penginderaan jauh (bab 2 laporan aplikasi citra landsat untuk kajian penggunaan lahan)
Post on 19-Jun-2015
2.802 Views
Preview:
TRANSCRIPT
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1. Penginderaan Jauh
2.1.1. Pengertian dan Definisi Penginderaan Jauh
Ada banyak versi mengenai pengertian Penginderaan Jauh. Berikut
adalah pengertian Penginderaan Jauh menurut para ahli :
Penginderaan Jauh merupakan suatu ilmu dan seni untuk
memperoleh data dan informasi dari suatu objek di permukaan
bumi dengan menggunakan alat yang tidak berhubungan
langsung dengan objek yang dikajinya (Lillesand dan Kiefer,
1979).
Penginderaan jauh (remote sensing), yaitu suatu pengukuran
atau perolehan data pada objek di permukaan bumi dari satelit
atau instrumen lain di atas jauh dari objek yang diindera
(Colwell, 1984).
Penginderaan Jauh merupakan variasi teknik yang
dikembangkan untuk perolehan dan analisis informasi tentang
bumi. Informasi tersebut berbentuk radiasi elektromagnetik
yang dipantulkan dan dipancarkan dari permukaan bumi
(Lindgreen, 1985).
Penginderaan jauh (remote sensing), yaitu penggunaan sensor
radiasi elektromagnetik untuk merekam gambar lingkungan
bumi yang dapat diinterpretasikan sehingga menghasilkan
informasi yang berguna (Curran, 1985).
Penginderaan jauh (remote sensing), yaitu ilmu untuk
mendapatkan informasi mengenai permukaan bumi seperti lahan
dan air dari citra yang diperoleh dari jarak jauh (Campbell,
1987).
Penginderaan Jauh adalah ilmu untuk memperoleh, mengolah,
dan menginterpretasi citra yang telah direkam yang berasal dari
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 3
interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan suatu objek
(Sabins, 1996).
Jadi, penginderaan jauh merupakan ilmu dan seni untuk
mengindera atau menganalisis permukaan bumi dari jarak yang jauh,
dimana perekaman dilakukan di udara atau di angkasa dengan
menggunakan alat (sensor) dan wahana.
Dalam penginderaan jauh, karena sensor dipasang jauh dari obyek
yang diindera, diperlukan tenaga yang dipancarkan atau dipantulkan
oleh obyek tersebut. Antara tenaga dan obyek terjadi interaksi. Tiap
obyek mempunyai sikap atau karakteristik tersendiri dalam
interaksinya terhadap tenaga, misalnya air menyerap sinar banyak dan
hanya memantulkan sinar sedikit. Sebaliknya, batuan kapur menyerap
sedikit sinar dan memantulkan banyak sinar.
Hasil interaksi antara tenaga dan obyek direkam oleh sensor.
Perekamannya dilakukan dengan menggunakan kamera atau alat
perekam lainnya. Hasil rekaman ini disebut data penginderaan jauh
yang di dalam batasan tersebut disingkat dengan istilah data. Data
harus diterjemahkan menjadi informasi tentang obyek, daerah, atau
gejala yang diindera itu. Proses penterjemahan data menjadi informasi
disebut analisis atau interpretasi data.
Penginderaan jauh mempunyai empat komponen dasar yaitu target,
sumber energy, alur transmisi, dan sensor. Komponen dalam sistem ini
bekerja bersama untuk mengukur dan mencatat informasi mengenai
target tanpa menyentuh obyek tersebut.
Gambar 2.1. Komponen Dasar Penginderaan Jauh (Yaslinus, 2003)
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 4
2.1.2. Dasar Fisika Penginderaan Jauh
Pengumpulan data dalam penginderaan jauh dilakukan dari jarak
jauh dengan menggunakan sensor buatan. Dengan melakukan analisis
terhadap data yang terkumpul ini dapat diperoleh informasi tentang
obyek, daerah, atau gejala yang dikaji.
Karena penginderaannya dilakukan dari jarak jauh, diperlukan
tenaga penghubung yang membawa data tentang obyek ke sensor. Data
tersebut dapat dikumpulkan dan direkam dengan tiga cara, yakni
distribusi daya (force), distribusi gelombang bunyi, dan distribusi
tenaga elektromagnetik. Obyek, daerah, atau gejala di permukaan bumi
dapat dikenali pada hasil rekamannya karena masing-masing
mempunyai karakteristik tersendiri dalam interaksinya terhadap daya,
gelombang bunyi, atau tenaga elektromagnetik. Sebagai contoh, sensor
yang berupa gravimeter dapat mengumpulkan data yang berupa variasi
daya magnetic. Sonar mengumpulkan data tentang distribusi
gelombang bunyi dalam air, mikrofon, dan telinga manusia menangkap
gelombang bunyi di udara. Sedang kamera mengumpulkan data
tentang variasi distribusi tenaga elektromagnetik yang berupa sinar
(Suits, 1983; Lillesand dan Kiefer, 1979).
a. Tenaga Elektromagnetik
Dalam penginderaan jauh digunakan tenaga elektromagnetik.
Tenaga elektromagnetik adalah paket elektrisitas dan magnitisme yang
bergerak dengan kecepatan sinar pada frekuensi dan panjang
gelombang dengan sejumlah tenaga tertentu (Chanlett, 1979). Ini
menunjukkan bahwa tenaga radiasi dalam bentuk tenaga
elektromagnetik memancar dengan berbagai panjang gelombang dan
kecepatan yang sifatnya tetap.
