PENGINDERAAN JAUH SISTEM PENGINDERAAN JAUH SISTEM GELOMBANG MIKROGELOMBANG MIKRO

OlehOleh

Like IndrawatiLike Indrawati

Wilayah Gelombang Wilayah Gelombang MikroMikro

Atmospheric and Cloud PenetrationAtmospheric and Cloud Penetration

Radiasi pada panjang gelombang Radiasi pada panjang gelombang yang lebih panjang dapat yang lebih panjang dapat menembus menembus tutupan awan, haze, tutupan awan, haze, debu, dan hujan, kecuali hujan yang debu, dan hujan, kecuali hujan yang sangat lebatsangat lebat

Panjang gelombang yang lebih Panjang gelombang yang lebih panjang tidak terpengaruh terhadap panjang tidak terpengaruh terhadap hamburan atmosfer seperti pada hamburan atmosfer seperti pada panjang gelombang yang lebih panjang gelombang yang lebih pendek pendek

Dengan energi dari gelombang Dengan energi dari gelombang mikro dapat mendeteksi hampir mikro dapat mendeteksi hampir disemua cuaca sehingga data disemua cuaca sehingga data kondisi lingkungan dapat disadap kondisi lingkungan dapat disadap setiap waktusetiap waktu

Optical vs. radarOptical vs. radar

! Optical! Optical Sensor pasifSensor pasif PantulanPantulan Perekaman siang hariPerekaman siang hari Problem awanProblem awan Selalu dibawah nadirSelalu dibawah nadir citracitra

! Radar! Radar Sensor aktifSensor aktif Hamburan balikHamburan balik Perekaman siang dan malam hariPerekaman siang dan malam hari Di semua cuacaDi semua cuaca Side looking geometrySide looking geometry Jarak (pengukuran)Jarak (pengukuran)

RADAR

LANDSAT

2 2 tipe sistem gelombang tipe sistem gelombang mikromikro

Passive MicrowavePassive Microwave – – mendeteksi mendeteksi permukaan bumi dengan radiasi permukaan bumi dengan radiasi seperti halnya sistem thermalseperti halnya sistem thermal

Active Microwave (Radar)Active Microwave (Radar) – – dengan dengan sinyal gelombang mikro, kemudian sinyal gelombang mikro, kemudian mendeteksi obyek dengan mengukur mendeteksi obyek dengan mengukur sinyal yang kembalisinyal yang kembali

Blackbody Curve -- EarthBlackbody Curve -- Earth

Passive MicrowavePassive Microwave

Passive MicrowavePassive Microwave Karena panjang gelombang yang Karena panjang gelombang yang

digunakan sangat panjang, energi yang digunakan sangat panjang, energi yang kembali sangat kecil dibandingkan pada kembali sangat kecil dibandingkan pada panjang gelombang optikpanjang gelombang optik. .

Sehingga, field of view harus lebih besar Sehingga, field of view harus lebih besar agar cukup untuk mendeteksi energi untuk agar cukup untuk mendeteksi energi untuk merekam sinyamerekam sinyall yang kembali yang kembali. .

Semua sensor gelombang mikro pasif Semua sensor gelombang mikro pasif mempunyai karakteristik resolusi spasial mempunyai karakteristik resolusi spasial yang rendah. yang rendah.

Special Sensor Microwave Imager Special Sensor Microwave Imager (SSMI)(SSMI)

4 frequencies -- 4 frequencies -- 19.35, 22.235, 37, 19.35, 22.235, 37, and 85.5 GHzand 85.5 GHz

lebar liputan lebar liputan -- -- 1500km1500km

Ketinggian satelitKetinggian satelit – – 835 km835 km

ResoluResolusi si ~ 20km ~ 20km

SSMI ApplicationsSSMI Applications

Sea Ice Monitoring

Precipitation Mapping

Sea Surface Temperature

Active MicrowaveActive Microwave

Lebih dikenal dengan RADAR adalah suatu alat Lebih dikenal dengan RADAR adalah suatu alat yang dapat mengirim dan menerima energi yang dapat mengirim dan menerima energi

gelombang elektromagnetikgelombang elektromagnetik

RADARRADAR

Radar (Radio Detection and Ranging) awalnya Radar (Radio Detection and Ranging) awalnya digunakan dalam bidang militer untuk digunakan dalam bidang militer untuk mendeteksi pesawat terbang dan kapal laut.mendeteksi pesawat terbang dan kapal laut.

