Spesifikasi, Kelebihan, dan Kekurangan Citra Penginderaan Jauh

Spesifikasi, kelebihan, dan kekurangan dari Citra Landsat 8, Citra Sentinel 1 dan Citra Sentinel 2

Sentinel 1, Sentinel 2, dan Landsat 8 adalah tiga misi satelit penginderaan jauh yang digunakan untuk pemantauan Bumi, tetapi masing-masing memiliki perbedaan dalam hal spesifikasi, aplikasi, dan kemampuan. Berikut adalah perbedaan dan persamaan utama di antara ketiganya (Firmansyah et al. 2021):

1.  Citra Landsat 8

• Landsat 8 memiliki kemampuan untuk merekam citra dengan resolusi spasial yang bervariasi. Variasi resolusi spasial mulai dari 15 meter sampai 100 meter serta dilengkapi oleh 11 saluran (band) dengan resolusi spektral yang bervariasi. Landsat 8 dilengkapi dua instrumen sensor yaitu OLI dan TIRS. Landsat 8 mampu mengumpulkan 400 scenes citra atau 150 kali lebih banyak dari Landsat 7 dalam satu hari perekamannya.
• Sensor utama dari Landsat 8 adalah Operational Land Imager (OLI) yang memiliki fungsi untuk mengumpulkan data di permukaan bumi dengan spesifikasi resolusi spasial dan spectral yang berkesinambungan dengan landsat sebelumnya. OLI didesain dalam sistem perekaman sensor push-broom dengan empat teleskop cermin, performa signal-to-noise yang lebih baik, dan penyimpanan dalam format kuantifikasi 12-bit. OLI merekam citra pada spektrum panjang gelombang tampak, inframerah dekat, dan inframerah tengah yang memiliki resolusi spasial 30 meter, serta saluran pankromatik yang memiliki resolusi spasial 15 meter. Dua saluran spektral baru ditambahkan dalam sensor OLI ini, yaitu saluran deep-blue untuk kajian perairan laut dan aeorosol serta sebuah saluran untuk mendeteksi awan cirrus. Saluran quality assurance juga ditambahkan untuk mengindikasi keberadaan bayangan medan, awan, dan lain-lain (USGS, 2013).
• Thermal Infrared Sensor (TIRS) merupakan sensor kedua yang tersemat dalam Landsat 8. TIRS berfungsi untuk mengindera suhu dan aplikasi lainnya, seperti pemodelan evapotranspirasi untuk memantau penggunaan air pada lahan teririgasi. TIRS merekam citra pada dua saluran inframerah termal dan didesain untuk beroperasi selama 3 tahun. Resolusi spasial yang dimiliki TIRS adalah 100 meter dan teregistrasi dengan sensor OLI sehingga menghasilkan citra yang terkalibrasi secara radiometrik dan geometrik serta terkoreksi medan dengan Level koreksi 1T dan disimpan dalam sistem 16-bit (USGS, 2013).
• Landsat 8 memiliki tingkat keabuan (Digital Number [DN]) berkisar antara 0-4096. Tingkat keabuan tersebut jauh lebih besar daripada pada generasi Landsat sebelumnya yang berkisar antara 0-256. Kelebihan tersebut merupakan akibat dari peningkatan sensitivitas Landsat yang semula setiap piksel memiliki kuantifikasi 8-bit sekarang (pada Landsat 8) meningkat menjadi 12-bit. Peningkatan tersebut jelas akan lebih membedakan tampilan objek-objek di permukaan bumi sehingga tampilan lebih halus baik pada saluran pankromatik maupun multispektral serta dapat menurunkan kesalahan interpretasi. Landsat 8 memiliki saluran-saluran dengan resolusi tingkat menengah. Resolusi tersebut setara dengan saluran-saluran pada Landsat 5 dan 7. Oleh karena itu, produk-produk citra yang dihasilkan oleh Landsat 5 dan 7 pada beberapa dekade masih relevan bagi studi data time series terhadap Landsat 8.
• Dibandingkan versi-versi sebelumnya, landsat 8 memiliki beberapa keunggulan khususnya terkait spesifikasi band-band yang dimiliki maupun panjang rentang spektrum gelombang elektromagnetik yang ditangkap. Sebagaimana telah diketahui, warna objek pada citra tersusun atas 3 warna dasar, yaitu Red, Green dan Blue (RGB). Dengan makin banyaknya band sebagai penyusun RGB komposit, maka warna-warna obyek menjadi lebih bervariasi.
