Dasar Teori dan Terapan dalam Penginderaan Jauh

1. Penginderaan Jauh, Jenis dan Spesifikasi Citra

      Penginderaan Jauh adalah, suatu ilmu dan seni untuk memperoleh informasi tentang obyek, daerah atau fenomena dengan jalan menganalisa data yang diperoleh dengan menggunakan alat tanpa kontak langsung terhadap obyek, daerah atau gejala yang dikaji. Penginderaan Jauh (Remote Sensing), pada pengertian yang lebih luas, didefinisikan sebagai suatu pengukuran atau pemerolehan informasi dari beberapa sifat objek atau fenomena dengan menggunakan alat perekam yang secara fisik tidak terjadi kontak langsung atau bersinggungan dengan objek atau fenomena yang dikaji (Church Va, 1983).

     Data penginderaan jauh digital (citra digital) direkam dengan menggunakan sensor non-kamera, antara lain scanner, radiometer, spectometer. Detektor yang digunakan dalam sensor penginderaan jauh adalah detektor elektronik dengan menggunakan tenaga elektromagnetik yang luas, yaitu spektrum gelombang tampak, ultra violet, infra merah dekat, infra merah termal, gelombang mikro. Menurut Simonet, 1983 dalam Sutanto, 1994. Citra adalah gambaran objek yang dibuahkan oleh pantulan atau pembiasan sinar yang difokuskan oleh sebuah lensa atau sebuah cermin. Gambaran rekaman suatu objek (biasanya berupa gambaran pada foto) yang dibuahkan dengan cara grafik, elektro optik, optik mekanik atau elektronik. Pada umumnya digunakan bila radiasi elektromagnetik yang dipancarkan atau dipantulkan dari suatu objek tidak langsung direkam pada film.

      Dilihat dari sumber energinya satelit Penginderaan Jauh dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam yaitu : 

a) Satelit Penginderaan Jauh Aktif

      Satelit sistem aktif menggunakan sumber energi buatan yaitu dengan menggunakan panjang gelombang elektromagnetik dan sensor yang digunakan adalah berupa kamera dan sensor elektromagnetik yang bekerja pada spektrum bertenaga elektrik dalam bentuk sinyal elektrik yang beroperasi pada spectrum dari sinar X sampai gelombang radio dan menghasilkan foto atau citra. Contoh satelit yang menggunakan sistem ini adalah radar (Radio Detection and Ranging) yaitu Radarsat (Radar Satellite), SAR (Synthetic Aperture Radar), NOAAAVHRR (National Oceanic and Atmospheric Administration Advance Very High Resolution Radiometer), MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) dan sebagainya.

      Kendala utama dalam pembuatan peta terbaru suatu wilayah antara lain adalah tidak tersedia sama sekali peta topografi dengan akurasi yang cukup baik dan hambatan alam terutama awan dan topografi yang sulit, serta teknologi yang tersedia. Terobosan teknologi yang memungkinkan untuk mengatasi hal tersebut adalah radar. Kelebihan utama teknologi ini dibanding pencitraan optis adalah kemampuannya melakukan penetrasi awan, dan pengambilan data pada malam hari.

      Dari segi wahana pengambilan datanya maka teknologi radar dibedakan menjadi spaceborne radar dimana dipergunakan satelit untuk pencitraan radar, dan airborne radar yang menggunakan pesawat terbang untuk pencitraannya. Perbedaan tinggi terbang yang sangat jauh dari kedua wahana ini menjadikan kualitas data radar yang dihasilkan berbeda secara nyata. Tinggi terbang dari airborne radar berkisar antara 10.000 feet hingga 30.000 feet (3 km -- 10 km), sedangkan orbit satelit mempunyai ketinggian berkisar 700 km.

b) Satelit Penginderaan Jauh Pasif

     Satelit sistem pasif menggunakan sumber energi alam (matahari) yaitu dengan menggunakan panjang gelombang elektromagnetik dan sensor yang digunakan adalah berupa kamera yang bekerja pada spektrum tampak mata dan sensor elektromagnetik yang bertenaga elektrik dalam bentuk sinyal elektrik yang beroperasi pada spektrum yang lebih luas, yaitu dari sinar X sampai gelombang radio dan menghasilkan foto atau citra. Contoh satelit yang menggunakan sistem ini adalah Landsat (Land Satellite), SPOT (Satellite Pour Observation de la Terre / Systeme Probatoire d' Observation de la Terre), MOS (Marine Observation Satellite), Ikonos, Quick Bird dan sebagainya.

