Analisis respon Spektral berbagai jenis objek Secara In situ menggunakan spektrometer

Nunung Noer Aziizah (C552130051)

SEKOLAH PASCASARJANAINSTITUT PERTANIAN BOGOR

2014

Latar belakang

Spectral respond

In situCitra satelit

Objek di perairan

Metode pengambilan data

Tujuan

Objek

Spectral respond

Spektrometer

Metode Wilayah pengambilan data spektral

Pesisir dengan berbagai jenis substrat, sedimen, salinitas, dan kedalaman perairan.

Objek yang di ukur pola reflektansinya meliputi:

1. permukaan air laut (Nababan 2013)

2. Benthic habitat di perairan dangkal (Holden and LeDrew 2001)

3. Seagrass (Fyfe 2003; Bargain et al. 2012)

4. Coral reef (Louchard et al. 2003; Hochberg et al. 2003; Wangpraseuret et al. 2014)

Metode pengambilan data lapanganMetode yang digunakan merupakan review dari berbagai penelitian yang telah dilakukan (Nababan 2013; Wangpraseuret et al. 2014)

FieldSpec 4 Line of Spectroradiometersfor Remote Sensing Research

Psikologi tanaman dan perubahan iklim Snow albedo studies and above-water radiance

applications Crops and vegetation analysis Ground truthing and image validation of

hyperspectral and multispectral overflight data

Diver-operated microsensor system (DOMS) dengan (1) pengukuran kontrol dan modul penyimpanan data, (2) baterai, (3) motor micromanipulator dilengkapi dengan irradians microsensor spektral skalar (orange fiber), (4) underwater PAR meter komersial, (5) modul underwater berisi spektrometer ocean optics, dan (6) komputer underwater personal.

Metode Nababan 2013 melakukan pengambilan data lapangan pada setiap pengambilan data CTD di setiap transek saat kondisi laut dan cuaca memungkinkan antara pukul 10.30–14.30 waktu setempat dengan sudut antara sensor radiansi dan bidang tegak lurus terhadap permukaan laut sebesar 30o. Data downwelling irradiance (Ed), sky radiance (Ls), dan upwelling radiance (Lu) dari permukaan air laut diukur dari deck kapal pada berbagai musim dan berbagai tipe air laut yang kemudian dihitung nilai remote sensing reflektansi (Rrs).

Holden and Ledrew 2001 Salah satu jenis substrat yang di ukur reflektansinya adalah lamun, diukur 10 cm di atas objek dan dibawah permukaan perairan dengan sudut 45o

Hochberg dan Atkinson 2000 Kedalaman pengukuran berkisar antara 0 sampai 15 m, sampel di perairan dangkal adalah <5 m. Sampel pada kedalaman >5 m akan menggunakan senter submersible (Underwater Kinetics Sunlight C8) untuk melengkapi fluks pada panjang gelombang merah.

Analisis dataAnalisis reflektansi permukaan perairan berdasarkan Nababan 2013 dilakukan dengan menentukan nilai water-leaving radiance (Lw) (radiansi yang keluar dari kolom air dan radiansi yang terpantulkan secara langsung oleh lapisan tipis permukaan air laut) dihitung berdasarkan nilai upwelling radiance (Lu) dikurangi sky radiance (Ls) dengan rumus sebagai berikut:

Lw = Lu - 0,02 Ls

Wangpraseuret et al. 2014 analisis data reflektansi diolah menggunakan Matlab versi 2012. Data spektral yang baik dinormalkan ke radiasi insiden downwelling atau dikonversi ke foton spektral radiasi skalar.

Spektrometer USB4000 dikoreksi untuk sensitivitas spektralnya, berdasarkan data sensitivitas yang sudah diperoleh sebelumnya (Finke et al. 2013) menggunakan spektrometer dikalibrasi (Jazz, Ocean Optik)

Louchard et al. 2003 mengasumsikan tutupan lamun yang seragam untuk perhitungan transfer radiasi. Reflektansi tutupan lamun diperoleh dari pengukuran linier campuran dari dua komponen utama yaitu daun dan sedimen

Hochberg et al. 2003 memisahkan spektral dari bottomtypes dengan analisis klasifikasi Partisi yaitu dengan menggunakan setengah dari reflektansi masing-masing kelas untuk menguji fungsi klasifikasi linear dan setengah reflektansi lainnya untuk uji akurasi klasifikasi masing-masing bottomtypes.

Hasil dan Pembahasan

Holden and Ledrew 2001 menunjukkan pantulan spektral yang drop pada 515 nm terdapat pada pengukuran permukaan dan dasar perairan. Substrat pada kolom air memberi pengaruh terhadap pola spektral.