Tenaga elektromagnetik tidak dapat dilihat oleh mata. Ia hanya
tamapak apabila berinteraksi dengan benda. Sinar hanya tampak bila
mengenai debu, uap air, atau benda lain di atmosfer maupun di
permukaan bumi.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 5
Matahari memancarkan tenaga elektromagnetik ke segala arah,
sebagiannya mencapai bumi. Perjalanannya berlangsung dengan cara
radiasi, dapat melalui atmosfer maupun ruang hampa udara/antariksa.
Radiasi tenaga elektromagnetik berlangsung dengan kecepatan tetap
dan dengan pola gelombang yang harmonik. Pola gelombangnya
dikatakan harmonik karena komponen-komponen gelombangnya
teratur secara sama dan repetitif dalam ruang dan waktu (Sabins,
Jr.,1978). Di samping itu pada tiap bagian tenaga elektromagnetik ini
terjalin hubungan yang serasi antara panjang gelombang dengan
frekuensinya, yakni dengan hubungan yang berkebalikan.
Di samping berlangsung secara radiasi, perjalanan tenaga
elektromagnetik dalam bentuk panas di atmosfer lapisan bawah juga
berlangsung dengan cara konveksi (Wolf dan Mercanti, 1974). Karena
cara konveksi ini pengaruhnya kecil, ia pada umumnya diabaikan. Di
samping dalam bentuk panas, tenaga elektromagnetik juga terjadi
dalam bentuk sinar.
Gambar 2.2. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK (Lillesand
dan Kiefer, 1979). Komponennya terdiri dari gelombang
elektrik (E) dan gelombang magnetic (M) yang saling tegak
lurus, dan masing-masing tegak lurus terhadap radiasi.
Tenaga elektromagnetik dapat dibedakan berdasarkan panjang
gelombang maupun berdasarkan frekuensinya. Panjang gelombang
ialah jarak lurus dari puncak gelombang yang satu ke puncak
gelombang yang lain yang terdekat, yakni jarak AB pada gambar.
Frekuensi ialah jumlah siklus gelombang yang melalui satu titik dalam
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 6
satu detik, dinyatakan dalam hertz yang sering disingkat Hz. Bila titik
A bergerak hingga titik B, dikatakan gerakannya memenuhi satu siklus
atau satu putaran. Apabila pada titik A pada satu detik terjadi gerakan
50 siklus, maka dikatakan bahwa frekuensi pada titik A sebesar 50 Hz.
Pembedaan yang paling umum digunakan untuk tenaga
elektromagnetik dalam penginderaan jauh adalah dengan panjang
gelombang. Karena panjang gelombang ini sangat beraneka, pada tabel
2.1 disajikan ukuran panjang yang sering digunakan bagi tenaga
elektromagnetik. Istilah-istilah ukuran frekuensi disajikan pada tabel
2.2. Untuk ukuran panjang gelombang diperlukan micrometer,
nanometer, Angstrom, dan pikometer karena panjang gelombang pada
spektrum elektromagnetik ini dimulai dari panjang gelombang yang
mendekati 0 mm hingga ratusan meter.
Panjang gelombang lebih banyak digunakan dalam penginderaan
jauh, sedangkan frekuensi lebih banyak digunakan dalam teknologi
radio (Beckman, 1975).
Tabel 2.1. Ukuran Panjang (Sabins Jr., 1978 ; Lintz Jr. dan Simonett, 1976)
Tabel 2.2. Istilah-Istilah untuk Ukuran Frekuensi
(Sabins Jr., 1978 ; Lintz Jr. dan Simonett, 1976)
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 7
b. Spektrum Elektromagnetik
Tenaga elektromagnetik terdiri dari berkas atau spektrum yang
sangat luas, yakni meliputi spektra kosmik, Gamma, X, ultraviolet,
tampak, inframerah, gelombang mikro (microwave), dan radio. Jumlah
total seluruh spektrum ini disebut spektrum elektromagnetik. Untuk
selanjutnya maka istilah spektrum digunakan untuk menunjukan
bagian tertentu spektrum elektromagnetik. Saluran atau pita (channel,
band) digunakan untuk bagian yang lebih kecil, misalnya saluran biru,
saluran hijau, dan saluran merah pada spektrum tampak. Meskipun
demikian, istilah saluran kadang-kadang juga digunakan untuk lebih
dari satu spektrum guna menunjukkan karakteristik tertentu dalam
sistem penginderaan jauh.
Gambar 2.3. Spektrum Elektromagnetik dan Saluran yang Digunakan dalam PJ
(Sabins Jr., 1978)
Pada gambar, diutarakan bahwa puncak tenaga matahari yang
berupa pantulan terletak pada panjang gelombang 0,5 mikrometer
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 8
sedang puncak tenaga bumi yang berupa pancaran terletak pada
pancaran 9,7 mikrometer. Oleh karena itu penginderaan jauh dengan
sistem fotografik menggunakan panjang gelombang sekitar 0,5
mikrometer atau gelombang tampak dan perluasannya. Penginderaan
jauh sistem termal menggunakan panjang gelombang sekitar 10
mikrometer. Band penginderaan jauh menggunakan spektrum
ultraviolet hingga spektrum gelombang mikro.
Berdasarkan tabel pun demikian pula halnya. Spektrum Gamma
dan spektrum X diserap oleh atmosfer sehingga ia tak pernah mencapai
bumi. Di bidang kedokteran memang digunakan sinar X, akan tetapi
sinar X ini merupakan sinar buatan.