• Karakteristik Citra Satelit Landsat TM

      Satelit Landsat (Land Satellite) adalah salah satu satelit sumberdaya yang menghasilkan citra multispektral. Landsat TM (Thematic Mapper) adalah satelit sumberdaya bumi generasi kedua yang merupakan penyempurnaan dari satelit Landsat generasi pertama. Satelit ini mengorbit pada ketinggian 705 km dengan sudut inklinasi 98. Orbit satelit ini adalah sun synchronous atau selaras matahari. Satelit akan melewati garis equator setiap pukul 09.42 WIB dan akan meliput daerah yang sama setiap 16 hari sekali. Selama mengorbit dari utara ke selatan sensor bekerja untuk mengumpulkan data permukaan bumi dengan lebar sapuan 185 km, dengan resolusi spasial 30 x 30 meter. Keunggulan satelit ini terletak pada jumlah saluran yang digunakan sebanyak 7 saluran (band) serta digunakannya 3 saluran panjang gelombang tampak, 3 saluran panjang gelombang infra merah dekat dan 1 saluran panjang gelonbang infra merah termal (Hardiyanti P, 2001).

2. Interpretasi

       Seperti yang diuraikan pada pengertian sifat data, maka interpretasi dapat diartikan sebagai penilaian secara kualitatif yaitu sifat data yang dapat dilihat secara visual atau bersifat semantik, obyek apa yang ada dipermukaan bumi yang diamati/dilihat, apakah obyek tersebut mengalami perubahan dan mengapa terjadi perubahan tersebut. Untuk mempermudah dalam mengamati/menilai, maka dapat dilakukan dengan identifikasi dan interpretasi obyek tersebut. Untuk mempermudah identifikasi dan interpretasi perlu dilakukan koreksi radiometrik dan perbaikan kontras citra (image enhancement). Disini perlu diuji hasil yang diperoleh dengan membandingkan secara visual citra yang ada dengan dokumen yang lain (peta, foto, citra), sedangkan dilapangan perlu dilakukan verifikasi secara visual setempat (in-situ) dan melakukan pengukuran reflektan obyek dengan alat radiometer. 

      Interpretasi didasarkan atas 7 (tujuh) kunci yaitu sebagai berikut.

• Bentuk (Form) : bersifat bentuk geometri seperti lingkaran, segi empt, segitiga, trapesium, elips dan sebagainya.
• Pola (Pattern) : bersifat gabungan dari beberapa bentuk dari obyek tersebut seperti jala (net), radial, diametral dan sebagainya.
• Warna/corak (Color/tone) : bersifat warna alami seperti merah, hijau, biru, kuning dan sebagainya, sedangkan corak dinyatakan dengan derajad keabuan (grey scale) seperti 0% (putih), 100% (hitam) dan sebagainya.
• Posisi (Site) : bersifat letak relatif dipermukaan bumi seperti didaerah pegunungan, dekat pantai, ditengah kota dan sebagainya.
• Ukuran (Size) : bersifat dimensi obyek tersebut dinyatakan secara kualitatif seperti besar kecil, sedang atau dinyatakan secara kuantitatif dengan numerik (1,2,3,....) dan satuan (meter, kilometer, derajad).
• Struktur (Structure) : bersifat bentuk dan rangkaiannya seperti teratur dan tidak teratur.
• Tekstur (Texture) : bersifat ikatan antar elemen pembentuk obyek seperti halus, kasar dan sebagainya.