Radar mengukur keterlambatan waktu (Radar mengukur keterlambatan waktu (time time delaydelay) dan kekuatan gema refleksi dari suatu ) dan kekuatan gema refleksi dari suatu pulsa radiasi elektromagnetikpulsa radiasi elektromagnetik

Keunggulan RADARKeunggulan RADAR Radiasinya mampu menembus tutupan awan dan hampir Radiasinya mampu menembus tutupan awan dan hampir

disemua kondisi cuaca sehingga efektif untuk perekaman di disemua kondisi cuaca sehingga efektif untuk perekaman di daerah tropis. daerah tropis.

Dapat merekam permukaan bumi setiap waktu, siang Dapat merekam permukaan bumi setiap waktu, siang ataupun malam hari. ataupun malam hari.

Pada daerah dengan vegetasi yang lebat radar pencitra Pada daerah dengan vegetasi yang lebat radar pencitra dapat menembus tajuk (canopy) dan citra yang dihasilkan dapat menembus tajuk (canopy) dan citra yang dihasilkan dapat menunjukkan dengan jelas permukaan yang dapat menunjukkan dengan jelas permukaan yang mendasarinya.mendasarinya.

Pada daerah yang gersang (arid) atau sangat gersang Pada daerah yang gersang (arid) atau sangat gersang (hyper-arid) energi gelombang mikro bisa menembus (hyper-arid) energi gelombang mikro bisa menembus permukaan sampai pada kedalaman tertentu, sehingga permukaan sampai pada kedalaman tertentu, sehingga memberi kita ukuran yang unik dari sifat-sifat permukaan.memberi kita ukuran yang unik dari sifat-sifat permukaan.

Karena radar pencitra menggunakan energi gelombang Karena radar pencitra menggunakan energi gelombang mikro, maka interaksi dengan target lebih banyak berupa mikro, maka interaksi dengan target lebih banyak berupa hamburan(scattering) daripada pantulan (reflection) hamburan(scattering) daripada pantulan (reflection) sederhana.sederhana.

Komponen RadarKomponen Radar Terdiri dariTerdiri dari

TransmitterTransmitter(pemancar):(pemancar): Membangkitkan pulsa cahaya Membangkitkan pulsa cahaya berdaya tinggi pada panjang gelombang 1 cm – 100 cmberdaya tinggi pada panjang gelombang 1 cm – 100 cm

Switch (saklar) :Switch (saklar) : mengirimkan pulasa transmisi ke mengirimkan pulasa transmisi ke antena dan mengembalikan gema pada penerima antena dan mengembalikan gema pada penerima (receiver)(receiver)

ReceiverReceiver (penerima): (penerima): penerima mengubah gema-gema penerima mengubah gema-gema yang dikembalikan menjadi nilai digitalyang dikembalikan menjadi nilai digital

AAntenantena : : mengirimkan pulsa transmisi pada daerah mengirimkan pulsa transmisi pada daerah target dan mengumpulkan gema-gema yang target dan mengumpulkan gema-gema yang dikembalikandikembalikan

Dan sistem elektronikDan sistem elektronik untuk memproses dan merekam untuk memproses dan merekam data. data.

Spektrum gelombang mikroSpektrum gelombang mikro

Microwave BandsMicrowave Bands Ka, K, and Ku bandsKa, K, and Ku bands: : panjang gelombang yang panjang gelombang yang

paling pendek digunakan dalam sistem airborne paling pendek digunakan dalam sistem airborne radar tapi sekarang sudah tidak digunakan lagiradar tapi sekarang sudah tidak digunakan lagi. .

X-bandX-band: : digunakan secara ekstensif pada sistem digunakan secara ekstensif pada sistem airborne untuk militer dan pemetaan terrain. airborne untuk militer dan pemetaan terrain.

C-bandC-band: : digunakan pada beberapa sistem digunakan pada beberapa sistem airborne dan sistem wahana ruang angkasa airborne dan sistem wahana ruang angkasa (termasuk ERS-1 dan 2 dan RADARSAT)(termasuk ERS-1 dan 2 dan RADARSAT). .