Tabel 2.3. Spektrum Elektromagnetik dan Bagian-Bagiannya
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 9
c. Jendela Atmosfer
Meskipun spektrum elektromagnetik merupakan spektrum yang
sangat luas, hanya sebagian kecil saja yang dapat digunakan dalam
penginderaan jauh. Sinar kosmik, Gamma, dan sinar X sulit mencapai
bumi karena atmosfer sulit ditembusnya. Pada sebagian spektrum
inframerah demikian pula halnya. Atmosfer hanya dapat dilalui atau
ditembus oleh sebagian kecil spektrum elektromagnetik. Bagian-
bagian spektrum elektromagnetik yang dapat melalui atmosfer dan
mencapai permukaan bumi disebut jendela atmosfer.
Jendela atmosfer yang paling dulu dikenal orang dan paling banyak
digunakan dalam penginderaan jauh hingga sekarang ialah spektrum
tampak yang dibatasi oleh gelombang 0,4µm hingga 0,7µm. bila kita
lihat pada gambar 2.2 maupun tabel 2.3, tampak jelas betapa kecilnya
spektrum tampak yang sangat penting ini bila dibandingkan terhadap
seluruh spektrum elektromagnetik. Spektrum ini disebut spektrum
tampak karena mata manusia sebagai sensor alamiah dapat
menggunakannya untuk melihat sesuatu dan memang hanya sebesar ini
kepekaannya. Untuk penginderaan jauh dengan sistem fotografik,
kepekaan film pankromatik juga sebesar ini. Kepekaan film inframerah
sebesar 0,4µm-0,9µm, sedang film inframerah yang dibuat secara
khusus, kepekaannya sebesar 0,4µm-1,2µm. jendela atmosfer hingga
panjang gelombang 14µm disajikan pada gambar 2.3, sedang yang
lebih lengkap yaitu pada gambar 2.6 disajikan bersama kurva tenaga
matahari dan bumi. Jendela atmosfer semakin luas apabila
dibandingkan antara spektrum tampak, inframerah termal, dan
gelombang mikro. Pada spektrum tampak dan perluasannya, jendela
atmosfer berkisar antara panjang gelombang 0,3µm-0,9µm yaitu
dengan julat sebesar 0,6µm. Julat ini sebesar 10 kali pada panjang
gelombang dan hingga 14µm. Julat jendela atmosfer pada spektrum
gelombang mikro jauh lebih besar lagi.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 10
Gambar 2.4. Jendela Atmosfer Hingga Panjang Gelombang 14µm (Paine, 1981)
Spektrum inframerah yang digunakan untuk penginderaan jauh
dengan menggunakan film sebagai deektornya disebut spektrum
inframerah fotografik karena proses perekamannya dengan cara
fotografik. Di samping itu juga disebut spektrum inframerah dekat
karena letaknya berdekatan dengan spektum tampak. Ia juga disebut
spektrum inframerah pantulan karena tenaga pada spektrum ini
mencapai sensor setelah dipantulkan oleh obyek di permukaan bumi.
Pengenalan obyek pada penginderaan jauh yang menggunakan
spektrum ultraviolet, spektrum tampak, dan spektrum inframerah dekat
ialah dengan mendasarkan atas beda pantulan tiap obyek terhadap
tenaga yang mengenainya. Batas spektrum inframerah dekat ialah
panjang gelombang 1,5µm, selanjutnya disebut spektrum inframerah
sedang hingga panjang gelombang 5,5µm dan spektrum inframerah
jauh hingga panjang gelombang 103 µm atau 1 mm (Lindgreen, 1985).
Dengan menggunakan kamera khusus dapat dilakukan
penginderaan dengan menggunakan spektrum ultraviolet hingga
panjang gelombang 0,3µm. karena letaknya berdekatan dengan
spektrum tampak maka saluran ini disebut saluran ultraviolet dekat.
Baik saluran inframerah dekat maupun saluran ultraviolet dekat
merupakan perluasan spektrum tampak yang mulai dapat digunakan
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 11
dalam penginderaan jauh sejak dikembangkannya kepekaan film dan
kemampuan kamera.
Jendela atmosfer yang lain hingga panjang gelombang 14µm ini
terpencar pada bagian-bagian kecil. Jendela atmosfer yang relatif besar
terletak di sekitar panjang gelombang 4µm, sedang yang terbesar
terletak antara panjang gelombang 8µm-14µm. Dua jendela atmosfer
itu termasuk spektrum inframerah termal. Sensornya dalam
penginderaan jauh bukan lagi kamera. Pengenalan obyek di permukaan
bumi bukan lagi berdasarkan atas beda suhu dan daya pancarnya.
Jendela atmosfer lain yang lebih besar yaitu spektrum gelombang
mikro, yakni dari panjang gelombang 0,1 cm hingga 100 cm. spektrum
inilah yang digunakan dalam penginderaan jauh dengan sistem radar.
d. Hambatan Atmosfer
Tenaga elektromagnetik dalam jendela atmosfer tidak dapat
mencapai permukaan bumi secara utuh, karena sebagian dari padanya
mengalami hambatan oleh atmosfer. Hambatan ini terutama
disebabkan oleh butir-butir yang ada di atmosfer seperti debu, uap air
dan gas. Proses penghambatannya terjadi terutama dalam bentuk
serapan, pantulan, dan hamburan. Hamburan ialah pantulan ke arah
serba beda yang disebabkan oleh benda yang permukaannya kasar dan
bentuknya tak menentu. Interaksi antara tenaga elektromagnetik
dengan atmosfer disajikan secara skematik pada gambar 2.5. Interaksi
yang dibicarakan pada bagian ini hanya meliputi yang pokok saja.