• Ada beberapa spesifikasi baru yang terpasang pada band landsat ini khususnya pada band 1, 9, 10, dan 11. Band 1 (ultra blue) dapat menangkap panjang gelombang elektromagnetik lebih rendah dari pada band yang sama pada landsat 7, sehingga lebih sensitif terhadap perbedaan reflektan air laut atau aerosol. Band ini unggul dalam membedakan konsentrasi aerosol di atmosfer dan mengidentifikasi karakteristik tampilan air laut pada kedalaman berbeda.
• Deteksi terhadap awan cirrus juga lebih baik dengan dipasangnya kanal 9 pada sensor OLI, sedangkan band thermal (kanal 10 dan 11) sangat bermanfaat untuk mendeteksi perbedaan suhu permukaan bumi dengan resolusi spasial 100 m. Pemanfaatan sensor ini dapat membedakan bagian permukaan bumi yang memiliki suhu lebih panas dibandingkan area sekitarnya. Pengujian telah dilakukan untuk melihat tampilan kawah puncak gunung berapi, dimana kawah yang suhunya lebih panas, pada citra landsat 8 terlihat lebih terang dari pada area-area sekitarnya.
• Sebelumnya kita mengenal tingkat keabuan (Digital Number-DN) pada citra landsat berkisar antara 0-256. Dengan hadirnya landsat 8, nilai DN memiliki interval yang lebih panjang, yaitu 0-4096. Kelebihan ini merupakan akibat dari peningkatan sensitifitas landsat dari yang semula tiap piksel memiliki kuantifikasi 8 bit, sekarang telah ditingkatkan menjadi 12 bit. Tentu saja peningkatan ini akan lebih membedakan tampilan obyek-obyek di permukaan bumi sehingga mengurangi terjadinya kesalahan interpretasi. Tampilan citra pun menjadi lebih halus, baik pada band multispektral maupun pankromatik.
• Terkait resolusi spasial, landsat 8 memiliki kanal-kanal dengan resolusi tingkat menengah, setara dengan kanal-kanal pada landsat 5 dan 7. Umumnya kanal pada OLI memiliki resolusi 30 m, kecuali untuk pankromatik 15 m. Dengan demikian produk-produk citra yang dihasilkan oleh landsat 5 dan 7 pada beberapa dekade masih relevan bagi studi data time series terhadap landsat 8.
• Kelebihan lainnya tentu saja adalah akses data yang terbuka dan gratis. Meskipun resolusi yang dimiliki tidak setinggi citra berbayar seperti Ikonos, Geo Eye atau Quick Bird, namun resolusi 30 m dan piksel 12 bit akan memberikan begitu banyak informasi berharga bagi para pengguna. Terlebih lagi, produk citra ini bersifat time series tanpa striping (kelemahan landsat 7 setelah tahun 2003). Dengan memanfaatkan citra-citra keluaran versi sebelumnya, tentunya akan lebih banyak lagi informasi yang dapat tergali.
• Kelebihan utama dari Landsat 8 adalah akses data yang terbuka bebas dan gratis. Resolusi 30 m dan kuantifikasi 12-bit pada Landsat 8 akan memberikan banyak keuntungan dan informasi penting bagi pengguna. Tambahan pula, produk citra Landsat 8 ini bersifat time series tanpa striping (kelemahan Landsat 7 setelah tahun 2003). Penggabungan citra Landsat 8 dengan memanfaatkan citra-citra sebelumnya akan menghadirkan informasi-informasi yang kompleks dan berharga (Guntara, 2016).
• Kelemahan Citra Landsat 8 adalah Keterbatasan dalam Penetrasi Awan dan Kabut: Seperti kebanyakan citra satelit optik, Landsat 8 terbatas dalam kemampuannya untuk menembus awan dan kabut, yang dapat mengurangi ketersediaan data di wilayah-wilayah tertentu, Resolusi Spasial Terbatas: Meskipun resolusi spasial Landsat 8 cukup baik, untuk beberapa aplikasi yang memerlukan detail yang sangat halus, resolusi ini mungkin tidak mencukupi, Pengaruh Atmosfer: Atmosfer bumi dapat mempengaruhi kualitas citra, terutama dalam saluran-saluran spektral yang lebih pendek seperti ultraviolet dan biru. Hal ini dapat mengakibatkan distorsi atau gangguan pada citra, terutama di daerah dengan polusi atmosfer yang tinggi.

2. Citra Sentinel 1

• Satelit Sentinel-1 adalah satelit asal Eropa yang mana merupakan satelit pertama dari total 6 misi satelit yang diluncurkan untuk kegiatan Europe's Copernicus Program. Program ini sebelumnya dinamakandengan GMES (Global Monitoring for Environment and Security), dipimpin oleh European UniondanEuropean Space Agency (ESA) dimana ESA bertanggung jawab terhadap komponen luar angkasa (Potin,2016). Global Monitoring for Environment and Security (GMES) merupakan program ambisius Eropa untukkegiatan operasional observasi bumi yang mana akan dibuat secara global baik secara waktu dan akses untukkemudahan mendapatkan informasi di bidang aplikasi major seperti daratan, atmosfer, kelautan, respondarurat bencana, perubahan iklim dan keamanan (Aschbacher dan Milagro-Perez, 2012).
• Satelit Sentinel-1 didesain sebagai satelit konstelasi yang tersusun dari 2 satelit SAR (Sentinel-1A &Sentinel-1B) dimana keduanya menggunakan spektral C-Band. Satelit Sentinel-1A diluncurkan pada tanggal03 April 2014 sementara satelit Sentinel-1B diluncurkan pada tanggal 25 April 2016 (Potin, P., 2016).
• Hasil rekam data satelit Sentinel-1 terdiri dari beberapa tingkat/level data yaitu data level-0, data level-1dan data level-2. Data level-0 merupakan data mentah yang diterima dari satelit dan belum dapat digunakanoleh pengguna. Data level-1 adalah data hasil keluaran dari proses pengolahan data level-0 yang manamenjadi data utama yang sering digunakan oleh pengguna. Sementara itu, data level-2 adalah data kelanjutandari turunan data level-1.
• Adapun misi utama kegunaan satelit Sentinel-1A/B adalah untuk melakukan kegiatan monitoringmaritim, monitoring lahan dan kegunaan emergency lainnya. Dalam kebutuhan observasi kelautan, dataSentinel-1 berperan dalam pengukuran angin permukaan laut, arus permukaan laut, dan perubahan fisikkondisi kelautan. Dalam hal monitoring lahan, data Sentinel-1 dapat berkontribusi dalam pemetaan banjir,klasifikasi penggunaan lahan (misal: daerah bersalju dan daerah kehutanan), pengukuran kelembabanpermukaan tanah, dan juga untuk pemetaan topografi lahan (Malenovsky, dkk. 2012).

3. Citra Sentinel 2

• Sentinel merupakan data citra satelit yang dapat diperoleh dengan tanpa biaya. Sentinel-2 merupakan citra satelit dengan resolusi spasial sedang dengan swath yang lebar, revisit di lokasi yang sama setiap 5 hari (bandingkan dengan Landsat yang 16 hari sekali) dan dapat digunakan untuk kajian-kajian monitoring tutupan lahan, 8 termasuk vegetasi, tanah dan air, juga jaringan air dan area pantai. Sentinel-2 Multispectral Instrument (MSI) sampel 13 band spektral: 4 band (band 2, band 3, band 4, dan band 8) dengan resolusi 10m (bandingkan dengan pankromatik Landsat 15m), enam band (band 5, band 6, band 7, band 8a, band 11, dan band 12) dengan resolusi spasial 20 meter dan tiga band (band 1, band 9, dan band 10) dengan resolusi spasial 60m. Sentinel-2A merupakan pelengkap Landsat 7 dan 8. Data Sentinel dapat dimodifikasi dan digunakan untuk tema-tema: perencanaan ruang, monitoring agro/lingkungan, air, hutan dan vegetasi, carbon dan sumberdaya alam, serta hasil pertanian secara global.
• Kelebihan Citra Sentinel 2 :
  • Gratis: Data citra Sentinel 2 bisa diakses dan diunduh secara gratis, yang membuatnya banyak digunakan untuk berbagai keperluan penelitian dan pemantauan
  • Resolusi Spasial Tinggi: Citra Sentinel 2 memiliki resolusi spasial yang tinggi, yaitu 10 meter untuk band multispektral dan 60 meter untuk band pankromatik, yang memungkinkan untuk melihat detail objek di permukaan bumi dengan lebih jelas.
  • Resolusi Temporal yang Moderat: Satelit kembar Sentinel 2 memiliki data citra yang dapat diperoleh setiap 5 hari sekali, yang cukup baik untuk pemantauan perubahan

• Kekurangan Citra Sentinel 2:

  • Waktu Pengolahan: Waktu pengolahan citra Sentinel 2 hampir sama dengan citra Landsat 8, yaitu tidak memakan waktu lama, tetapi untuk citra SPOT 7 yang memiliki resolusi tinggi, membutuhkan ruang data yang lebih besar.
  • Biaya: Biaya Sentinel-2 sama dengan Landsat 8 karena keduanya bisa didapatkan secara gratis, berbeda dengan SPOT 7 yang memiliki biaya yang lebih tinggi.