‐6‐ 

 

BAB II

DASAR TEORI

2.1 DEM (Digital elevation Model)

2.1.1 Definisi DEM

Digital Elevation Model (DEM) merupakan bentuk penyajian ketinggian

permukaan bumi secara digital. Dilihat dari distribusi titik yang mewakili bentuk

permukaan bumi dapat dibedakan dalam bentuk teratur, semi teratur, dan acak.

Sedangkan dilihat dari teknik pengumpulan datanya dapat dibedakan dalam

pengukuran secara langsung pada objek (terestris), pengukuran pada model objek

(fotogrametris), dan dari sumber data peta analog (digitasi).

Teknik pembentukan DEM selain dari Terestris, Fotogrametris, dan

Digitasi adalah dengan pengukuran pada model objek, dapat dilakukan seandainya

dari citra yang dimiliki bisa direkonstruksikan dalam bentuk model stereo. Ini

dapat diwujudkan jika tersedia sepasang citra yang mencakup wilayah yang sama.

Terdapat beberapa definisi tentang DEM, yaitu :

“DEM adalah teknik penyimpanan data tentang topografi suatu terrain. Suatu

DEM merupakan penyajian koordinat (X, Y, H) dari titik-titik secara digital,

yang mewakili bentuk topografi suatu terrain.” [Dipokusumo dkk, 1983]

“Digital Elevation Model (DEM) adalah representasi statistik permukaan

tanah yang kontinyu dari titik-titik yang diketahui koordinat X, Y, dan Z nya

pada suatu sistem koordinat tertentu.” [Petrie dan Kennie, 1991]

“DTM/DEM adalah suatu set pengukuran ketinggian dari titik-titik yang

tersebar di permukaan tanah. Digunakan untuk analisis topografi daerah

tersebut.” [Aronoff, 1991]

“DEM adalah suatu basis data dengan koordinat X, Y, Z, digunakan untuk

merepresentasikan permukaan tanah secara digital.” [Kingston Centre for GIS,

2002]

‐7‐ 

 

“DEM adalah informasi digital mengenai ketinggian (atau variasi relief) dari

suatu area.” [Spatial Data Systems Consulting, 2002]

Dari beberapa defenisi di atas, dapat diambil kesimpulan bahwa semua

defenisi tersebut merujuk pada pemodelan permukaan bumi ke dalam suatu model

digital permukaan tanah tiga dimensi dari titik-titik yang mewakili permukaan

tanah tersebut.

DEM terbentuk dari titik-titik yang memiliki nilai koordinat 3D (X, Y, Z).

Permukaan tanah dimodelkan dengan memecah area menjadi bidang-bidang yang

terhubung satu sama lain dimana bidang-bidang tersebut terbentuk oleh titik-titik

pembentuk DEM. Titik-titik tersebut dapat berupa titik sample permukaan tanah

atau titik hasil interpolasi atau ekstrapolasi titik-titik sample.

Titik-titik sample merupakan titik-titik yang didapat dari hasil sampling

permukaan bumi, yaitu pekerjaan pengukuran atau pengambilan data ketinggian

titik-titik yang dianggap dapat mewakili relief permukaan tanah. Data sampling

titik-titik tersebut kemudian diolah hingga didapat koordinat titik-titik sample.

2.1.2 Kualitas DEM

Kualitas suatu DEM dapat dilihat pada akurasi dan presisi dari DEM

tersebut. Yang dimaksud dengan akurasi adalah nilai ketinggian titik (Z) yang

diberikan oleh DEM, berbanding dengan nilai sebenarnya yang dianggap benar.

Sedangkan presisi adalah banyaknya informasi yang dapat diberikan oleh DEM.

Presisi bergantung pada jumlah dan sebaran titik-titik sample dan ketelitian titik

sample sebagai masukan/input bagi pembentukan DEM dan juga metode

interpolasi untuk mendapatkan ketinggian titik-titik pembentuk DEM. Titik-titik

sample yang dipilih untuk digunakan harus dapat mewakili bentuk terrain secara

keseluruhan sesuai dengan kebutuhan aplikasi penggunaannya.

2.1.3 Aplikasi Penggunaan DEM

DEM digunakan dalam berbagai apllikasi baik secara langsung dalam

bentuk visualisasi model permukaan tanah maupun dengan diolah terlebih dahulu

‐8‐ 

 

sehingga menjadi produk lain. Informasi dasar yang diberikan DEM dan

digunakan dalam pengolahan adalah koordinat titik-titik pada permukaan tanah.