Gambar 2.5. Interaksi Antara Tenaga Elektromagnetik dan Atmosfer (Paine, 1981)
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 12
Sebagian tenaga elektromagnetik yang dapat mencapai permukaan
bumi diserap oleh obyek di permukaan bumi, sedang selebihnya
dipantulkan olehnya hingga mencapai sensor yang dipasang pada
pesawat terbang, satelit, atau wahana lainnya. Jumlah tenaga yang
dipantulkan dan tenaga yang diserap sama dengan jumlah tenaga yang
mengenainya. Tiap obyek mempunyai karakteristik tersendiri di dalam
menyerap dan memantulkan tenaga yang diterima olehnya.
Karakteristik ini disebut karakteristik spektral,pada umumnya
digambarkan dengan kurva pantulan seperti tercantum pada gambar
2.6. Karakteristik spektral sering juga disebut spectral signature
karena pada umumnya karakteristik spektral bersifat khusus bagi tiap
objek. Karaktristik spektral yang disajikan gambar 2.6 adalah
karakteristik spektral secara umum.
Gambar 2.6 KURVA PANTULAN UMUM VEGETASI, TANAH,
DAN AIR (Ford, 1979).
1 = saluran dengan beda minimal antara tiap kurva. 2 = saluran
dengan beda maksimal antara tiap kurva sehingga pada saluran
ini pengenalan objeknya paling mudah
Objek yang banyak memantulkan tenaga elektromagnetik tampak
cerah pada citra, sedang objek yang banyak menyerap tenaga tampak
gelap. Pengenalan objek pada citra berdasarkan atas tingkat
kegelapannya yang disebut rona. Karena pentingnya sifat pantulan
objek dalam rangka mengenali objek pada citra, perlu diketahui barang
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 13
sedikit istilah-istilah pantulan yang sering digunakan di dalam
penginderaan jauh.
Di dalam pustaka yang berbahasa Inggris sering dijumpai empat
istilah, yakni reflectivity, reflectance, reflection, dan albedo.
Reflectivity ialah pantulan objek bila objek itu benar-benar tak
tembus cahaya. Reflectance adalah perbandingan antara tenaga yang
dipantulkan objek terhadap seluruh tenaga yang diterima oleh objek
tiap satuan luas. Reflection ialah jumlah tenaga yang mengenai suatu
benda dikurangi dengan tenaga yang diserap dan tenaga yang
menembus benda itu. Albedo ialah jumlah pantulan tenaga objek
secara alamiah (Janza, 1975). Pantulan yang diterima oleh sensor tidak
hanya berupa tenaga yang dipantulkan oleh objek, melainkan ditambah
dengan tenaga lain oleh hamburan atmosfer atau oleh pengaruh
alamiah lainnya (Janza, 1975; Simonett et al., 1983).
Pantulan dapat mengarah ke berbagai arah bila tenaga yang
mengenai objek dihamburkan. Ia juga dapat bersifat pantulan cermin
bila sudut dating sama besar dengan sudut pantul atau sudut pantulan.
Pantulan cermin juga disebut pantulan sempurna (specular reflection),
yaitu pantulan yang terjadi tanpa hamburan.
Kendala yang terjadi pada jendela atmosfer bersifat selektif.
Kendala yang terjadi pada spektrum tampak terutama berupa
hamburan, sedang pada spektrum inframerah berupa serapan. Kendala
atmosfer pada spektrum gelombang mikro dapat diabaikan, terutama
pada panjang gelombang 18 mm atau lebih besar (Estes, 1974).
(1) Hamburan
Hamburan dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu hamburan
Rayleigh, hamburan Mie, dan hamburan nonselektif.
Hamburan Rayleigh
Atmosfer yang cerah terutama mengandung butir-butir
gas nitrogen dan oksigen. Atmosfer demikian disebut
atmosfer Rayleigh. Hamburan yang terjadi pada atmosfer
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 14
Rayleigh disebut hamburan Rayleigh. Hal ini disebabkan
oleh butir-butir yang lebih kecil dari panjang gelombang
rata-rata spektrum tampak, yaitu sebesar 0,1λ atau sedikit
lebih besar. Oleh karena itu hamburan Rayleigh terjadi
pada tempat tinggi, yaitu antara 4.500 m hingga 9.000 m
(Estes, 1974).
Besarnya hamburan Rayleigh (H) berbanding terbalik
terhadap pangkatempat panjang gelombang.
Hamburan pada saluran biru lebih besar bila
dibandingkan dengan hamburan pada saluran hijau atau
saluran merah. Inilah yang menyebabkan cuaca cerah
tampak biru, karena hamburan pada saluran biru bersifat
dominan. Hamburan ini menyebabkan foto hitam putih
tampak berkabut, tidak tajam. Pada foto udara berwarna,
hamburan sering menimbulkan warna abu-abu kebiruan
yang mengurangi kejelasan atau ketajaman foto. Oleh
karena itu untuk memperoleh foto udara yang baik sering
dipasang filter kuning guna menghalangi saluran biru
masuk ke kamera (Lillesand dan Kiefer, 1979). Film atau
fotonya sering disebut Pan-blue, ialah film atau foto
pankromatik dikurangi saluran biru.
