1

ICVICV

APLIKASI UNTUK SUMBER DAYA AIRAPLIKASI UNTUK SUMBER DAYA AIR

22 22 JuliJuli 20092009

Aplikasi-aplikasi ICV untuk sumber daya air:

- Pengukuran luas perairan,

- Identifikasi konsentrasi sedimen/tingkat

kekeruhan,

- Pemetaan daerah banjir,

- Kesuburan perairan,

- Suhu perairan,

- Polusi perairan,

-Warna perairan,

- Pemetaan teluk dan delta,

-Pengukuran tinggi gelombang,

-Tinggi permukaan laut,

-Topografi dasar laut,

2

Penginderaan Jauh Perairan

3

PANTULAN AIR

• Lu: reflectance signal at sensor

• Lv: subsurface volumetric scattering

• La: subsurface volumetric absorption

• Lb: bottom backscattering

• Lp: Atmospheric scattering

• Ls: water surface scattering

• Lu = [(LV + Lb )– La] + Ls + Lp

Lu

LvLa Lb

Lp

Ls

Sinar datang

3

PANTULAN AIR

Dipengaruhi oleh:

- Hamburan dan serapan air dan material yang ada di air,

- Air menyerap sebagian besar sinar yang datang dan hanya sebagian kecil yang dipantulkan,

SERAPAN DAN HAMBURAN AIR BERSIH

• Serapan terkecil (transmisi terbesar) pada panjang gelombang biru (minimal pada panjang gelombang sekitar 460-480 nm),

• Hamburan meningkat pada panjang gelombang pendek, maksimal pada panjang gelombang ultraviolet,

Kurva reflektan airKurva reflektan airKurva reflektan airKurva reflektan air

Pantulan karena sedimen

Foto Udara

Inframerah

4

SERAPAN DAN HAMBURAN AIR BERSIH

• Serapan terkecil (transmisi terbesar) pada panjang gelombang biru (minimal pada panjang gelombang sekitar 460-480 nm),

• Serapan tinggi terjadi pd gelombang ultraviolet (< 400 nm) dan gelombang kuning s/d NIR (> 580 nm),

• Hamburan meningkat pada panjang gelombang pendek, maksimal pada panjang gelombang ultraviolet,

• Kombinasi serapan/hamburan: reflektan terbesar pada gelombang tampak dan kecil pada daerah NIR dan MIR.

RESPON SPEKTRAL AIR

• Untuk studi kualitas air � perhatikan jumlah

radian energi yang direkam sensor �

digunakan untuk mengetahui karakteristik

material terhadap respon spektralnya.

• Jumlah radian energi yang keluar dari air dan

direkam oleh sensor adalah fungsi dari:

air (w), inorganic suspended minerals (SM),

chlorophyll a (Chl), dissolved organic

material (DOM), dan total pelemahan karena

serapan dan hamburan yang terjadi pada air,

c(λ)

Wavelength (nm)

400 450 500 550 600 650 700 750 800 8509000

Wavelength (nm)

2

4

6

8

10

12

14

Pe

rce

nt R

efle

cta

nce

1,000 mg/l

600

clear water

50

100

150

200 250 300 350

400

450 500 550

b.

Silty soil

Wavelength (nm)

400 450 500 550 600 650 700 750 800 8509000

Wavelength (nm)

2

4

6

8

10

12

14

Pe

rce

nt R

efle

cta

nce

1,000 mg/l

600

clear water

50

100

150

200 250 300 350

400

450 500 550

b.

Silty soil

Pergeseran puncak reflektan ke

arah panjang gelombang yang

lebih besar krn bertambahnya

sedimen

5

Merah (0.61 Merah (0.61 -- 0.68 0.68 µµm)m)Hijau (0.5 Hijau (0.5 -- 0.59 0.59 µµm) m) NIR (0.79 NIR (0.79 -- 0.89 0.89 µµm)m)

• Panjang gelombang terbaik untuk membedakan daratan

dengan perairan : NIR dan MIR (740 – 2,500 nm),

• NIR dan MIR menyerap hampir semua radiasi yang datang

(khususnya untuk kondisi perairan yang dalam dengan

sedikit sedimen dan bahan organik).

MEMBEDAKAN AIR DAN DARATANPerbandingan Sistem Sensor

10

6

LIDAR

(Light Detection and Ranging) Pemetaan Tutupan Rumput Laut

12

7

BANJIR JAKARTAIdentifikasi Identifikasi SedimenSedimen

8

Plankton dibagi menjadi: organisme tanaman (Plankton dibagi menjadi: organisme tanaman (phytoplanktonphytoplankton), organisme ), organisme binatang (binatang (zoolanktonzoolankton), bacteria (), bacteria (bacteriobacterio--planktonplankton), dan ), dan fungifungi. . Phytoplankton di dalam air mengandung pigmen aktif photosinthesis Phytoplankton di dalam air mengandung pigmen aktif photosinthesis yang disebut yang disebut chlorpohyll achlorpohyll a. .

