir


3/14

saluran 1, piksel terakhir baris terkahir saluran 2, …. Piksel terkahir baris n. Datanya

disimpan dalam satu file.

d. Run-length Encoding (RLE)

Prinsip penyimpanan data dengan format ini adalah mengekspresikan kembali jumlah

piksel yang berurutan dengan nilai yang sama, sebagai satu pasangan nilai. Apabila

pada satu baris pelarikan terdapat beberapa piksel dengan nilai sama maka nilai-nilai

ini tidak perlu setiap setiap kali disimpan sebagai byte terpisah.

2.3 Bagaimana Data Digital Ditampilkan sebagai Gambar

Citra byte (byte map) memerlukan suatu media yang dapat menggambarkannya secara visual

dan mudah ditangkap oleh indra penglihatan. Citra ini masih harus ditampilkan pada layar

monitor agar dapat diamati oleh pengguna atau analis secara interaktif. Perangkat lunak

seperti Idrisi membaca kembali byte demi byte pada data citra digital itu, kemudian

menampilkannya sebagai titik-titik gambar dengan warna atau tingkat keabuan tertentu,

sesuai dengan nilai byte-nya. iksel yang pertama terbaca ditempatkan pada pojok kiri atas

layar monitor. Pada data digital satelit yang diperoleh dari stasiun penerima, menyertakan

header file yang berisi berbagai informasi perekaman, termasuk tanggal perekaman satelit,

kemiringa senor, dsb. Kesalahan pembacaan header file berakibat pada kesalahan

penempatan piksel di sepanjang baris dan kolom layar.

2.4 Konsep Resolusi

Resolusi adalah kemampuan suatu sistem optic elektrinik untuk membedakan informasi yang

secara spasial berdekatan atau secara spectral mempunyai kemiripan (Swain dan Davis,

1978). Dalam bidang penginderaan jauh terdapat empat konsep resolusi yang sangat penting,

yaitu: resolusi spasial, resolusi spectral, resolusi radiometric, dan resolusi temporal.

a. Resolusi SpsialResolusi spasial adalah ukuran terkecil objek yang masih dapat dideteksi oleh suatu sistem

pencitraan. Semakin kecil ukuran objek (terkecil) yang dapat dideteksi, semakin halus atau

tinggi resolusi spasialnya. Citra satelit SPOT yang beresolusi 10 dan 20 meter dapat disebut

beresolusi tinggi dibandingkan dengan citra satelit Landsat TM yang beresolusi 30 meter.

Hubungan antara skala dengan resolusi citra diperkenalkan oleh Tobler (1987) dimana

skala = 1/(2000 x resolusi citra). Jika menggunakan citra SPOT maka skala peta yang

dihasilkan = 1/(2000 x 10) = 1 : 20.000, seangkan jika menggunakan citra Landsat ETM

dihasilkan skala = 1/(2000 x30) = 1 : 60.000 (Baja. 2012). Menurut Aronoff (2005) skala


4/14

= f/H, dima f = panjang focus lensa, dan H = Jarak dari pusat lensa ke permukaan medan

(tinggi wahana).

b. Resolusi Spektral

Resolusi spectral adalah kemampuan suatu sistem optic-elektronik untuk membedakan

informasi (objek) berdasarkan pantulan atau pancaran spektralnya. Semakin banyak

jumlah salurannya semakin tinggi kemungkinannya untuk membedakan objek

berdasarkan respons spektralnya. Dengan kata lain, semakin sempit interval panjang

gelombangnya dan atau semakin banyak jumlah salurannya, semakin tinggi pula resolusi

spketralnya. Landsat dengan 7 saluran memiliki resolusi spectral lebih tinggi dibandingkan

dengan SPOT yang hanya memiliki 4 saluran.

c. Resolusi Radiometrik

Kemampuan sensor dalam mencatat respons spectral objek dinyatakan sebagai resolusi

radiometric. Sistem koding (mengubah intensitas pantulan atau pancaran spectral menjadi

angka digital) 4 bit akan mengubah intensitas pantulan atau pancaran menjadi 2 4 = 16

tingkatan, dari yang paling lemah 0 sampai terkuat 15. Sendangkan kemampuan koding

dengan 8 bit = 28 = 256, memiliki kemampuan menyajikan gambar dari 0 – 255 tingkat

keabuan.

d. Resolusi Temporal

Resolusi temporal adalah kemampuan suatu sistem untuk merekam ulang daerah yang

sama. Satuan resolusi temporal adalah jam atau hari. Landsat dapat merekam wilayah

yang sama pada setiap 16 hari, sedangkan SPOT setiap 26 hari.