S-bandS-band: : digunakan untuk sistem satelit yang digunakan untuk sistem satelit yang dikembangkan oleh Rusia yaitu ALMAZdikembangkan oleh Rusia yaitu ALMAZ. .

L-bandL-band: : digunakan pada satelit Amerika digunakan pada satelit Amerika SEASAT dan Jepang JERS-1 dan sistem SEASAT dan Jepang JERS-1 dan sistem airborne NASA.airborne NASA.

P-bandP-band: : panjang gelombang radar yang paling panjang gelombang radar yang paling panjang, digunakan pada sistem satelit panjang, digunakan pada sistem satelit penelitian yang dikembangkan oleh NASA. penelitian yang dikembangkan oleh NASA.

C-bandC-band

L-BandL-Band

Panjang gelombang RADARPanjang gelombang RADAR

Terminologi RadarTerminologi Radar

Near RangeNear Range adalah jarak lebar terdekat pada citra dengan titik adalah jarak lebar terdekat pada citra dengan titik nadir. nadir.

Far RangeFar Range adalah jarak lebar terjauh dari titik nadir. adalah jarak lebar terjauh dari titik nadir. DepressionDepression atauatau Grazing AngleGrazing Angle adalah sudut antara bidang adalah sudut antara bidang

horisontal dan sorot antena radar ke target dipermukaan bumi. horisontal dan sorot antena radar ke target dipermukaan bumi. Slant Range DistanceSlant Range Distance adalah jarak garis pandang radial antara adalah jarak garis pandang radial antara

radar dan target di permukaan bumi. radar dan target di permukaan bumi. Ground Range DistanceGround Range Distance adalah jarak horisontal sebenarnya di adalah jarak horisontal sebenarnya di

lapangan yang diukur dari titik nadir sampai titik perpotongan lapangan yang diukur dari titik nadir sampai titik perpotongan dengan slant range.dengan slant range.

Incidence AngleIncidence Angle adalah sudut antara adalah sudut antara radar beamradar beam dan permukaan dan permukaan lahan. lahan.

Look AngleLook Angle adalah sudut antara garis nadir (vertikal) dan adalah sudut antara garis nadir (vertikal) dan pancaran radar. pancaran radar.

Faktor-faktor yang mempengaruhi Faktor-faktor yang mempengaruhi sinyal pantulan RADARsinyal pantulan RADAR

Pengenalan obyek pada citra radar didasarkan Pengenalan obyek pada citra radar didasarkan tidak hanya pada rona tetapi juga ukuran, tidak hanya pada rona tetapi juga ukuran, bentuk, tekstur, bayangan, dan keterkaitan bentuk, tekstur, bayangan, dan keterkaitan obyek dengan kenampakan sekeliling.obyek dengan kenampakan sekeliling.

Obyek yang terekam pada citra merupakan Obyek yang terekam pada citra merupakan hasil pulsa balik radar. Pulsa balik radar yang hasil pulsa balik radar. Pulsa balik radar yang terlalu kuat menghasilkan karakteristik terlalu kuat menghasilkan karakteristik (signature) lebih cerah dibandingkan dengan (signature) lebih cerah dibandingkan dengan pulsa balik yang lemah.pulsa balik yang lemah.

Intensitas (kekuatan pulsa) balik radar baik sistem Intensitas (kekuatan pulsa) balik radar baik sistem satelit maupun pesawat, ditentukan oleh sifat-sifat:satelit maupun pesawat, ditentukan oleh sifat-sifat:

A.A. Sifat-sifat obyek yang diindera,meliputi :Sifat-sifat obyek yang diindera,meliputi : Lereng (skala mikro)Lereng (skala mikro) Sifat dielektrikSifat dielektrik Kekasaran permukaanKekasaran permukaan Orientasi kenampakan (feature orientation)Orientasi kenampakan (feature orientation)B. Sifat-sifat sistem radar, meliputi :B. Sifat-sifat sistem radar, meliputi : Panjang gelombangPanjang gelombang Sudut depresiSudut depresi PolarisasiPolarisasi Arah pengamatan antenaArah pengamatan antena

Kekasaran PermukaanKekasaran Permukaan

Ini adalah variasi rata-Ini adalah variasi rata-rata permukaan lahan rata permukaan lahan (diukur dalam (diukur dalam centimeter). centimeter). Permukaan yang Permukaan yang mendekati mendekati “halus(smooth)” jika “halus(smooth)” jika variasi ketinggian lebih variasi ketinggian lebih kecil daripada panjang kecil daripada panjang gelombang radar. gelombang radar.