Hamburan Mie
Atmosfer yang tampak putih hingga kemerahan
disebabkan oleh hamburan butir-butir debu, kabut, asap,
dan sebagainya yang diameternya sama atau lebih besar
dari panjang gelombang rata-rata spektrum tampak. Butir-
butir ini disebut butir Mie. Atmosfernya disebut atmosfer
Mie dan hamburannya disebut hamburan Mie. Karena
butir-butirnya berukuran besar, maka hamburan ini terjadi
pada atmosfer bagian bawah, yakni di bawah 15.000 kaki
atau 4.500 m. antara 4.500 m hingga 9.000 m terjadi
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 15
hamburan Rayleigh, sedang diatas 9.000 m maka hamburan
atmosfer yang terjadi sangat kecil (Estes, 1974).
Berbeda dengan hamburan Rayleigh yang dominan
pada cuaca cerah, hamburan Mie lebih dominan pada
gelombang panjang dan pada cuaca berwarna (Lillesand
dan Kiefer, 1979).
Gambar 2.7. Hamburan Selektif dan Hamburan Nonselektif
(Sabins Jr., 1978 ; Slater, 1975)
Berdasarkan gambar 2.7 maka tampak jelas bahwa
hamburan Rayleigh semakin besar bagi panjang gelombang
yang makin pendek. Kurva paling bawah menunjukkan
besarnya hamburan Rayleigh bagi atmosfer yang
mengandung butir-butir dengan diameter sebesar λ-4 atau
1/λ4 . daerah yang dibatasi oleh dua sumbu dan kurva ini
merupakan daerah hamburan Rayleigh, sedang selebihnya
yakni daerah yang dibatasi oleh kurva tersebut dan oleh dua
garis siku-siku seperti tampak pada gambar, merupakan
daerah hamburan Mie pada cuaca yang butir-butir
kandungannya berdiameter λ-4 . dua kurva lainnya
menujukkan arti serupa. Bila butir-butir kandungan
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 16
atmosfer berdiameter paling sedikit λ0 maka hamburan yang
terjadi adalah hamburan nonselektif.
Hamburan nonselektif
Penyebab hamburan nonselektif ialah butir-butir dalam
atmosfer yang diameternya jauh lebih besar dari panjang
gelombang spektrum tampak, misalnya butir-butir air yang
berdiameter antara 5µm-100µm. Hamburan ini dinamakan
hamburan nonselektif karena tidak tergantung pada panjang
gelombang. Hamburan yang terjadi pada spektrum tampak
dan spektrum inframerah dekat sama kuatnya. Pada
spektrum tampak, hamburan pada saluran biru, hijau, dan
merah yang sama kuatnya menyebabkan kabut dan awan
tampak putih (Lillesand dan Kiefer, 1979).
(2) Serapan
Berbeda dengan hamburan, serapan oleh atmosfer
merupakan gangguan yang lebih parah terhadap tenaga
elektromagnetik. Serapan merupakan kendala utama bagi
spektrum inframerah. Penyebabnya ialah uap air, karbon
dioksida, dan ozon. Jendela atmosfer pada spektrum
inframerah merupakan bagian yang serapannya minimal
(Lillesand dan Kiefer, 1979).
Atmosfer semakin menipis pada ketinggian yang semakin
besar. Hingga ketinggian 10.640 m terdapat 50% atmosfer
bumi, hingga ketinggian 5.230 m terdapat 75%, dan hingga
ketinggian 40,2 km terdapat 99% atmosfer bumi (Estes, 1974).
Meskipun atmosfer semakin menipis pada tempat yang
semakin tinggi, kendala atmosfer semakin besar bila
ketinggian semakin besar, karena kendala itu merupakan
fungsi jarak. Pada penginderaan jauh yang menggunakan
satelit sebagai wahananya, ketinggian orbitnya harus berada di
luar pengaruh atmosfer yaitu di atas 150 km dari permukaan
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 17
bumi, tetapi masih dalam pengaruh gravitasi (Colvocoresses,
1975).
Atmosfer terdiri atas beberapa lapis. Troposfer merupakan
lapisan terbawah hingga ketinggian 10 km di atas kutub dan
16 km di atas ekuator. Suhu pada troposfer turun sekitar 6º-7º
C bila kita naik 1 km. stratosfer merupakan lapisan di atasnya
hingga ketinggian 50 km. suhu pada lapisan ini naik pada
ketinggian yang semakin besar. Hal ini disebabkan karena
adanya serapan sinar ultraviolet oleh gas ozon. Konsentrasi
gas ozon memang terbesar di stratosfer. Lapisan di atas
statosfer adalah mesosfer yang ketinggiannya hingga 85 km.
Pada lapisan ini suhu turun bila ketinggiannya bertambah.