3. Pengenalan Idrisi

Idrisi adalah software pengolah data citra digital yang memiliki fungsi analisis raster dan

vektor, analisis SIG untuk pemodelan spasial, peningkatan kualitas citra serta klasifikasi

multispektral. Termasuk untuk pemantauan lingkungan dan pengelolaan sumberdaya alam,

pemodelan perubahan penggunaan lahan. Selain itu Idrisi memiliki kemampuan dalam

melakukan analisis spasial multikriteria, multi-tujuan, ketidakpastian dan analisis risiko,

pemodelan simulasi, interpolasi spasial dan karakterisasi statistik. Software ini pada umumnya

dibutuhkan untuk mengelola data penginderaan jauh. Meskipun memiliki kemampuan yang

sangat canggih, namun software ini mudah digunakan.

Idrisi terdiri dari 300 modul program yang dihubungkan dengan pengguna melalui menu dan

toolbar. Modul-modul tersebut menyediakan fasilitas untuk input data, pengelolaan layar/area

kerja, analisis geografis dan penginderaan jauh.


5/14

3.1 Mulai dengan Idrisi

Untuk memulai idrisi klik dua kali ikon idrisi, selanjutnya akan terbuka lingkup kerja idrisi

seperti pada gambar 1. Setelah sistem terbuka terdapat empat komponen yang berbeda,

yaitu: (1) bagian atas terdiri dari menu utama, (2) di bawah menu utama terdapat toolbar

yang digunakan untuk mengontrol tampilan dan mengakses modul-modul yang

diinginkan (3) di bawah toolbar terdapat ruang kerja utama, (4) selanjutnya diikuti oleh

status bar.

Gambar 1.1 Lingkup kerja Idrisi

3.2 Explorer Idrisi

Klik pada menu File->IDRISI Explorer, selanjutnya akan ditampilkan kotak dialog yang

merupakan utilitas Idrisi Explorer yang berfungsi untuk mengelola dan mengeksplorasi

file dan proyek idrisi. Gunaka Idrisi Explorer untuk mengatur lingkungan proyek anda,

mengelola file group, review data, file tampilan, termasuk perintah copy, delete, rename,

dan Move To.


6/14

Gambar 1.2 IDRISI Explorer

3.3 Projects

Setelah Idrisi Explorer terbuka, maka klik Projects untuk mengatur lingkungan projek

folder tempat menyimpan file-file kerja. Pastikan bahwa Editor yang berada di bawah

Projects terbuka. Panel Editor menunjukkan folder kerja dan sumberdaya yang dimiliki

oleh Projects.

a. Buat sebuah folder kerja, d:\idrisi\latihan1\

b. Pilih Tab Projects

c. Klik kanan default, pilih New Project

d. Pilih folder yang sudah dibuat sebelumnya

e. Di bawah default akan terbentuk nama proje sesuai dengan nama folder.

f. Ganti nama projek dengan mengubah name yang ada pada Editor sesuai yang

diinginkan. Dalam percobaan ini gunakan nama projek: Latihan 1

g. Copy data yang sudah disiapkan dalam latihan ini ke dalam folder yang telah dibuat

3.4 Display Launcher

Modul yang paling sering digunakan memiliki ikon toolbar, salah satunya adalah DISPLAY

Launcher. Klik ikon display untuk menampilkan kotak dialog DISPLAY Launcher, atau

pilih menu Display->DISPLAY Launcher, bisa juga menggunakan mengklik dropdown list

panah pada Shortcut dan gulir ke bawah sampai Anda menemukan DISPLAY Launcher.


7/14

Gambar 1.3 Cara menampilkan Kotak dialog DISPLAY Launcher

Gambar 1.4 Kotak dialog DISPLAY Launcher

Kotak dialog DISPLAY Launcher terdiri dari dua tab, yaitu: Parameters dan Advanced

Palette/Symbol Selection . Tab Parameters terdiri dari beberapa komponen seperti

komponen tipe file yang ingin ditampilkan, skala pewarnaan, teks box pemilihan file

citra, dan pilihan palette warna, sedangkan Tab Advanced Palette/Symbol Selection

memiliki komponen pengaturan warna yang lebih kompleks.