Respon Spektral Air yang Mengandung PlanktonRespon Spektral Air yang Mengandung Plankton

• Fotosintesis adalah proses penyimpanan energi yang berlangsung pada daun dan pada bagian hijau lain yang terdapat pada vegetasi pada saat menerima sinar matahari. Proses fotosintesis dimulai pada saat sinar matahari mengenai kloroplast (bagian daun yang mengandung zat hijau daun/klorofil).

• Persamaan fotosintesis:

6CO2 + 6 H2O + sinar matahari � C6H12O6 + 6O2

• Energi yang dipantulkan oleh permukaan daun ditentukan oleh jumlah energi yang datang dikurangi energi yang diserap untuk proses fotosintesis dan energi yang diteruskan ke daun lain atau permukaan tanah.

Fotosintesis pada Vegetasi

9

Water absorption

bands:0.97 µm1.19 µm1.45 µm1.94 µm2.70 µm

Respon Spektral terhadap

Pigmen Daun dan Air

Faktor yang dominan mengontrol karakteristik spektral daun adalah pigmen-pigmen daun yang ada di palisade mesophyll (klorofil a dan b, dan β-karoten), hamburan energi NIR di spongy mesophyll, dan jumlah air pada tanaman.

Chlorophyllabsorption

bands:0.43 - 0.45

mm

0.65 – 0.66

mm

Pigmen klorofil terdapat dalam struktur plastida yang terdapat pada sel parenchyma daun. Klorofil menyerap panjang gelombang merah dan biru

(dengan besaran yang berbeda), sedikit menyerap panjang gelombang hijau dan tidak terdapat serapan pada panjang gelombang near IR (NIR).

10

Reflektan Vegetasi

• Chlorophyll absorbs large % of red and blue for photosynthesis- and strongly reflects in green (.55µµµµm)

• Peak reflectance in leaves in near infrared (.7-1.2µµµµm) up to 60% of infrared energy per leaf is scattered up or down due to cell wall size, shape, leaf condition (age, stress, disease), etc.

• Reflectance in Mid IR (2-4µµµµm) influenced by water content-water absorbs IR energy, so live leaves reduce mid IR return

Klorofil pada PerairanKlorofil pada Perairan

Hubungan antara band spektral dan klorofil perairan :Hubungan antara band spektral dan klorofil perairan :

ChlChl = x [= x [L(L(λλ11)/L()/L(λλ22))]] yy

dimana dimana L(L(λλ11)) dan dan L(L(λλ22)) adalah upwelling radiances (pada panjang adalah upwelling radiances (pada panjang gelombang tertentu) dan gelombang tertentu) dan xx dan dan yy adalah konstanta yang diperoleh secara adalah konstanta yang diperoleh secara empirik. empirik.

SeaWiFS menggunakan algorithma dengan rasio band 443/355 nm dan SeaWiFS menggunakan algorithma dengan rasio band 443/355 nm dan 490/555 nm. 490/555 nm.

11

Global Chlorophyll Global Chlorophyll aa (g/m(g/m33) yang diperoleh dari data ) yang diperoleh dari data SeaWiFS tahun 1997SeaWiFS tahun 1997

Semakin produktif klorofil, semakin tinggi pelepasan bahan organik yang kemudian memunculkan yellow substance atau Gelbstoffe yang dapat1) Mempengaruhi serapan dan hamburan sinar pada air, dan 2) merubah warna air.

Respon spektral air yang mengandung bahan Respon spektral air yang mengandung bahan organik terlarutorganik terlarut

12

13

Global SeaGlobal Sea--surface Temperature (SST) Map surface Temperature (SST) Map Derived From NOAADerived From NOAA--14 AVHRR Data14 AVHRR Data Reynolds Monthly SeaReynolds Monthly Sea--surface Temperature surface Temperature

(˚C) Maps Derived from (˚C) Maps Derived from In situIn situ Buoy and Remotely Sensed DataBuoy and Remotely Sensed Data

Normal Normal December, 1990December, 1990

La Nina La Nina December, 1988December, 1988

El NinoEl NinoDecember, 1997December, 1997

Monthly Sea-surface Temperature (˚C) Derived from

In situ Buoy and Remotely Sensed Data

Normal December, 1990

La Nina December, 1988

El NinoDecember, 1997

14

ResponRespon spektralspektral badanbadan air air padapada panjangpanjang gelombanggelombangvisiblevisible Tinggi Permukaan Laut

28

15

Kecepatan Angin

29

Monitoring Luas Perairan

30

16

Sedimentasi

31

Konsentrasi SPM (Suspended Particle Matter)

32