Penurunan suhunya bahkan lebih tajam bila dibandingkan
dengan penurunannya pada troposfer. Meskipun demikian,
karena mesosfer tempatnya lebih dekat dengan lingkungan
panas, suhu pada lapisan mesosfer ini sangat labil. Lapisan di
atas mesosfer disebut termosfer. Pada lapisan ini suhu naik
dengan bertambahnya ketinggian tempat. Suhu pada lapisan
ini dapat mencapai 1.500ºK atau 1.227ºC. Pada ketinggian di
bawah 100 km terjadi perubahan suhu yang kecil, akan tetapi
pada ketinggian di atas 120 km dapat terjadi perubahan suhu
dengan bandingan 3 : 1 (Flock, 1979; Wolf dan Mercanti,
1974). Wahana yang berupa satelit pada umumnya beroperasi
di atas ketinggian ini, yakni sekitar 200 km hingga 36.000 km
di atas permukaan bumi (Colvocoresses, 1975). Oleh karena
itu satelit dibuat dari bahan yang tahan panas tinggi. Pesawat
ulang alik Columbia dibuat dari cobalt yang sangat langka
terdapatnya dan mahal harganya. Terdapatnya antara lain di
dasar laut yang terletak di bawah pengawasan The
International Sea Bed Authority, biasanya bersama Mn, Ni,
dan Cu.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 18
2.1.3. Sistem Penginderaan Jauh
a. Sistem Tenaga
Untuk memperoleh data objek permukaan diperlukan tenaga. Salah
satu tenaga yang digunakan untuk memperoleh data yang digunakan
penginderaan jauh adalah tenaga matahari. Tenaga matahari yang
memancar ke segala penjuru termasuk ke permukaan bumi memancar
dalam bentuk tenaga elektromagnetik yang membentuk berbagai
panjang gelombang. Radiasi matahari tersebut memancar ke
permukaan bumi terhambat oleh atmosfer, sehingga bagian radiasi
sebagai tenaga tersebut dipantulkan kembali, diserap, dihamburkan,
dan diteruskan. Oleh karena itu tenaga yang berasal dari matahari yang
sampai ke permukaan bumi hanya sebagian kecil dan atmosfer
berfungsi sebagai filter dan penghambat masuknya radiasi sinar
matahari.
Penginderaan jauh dalam perekamannya tidak hanya menggunakan
radiasi matahari sebagai sumber utama, karena jika malam hari di
suatu tempat, maka tidak ada sumber tenaga. Untuk menanggulangi
tenaga pada malam hari dibuat sumber tenaga buatan yang disebut
dengan tenaga pulsa. Karena itu dalam sistem penginderaan jauh
digunakan 2 sumber tenaga yaitu sumber tenaga alam (matahari) dan
sumber tenaga buatan.
Gambar 2.8. Proses Perekaman dari Sumber Tenaga Matahari
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 19
Penginderaan jauh yang menggunakan tenaga buatan dalam
perekamannya disebut dengan sistem aktif, hal ini didasarkan bahwa
perekaman objek pada malam hari memerlukan tenaga. Proses
perekaman objek tersebut melalui pantulan tenaga buatan yang disebut
dengan tenaga pulsa yang dipancarkan alat yang berkecepatan tinggi
dipantulkan objek, karena pada saat pesawat bergerak tenaga pulsa
yang dipantulkan oleh objek direkam. Karena tenaga pulsa memantul,
maka pantulan yang tegak lurus memantulkan tenaga yang tinggi,
sehingga jika pancaran tenaga 100% maka pantulan tenaga 100% akan
membentuk rona yang gelap, sedangkan tenaga pantulan pulsa radar
yang rendah, rona yang berbentuk akan cerah. Proses perekaman objek
dengan cara merekam tenaga pantulan dengan pantulan pulsa radar
tersebut, maka perekaman objek dilakukan kea rah samping. Sensor
yang tegak lurus dengan objek membentuk rona yang gelap yang
disebut near range, akibatnya sulit untuk diinterpretasi, sedangkan
yang membentuk sudut jauh dari pusat perekaman disebut far range
mudah diinterpretasi karena pancaran tenaga pulsa 100% memantulkan
tenaga pulsa radar kurang dari 100%. Perekaman yang miring
merupakan fungsi dari sudut-sudut secara geometric. Unsure-unsur
geometric SLAR ditunjukan pada gambar 2.9.
Gambar 2.9. Unsur-Unsur Pokok dari Geometrik SLAR (Trevett, 1986)
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 20
Radiasi matahari yang terpencar ke segala arah terutama ke bumi
terurai menjadi berbagai panjang gelombang, mulai dari panjang
gelombang dengan unit terkecil (pikometer) dikenal dengan geombang
pendek sampai panjang gelombang dengan unit terbesar (kilometer)
yang dikenal dengan gelombang panjang. Untuk lebih jelasnya ukuran
satuan panjang gelombang ditunjukan pada tabel :
Tabel 2.4. Ukuran Panjang Gelombang yang Dipancarka
(Sabins, 1978; Lintz dan Simonett, 1976)
Matahari memancarkan tenaganya ke segala arah dengan panjang
gelombang yang berbeda, kecepatan yang tetap, dan tenaga yang
digunakan untuk penginderaan jauh adalah tenaga elektromagnetik.
b. Atmosfer
Atmosfer membatasi bagian spektrum elektromagnetik yang dapat
digunakan dalam penginderaan jauh. Pengaruh atmosfer merupakan
fungsi panjang gelombang. Pengaruhnya bersifat selektif terhadap
panjang gelombang. Karena pengaruh yang selektif inilah maka timbul
istilah jendela atmosfer, yaitu bagian spektrum elektromagnetik yang
dapat mencapai bumi. Dalam jendela atmosfer, ada hambatan
atmosfer, yaitu kendala yang disebabkan oleh hamburan dan serapan
yang terjadi pada spektrum inframerah termal.
Atmosfer terdiri atas beberapa lapis. Troposfer merupakan lapisan
terbawah hingga ketinggian 10 km di atas kutub dan 16 km di atas
ekuator. Suhu pada troposfer turun sekitar 6º-7º C bila kita naik 1 km.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 21
stratosfer merupakan lapisan di atasnya hingga ketinggian 50 km. suhu
pada lapisan ini naik pada ketinggian yang semakin besar. Hal ini
disebabkan karena adanya serapan sinar ultraviolet oleh gas ozon.