Informasi lain yang dapat diturunkan dari DEM adalah :

Jarak pada relief atau bentuk permukaan tanah

Luas permukaan suatu area

Volume galian dan timbunan

Slope dan Aspect

Kontur

Profil

Contoh aplikasi-aplikasi yang menggunakan DEM, yaitu :

Rekayasa teknik sipil

Pemetaan hidrografi

Pemetaan topografi

Pemetaan geologi dan geofisiska

Rekayasa pertambangan

Simulasi dan visualisasi permukaan tanah

Rekayasa militer

2.1.4 Konsep Terbentuknya DEM

Pada gambar 2.1 dapat terlihat bahwa citra kiri dan citra kanan mempunyai

objek yang sama dengan sudut pandang yang berbeda, pada proses ini kita

melakukan penyamaan pixel karena kita mencari kesekawanan objek antara citra

kiri dan citra kanan. Pada proses matching ini posisi objek pada masing-masing

citra akan berbeda, hal ini mengindikasikan terjadinya paralaks-x. Dengan adanya

paralaks ini kita dapat melihat objek secara stereo. Masing-masing citra memiliki

sistem koordinat lokal, maka kita harus membuatnya dalam sistem koordinat yang

sama (sistem koordinat tanah). Objek pada kamera, citra, dan model (citra

overlap) harus berada pada satu garis lurus (Collinearity). Objek pada citra kiri,

citra kanan, dan pada model akan membentuk suatu bidang yang dinamakan

bidang Epipolar.

‐9‐ 

 

(sumber : manual guide PCI 9.1)

Gambar 2.1 Membuat DEM dari pasangan stereo

Objek-objek yang kita pilih merupakan titik sample yang telah kita

diketahui nilai koordinatnya (X, Y, Z), karena kita tidak mungkin mengambil

semua titik objek yang ada pada citra overlap (model stereo). Sehingga kita

melakukan proses interpolasi pada objek-objek yang lain atau disebut juga

perbanyakan titik (Triangulasi Udara). Setelah melakukan proses tersebut maka

kita dapat membentuk DEM dengan menghubungkan titik-titik tinggi.

2.2 The Advanced Land Observing Satellite (ALOS)

ALOS memiliki tiga perangkat penginderaan jauh : Panchromatic Remote

Sensing Instrument for Stereo Mapping (PRISM) untuk menghasilkan Digital

Elevation Models (DEMs), the Advanced Visible and Near Infrared Radiometer

type 2 (AVNIR-2) untuk peninjauan multispektral cakupan lahan, dan the Phased

Array type L-band Synthetic Aperture Radar (PALSAR) untuk pengamatan

daerah cuaca selama 24 jam. Sensor ini diharapkan bisa memberikan resolusi

yang tinggi untuk pengamatan lahan.

ALOS digunakan untuk kartografi, pengamatan daerah, pangamatan

bencana dan sumber penelitian. Misi dari pada ALOS adalah sebagai berikut :

1. Pengembangan digital elevation model (DEM), dan berhubungan dengan hasil

data geografis untuk Jepang dan negara lain termasuk pada region Asia-

Pasifik (pembuatan peta).

2. Melakukan pengamatan daerah untuk pengembangan yang berkesinambungan

(harmonisasi antara lingkungan bumi dengan pengembangannya) –

(pengamatan daerah).

3. Monitoring bencana seluruh dunia (monitoring bencana).

4. Survey sumber daya alam (survey lapangan).

5. Pengembangan sensor dan teknologi satelit untuk satelit pengamatan bumi

masa depan (pengembangan teknologi).

(sumber : http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS)

Gambar 2.2 ALOS data nodes zone definition

2.2.1 Panchromatic Remote-Sensing instrument for Stereo Mapping (PRISM)

PRISM adalah radiometer pankromatik dengan resolusi spasial 2.5 meter.

Perangkat ini memiliki tiga teleskop untuk penglihatan dari depan (forward),

‐10‐ 

 

‐11‐ 

 

belakang (backward) dan tengah (nadir) yang bisa digunakan untuk menghasilkan

Digital Elevation Model (DEM) dengan akurasi cukup untuk skala peta 1 : 25.000

2.2.2 Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type 2 (AVNIR-2)

Avnir-2 sebagian besar mengamati lahan, zona pesisir dan bisa

memberikan informasi peta tutupan lahan dan tataguna lahan untuk memonitoring

area lingkungan.

2.2.3 Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar (PALSAR)

PALSAR merupakan sensor microwave aktif yang bisa mengamati cuaca

selama 24 jam. Perangkat ini memilik performa yang lebih bagus dari the

Synthetic Aperture Radar (SAR). Pada the Japanese Earth Resource Satellite-1

(JERS-1) sensornya mempunyai kendali sinar pada tingginya dan cara ScanSAR

yang dapat memberikan ukuran yang lebih lebar daripada konvensional SARs.

PALSAR dikembangkan bersama-sama dengan Japan Aerospace Exploration

Agency (JAXA) dan the Japan Resource Observation System Organization

(JAROS).