PolarisasiPolarisasi

Pengarahan Pengarahan vektor elektrik vektor elektrik pada gelombang pada gelombang elektromagnetik elektromagnetik menurut satu menurut satu bidang datarbidang datar

a.

b.look direction

X - band, HH polarization look direction

sX - band, HH polarization

a.

b.look direction

X - band, HH polarization look direction

sX - band, HH polarization

Resolusi Citra RADARResolusi Citra RADAR

Resolusi spasial radar atau kemampuan Resolusi spasial radar atau kemampuan untuk memisahkan antara dua benda untuk memisahkan antara dua benda yang berbeda tergantung pada sifat dari yang berbeda tergantung pada sifat dari radiasi gelombang mikro dan efek radiasi gelombang mikro dan efek geometrik. Ada dua tipe resolusi spasial : geometrik. Ada dua tipe resolusi spasial : Range Resolution (across-track Range Resolution (across-track resolution) dan Azimuth Resolution resolution) dan Azimuth Resolution (along-track resolution). (along-track resolution).

Range resolutionRange resolution

Azimuth resolutionAzimuth resolution

slant range wavelength

antenna length

a

SR

L

Pengaruh Topografi pada citra RadarPengaruh Topografi pada citra Radar

A.A. Pantulan sudutPantulan sudutPantulan sudut terjadi pada topografi yang terjal. Pantulan sudut terjadi pada topografi yang terjal. Pancaran pulsa radar yang mengenai permukaan Pancaran pulsa radar yang mengenai permukaan datar sebagai pemantul cermin, dipantulkan dengan datar sebagai pemantul cermin, dipantulkan dengan kuat menjauhi antena. Pantulan ini mengenai lereng kuat menjauhi antena. Pantulan ini mengenai lereng terjal yang memantulkannya dengan kuat ke antena terjal yang memantulkannya dengan kuat ke antena radar. Sebagai akibat maka obyek itu tampak dengan radar. Sebagai akibat maka obyek itu tampak dengan rona sangat cerah pada citra radarrona sangat cerah pada citra radar

B. B. Bayangan RadarBayangan RadarSistem Radar dengan penyinaran condong Sistem Radar dengan penyinaran condong menghasilkan pulsa balik yang kuat, jika mengenai menghasilkan pulsa balik yang kuat, jika mengenai bangunan dan tepi puncak perbukitan. Lereng yang bangunan dan tepi puncak perbukitan. Lereng yang menghadap antena akan memantulkan sebagian menghadap antena akan memantulkan sebagian besar pulsa, sehingga citra berona cerah, sedangkan besar pulsa, sehingga citra berona cerah, sedangkan lereng yang menjauhi antena memantulkan sebagian lereng yang menjauhi antena memantulkan sebagian kecil dari pulsa, sehingga citra berona gelap. Jadi kecil dari pulsa, sehingga citra berona gelap. Jadi topografi terpengaruh terhadap bayangan.topografi terpengaruh terhadap bayangan.

C. Pemendekan Lereng Depan (Foreshortening)C. Pemendekan Lereng Depan (Foreshortening)Terjadi bila lereng depan lebih landai dari garis tegak Terjadi bila lereng depan lebih landai dari garis tegak lurus terhadap arah pengamatan. Radar foreshortening lurus terhadap arah pengamatan. Radar foreshortening merupakan peristiwa pemendekan atau penyusutan merupakan peristiwa pemendekan atau penyusutan semua bidang obyek di permukaan bumi pada citra semua bidang obyek di permukaan bumi pada citra radar, kecuali jika bidang tersebut mempunyai sudut radar, kecuali jika bidang tersebut mempunyai sudut datang (incident angle) 90°datang (incident angle) 90°

D. Efek Rebah ke DalamD. Efek Rebah ke Dalam (layover) (layover)Radar layover terjadi pada suatu lereng yang Radar layover terjadi pada suatu lereng yang menghadap suatu antena dengan beda tinggi nyata menghadap suatu antena dengan beda tinggi nyata antara puncak dan dasarnya. Bagi puncak obyek antara puncak dan dasarnya. Bagi puncak obyek terlebih dahulu menerima pulsa radar daripada bagian terlebih dahulu menerima pulsa radar daripada bagian dasarnya, sehingga puncak tergambar lebih dekat dasarnya, sehingga puncak tergambar lebih dekat darpada bagian dasarnyadarpada bagian dasarnya

