TUGAS SISTEM PENGINDERAAN JAUHSATELIT ALTIMETRI
Disusun Oleh :Hesti Nur Septa Anggraini
PROGRAM STUDI S2 TEKNIK GEOMATIKAJURUSAN TEKNIK GEODESI DAN
GEOMATIKAFAKULTAS TEKNIKUNIVERISTAS GADJAH MADADESEMBER 2014SATELIT
ALTIMETRII. PENDAHULUANAltimetri dan Penginderaan JauhAltimetri
dibutuhkan dalam Penginderaan Jauh karena :1. Kenaikan muka air
laut membawa sejumlah implikasi seperti tenggelamnya daratan,
ketahanan pangan karena terganggunya iklim dan banjir. Penelitian
maritim perlu dilakukan untuk penataan dan pembangunan kawasan
pesisir 2. Tuntutan pemantauan kenaikan tinggi muka air laut sangat
penting sehingga untuk mengetahui secara lebih cermat, Indonesia
membutuhkan kehadiran satelit altimetri.3. Altimetri diharapkan
dapat merekonstruksi perubahan permukaan laut untuk meningkatkan
pemahaman akan situasi permukaan pada masa lalu dan menjadi dasar
untuk prediksi di masa depan
II. PEMBAHASAN 1. Bentuk Bumi
Geometri Altimeter (Stammer, 1998)Gambar di atas menunujukkan
variable yang digunakan untuk mendeskripsikan bentuk
bumi.Keterangan :h (,,t) = tinggi dari satelit ke permukaan laut, =
lintang, bujurH (,,t) = tinggi dari satelit ke pusat bumihS =
perbedaan tinggi antara H dan h (hS = H-h)Tujuan dari Altimeter
adalah menghitung hS sehingga pengukuran H (tinggi satelit dari
pusat bumi dan h(tinggi satelit dari permukaan air laut) harus
dilakukan dengan sangat teliti. hS didekati dengan 3 pendekatan,
yaitu:1. Reference Ellipsoid: bentuk distribusi seragam massa bumi
yang dihasilkan dari gaya gravitasi dan sentrifugal. Permasalahan
pada ellipsoid adalah distribusi masa bumi yang tidak merata. Pada
rentang jarak 10-1000 km, gaya gravitasi mendorong permukaan
topografi, sehingga massa yang terdesak di dasar laut seperti
lempeng benua mengakibatkan naiknya permukaan air laut.1. Geoid:
Geoid terbentuk dari perluasan/ekspans spherical harmonics yang
selaras dengan data altimeter. Relatif terhadap ellipsoid, geoid
memiliki amplitudo 100 m
Tinggi geoid dari satelit altimeter GEOS-3 dan tampilan profil
dasar lautnya berdasarkan sub-satellite track (Wunsch, 1981)Gambar
di atas menunjukkan perubahan geoid terhadap perubahan topografi
pada jarak 10-1000 km. Murray F.Zone menunjukkan perubahan
topografi yang kecil dimana pada seamounts tidak menunjukkan
perubahan apapun karena terlalu kecil. Perubahan pada geoid
tersebut telah membawa perkembangan pada topografi dasar laut yang
didasarkan pada kombinasi perekaman kedalaman dan pengukuran
altimeter.2. Tinggi Permukaan Air Laut ( , , t) = hS( , , t) N ( ,
) ER ( , ) menunjukkan variasi tinggi permukaan air laut relatif
terhadap geoid. Tinggi permukaan air laut memiliki komponen yang
tetap dan berubah. Komponen yang tetap antara lain aliran Gulf
Stream dan Kuroshio. Komponen yang berubah adalah pasang laut,
fluktuasi, pemanasan atau pendinginan air laut, pusaran arus.2.
Altimeter dari waktu ke waktu 1973Skylab1975GEOS-3 Altimeter Single
Frekuensi1978SEASAT1985-1990GEOSAT1991-2000ERS-1 dan ERS-2Altimeter
Dual Frekuensi1992TOPEX dan POSEIDON2001JASON-12002ENVISAT2005OSTM
menggantikan JASON-1
3. Satelit TOPEX/POSEIDONTOPEX adalah singkatan dari Topography
Experiment sedangkan POSEIDON adalah singkatan dari Premier
Observatoire Spatial Etude Intensive Dynamic Ocean et Nivosphere
dan Positioning Ocean Solid Earth Ice Dynamics Orbiting Navigator.