Konsentrasi gas ozon memang terbesar di stratosfer. Lapisan di atas
statosfer adalah mesosfer yang ketinggiannya hingga 85 km. Pada
lapisan ini suhu turun bila ketinggiannya bertambah. Penurunan
suhunya bahkan lebih tajam bila dibandingkan dengan penurunannya
pada troposfer. Meskipun demikian, karena mesosfer tempatnya lebih
dekat dengan lingkungan panas, suhu pada lapisan mesosfer ini sangat
labil. Lapisan di atas mesosfer disebut termosfer. Pada lapisan ini suhu
naik dengan bertambahnya ketinggian tempat. Suhu pada lapisan ini
dapat mencapai 1.500ºK atau 1.227ºC. Pada ketinggian di bawah 100
km terjadi perubahan suhu yang kecil, akan tetapi pada ketinggian di
atas 120 km dapat terjadi perubahan suhu dengan bandingan 3 : 1
(Flock, 1979; Wolf dan Mercanti, 1974). Wahana yang berupa satelit
pada umumnya beroperasi di atas ketinggian ini, yakni sekitar 200 km
hingga 36.000 km di atas permukaan bumi (Colvocoresses, 1975).
Oleh karena itu satelit dibuat dari bahan yang tahan panas tinggi.
Pesawat ulang alik Columbia dibuat dari cobalt yang sangat langka
terdapatnya dan mahal harganya. Terdapatnya antara lain di dasar laut
yang terletak di bawah pengawasan The International Sea Bed
Authority, biasanya bersama Mn, Ni, dan Cu.
c. Interaksi Antara Tenaga dan Objek
Tiap objek mempunyai karakteristik tertentu dalam memantulkan
atau memancarkan tenaga ke sensor. Pengenalan objek pada dasarnya
dilakukan dengan menyidik (tracing) karakteristik spektral objek yang
tergambar pada citra. Objek yang banyak memantulkan/memancarkan
tenaga akan tampak cerah pada citra sedang objek yang
pantulannya/pancarannya sedikit tampak gelap. Meskipun demikian,
pada kenyataannya tidak sesederhana ini. Ada objek yang berlainan
tetapi mempunyai karakteristik spektral sama atau serupa sehingga
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 22
menyulitkan pembedaannya dan pengenalannya pada citra. Hal ini
dapat diatasi dengan menyidik karakteristik lain selain karakteristik
spektral, seperti misalnya bentuk, ukuran, dan pola.
d. Sensor
Tenaga yang dating dari objek di permukaan bumi diterima dan
direkam oleh sensor. Tiap sensor mempunyai kepekaan tersendiri
terhadap bagian spektrum elektromagnetik. Di samping itu juga
kepekaannya berbeda dalam merekam objek terkecil yang masih dapat
dikenali dan dibedakan terhadap objek lain atau terhadap lingkungan
sekitarnya. Kemampuan sensor untuk menyajikan gambaran objek
terkecil ini disebut resolusi spasial. Resolusi spasial ini merupakan
petunjuk bagi kualitas sensor. Semakin kecil objek yang dapat direkam
olehnya, semakin baik kualitas sensornya.
Berdasarkan atas proses perekamannya, sensor dibedakan menjadi
sensor fotografik dan sensor elektronik. Pada sensor fotografik, proses
perekamannya berlangsung dengan cara kimiawi. Tenaga
elektromagnetik diterima dan direkam pada lapisan emulsi film yang
bila diproses akan menghasilkan foto. Kalau pemotretannya dilakukan
dari pesawat udara atau wahana lainnya, fotonya disebut foto udara.
Bila pemotretannya dilakukan dari antariksa, fotonya disebut foto
satelit atau foto orbital. Jadi, dalam proses ini film berfungsi sebagai
penerima tenaga dan sekaligus sebagai alat perekamannya.
Berbeda dengan sensor fotografik, sensor elektromagnetik
menggunakan tenaga elektrik dalam bentuk sinyal elektrik. Alat
penerima dan perekamannya berupa pita magnetik ini kemudian dapat
diproses menjadi data visual maupun menjadi data digital yang siap
dikomputerkan. Pemrosesannya menjadi citra dapat dilakukan
dengandua cara, yakni dengan memotret data yang direkam oleh pita
magnetic yang telah diwujudkan secara visual pada sejenis layar
televise, atau dengan menggunakan film perekam khusus. Hasil
akhirnya memang berupa foto dengan film sebagai alat perekamnya,
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 23
akan tetapi film di sini hanya berfungsi sebagai alat perekam saja,
bukan sebagai alat penerima tenaga secara langsung yang sekaligus
sekaligus alat perekam. Oleh karena itu hasil akhirnya tidak disebut
foto udara, melainkan disebut citra penginderaan jauh yang untuk
mudahnya disebut dengan citra. Citra meliputi sema gambaran visual
planimetrik yang diperoleh dengan jalan penginderaan jauh. Jadi foto
udara termasuk citra, akan tetapi tidak semua citra berupa foto udara.
Kepekaan sensor tidak sama. Sensor fotografik hanya peka
terhadap spektrum tampak (0,4µm-0,7µm) dan perluasannya, yaitu
spektrum ultraviolet dekat (0,3µm-0,4µm), dan spektrum inframerah
dekat (0,7µm-0,9µm). sensor elektronik lebih besar kepekaannya,
yakni meliputi spektrum tampak dan perluasannya, yaitu spektrum
inframerah termal dan spektrum gelombang mikro. Jenis sensor dan
kepekaannya disajikan pada tabel 2.5.
