25 September 2012

PENGINDERAAN JAUH-GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK-SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK


Pengertian Penginderaan Jauh

Penginderaan jauh didefinisikan sebagai proses perolehan informasi tentang suatu obyek tanpa adanya kontak fisik secara langsung dengan obyek tersebut (Rees, 2001; Elachi, 2006). Informasi diperoleh dengan cara deteksi dan pengukuran berbagai perubahan yang terdapat pada lahan dimana obyek berada. Proses tersebut dilakukan dengan cara perabaan atau perekaman energi yang dipantulkan atau dipancarkan, memproses, menganalisa dan menerapkan informasi tersebut. Informasi secara potensial tertangkap pada suatu ketinggian melalui energi yang terbangun dari permukaan bumi, yang secara detil didapatkan dari variasi-variasi spasial, spektral dan temporal lahan tersebut (Landgrebe, 2003).

Variasi spasial, spektral dan temporal memberikan tambahan informasi yang saling melengkapi. Sebaran bentukan garis lurus yang membentuk jalur-jalur memberikan informasi terdapatnya suatu aktifitas dilokasi tersebut. Bentukan-bentukan teratur yang menyerupai rumah menambah informasi bahwa lokasi tersebut juga menjadi tempat tinggal. Dua informasi tersebut berasal dari adanya variasi spasial obyek pada citra. Warna merah kecoklatan memperjelas pembedaan kumpulan obyek rumah dengan lokasi lahan bertutupan vegetasi yang berwarna hijau. Tambahan informasi ini berasal dari adanya variasi spektral yang dapat secara detil menambah akurasi identifikasi obyek. Perubahan jumlah obyek pada satu lokasi yang terdapat pada dua atau lebih citra akan memberikan informasi tentang pertumbuhan fenomena di lokasi tersebut. Informasi pada suatu lokasi yang sama dari dua citra yang berbeda waktu perekamannya memberikan informasi multi temporal. Informasi multi temporal ini sangat bermanfaat dalam menganalisis perubahan fenomena yang terjadi pada rentang waktu tertentu di lokasi tersebut.
Perjalanan energi dalam sistem penginderaan jauh dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 1.1. Sistem Perolehan Data Penginderaan Jauh

Keterangan gambar :
A     : Matahari sebagai sumber energi
B     : Gelombang elektromagnetik berjalan menuju obyek
C     : Berbagai obyek dimuka bumi dengan berbagai karakter
D     : Gelombang elektromagnetik dipantulkan obyek
E     : Energi pantulan ditangkap sensor penginderaan jauh
F     : Data rekaman energi pantulan dikirim ke stasiun bumi
G     : Data rekaman energi pantulan diolah menjadi citra
H     : Citra siap digunakan untuk berbagai aplikasi