Penelitian dilakukan pada perairan timur laut Teluk Meksiko setiap musim dengan hasil yang menunjukkan adanya perbedaan terhadap sebaran dan kandungan klorofil-a, muatan tersuspensi, dan bahan organik dalam perairan timur laut Teluk Meksiko akibat perubahan yang nyata antar musim terhadap gerakan angin di atas permukaan laut timur laut Teluk Meksiko (Nababan, 2013)

Hasil penelitian Nababan 2013 menunjukkan bahwa nilai spektral di perairan pesisir didominasi oleh pengaruh fitoplankton. Terdapat nilai maksimum spektral yang berbeda pada beberapa pengukuran yang disebabkan perbedaan jenis dan komposisi fitoplankton, kandungan bahan organik, dan materi tersuspensi pada lokasi tersebut

Hochberg et al. 2003 melakukan pengukuran reflektansi terumbu karang dan berbagai tipe dasar perairan. Pola reflektansi yang berbeda dihasilkan pada jenis polip karang yang berbeda dikarenakan jenis karang memiliki tingkat kekerasan permukaan dan warna yang berbeda. Pola reflektansi berbagai jenis dasar perairan yang berbeda juga disebabkan karena warna, kejernihan, dan substrat dasar perairan yang mempengaruhi.

Hasil penelitian Fyfe 2003 menunjukkan spektral dari lamun yang memiliki organisme penempel dan tidak, memberikan respon yang sama. Fouling tidak mempengaruhi perbedaan spektral antara spesies lamun, umumnya hanya memiliki pengaruh kecil pada perbedaan pemantulan suatu spesies.

Intensitas energi cahaya terlihat menurun dengan bertambahnya kedalaman. Berkurang secara eksponensial pada panjang gelombang yang lebih panjang, hal tersebut menjadi tidak konsisten pada panjang gelombang yang lebih pendek dan tidak terlihat bergantung kepada kedalaman air atau tipe substrat (Holden and Ledrew 2001).

KesimpulanBerdasarkan beberapa paper yang di review dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:1. Hasil reflektansi spektral objek perairan dangkal dipengaruhi oleh cara

pengambilan data, kejernihan perairan, dan kedalaman perairan.2. Pola spektral permukaan air laut umumnya maksimum pada gelombang biru

kemudian terus menurun pada gelombang hijau sampai minimun pada gelombang merah.

3. Lamun dan terumbu karang memiliki respon spektral yang berdasarkan pada jenis, kekasaran permukaan, dan kejernihan perairan.

4. Pola reflektansi spektral suatu objek perlu diketahui sehingga dapat membantu untuk pengklasifikasian objek di perairan berdasarkan spektralnya.

Daftar PustakaBargain, A., Robin, M., Men, E L., Huete, A., Barillé, L. 2012. Spectral response of the seagrass Zostera noltii with different sediment backgrounds. Aquatic Botany. (98): 45– 56. Bierwith. P. N; T. J. Lee; and R. V. Burne. 1993. Shallow SeamFloor Reflectance and Water Depth Derived by Unmixing Multispectral Imagery*. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. 59, 3. 331-338. Fyfe, S. K. 2003. Spatial and temporal variation in spectral reflectance: Are seagrass species spectrally distinct?. Limnol. Oceanogr. 48(1, part 2):464–479 Helmi, M., Hartoko, A., Herkiki, S., Munasik, S., Wouthuyzen. 2011. Analisis Respon Spektral dan Ekstraksi Nilai Spektral Terumbu Karang Pada Citra Digital Multispektral Satelit ALOS-AVNIR di Perairan Gugus Pulau Pari, Kepulauan Seribu, Jakarta . Buletin Oseanografi Marina.(1): 120-136. Hochberg, E. J., Atkinson, M. J. 2000. Spectral Discrimination Of Coral Reef Benthic Communities. Coral reefs. 19:164-171 Hochberg, E. J., Atkinson, M. J., Fouet, S. A. 2003. Spectral Reflectance Of Coral Reef Bottom-Types Worldwide And Implications For Coral Reef Remote Sensing. Remote Sensing of Environment. (85):159–173 Holden H and E LeDrew. 2001. Measuring and Modeling Water Column Effect on Hyperspectral Reflectance in A Coral Reef Environment. Elsevier Science Inc. Remote sensing of environment. 81: 300-308. Kirk, J.T.O. 1994. Light and Photosynthesis In Aquatic Ecousystem. Second edition. Cambridge Univercity Press. Cambridge. Mobley, Curtis. D. 1994. Light and Water Radiative Transfer in Natural Water. Academic Press. California. 591 hal. Nababan, B., Wirapramana, A. A. G., Arhatin, R. E. 2013. Spektral Remote Sensing Reflektansi Permukaan Air Laut. Jurnal Ilmu dan Teknologi Kelautan Tropis. (5) 1: 69-84. Toole, D.A., D.A. Siegel, D.W. Menzies, M.J. Neumann, and R.C. Smith. 2000. Remote-sensing reflectance determinations in the coastal ocean environment: impact of instru-mental characteristics and enrironmental variability. Applied Optics. 39:456-468. Wangpraseurt, D., Polerecky, L., Anthony, W. D., Larkum, A., Peter, J., Daniel, A., Nielsen., Pernice, M., and Kuhl, M. 2014. The in situ light microenvironment of corals. Limnol. Oceanogr. 59(3):917–926

Terimakasih