8/14

3.5 Menampilkan Citra Digital

Pada praktikum ini akan ditampilkan citra digital daerah Kabupaten Mamuju. Untuk

kebutuhan tersebut dapat mengikuti langkah-langkah berikut:

a. Tampilkan kotak dialog DISPLAY Launcher

b. Pilih nama file dengan mengklik tombol yang terdapat di belakang text box.

c. Kemudian klik tombol Ok. Untuk sementara gunakan default skala pewarnaan dan

Palette.

Gambar 1.5 Tampilan Citra Kab. Mamuju

3.6 Cursor Inquiry Mode

Cursor inquiry mode digunakan untuk mengetahui nilai spketral dan lokasi pada sebuah

tempat yang diklik. Nilai spektra ditampilkan tepat pada lokasi yang diklik sedangkan

koordinat bumi lokasi yang diklik dapat dilihat pada status bar. Pada status bar terdapat

dua jenis lokasi yang ditampilkan, yaitu: lokasi kolom dan baris dari piksel-piksel yang

membangun citra, sedangkan yang kedua adalah pasangan koordinat bumi. Aktifkan

tombol Cursor inquiry mode dengan mengklik tombol yang terdapat pada toolbar.

Selanjutnya klik salah satu lokasi dalam citra, amati nilai spektral dan koordinatnya.


9/14

Gambar 1.6 Nilai spektral dan koordinat citra

3.7 Zoom Image

Citra digital yang ditampilkan dapat diperbesar maupun diperkecil sesuai dengan yang

diinginkan. Terdapat lima buah tombol yang dapat digunakan untuk mengeksploitasi

citra, yaitu: Zoom In, Zoom Out, Zoom Window, Full Extent Normal, dan Full Extend

Maximized.

a. Zoom in digunakan untuk memperbesar citra dengan menempatkan di tengah-tengah

layar tampilan titik yang diklik.

b. Zoom Out digunakan untuk memperkecil citra dengan menempatkan di tengah-

tengah layar tampilan titik yang diklik.

c. Zoom Window digunakan untuk memperbesar citra berdasarkan kotak yang di drag

pada citra.

d. Full Extent Normal digunakan untuk mengembalikan tampilan citra dan kotak

tampilan citra scara deafult

e. Full Extent Maximized digunakan untuk mengembalikan tampilan citra dan kotak

tampilan citra penuh pada layar.

Nilai Spektral

Koordinat


10/14

4. Pengenalan Citra LANDSAT 7 ETM+

Satelit Landsat (Land Satelite ), milik Amerika Serikat, pertama kali diluncurkan pada tahun

1972 dengan nama ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite – I ). Proyek eksperimental

ini sukses dan dilanjutkan dengan peluncuran selanjutnya, seri kedua dengan nama Landsat.Seri Landsat hingga saat ini adalah Landsat 8. Sebelum Landsat 8, tahun 2003 diluncurkan

Landsat 7.

Citra LANDSAT 7 ETM+ terdiri dari 7 bands (kanal), dimana masing-masing kanal memiliki

fungsi yang spesifik bagi analisis kenampakan di permukaan bumi. Tabel 1 menyajikan

karakteristik citra LANDSAT ETM+ yang menjelaskan kisaran spaktrum masing-masing band

dan fungsi masing-masing.

Tabel 1 Karakteristik citra Landsat ETM+

Band spaektralKisaran

spectrum (m)Resolusi (m) Fungsi/kegunaan

1 (Biru) 0.45 – 0.52 30 x 30 Untuk melihat penetrasi air, dan diskriminasitanah dan vegetasi

2 (Hijau) 0.52 – 0.60 30 x 30 Untuk melihat penetrasi air, dan puncak

reflektansi kehijauan vegetasi

3 (Merah) 0.63 – 0.69 30 x 30 Absorbsi klorofil, reflektansi tanah-tanah

kering

4 (Infra merah dekat) 0.76 – 0.90 30 x 30 Memisahkan tanah (daratan) dan air,

melihat vegetasi yang subur

5 (Infra merah dekat) 1.55 – 1.75 30 x 30 Menganalisis kelengasan (moisture) tanah

dan vegetasi

7 (Infra merah

tengah)

2.08 – 2.35 30 x 30 Identifikasi penetrasi kabut (haze), dan

mengenal tipe batuan dan tanah

6 (Termal infra

merah)

10.4 – 12.50 120 x 120 Pemetaan termal seperti kebakaran

Secara umum, kurva ideal di alam antara sensitivitas panjang gelombang yang digunakan

dan obyek/fenomena di bumi dapat diilustrasikan sebagaimana terlihat pada Ganbar 1. Ini

menunjukkan bahwa nilai reflektansi air sangat rendah (terutama pada panjang gelombang

yang panjang) sehingga air, atau obyek basah selalu tampak gelap pada panjang gelombang

yang panjang. Sedangkan tanah terbuka (bare land) dan bangunan-bangunan di perkotaan

dan kawasan industri memiliki nilai reflektansi yang sangat tinggi, sehingga kelihatan sangat


11/14

cerah. Nilai reflektansi vegetasi (hutan) tinggi pada panjang gelombang antara 0.7 dan 1.1 m

(lihat Gambar 1) sehingga hutan kelihatan cerah pada kisaran tersebut.