Perjalanan energi tersebut membawa informasi dari muka bumi pada data citra yang siap digunakan untuk berbagai keperluan. Secara singkat beberapa subsistem penting dalam penginderaan jauh dapat disebutkan sebagai berikut :
1.    Sumber energi yang merupakan hal utama yang diperlukan dalam penginderaan jauh sebagai penyedia enegi yang dipancarkan.
2.    Radiasi dan atmosfer, Sebagai perjalanan energi dari sumber ke target.
3.    Interaksi energi dengan Target
4.    Perekaman energi oleh sensor
5.    Transmisi energi dari sumber ke sensor
6.    Interpretasi dan analisis data hasil perekaman
7.    Aplikasi
Satelit penginderaan jauh sumber daya yang banyak dimanfaatkan selama ini merupakan satelit yang menggunakan sistem optis. Penginderaan jauh sistem optis ini memanfaatkan spektrum tampak hingga infra merah (Liang, 2004). Rentang gelombang elektromagnetik yang lebih luas dalam penginderaan jauh meliputi gelombang pendek mikro hingga spektrum yang lebih pendek seperti gelombang infra merah, gelombang tampak, dan gelombang ultra violet (Elachi, 2006).
Penginderaan jauh berkembang dalam bentuk pemrotretan muka bumi melalui wahana pesawat terbang yang menghasilkan foto udara dan bentuk penginderaan jauh berteknologi satelit yang mendasarkan pada konsep gelombang elektromagnetis. Dalam perkembangannya saat ini, dengan adanya teknologi satelit berresolusi tinggi, pengenalan sifat fisik dan bentuk obyek dipermukaan bumi secara individual juga dapat dilakukan (Lang,2008).
Pada dasarnya teknologi pemotretan udara dan penginderaan jauh berteknologi satelit adalah suatu teknologi yang merekam interaksi berkas cahaya yang berasal dari sinar matahari dan obyek di permukaan bumi. Pantulan sinar matahari dari obyek di permukaan bumi ditangkap oleh kamera atau sensor. Tiap benda atau obyek memberikan nilai pantulan yang berbeda sesuai dengan sifatnya. Pada pemotretan udara rekaman dilakukan dengan media seluloid (film), sedangkan penginderaan jauh melalui media pita magnetik dalam bentuk sinyal-sinyal digital. Dalam perkembangannya potret udara juga seringkali dilakukan dalam bentuk digital.
Data penginderaan jauh adalah berupa citra. Citra penginderaan jauh memiliki beberapa bentuk yaitu foto udara ataupun citra satelit. Data penginderaan jauh tersebut adalah hasil rekaman obyek muka bumi oleh sensor. Data penginderaan jauh ini dapat memberikan banyak informasi setelah dilakukan proses interpretasi terhadap data tersebut.
Interpretasi citra merupakan serangkaian kegiatan identifikasi, pengukuran dan penterjemahan data-data pada sebuah atau serangkaian data penginderaan jauh untuk memperoleh informasi yang bermakna. Sebuah data penginderaan jauh dapat diturunkan banyak informasi dari serangkaian proses interpretasi citra ini. Dalam proses interpretasi, obyek diidentifikasikan berdasarkan pada karakteristik berikut :
-                   Target dapat berupa fitur titik, garis, ataupun area.
-                   Target harus dapat dibedakan dengan obyek lainnya.
Kemampuan teknologi penginderaan jauh dalam perolehan informasi yang luas tanpa persinggungan langsung dengan obyeknya banyak dimanfaatkan dalam berbagai hal yang bersifat spasial. Hingga saat ini penginderaan jauh telah diaplikasikan untuk keperluan pengelolaan lingkungan, ekologi, degradasi lahan, bencana alam, hingga perubahan iklim (Horning, 2010; Roder, 2009; Bukata, 2005; Adosi, 2007).

Daftar Pustaka
Adosi, J.J., 2007,Seasonal Variation of Carbon Dioxide, Rainfall, NDVI, and it’s Association to Land Degradation,Climate and Land Degradation,  Springer, Heidelberg.
Bukata, R.P., 2005, Satellite Monitoring Of Inland And Coastal Water Quality, Taylor & Francis Group, London.
Elachi,C, Jakob van Zyl. 2006. Introduction to the Physics and Techniques of Remote Sensing, John Wiley & Sons, New Jersey.
Horning, N., Robinson, J.A., Sterling, E.J., Turner, W., Spector, S., 2010. Remote Sensing for Ecology and Conservation. Oxford University Press, New York.
Landgrebe, D.A., 2003.  Signal Theory Methods In Multispectral Remote Sensing. John Willey & Sons Inc.. New Jersey.
Liang, S. 2004. Quantitative Remote Sensing of Land Surface. John Willey & Sons Inc.. New Jersey.
Rees. 2001. Physical Principles of Remote Sensing, Second Edition, Cambidge University Press. Cambridge.
Roder, A., Hill, J., 2009, Recent Advance in Remote Sensing and Geoinformation Processing for Land Degradation Assessment, Taylor & Francis Group, London.

Gelombang Elektromagnetik

Konsep penginderaan jauh sering dihubungkan dengan berbagai teknik menggunakan gelombang elektromagnetik dalam perolehan informasi di permukaan bumi. Radiasi elektromagnetik membawa energi dalam perjalannya. Energi yang tertangkap oleh sensor dipengaruhi oleh bentuk fisik obyek dan kondisi atmosferik. Gelombang elektromagnetik memiliki dua komponen pokok, yaitu komponen elektrik dan komponen magnetik (Mather, 2004).
 