      Berdasarkan macamnya interpretasi dapat dilakukan secara manual dan otomatik. Secara manual yaitu tanpa bantuan komputer, yaitu dilakukan secara visual, sehingga disini dibutuhkan analisa yang bersifat subyektif dari pengamat/penilai dan akan lebih baik apabila pengamat/penilai tersebut mempunyai kepakaran yang sesuai dengan topik yang diamati/dinilai, cara ini juga disebut interpretasi analog, sedangkan otomatik digunakan komputer dalam pemrosesannya sehingga analisanya bersifat obyektif dan tidak tergantung pada kepakaran pengamat/penilai, sering kali interpretasi otomatik dikatakan sebagai interpretasi digital atau klasifikasi citra.

      Berdasarkan cara/metode interpretasi dapat dilakukan secara supervisi, non supervisi, visual, dan statistik. Secara supervisi yaitu apabila obyek dipermukaan bumi itu sudah dikenal oleh pengamat/penilai baik secara langsung di lapangan atau didapatkan dari data sekunder/statistik (peta, tabel, laporan dan sebagainya) dan non supervisi apabila obyek dipermukaan bumi itu tidak/belum dikenal oleh pengamat/penilai baik secara langsung di lapangan atau didapatkan dari data sekunder/statistik (peta, tabel, laporan dan sebagainya), jadi hanya didasarkan perkiraan atau asumsi saja. Interpretasi visual berarti pengamat/penilai menentukan obyek tersebut dengan melihat langsung tanpa bantuan komputer sehingga disini hasilnya bersifat subyektif dan sangat bergantung kepada kepakaran pengamat/penilai, sebagai alat bantu digunakan tujuh kunci interpretasi. Interpretasi statistik berarti pengamat/penilai menentukan obyek tersebut dengan menginterpretasikan/menganalisa nilai (maksimum, minimum, tengah, simpangan) dan grafik (histogram 3 band, scutter 2 band) statistik obyek tersebut yang diperoleh dengan bantuan komputer sesuai dengan karakter dari band citra yang digunakan, sehingga disini hasilnya bersifat obyektif dan tidak bergantung kepada kepakaran pengamat/penilai.

3. Terapan

• Untuk Pemetaan     

       Pemetaan dengan sistem pasif (pencitraan optis) dapat dilakukan dengan menggunakan data satelit Landsat Thematic Mapper (TM)/Enhanced Thematic Mapper 51 (ETM) dengan resolusi spasial (30 x 30) atau dengan satelit Ikonos, satelit Quickbird, SPOT 5 yang menawarkan resolusi sekitar 1 meteran. Selain itu untuk membuat peta citra satelit dapat memanfaatkan teknologi penginderaan jauh. Peta citra satelit merupakan peta yang menampilkan latar belakang citra satelit berupa data raster dan kemudian dilengkapi dengan data vektor yang menampilkan 52 informasi jalan, sungai, kontur, toponimi, dan simbol-simbol lain yang diperlukan. Peta citra satelit menggambarkan kenampakan umum dan menyajikan model medan yang cukup jelas,sehingga diharapkan siapapun dapat memanfaatkan peta tersebut sebagai alternatif peta topografi yang sering dipergunakan untuk berbagai keperluan diantaranya sebagai data dasar bagi suatu perencanaan pembangunan, memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai dasar perencanaan lintasan jalan, saluran irigasi, dapat dimanfaatkan untuk keperluan pembuatan peta tematik.

• Untuk Pertanian

      Pengkajian kadar hara daun dan perkembangan kanopi tanaman pertanian serta pemantauan areal tanaman pertanian yang terserang penyakit dapat dilakukan melalui analisis citra SPOT. Kadar hara daun sangat berguna sebagai salah satu basis penentuan dosis pupuk, sedangkan penyakit yang mematikan bagi tanaman pertanian sangat nyata dalam pengurangan tegakan pohon dan penurunan produksi per hektar. Inventarisasi sumberdaya pertanian menjadi lebih mudah dipantau dengan teknologi ini sekaligus dapat digunakan dalam membantu penilaian dan keputusan dalam manajemen di pertanian.