Keuntungan dari orbit ini adalah rata-rata periode yang cukup dan
pada tiap point manapun dalam track, rata-rata waktu dari tinggi
permukaan air laut relatif terhadap pusat massa bumi sehingga bisa
didefinisikan mendekati geoid. TOPEX terdiri dari dua altimeter
yang berbeda yang berbagi antenna parabolic tunggal yaituNASA Dual
Frekuensi Altimeter (ALT or TOPEX)dual frequency beroperasi di
C-Band (5.3 GHz) dan Ku-band (13.6 GHz)wavelengths 6 dan 2 cmCNES
(POSEIDON)low height, low powersingle frequencysolid state
altimeter (SSALT)beroperasi di 13.65 GHzKeuntungan dari dual
frekuensi adalah setiap frekuensi dapat menanggapi secara berbeda
perbedaan variasi electron bebas ionosfer dan hujan. Sehingga
altimeter bisa mengukur densitas electron dan menentukan pengaruh
kecepatan electromagnetic phased juga mengidentifikasi daerah yang
hujan lebat.TOPEX Microwave and RadiometerTujuan dibuatnya TMR
adalah untuk mengukur V,L dan mengidentifikasi curah hujan lebat.
Perubahan konsentrasi troposfer (V), indeks refraksi (L) dan
kecepatan fase elektromagenetik dirangkum dalam refraksi karena
factor-faktor tersebut menyebakan berkurangnya kecepatan fase,
menimbulkan jarak yang tidak benar atau range delay.TMR adalah
radiometer berpandangan nadir yang seluruhnya dibangun dari bagian
SMMR dan beroperasi pada frekuensi SMMR pada 18,21 dan 37 GHz.3
Teknik Penentuan Orbit Teliti (POD)POD adalah penentuan orbit
teliti pada interval waktu regular dalam 3 dimensi relatif terhadap
pusat massa bumi, dimana waktu yang dihasilkan merupakan orbit
ephemeris. Sistem POD dalam TOPEX dan JASON termasuk laser , DORIS
tracking dan penentuan GPS. Laser dan pengukuran DORIS menentukan
posisi pesawat ruang angkasa dan kecepatan pada interval irregular.
Pengukuran GPS secara berkelanjutan menentukan posisi satelit.
Kombinasi dari 3 pengukuran tersebut disertai model orbit digunakan
untuk menghitung orbit teliti.
4. JASONWalaupun desain JASON hampir sama dengan TOPEX, namun
berat JASON hanya 500 kg dibandingkan TOPEX 2400 kg. tidak seperti
TOPEX, JASON hanya membawa altimeter POSEIDON-2 yang memiliki
dual-frekuensi yaitu Ku dan C-Band. Untuk POD, JASON menggunakan
DORIS dan LRA (Laser Retroreflector Array).Untuk koreksi atmosfer,
JASON-1 membawa JASON Microwave Radiometer (JMR) yang memiliki 3
frekuensi dan pandangan nadir radiometer microwave mirip dengan
TMR. JMR beroperasi pada 18.7 , 23.8 dan 34.0 lebih ringan dari
frekuensi TMR. Perubahan dari frekuensi TOPEX 21 menjadi 23.8 dan
37 ke 34 GHz untuk mengurangi kemungkinan interferensi dari
harmonic yang lebih tinggi. Sedangkan perubahan dari 18 ke 18.7
adalah untuk mendukung band penginderaan jauh.Interaksi Pulsa
Altimeter dengan Permukaan Laut Specular1. Pengaruh variable titik
sudut pada jarak kembali : waktu perekaman rata-rata pandangan
nadir pada TOPEX dan memperlihatkan bahwa sudutnya diatur sebesar
0.05o. Trigonometri sederhana menunjukkan bahwa variasi jarak
sepanjang jalur terbang dengan ketidakpastian adalah 0.5m2. Waktu
perjalanan pulang pergi : Karena altimeter menghasilkan pulsa
pendek maka footprint yang dihasilkan juga lebih kecil. Perjalanan
sinarnya adalah sebagai berikut, dari permukaan ke antenna
diperlukan waktu selama to. radius footprint dapat dicari dengan
rumusr2 = 2 c2 to tPersamaan di atas menunjukkan bahwa 0 t ,
footprint dapat meningkat areanya seiring dengan t.3. Penentuan
Round Trip Travel Time : Waktu bergantung pada energy yang diterima
dan hamburan penampang untuk refleksi yang diterima Pengaruh
Kembalinya Gelombang1. Tingkat kekasaran dan penentuan U : Seiring
peningkatan kecepatan angin, semakinvkasar permukaan dan
merefleksikan banyak energy dari antenna sehingga ketinggian
plateau menurun.2. Automatic Gain Control dan rata-rata pulsa
kembali : Untuk mengurangi noise, AGC melakukan beberapa langkah
yaitu melakukan adjust terhadap pulsa yang kembali untuk sudut
off-nadir pointing lalu menghitung rata-rata pulsa yang kembali
selama priode waktu tersebut yang memiliki dominasi pulsa.3.