Gambar . Komponen gelombang elektromagnetik
Terdapat beberapa istilah terkait dengan energi dan gelombang elektromagnetik. Energi yang berasosiasi dengan gelombang elektromagnetik tersebut dikenal dengan istilah Radiant Energy. Rata-rata energi yang dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain disebut denganflux energy. Flux energy diukur dengan menggunakan satuan Watts (W). Rata-rata energi yang dipindahkan oleh gelombang elektromagnetik disebut dengan Radiant Flux. Magnitude dari radiant flux pada suatu satuan permukaan disebut dengan Radiant Flux Density. Radian flux density ini diukur dengan satuan Watts per meter persegi (Wm-2).
Informasi yang diperoleh melalui gelombang elektromagnetik dapat terkodifikasi dalam frekuensi, intensitas atau polarisasi gelombang elektromagnetik tersebut. Informasi diperoleh dari radiasi secara langsung gelombang elektromagnetik dari sumber benda ke sensor melalui bidang bebas, atau radiasi tidak langsung melalui pantulan, penghamburan, atau radiasi ulang menuju sensor (Elachi & Zyl, 2006).
 
Gambar . Beberapa model perambatan gelombang menuju sensor
Panjang gelombang dan frekuensi dapat memberikan informasi yang sama, oleh karena itu kedua terminologi tersebut sering digunakan secara bersamaan ataupun saling menggantikan satu sama lain (Schowengerdt; 2006). Keterkaitan panjang gelombang dengan frekuensi dapat di formulasikan sebagai berikut.
f=c/λ 
λ=c/f 
T=1/f=λ/c 
Keterangan :
f            : frekuensi (Hz)
λ           : Panjang gelombang
c           : Kecepatan cahaya (299.792.458 m/detik)
T           : waktu yang digunakan gelombang mencapai satu periode

Gambar. Gelombang dengan frekuensi berbeda

Kedua gambar di atas menggambarkan gelombang dengan panjang gelombang yang berbeda. Panjang gelombang A lebih panjang dibandingkan B. Pada satuan waktu yang sama, gelombang A hanya membentuk dua puncak gelombang, sedangkan gelombang B membentuk puncak gelombang yang lebih banyak. Frekuensi dapat dilihat pada jumlah puncak gelombang yang terbentuk pada satu satuan waktu tertentu. Dari gambar tersebut dapat dikatakan gelombang A memiliki frekuensi yang lebih rendah dibandingkan dengan gelombang B. Semakin panjang suatu gelombang, akan semakin rendah frekuensinya.

Panjang gelombang disimbolkan dengan lambda (λ). Panjang gelombang diukur dalam satuan meter (m) ataupun faktor turunannya seperti centimeter (cm), nanometer (nm), mikrometer (µm).
Satuan yang digunakan untuk pengukuran panjang gelombang dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel. Satuan ukuran panjang gelombang
Faktor
Awalan
Simbol
10-18
Atto
a
10-15
Femto
f
10-12
Pico
p
10-9
Nano
n
10-6
Micro
µ
10-3
Mili
m
103
Kilo
K
106
Mega
M
109
Giga
G
1012
Tera
T













Frekuensi diukur dalam satuan Hertz yang disingkat Hz. Frekuensi memiliki hubungan yang terbalik dengan panjang gelombang elektromagnetik. Semakin pendek panjang gelombang elektromagnetik, akan semakin tinggi frekuensi gelombang tersebut. Sebaliknya dengan semakin panjangnya suatu gelombang elektromagnetik, frekuensinya akan semakin rendah. Tabel berikut memberikan gambaran keterkaitan antara panjang gelombang dengan frekuensinya.
 Tabel. Panjang gelombang dan frekuensi
λ
f
0.03Å
1019Hz
0.3 Å
1018Hz
3 Å
1017Hz
30 Å
1016Hz
0.3µ
1015Hz
3 µ
100THz
30 µ
10THz
0.3mm
1THz
3mm
100GHz
30mm
10GHz
0.3m
1GHz
3m
100MHz
30m
10MHz
0.3km
1MHz
3km
100kHz
30km
10kHz
300km
1kHz
3000km
100Hz
30000km
10Hz













Total energi yang dibawa oleh suatu gelombang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut.
E=h.f 
Keterangan :
E           : Total energi pada suatu panjang gelombang
h           : Konstanta Plank ( 6.625 x 10-34 J s)
f            : frekuensi (Hz)
Energi suatu gelombang akan meningkat sejalan dengan frekuensi. Oleh karena itu energi yang dibawa oleh sinar X jauh lebih besar dibandingkan dengan energi pada sinar tampak atau gelombang radio.