2.3 Karakteristik ALOS

ALOS merupakan satelit Jepang yang mempunyai resolusi tinggi untuk

pengamatan bumi. Ini dilengkapi dengan tiga perangkatnya yaitu PRISM,

AVNIR-2, dan PALSAR. Untuk menggunakan data yang didapatkan dari

sensornya, ALOS sudah merancangnya dengan kemampuan pengumpulan data

dan ketelitian posisi serta kemampuan penentuan letak yang penting bagi satelit

penginderaan jauh dengan resolusi tinggi pada abad mendatang.

Berikut ini pada tabel 2.2 karakteristik dari ALOS dan pada gambar 2.4

konfigurasi dari orbit ALOS.

Tabel 2.1 Karakteristik ALOS

(sumber : http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS)

(sumber : http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS)

Gambar 2.3 Konfigurasi orbit ALOS

‐12‐ 

 

2.3.1 Karakteristik PRISM

PRISM adalah komponen utama dari ALOS. Dia memiliki tiga sistem

catoptrik penglihatan yaitu forward, backward, dan nadir untuk mengambil data

sepanjang jalur stereoskopik. Beberapa teleskop terdiri dari tiga cermin dan

beberapa CCD detector untuk pengamatan dengan tipe penyapuan. Pengamatan

teleskop nadir mampu mencapai 70 km lebar cakupannya, sedangkan forward dan

backward hanya 35 km lebar cakupannya.

Seperti yang dilihat pada gambar 2.5, teleskop terpasang pada dua sisi dari

dudukan optik dengan temperatur kontrol yang tepat. Teleskop forward dan

backward cenderung lebih kurang 24 derajat dari nadir untuk mendapatkan

dasarnya dengan perbandingannya adalah 1. PRISM field of view (FOV)

memberikan pertampalan penuh dari tiga citra tanpa teknik pengamatan atau

penyimpangan arah satelit. PRISM dengan resolusi 2.5 meter digunakan untuk

ekstraksi Digital Elevation Model (DEM) dengan keakuratan yang tinggi.

Karakteristik PRISM dapat dilihat pada tabel 2.2 dibawah ini.

(sumber : http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS)

Gambar 2.4 Gambaran Cakupan PRISM

‐13‐ 

 

Tabel 2.2 Karakteristik PRISM

NOTE: PRISM cannot observe areas beyond latitudes 82 degrees south and north. (sumber : http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS)

Bentuk pengamatan dari nadir, backward, and forward yaitu dua pengamatan

(±1.20 derajat sudut pandang) per lintasan penting untuk keseluruhan cakupan

pengamatan kecuali pada area dengan ruang lingkup yang besar. Pada gambar 2.5

dijelaskan gambaran sudut pandang PRISM secara acak.

(sumber : http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS)

Gambar 2.5 Default Pointing Angle of PRISM

‐14‐ 

 

2.3.2 Karakteristik AVNIR-2

AVNIR-2 merupakan sukses lanjutan dari AVNIR diatas the Advanced

Earth Observing Satellite (ADEOS) yang dikeluarkan pada Agustus 1996.

AVNIR-2 perbaikan dari AVNIR yang instantaneous field-of-view (IFOV).

AVNIR-2 mempunyai resolusi citra sebesar 10 meter dibandingkan dengan 16

meter resolusinya AVNIR dalam region multispektral. Resolusi yang lebih tinggi

dicapai dengan perbaikan CCD detectors (AVNIR : 5000 pixel per CCD, AVNIR-

2 : 7000 pixel per CCD) dan peralatan elektroniknya. Perbaikan lainnya adalah

pada sudut bidiknya. Sudut bidik dari AVNIR-2 adalah ± 44 derajat untuk

pengamatan langsung pada daerah bencana. Visualisasinya dapat dilihat pada

gambar 2.6 dan tabel 2.3.

 

(sumber : http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS) Gambar 2.6 Gambaran Cakupan AVNIR-2

‐15‐ 

 

Tabel 2.3 Karakteristik AVNIR-2

Note: AVNIR-2 cannot observe the areas beyond 88.4 degree north latitude and 88.5

degree south latitude. (sumber : http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS)

2.3.3 Karakteristik PALSAR

PALSAR merupakan produk SAR keluaran kedua Jepang yang

menggunakan frekuensi L-band. Resolusinya tinggi sehingga memudahkan kita

untuk mendapatkan lebar area 250-350 km (tergantung pada jumlah pengamatan)

dari citra SAR berdasarkan resolusi spasialnya. Pada PALSAR ini 3-5 kali lebih

lebar dari pada citra Real Aperture Radar yang digunakan untuk menghitung luas

lautan es dan memonitor hutan hujan. PALSAR sudah dikembangkan oleh JAXA

dan JAROS. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.7 dan pada tabel

2.4 berikut ini.

‐16‐ 

 

(sumber : http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS)

Gambar 2.7 Gambaran Cakupan PALSAR

Tabel 2.5 Karakteristik dari PALSAR

(sumber : http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS)

‐17‐