Foreshortening, Layover, and

Shadow

Foreshortening, Layover, and

Shadow

Jensen, 2005Jensen, 2005Jensen, 2005Jensen, 2005

ForeshorteningForeshortening

Jensen, 2005Jensen, 2005Jensen, 2005Jensen, 2005

ForeshorteningForeshortening

LayoverLayover

Jensen, 2005Jensen, 2005Jensen, 2005Jensen, 2005

LayoverLayover

Bayangan RadarBayangan Radar

RADAR ReturnsRADAR Returns

Shuttle Imaging Radar (SIR-C) Image of MauiShuttle Imaging Radar (SIR-C) Image of Maui

Jensen, 2005Jensen, 2005Jensen, 2005Jensen, 2005

Aplikasi radar untuk geologi, ini adalah kaldera vulkan basaltik di Aplikasi radar untuk geologi, ini adalah kaldera vulkan basaltik di kepulauan Galapagoskepulauan Galapagos

Aplikasi Radar untuk hidrologi, ini adalah pola aliran dendritikAplikasi Radar untuk hidrologi, ini adalah pola aliran dendritik

Komposit warna pada citra radar berdasarkan polarisasi yang Komposit warna pada citra radar berdasarkan polarisasi yang berbeda(berbeda(SIR-C in three polarization modes (L-band HH = blue; L-SIR-C in three polarization modes (L-band HH = blue; L-band HV = green; C-band HV = red)band HV = green; C-band HV = red)))

Komposit warna citra Radar dengan band yang Komposit warna citra Radar dengan band yang berbeda(berbeda(SIR-C bands: X-band = blue; C-band = green; SIR-C bands: X-band = blue; C-band = green; L-band = redL-band = red))

SRTM (Shuttle Radar SRTM (Shuttle Radar Topography Mission)Topography Mission)

Misi yang dimiliki oleh NASA JPL dengan Misi yang dimiliki oleh NASA JPL dengan sepasang instrumen pada band C.sepasang instrumen pada band C.

Data diperoleh dengan 159 orbit, Data diperoleh dengan 159 orbit, ketinggian satelit 233 km, dengan lebar ketinggian satelit 233 km, dengan lebar liputan 225 km, dan temporalnya 10 hari, liputan 225 km, dan temporalnya 10 hari, mempunya resolusi spasial 30 m dan mempunya resolusi spasial 30 m dan resolusi vertikal (elevasi) 16 m (absolut) resolusi vertikal (elevasi) 16 m (absolut) dan 10 m (relatif).dan 10 m (relatif).

Liputan SRTMLiputan SRTM

Pemrosesan data Pemrosesan data kedalam model kedalam model stereo stereo menggunakan menggunakan prinsip prinsip interferometri, interferometri, yang dapat yang dapat dikonversi ke dikonversi ke dalam perbedaan dalam perbedaan elevasi dan elevasi dan direkonstruksi direkonstruksi sebagai DEM sebagai DEM (yang diketahui (yang diketahui dari titik-titik dari titik-titik ketinggian)ketinggian)

Contoh Citra SRTM dengan Band-C

InterferometriInterferometri Pada SRTM, kita dapat Pada SRTM, kita dapat

menghitung elevasi atau menghitung elevasi atau topografi dengan topografi dengan mensubstrak perbedaan mensubstrak perbedaan antara 2 sudut pandang. antara 2 sudut pandang. Pada teknik fotografi ini Pada teknik fotografi ini sering disebut dengan proses sering disebut dengan proses stereo (3 dimensi)stereo (3 dimensi)

Pada Pada SRTMSRTM, interferometri , interferometri diperoleh dari dua citra yang diperoleh dari dua citra yang direkam pada waktu yang direkam pada waktu yang bersamaan dengan arah bersamaan dengan arah pengamatan yang berbedapengamatan yang berbeda

Ketika dua data set radar interferometric dikombinasi (or "interfered") produk pertamanya diesebut interferogram.

Hasil interferometri

Interferometri,yang menghasilkan kenampakan 3 dimensi

DEMDEM