     Tujuan kajian kadar hara, kanopi, dan dan tegakan pohon dengan menggunakan teknik inderaja sistem SPOT ini adalah menentukan: hubungan kadar hara daun dengan nilai kecerahan, hubungan tanaman yang terserang penyakit dengan nilai kecerahan (brightness value- BV), pola spektral tegakan pohon yang dikaitkan dengan umurnya, menentukan kisaran umur tegakan pohon berdasarkan nilai kofisien korelasinya dan determinasinya tertinggi, dan menentukan jenis transformasi indeks vegetasi yang peka terhadap penonjolan aspek umur tegakan pohon.

• Untuk Kehutanan

     Dengan menggunakan teknologi radar interferometri -- INDREX 96 dapat diperoleh informasi potensi sumber daya hutan. teknologi radar yang digunakan adalah sistem radar milik DASA yang disebut DO-SAR (Dornier Sysnthetic Apperture Radar). Penggunaan metode airborne radar interferometri dalam pemetaan hutan lindung dilakukan dengan memilih metode ini karena diperlukan untuk mengatasi kendala tingginya liputan awan, dan topografi yang sulit, disamping terbatasnya waktu pekerjaan yang relatif pendek. Selain itu untuk memonitoring kebakaran hutan yaitu dengan memantau titik-titik api dapat digunakan satelit NOAA.

• Untuk Sumberdaya Air

      Salah satu kegunaan penginderaan jauh adalah menduga daerah rawan banjir. Selain itu digunakan untuk pembuatan peta landuse yang kemudian dilakukan proses overlay dengan peta landuse lainnya, sehingga, diperoleh peta baru yaitu peta perubahan tata guna lahan, dengan area pada tiap-tiap jenis landuse adalah merupakan pengurangan area tata guna lahan antara peta landuse yang lalu dengan sekarang. Dengan terjadinya perubahan tata guna lahan, maka mengakibatkan berubahnya nilai debit air yang terjadi pada Daerah Aliran Sungai (DAS). Perubahan tata guna lahan juga menyebabkan berubahnya kemampuan tanah dalam menyerap dan mengalirkan air, sehingga akan mengakibatkan terjadinya genangan pada daerah yang terletak di dataran rendah atau cekungan. Keadaan ini masih diperparah lagi dengan pembangunan sungai yang tidak memperhatikan keseimbangan ekosistem, seperti pembuatan sungai-sungai baru, saluran drainase, tanggul sungai, pelurusan sungai, dan sudetan-sudetan. Pengelolaan sumber daya air yang dilakukan oleh dinas-dinas dan departemen tertentu, sebagian besar tidak memperhatikan dan mempertimbangkan keseimbangan ekosistem, sehingga akan mempercepat terjadinya erosi dan berakibat pada keruntuhan lereng ( shallow slides ), air larian tersebut akan terus mengalir kedaerah yang lebih rendah (sungai, danau, laut) sehingga akan mengakibatkan banjir dan longsor. Pembuatan peta penyebaran sumber daya air dapat dikerjakan dengan melakukan analisa geohidrologi dengan sangat mudah dilihat dengan data radar mengingat pengambilan data radar yang bersifat side looking.

• Untuk Perencanaan Wilayah dan Kota

      Dengan menggunakan teknologi radar interferometri dapat dilakukan pemetaan tata ruang yaitu dengan melakukan kegiatan pengambilan data radar interferometri dalam bentuk lembar peta skala 1:50.000. Selain itu untuk melakukan kajian mengenai arah perkembangan suatu wilayah di perkotaan ada bermacam cara, salah satunya adalah menggunakan cara difusi ruang (spatial diffusion) terhadap perubahan penggunaan tanah, khususnya terhadap jenis penggunaan tanah permukiman dengan menggunakan data yang diperoleh dari citra satelit. Guna mengetahui arah perkembangan kota, khususnya permukiman yang berada di wilayah pinggiran kota, dapat dilakukan pemantauan perkembangan permukiman di wilayah ini dengan data penginderaan jauh berupa data SPOT Pankromatik. Data ini digunakan untuk mengetahui gambaran terakhir penggunaan tanah permukiman yang ada. Dengan data penginderaan jauh diharapkan perubahan penggunaan tanah dapat dimonitor arah perkembangannya agar selalu sesuai dengan yang diharapkan.