Daftar Pustaka
Elachi, C., Jakob van Zyl. 2006. Introduction to the Physics and Techniques of Remote Sensing, John Wiley & Sons, New Jersey.
Mather, P.M., 2004. Computer Processing of Remotely-Sensed Images, Third Edition, John Wiley & Sons, New Jersey.
Schowengerdt, R.A., 2007. Remote Sensing: Models and Methods for Image Processing, Third Edition, Elsevier Inc. California.

Spektrum Elektromagnetik

Spektrum gelombang elektromagnetik terbagi menjadi beberapa bagian berdasar pada panjang gelombang tersebut. Beberapa diantaranya adalah saluran audio, saluran radio, saluran gelombang mikro, saluran infra merah, saluran sinar tampak, saluran ultra violet, dan saluran sinar X. Berikut adalah pembagian spektrum gelombang elektromagnetik.

Tabel. Rentangan spektrum dalam penginderaan jauh
Spektrum
λ
g ray
< 0.3 Å
X ray
0.3 Å - 300 Å
Ultraviolet
300 Å – 0.4 µm
Visible
0.4 – 0.7 µm
Near Infrared (NIR)
0.7 – 1.1 µm
Short Wave Infrared (SWIR)
 1.1   – 1.35 µm
1.4 – 1.8 µm
2    – 2.5 µm
Mid Wave Infrared (MWIR)
 2          – 4 µm
4.5 – 5 µm
Thermal Infrared (TIR)
8 – 9.5 µm
10 – 14 µm
Microwave
1 mm – 1 m















Sumber : Elachi & Zyl, 2006; Schowengerdt, 2007

Sinar gamma dan sinar X jarang digunakan dalam penginderaan jauh sumber daya pada saat ini. Rentangan ultraviolet dimanfaatkan dalam studi permukaan atmosferik sesuai sifatnya yang peka terhadap berbagai hamburan.
Saluran tampak (visible) yang terrentang antara 0.4 – 0.7 µm dimanfaatkan dalam penginderaan jauh sistem fotografik dan satelit. Saluran tampak bermula dari spektrum biru dan berakhir pada spektrum merah. Mata manusia memiliki sensitifitas terhadap rentangan saluran tampak ini. Saluran tampak ini memiliki puncak sensitifitas pada 5.5 µm. Secara detil panjang gelombang tampak ini terbagi sebagai berikut.
Tabel. Rentangan spektrum tampak
Warna
Panjang Gelombang (λ)
Violet
0.390 - 0.455 µm
Biru
0.455 - 0.492 µm
Hijau
0.492 - 0.588 µm
Kuning
0.577 - 0.597 µm
Orange
0.597 - 0.622 µm
Merah
0.622 - 0.780 µm









 Sumber : Mather, 2004
Saluran inframerah merupakan saluran perluasan dalam penginderaan jauh satelit. Sistem penginderaan jauh sumberdaya banyak memanfaatkan saluran ini karena dapat meningkatkan ketajaman interpretasi pada data citra penginderaan jauh. Saluran gelombang mikro berkisar antara 1 mm hingga 1 m. Saluran ini dimanfaatkan untuk sistem radar.
Tabel. Panjang gelombang Mikro pada penginderaan jauh
Saluran
Panjang gelombang
Ka
0.8 - 1.1 cm
K
1.1 – 1.7 cm
Ku
1.7 – 2.4 cm
X
2.4 – 3.8 cm
C
3.8 – 7.5 cm
S
7.5 – 15 cm
L
15 – 30 cm
P
30 – 100 cm
Sumber : Schowengerdt, 2007

Saluran berikutnya adalah saluran radio meliputi wilayah panjang gelombang dengan panjang lebih dari 10 cm atau frekuensi lebih rendah dari 3GHz. Liputan ini sering dimanfaatkan untuk pemancaran radio, radar, serta sounding.

Daftar Pustaka
Elachi, C., Jakob van Zyl. 2006. Introduction to the Physics and Techniques of Remote Sensing, John Wiley & Sons, New Jersey.
Mather, P.M., 2004. Computer Processing of Remotely-Sensed Images, Third Edition, John Wiley & Sons, New Jersey.
Schowengerdt, R.A., 2007. Remote Sensing: Models and Methods for Image Processing, Third Edition, Elsevier Inc. California.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar