PENGINDERAAN JAUH DASAR DAN KELAUTAN

PENGINDERAAN JAUH DASAR DAN KELAUTAN

   Gambar 2. Ilustrasi cara kerja sensor

Sistem penginderaan jauh terdiri dari beberapa sistem yang saling terkait satu dengan yang lain yaitu sumber tenaga, atmosfer, sensor dan adanya interaksi antara tenaga dan objek. Berikut diuraikan secara lebih lengkap masing-masing sistem tersebut.

1.      Sumber Tenaga

Sumber tenaga dalam inderaja dapat berupa tenaga alami maupun buatan. Inderaja yang menggunakan tenaga matahari disebut sebagai inderaja pasif, sedangkan yang menggunakan sumber tenaga buatan disebut sebagai inderaja aktif. Sumber tenaga inilah yang mengenai objek di permukaan bumi dan dipantulkan kemudian ditangkap oleh sensor. Posisi sumber tenaga terhadap bumi, letak lintang, serta kondisi atmosfer sangat mempengaruhi jumlah energi yang diterima oleh sensor. Tenaga yang digunakan dalam inderaja ini lebih sering disebut sebagai tenaga elektromagnetik. Tenaga elektromagnetik dapat dibedakan berdasarkan panjang gelombang maupun frekuensinya.

Gambar 1. Penjabaran tenaga elektromagnetik

Tabel 1. Spektrum elektromagnetik dan bagian-bagiannya

Spectrum/ Saluran	Panjang Gelombang	Keterangan
Gamma	0,03 nm	Diserap oleh atmosfer, tetapi benda radiokatif dapat diindera dari pesawat yang terbang rendah
X-ray	0,03-3 nm	Diserap atmosfer, digunakan dalam kedokteran
Ultraviolet (UV)	3 nm – 0,4 µm	0,3 µm diserap atmosfer
UV Fotografik	0,3 – 0,4 µm	Hamburan atmosfer berat sekali, diperlukan lensa kuarsa dalam kamera
Tampak -          Biru -          Hijau -          Merah	0,4 – 0,7 µm 0,4 – 0,5 µm 0,5 – 0,6 µm 0,6 – 0,7 µm	Dapat dilihat mata manusia
Inframerah -          Pantulan -          Fotografik -          Termal	0,7 – 1,000 µm 0,7- 3 µm 0,7 – 0,9 µm 3 – 5 µm 8-14 µm	Jendela atmosfer terpisah oleh saluran absorpsi Menggunakan film khusus Jendela-jendela atmosfer dalam spectrum ini
Gelombang Mikro	0,3 – 300 cm	Gelombang panjang yang mampu menembus awan, citra dapat dibuat dengan cara pasif dan aktif
Radar -          Ka -          K -          Ku -          X -          C -          S -          L -          P	0,3 – 300 cm 0,8 – 1,1 cm 1,1 – 1,7 cm 1,7 – 2,4 cm 2,4 – 3,8 cm 3,8 – 7,5 cm 7,5 – 15 cm 15 – 30 cm 30 – 100 cm	Inderaja sistem aktif Yang paling sering digunakan Yang paling sering digunakan
Radio		Tidak digunakan dalam penginderaan jauh

                                                                                                               Sumber : Paine, 1981 

Tenaga elektromagnetik dapat dijabarkan menjadi spektrum elektromagnetik (Gambar 1). Masing-masing spektrum ini memiliki panjang gelombang serta karakteristik tertentu. Untuk menunjukkan bagian tertentu dari tenaga elektromagnetik maka istilah spektrum dapat digunakan. Misalnya spektrum tampak, spektrum inframerah, dan lain sebagainya. Tidak semua spektrum dapat dilihat oleh mata manusia, hanya spektrum tampak (merah, hijau, biru) yang dapat diterima mata. Karena alasan inilah maka dikembangkan sensor yang prinsip kerjanya sama dengan mata manusia, namun dapat menangkap semua spektrum pada tenaga elektromagnetik. Macam spectrum elektromagnetik dan bagian-bagiannya menurut Paine (1981) dapat dilihat pada Tabel 1.

2.      Atmosfer

Atmosfer berperan sebagai pembatas bagian spektrum elektromagnetik yang dapat digunakan dalam inderaja. Bagian-bagian spektrum elektromagnetik yang dapat melalui atmosfer dan mencapai permukaan bumi disebut sebagai jendela atmosfer. Butir-butir debu, uap air, dan gas pada atmosfer akan berpengaruh terhadap tenaga elektromagnetik, partikel ini akan menghambat tenaga elektromagnetik mencapai permukaan bumi secara utuh. Hambatan yang biasa terjadi berupa serapan, pantulan, dan hamburan. Kendala yang terjadi pada spektrum  tampak berupa hamburan, sedangkan spektrum  inframerah berupa serapan. Semakin banyak penutupan kabut, asap, awan, maupun kondisi cuaca yang buruk maka akan semakin sedikit tenaga yang dapat mencapai bumi. Hal ini akan berpengaruh pada kualitas citra yang dihasilkan.

3.      Sensor

Sensor merupakan alat pengindera seperti kamera, penyiam (scanner), dan radiometer yang masing-masing dilengkapi detektor di dalamnya (Sutanto, 1994). Untuk lebih mudah memahami bagaimana cara kerja sensor satelit, mungkin kita perlu mengingat-ingat lagi pelajaran fisika optik mengenai mata. Mata merupakan salah satu bentuk sensor. Mata dapat melihat sebuah benda apabila ada cahaya yang dipantulkan oleh benda, kemudian informasi ini dikirim ke otak sehingga otak dapat menyimpan informasi dan menganalisa mengenai benda tersebut. Apabila ruangan dalam keadaan gelap gulita maka mata tidak mampu melihat benda-benda di sekitar ruangan. Demikian pula sensor satelit, alat ini mampu mengindera objek di permukaan bumi dengan bantuan cahaya matahari atau cahaya buatan, hasil pantulan cahaya oleh objek  kemudian diteruskan ke sensor satelit, kemudian direkam dan dirubah dalam bentuk gambar yang disebut sebagai citra. Maka dari itulah satelit inderaja sering disebut sebagai “eyes in the sky”.  Untuk lebih mudahnya kita bandingkan cara kerja mata dengan sensor satelit melalui ilustrasi Gambar 2.

 

(a) cara kerja mata dengan sumber penyinaran dari matahari; 

  (b) cara kerja mata dengan sumber penyinaran dari lampu dan 

 (c) cara kerja sensor satelit mengindera objek di permukaan bumi (matahari/cahaya buatan)

Pada Gambar 2 (a) dan (b) cahaya (matahari/cahaya buatan) akan mengenai benda, kemudian benda akan memantulkan cahaya terutama spektrum tampak (visible light)  ke mata. Cahaya yang masuk ke mata akan dirubah oleh retina menjadi impuls yang kemudian dikirimkan ke otak unturk diinterpretasikan sebagai bayangan. Jika hanya spektrum tampak (merah, hijau, biru) yang dapat diterima mata, lalu mengapa pohon dapat tampak berwarna hijau, laut berwarna biru, dan benda-benda lain yang dilihat oleh mata akan mempunyai warna tertentu? Mari kita lihat ilsutrasi berikut ini.

Warna merah, hijau, dan biru disebut sebagai warna primer, sedangkan warna lain dianggap sebagai warna sekunder atau warna kombinasi antara dua atau lebih warna primer. Warna merah akan terjadi jika spektrum biru dan hijau diserap sedangkan spektrum merah dipantulkan objek ke sensor. Warna hitam terjadi jika seluruh warna merah, hijau biru diserap tanpa ada yang dipantulkan, sedangkan warna putih akan terjadi jika seluruh spektrum merah, hijau, biru dipantulkan tidak ada yang diserap.

Gambar 3. Sketsa kombinasi warna Sumber: www.amesremote.com

  Jika tadi telah dibahas mengenai cara kerja mata, maka selanjutnya kita lihat cara kerja sensor satelit yang prinsipnya sama dengan mata. Sensor sangat peka terhadap panjang gelombang tertentu dari cahaya. Cara kerjanya adalah cahaya (matahari/cahaya buatan) akan mengenai benda di permukaan bumi, dipantulkan dan diterima oleh sensor. Sensor pasif akan mengukur level energi yang secara alami dipancarkan, dipantulkan, atau dikirimkan oleh target. Sedangkan sensor aktif sensor untuk mengukur refleksi energi oleh target dengan menghitung sudut refleksi atau waktu yang diperlukan untuk mengembalikan energi. Data citra satelit dikirim ke stasiun penerima dalam bentuk format digital mentah merupakan sekumpulan data numerik. Unit terkecil dari data digital adalah bit, yaitu angka biner, 0 atau 1. Data 8 bit merepresentasikan level energi dengan nilai dari 0 – 255, 16 bit dengan nilai 0- 65536, dan sebagainya. Dalam hal citra digital nilai level energi dituliskan dalam satuan byte. Susunan nilai level energi pada pixel inilah yang membentuk citra.

  Tiap sensor memiliki kepekaan tersendiri terhadap bagian spektrum elektromagnetik. Pemilihan sensor sangat ditentukan oleh karakteristik khusus dari target yang ingin dipelajari dan informasi yang diinginkan dari target tersebut baik berupa luas cakupan area, frekuensi pengukuran serta tipe energi yang akan dideteksi. Berkaitan dengan hal tersebut kita mengenal istilah resolusi yaitu resolusi spasial, spektral dan temporal. 

  Resolusi spasial menunjukkan level dari detail yang ditangkap oleh sensor. Semakin detail sebuah studi semakin tinggi resolusi spasial yang diperlukan. Sebagai ilustrasi, pemetaan penggunaan lahan memerlukan resolusi spasial lebih tinggi daripada sistem pengamatan cuaca berskala besar. Resolusi spasial ini merupakan salah satu petunjuk bagi kualitas sensor. Semakin kecil objek yang dapat direkam olehnya, maka semakin baik kualitas sensornya.

  Resolusi spektral menunjukkan lebar kisaran dari masing-masing band spektral yang diukur oleh sensor. Untuk mendeteksi kerusakan tanaman dibutuhkan sensor dengan kisaran band yang sempit pada bagian merah.

   Resolusi temporal menunjukkan interval waktu antar pengukuran. Untuk memonitor perkembangan badai, diperlukan pengukuran setiap beberapa menit. Produksi tanaman membutuhkan pengukuran setiap musim, sedangkan pemetaan geologi hanya membutuhkan sekali pengukuran.

  Berdasarkan proses perekamannya, sensor dapat dibedakan menjadi sensor fotografik dan sensor elektronik. Sensor fotografik proses perekamannya secara kimiawi. Tenaga elektromagnetik diterima/direkam pada lapisan emulsi film. Hasil dari sensor ini disebut sebagai foto. Apabila menggunakan pesawat udara, balon udara, maupun wahana lainnya maka hasilnya disebut sebagai foto udara. Sensor elektronik menggunakan tenaga elektrik dalam bentuk sinyal elektrik. Alat perekamnya berupa pita magnetik atau detektor lainnya, bukan film. Tingkat kepekaan kedua sensor ini tidak sama, sensor fotografik hanya peka terhadap spektrum  tampak (0,4 µm -0,7µm) dan perluasannya yakni spektrum  ultraviolet dekat dan spektrum  inframerah dekat. Sedangkan sensor elektrik lebih luas kepekaannya, yaitu meliputi spektrum  tampak dan perluasannya, inframerah termal, bahkan gelombang mikro.