Pengaruh Gelombang Besar : Gelombang tinggi dinyatakan dengan H1/3
dimana satelit TOPEX memiliki nilai 3m, nilai cukup besar dalam
kurun sebulan adalah 12m dan nilai paling besar adalah 15-20m. Hal
ini menunjukkan bahwa keberadaan gelombang besar meningkatkan
ukuran permukaan footprint dan resolusi spasial dari altimeter.5.
Error dan bias pada tinggi permukaan laut
a. Altimeter noise : noise altimeter TOPEX ditentukan dari
analisis spectral menurut urutan kembalinya pulsab. Dry Troposfer :
Pemanasan jarak troposfer mengakibatkan rentang penundaan yang
bervariasi antara sensor dan permukaan atau ekuivalen dengan
tekanan permukaan laut. Koreksinya menggunakan tekanan permukaan
yang diproduksi oleh ECMWF.c. Sea state bias : dikelompokkan
menjadi dua, yaitu bias elektromagnetik yang muncul karena turunnya
permukaan air laut hasil dari pulsa radar. Kedua adalah tracker
atau skewness bias yang muncul karena penentuan tracker pada
half-power-point. Secara keseluruhan disebut bias total.d.
Kesalahan Penentuan Orbit : Pada skala kecil, ketidakpastian adalah
sumber kesalahan terbesar dalam penentuan posisi satelit. Error
dari satelit dibagi menjadi single pass error dengan estimasi jarak
tunggal dalam waktu bulanan atau lebih lama lagi yang dirata-rata
sesuai skala spasialnya.e. Sumber kesalahan lingkungan yang tidak
pasti : pasang dan inverse barometer (respon hidrostatik pada
permukaan laut secara spasial memiliki variable berubah pada
tekanan laut dalam waktu lebih dari dua hari)
5. Misi Gravitasia. CHAMP : Satelit tunggal yang diluncurkan
dengan orbit non-synchronous dengan ketinggian 454 km. Orbit
non-synchronous memungkinkan satelit untuk mengamati komponen
gravitasi diurnal.b. GRACE : Terdiri dari sepasang satelit dengan
orbit synchronous dengan ketinggian 500km dan jarak antar track 200
km. Pengukuran oleh GRACE menentukan medan gravitasi dan variasinya
dimana variasi pengukuran diamati dari permukaan dan arus laut
dalam melalui pengaruhnya terhadap medan gravitasi.c. GOCE :
Terdiri atas satelit tunggal yang memiliki orbit synchronous dengan
ketinggian 250 km. GOCE akan mengukur medan gravitasi static dengan
skala 1 km
III. KESIMPULAN
1. Altimetri diharapkan dapat merekonstruksi perubahan permukaan
laut untuk meningkatkan pemahaman akan situasi permukaan pada masa
lalu dan menjadi dasar untuk prediksi di masa depan.2. Tinggi
permukaan laut dengan tinggi satelit (hS) dapat ditentukan apabila
pengukuran H (tinggi satelit dengan massa bumi) dan h (tinggi
satelit dengan permukaan bumi) diukur secara teliti3. Penggunaan
altimeter dual frekuensi lebih dianjurkan karena memiliki kelebihan
menangani variasi electron bebas ionosfer dan hujan4. Pengukuran
altimeter menyediakan informasi mengenai sifat laut dan
variasinya