• Untuk Pemetaan Lahan Basah

      Citra Landsat ETM 7 yang diolah untuk mendapatkan klasifikasi tutupan lahan. Data raster ini selanjutnya diubah menjadi vektor. Dari pengolahan dengan menggunakan metode penginderaan jauh, diharapkan akan diperoleh informasi mengenai debit maksimum yang lebih akurat, baik dalam tampilan spasial maupun tabular. Salah satu kegunaan penginderaan jauh adalah menduga daerah rawan banjir. Untuk itu diperlukan suatu rumus hidrologi yang disesuaikan dengan kedua metode tersebut, yakni memenuhi kriteria sebagai data spasial. Penyebab banjir ada berbagai macam, diantaranya kerusakan dam, penyempitan saluran serta akibat pasang naik permukaan air laut. Tetapi tidak menutup kemungkinan bahwa perubahan tata guna lahan juga menjadi penyebab, yakni dengan memperbesar limpasan permukaan atau surface run-off, karena berkurangnya tanaman sebagai reservoar air. 

• Untuk Cuaca, Lingkungan dan Ekologi

    Untuk pemantauan cuaca dapat digunakan satelit NOAA, yang mempunyai orbit polar yang melintasi bumi melewati kutub utara dan kutub selatan, pada ketinggian antara 830 -- 870 km, dengan periode orbit 102 menit yang direkam sebanyak dua kali dalam satu hari dengan waktu yang berbeda -- beda. Selain itu juga dapat digunakan satelit altimetri Topex/Poseidon untuk menentukan zona upwelling, karena penentuan ini sangat menentukan peningkatan penangkapan ikan.

     Satelit SeaWiFS dapat memetakan kandungan dan sebaran klorofil perairan, satelit 64 NOAA AVHRR dapat memetakan suhu permukaan laut (sea surface temperature) dan satelit Topex/Poseidon dapat memetakan zona tempat terjadinya transport massa ke arah vertikal sebagai kompensasi aliran horisantal akibat adanya stress angin dengan mengamati geometrinya (topografi muka lautnya/sea surface topography=SST).

      Selain itu juga dapat digunakan satelit MODIS, dimana data-data ini dapat memahami tentang pengertian dari dinamika umum dan proses telaah permukaan daratan, lautan dan lapisan rendah atmosfer. Manfaat khususnya adalah untuk melihat bumi dengan bantuan pemahaman bumi yang berkaitan dengan sistemnya. Selain mengukur lautan secara simultan juga mengukur atmosfir, tanah dan es, tanah bervegetasi, karakter awan, profil temperatur, profil kelembaban, tutupan salju dan laut es atau iklim global. Sehingga diharapkan dampak terhadap manusia dari sistem bumi, prediksi perubahan dalam lingkungan bumi dapat dipahami.

• Untuk Kelautan dan Perikanan

      Topex/Poseidon adalah satelit penginderaan jauh altimetri dan merupakan salah satu yang didesain khusus untuk mengamati dinamika muka laut secara global. Selain itu juga dapat digunakan untuk menentukan zona upwelling, karena penentuan ini sangat menentukan peningkatan penangkapan ikan. Teknologi satelit penginderaan jauh sudah terbukti menjadi alat bantu yang lebih mengefisienkan pencarian lokasi ikan. Disamping itu juga ada Satelit SeaWiFS yang memetakan klorofil perairan dan satelit NOAA AVHRR yang memetakan suhu permukaan laut (sea surface temperature).  Selain itu juga dapat digunakan satelit MODIS yang mempunyai data lautan baru dan atmosfir yang sebelumnya belum ada dalam skala global, sehingga ini akan berlaku untuk masyarakat ilmu pengetahuan dan penelitian. Tiga katagori MODIS pada produk lautan yaitu warna laut (ocean color), temperatur permukaan laut (sea surface temperature) dan produksi primer laut (ocean primary production).