Resume Buku Pengantar Penginderaan Jauh Hyperspektral

• BAB I PENDAHULUAN

1.1 Beberapa Pengertian dan Definisi

Jika kita ingin memperoleh informasi tentang objek di permukaan bumi namun terbatas oleh jarak, waktu, dan biaya, kita bisa menggunakan penginderaan jauh. Penginderaan jauh adalah metode untuk mendapatkan informasi tanpa kontak langsung dengan objek. Definisinya, penginderaan jauh adalah ilmu dan seni untuk memperoleh informasi tentang objek, area, atau fenomena dengan menganalisis data yang diperoleh melalui alat tanpa kontak langsung. 

Teknologi ini melibatkan penggunaan citra yang diperoleh dari ruang angkasa menggunakan energi elektromagnetik yang dipantulkan atau dipancarkan dari permukaan bumi. Komponen dasar sistem penginderaan jauh meliputi target, sumber energi, alur transmisi, dan sensor yang bekerja sama untuk mengukur dan mencatat informasi tanpa menyentuh objek. Energi yang menyinari target diperlukan untuk meneruskan informasi ke sensor. Data yang terekam diproses dan dikirim ke stasiun penerima untuk diubah menjadi format yang siap digunakan, seperti citra.

1.2 Komponen-Komponen Pengindraan Jauh

Dalam memahami pengindraan jauh, perlu dibahas komponen-komponen yang terlibat dalam proses ini. Komponen-komponen tersebut saling terkait dan berperan penting dalam pengindraan jauh, yaitu:

1.2.1 Sumber Energi:

• Terdiri dari sistem pasif (menggunakan sinar matahari) dan sistem aktif (menggunakan energi buatan seperti gelombang mikro).
• Jumlah energi yang diterima objek dipengaruhi oleh waktu penyinaran, bentuk permukaan, dan kondisi cuaca.
• Objek yang menerima lebih banyak energi terlihat lebih cerah, dan kondisi cuaca seperti kabut dapat mengurangi kejelasan hasil pengindraan.

1.2.2 Atmosfer:

• Atmosfer yang terdiri dari berbagai gas (O2, CO2, nitrogen, hidrogen, helium) berperan penting dalam menyerap, memantulkan, dan melewatkan radiasi elektromagnetik.
• Jendela atmosfer adalah bagian spektrum elektromagnetik yang bisa mencapai bumi. Cuaca berawan dapat menghalangi energi cahaya mencapai permukaan bumi.

1.2.3 Interaksi Antara Energi dan Objek:

• Interaksi ini terlihat dari rona pada foto udara; objek dengan daya pantul tinggi terlihat cerah, sedangkan yang rendah terlihat gelap.
• Contoh: Puncak gunung bersalju memantulkan lebih banyak energi dan terlihat lebih cerah dibandingkan puncak gunung yang tertutup lahar dingin.

1.3 Sensor dan Wahana

1.3.1 Sensor:

• Alat pemantau yang dipasang pada pesawat atau satelit.
• Ada dua jenis sensor:
• Sensor fotografik: Merekam objek melalui proses kimiawi, menghasilkan foto. Dipasang pada pesawat (menghasilkan foto udara) atau satelit (menghasilkan foto satelit).
• Sensor elektronik: Bekerja secara elektrik dalam bentuk sinyal yang direkam pada pita magnetik dan diproses menjadi data visual atau digital, dikenal sebagai citra.

1.3.2 Wahana:

• Media atau alat yang membawa sensor untuk memperoleh data penginderaan jauh.
• Dikelompokkan berdasarkan ketinggian peredaran atau orbit:
• Pesawat terbang rendah hingga menengah (1.000 -- 9.000 meter di atas permukaan bumi).
• Pesawat terbang tinggi (lebih dari 18.000 meter di atas permukaan bumi).
• Satelit (beredar antara 400 -- 900 km di luar atmosfer bumi).

1.4 Gelombang elektromagnetik dan teknik pengumpulan data

Gelombang elektromagnetik merupakan media yang menyampaikan energi ke bumi, memungkinkan pengindraan jauh melalui pantulan cahaya atau radiasi elektromagnetik. Untuk mendapatkan informasi dari objek, diperlukan sumber energi, interaksi dengan objek, atmosfer, dan sensor. 

Radiasi elektromagnetik dapat berasal dari sumber alami seperti sinar matahari atau panas bumi, dan buatan seperti radar gelombang mikro. Jumlah dan karakteristik radiasi yang dipantulkan atau diserap bergantung pada objek di permukaan bumi. Energi yang melewati atmosfer mengalami hamburan dan distorsi sebelum direkam oleh sensor. 

Tiga kemungkinan interaksi antara energi dan objek adalah pemantulan, penyerapan, atau transmisi, yang dapat dinyatakan dengan persamaan: EI() = ER() + EA() + ET(). Variasi dalam interaksi ini memungkinkan identifikasi objek yang berbeda pada citra. Penginderaan jauh menghasilkan citra yang diinterpretasi untuk aplikasi dalam berbagai bidang seperti pertanian, arkeologi, kehutanan, dan geologi. Citra merupakan gambaran objek dari pantulan atau pancaran radiasi elektromagnetik, dan karakter utamanya adalah rentang panjang gelombang. Radiasi yang dapat dideteksi termasuk cahaya matahari (visible dan infrared), panas bumi (thermal), dan refleksi gelombang mikro.

1.5 Resolusi Citra Satelit

Resolusi citra satelit menggambarkan ketelitian satelit dalam merekam permukaan bumi, yang bervariasi tergantung pada reflektansi material terhadap cahaya matahari. Ada empat jenis resolusi pada citra:

• Resolusi Spasial: Ukuran terkecil dari suatu objek di permukaan bumi yang bisa dibedakan dari sekitarnya, memungkinkan identifikasi dan analisis objek.
• Resolusi Spektral: Kemampuan sensor untuk memisahkan objek berdasarkan spektrum elektromagnetik yang digunakan untuk merekam data, yaitu jumlah dan dimensi panjang gelombang yang sensitif terhadap sensor.
• Resolusi Radiometrik: Sensitivitas sensor dalam membedakan aliran radiasi yang dipantulkan atau diemisikan oleh objek di permukaan bumi.
• Resolusi Temporal: Frekuensi rekaman sensor pada area yang sama, seperti Landsat TM yang merekam ulang setiap 16 hari dan SPOT setiap 26 hari.

1.6 Analisis  Citra

Data satelit dapat dianalisis menggunakan berbagai perangkat lunak yang umumnya mencakup pengolahan citra dasar sebelum analisis lanjut. Analisis citra melibatkan deskripsi, pengukuran, dan evaluasi karakteristik citra untuk mempersiapkan dan menyederhanakan interpretasi. Manipulasi citra sebelum interpretasi disebut analisis citra, yang mencakup pemulihan, penajaman, dan klasifikasi citra.

• Pemulihan citra (image restoration): Bertujuan memulihkan data citra yang mengalami distorsi untuk mendekati kondisi aslinya melalui koreksi distorsi radiometri dan geometrik.
• Penajaman citra (image enhancement): Meningkatkan kontras di antara ketampakan dalam citra untuk memperkaya informasi visual yang bisa diinterpretasi.
• Klasifikasi citra (image classification):Menggunakan teknik kuantitatif untuk mengelompokkan piksel berdasarkan informasi yang ada.

Distorsi data citra satelit sering terjadi akibat sistem sensor, atmosfer, dan efek pencahayaan matahari, mengakibatkan ketidaksempurnaan ukuran, posisi, dan bentuk citra. Distorsi geometrik bisa berasal dari kesalahan internal (sensor geometrik) atau eksternal (bentuk dan karakter objek). 

Koreksi radiometrik diperlukan untuk mengatasi efek atmosferik yang mengaburkan citra, sementara koreksi geometrik memperbaiki citra berdasarkan koordinat bumi untuk mencocokkan dengan peta dunia. Penajaman citra memperkuat kontras visual, dan klasifikasi citra mengelompokkan pixel berdasarkan karakteristik serupa.

1.7 Karakteristik Penginderaan Jauh

Data penginderaan jauh dapat berupa citra atau non-citra. Citra penginderaan jauh adalah gambaran yang mirip dengan objek aslinya dan bisa bersifat optik, analog, atau digital:

• Citra Optik: Disebut citra fotografik, berupa foto yang direkam menggunakan kamera sebagai sensor dan film sebagai detektor.
• Citra Analog: Berupa sinyal video seperti gambar pada monitor televisi, direkam dengan sistem gabungan optical scanning menggunakan kamera video sebagai sensor dan optik elektronik sebagai detektor.
• Citra Digital: Biasanya citra non-fotografik yang direkam oleh satelit dalam bentuk pixel. Spektrum yang digunakan meliputi tampak, ultraviolet, infra merah dekat, infra merah termal, dan gelombang mikro. Kecerahan pixel diwakili oleh nilai numerik atau Digital Number (DN), dan informasi disimpan dalam band atau channel.

Sebagai contoh, Landsat 7, diluncurkan pada 1998, memiliki resolusi spasial 30 x 30 m dan resolusi radiometrik 8 bit. Satelit ini mengorbit pada ketinggian 705 km, merekam gambar pada pukul 10:00 waktu setempat, mengelilingi bumi dengan kecepatan 7.5 km/detik, membutuhkan 99 menit untuk satu orbit, dan 16 hari untuk meliput seluruh bumi.