Gambar 1.7 Pola reflektansi vegetasi, tanah, dan air.

4.1 Karakteristik Citra Landsat

a. Perhatikan dan catat jenis penyimpanan citra yang diperoleh.

b. Buka file *.hdr dan catat:

Resolusi spasial

Resolusi spektral

Resolusi radiometrik

Jumlah kolom

Jumlah baris

Satuan unit penyimpanan

d. Buka file *.map dan catat:

Sistem proyeksi

Zone

e. Buka file *.tab dan catat:

X minimum

X maksimum

Y minimum

Y maksimum

f. Kenalilah beberapa kenampakan/obyek seperti laut/air, pemukiman, sawah,ladang/kebun, tanah terbuka dll. Kemudian display setiap band (1 hingga 3). Ambil


12/14

beberapa sample untuk setiap kenampakan dan identifikasi nomor digitalnya (digital

number, DN), menggunakan tombol . Ingat bahwa DN berkisar dari 0 (sangat

gelap) hingga 255 (sangat cerah). Dengan mengambil 3 sample per Band, lengkapilah

Tabel 2, dan jawab pertanyaan-pertanyaan berikut.

Tabel 2. DN beberapa kenampakan citra

Kenampakan Band1

(B)

Band 2(G)

Band 3(R)

Band 4

(IR)

Band 5

(NIR)

Band 7

(MIR)

Air Sungai/Laut Sample 1

Sample 2

Sample 3

Hutan lebat Sample 1

Sample 2

Sample 3

Semak/hutan

jarang

Sample 1

Sample 2

Sample 3

Sawah Sample 1

Sample 2

Sample 3

Kebun/ladang Sample 1

Sample 2

Sample 3

Kenampakan yang memiliki nilai DN tertinggi adalah …………. , dan pada band …….

Mengapa demikian?

……………………………………………………………………………………………....

……………………………………………………………………………………………....

……………………………………………………………………………………………....

……………………………………………………………………………………………....

Kenampakan yang memiliki nilai DN terendah adalah …………. , dan pada band …….

Mengapa demikian?


13/14

……………………………………………………………………………………………....

……………………………………………………………………………………………....

……………………………………………………………………………………………....

……………………………………………………………………………………………....

Lihat Tabel 1 untuk menjawab pertanyaan di atas! Dan juga lihat grafik penyebaran pola

reflektansi seperti terlihat pada Gambar 1. Kemudian, untuk setiap band plot nilai-nilai

tersebut kedalam kurva berikut (halaman berikut) dengan menggunakan nilai rata-rata sample

di atas:

Band 1 Band 2 Band 3 Band 4 Band 5

Gambar 2: Plotting antara kenampakan obyek dengan nilai digital pada citra Landsat ETM+

4.2 Alternatif Tampilan Citra

a. Sajikan Citra Landsat Band 5 dan Band 7 dalam Gray Scale , kemudian bandingkan

hasilnya dengan proses penyajian Pseudo Color seperti yang telah dilakukan pada 4.1.

Perbedaan apa yang dapat anda saksikan diantara keduanya.

b. Citra komposit warna merupakan paduan dari citra beberapa saluran yang berbeda.

Pembuatan citra komposit warna dilakukan dengan memberi warna dasar merah, hijau

dan biru pada tiga saluran band tunggal yang dipilih. Perpaduan antara ketiga saluran

tersebut akan menghasilkan citra baru dengan tampilan warna yang merupakan

perpaduan dari ketiga warna dasar. Penyusunan citra komposit warna dimaksudkan

untuk memperoleh gambaran visual yang lebih baik sehingga pengenalan obyek dan

pemilihan sampel dapat dilakukan.

255

180

120


14/14

5. Pengenalan Citra SPOT

Tugas anda di rumah untuk melakukan hal yang sama pada citra Landsat menggunakan

data citra SPOT.

Documents

Pengolahan Data Citra Satelit