Tabel 2.5. Jenis Sensor dan Sifatnya
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 24
e. Perolehan Data
Perolehan data dapat dilakukan dengan cara manual yakni dengan
interpretasi secara visual, dan dapat pula dilakukan dengan cara
numerik atau cara digital yaitu dengan menggunkan komputer. Foto
udara pada umumnya diinterpretasi secara manual, sedang data hasil
penginderaan secara elektronik dapat diinterpretasi secara manual
maupun secara numerik.
f. Pengguna Data
Keberhasilan aplikasi penginderaan jauh terletak pada dapat
diterima atau tidaknya hasil penginderaan jauh itu oleh para pengguna
data. Jadi, pengguna data merupakan komponen yang penting dalam
sistem penginderaan jauh. Kerincian, keandalan, dan kesesuaiannya
terhadap kebutuhan pengguna sangat menentukan diterima atau tidak
diterimanya data penginderaan jauh oleh penggunanya. Dalam hal ini
data hasil interpretasi foto udara telah hampir seabad dimanfaatkan
oleh pengguna data dalam rangka pengelolaan sumber daya dan
lingkungan, sedang penginderaan jauh lainnya masih relatif baru.
Meskipun pada saat ini sering dikatakan bahwa penginderaan jauh
yang baru ini masih dalam taraf eksperimental atau semi-operasional,
prospeknya untuk masa mendatang baik sekali.
g. Beberapa Macam Sistem Penginderaan Jauh
Penginderaan jauh sering dibedakan atas beberapa dasar. Lillesand
dan Kiefer (1979) membedakannya berdasarkan cara pengumpulan
data dan cara analisisnya seperti pada gambar 2.10.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 25
Gambar 2.10. Penginderaan Sumberdaya Bumi Tenaga Elektromagnetik
(Lillesand dan Kiefer, 1979)
Berdasarkan cara pengumpulan datanya, sistem penginderaan jauh
dapat dibedakan atas tenaga dan wahana yang digunakan dalam
penginderaan. Berdasarkan tenaga yang digunakan, sistem tersebut
dibedakan atas yang menggunakan tenaga pantulan dan yang
menggunakan tenaga pancaran, sedang berdasarkan wahananya maka
sistem penginderaan jauh dibedakan atas sistem penginderaan dari
dirgantara (airborne system) dan dari antariksa (spaceborne system).
Berdasarkan atas analisis datanya maka penginderaan jauh dibedakan
atas cara interpretasinya, yaitu interpretasi secara visual dan
interpretasi secara numerik. Interpretasi secara visual dilakukan
dengan menggunakan hasil penginderaan yang berupa data pictorial
atau citra, sedang interpretasi secara numerik dilakukan dengan
menggunakan hasil penginderaan yang berupa data digital yang
direkam pada pita magnetik. Hasil interpretasi atau informasi yang
berasal dari kedua cara tersebut dapat diwujudkan dalam bentuk tabel,
peta, dan deskripsi. Ketiga hasil ini merupakan informasi yang siap
dipakai oleh para penggunanya.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 26
Dalam pembicaraan tentang sensor telah diutarakan adanya sensor
fotografik dan sensor elektronik. Sehubungan dengan hal ini maka
Lillesand dan Kiefer (1979) juga membedakan sistem penginderaan
jauh atas sistem fotografik dan sistem elektronik. Keuntungan sistem
fotografik ada empat, yaitu caranya sederhana, tidak mahal, resolusi
spasialnya baik sekali, dan integritas geometriknya baik. Resolusi
spasial yang baik ini disebabkan karena tinggi terbang pesawat udara
lebih rendah bila disbanding dengan tinggi orbit satelit sehingga skala
foto udara pda umumnya lebih besar dari skala citra satelit. Untuk
citra, pada umumnya resolusi spasial lebih baik bila skalanya makin
besar. Disamping itu juga disebabkan oleh tenaga kuantum yang lebih
besar pada spektrum tampak, sesuai dengan hukum Plank. Integritas
geometriknya baik, yakni data geometrik yang dapat disadap dari foto
udara bersifat lengkap, seperti misalnya jarak, arah, luas, beda tinggi,
dan lereng yang masing-masing saling berkaitan. Lebih dari itu,
interpretasi secara visual ini mempunyai kelemahan karena untuk
keperluan interpretasi diperlukan latihan intensif dan banyak tenaga
penafsir citra, sedang kemampuan manusia dalam membedakan
karakteristik spektral objek sangat terbatas.
Sistem elektronik mempunyai kelebihan dalam hal penggunaan
spektrum elektromagnetik yang lebih luas, kemampuan yang lebih
besar dan lebih pasti dalam membedakan karakteristik spektral objek,
dan proses analisis yang lebih cepat karena digunakannya komputer.
Kejelasan dalam membedakan karakteristik spektral objek sangat
penting artinya dalam penginderaan jauh karena pengenalan objek
pada dasarnya dilakukan dengan mengenali dan membedakan
karakteristik spektral objek yang bersangkutan. Berbeda dengan
interpretasi secara visual yang keterbatasannya terletak pada
kekurangmampuan dalam membedakan pola spektral, keterbatasan
interpretasi dengan komputer terletak pada kekurangmampuan untuk
mengevaluasi pola spasial. Oleh karena itu kedua cara ini sebaiknya
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 27
digunakan dengan saling mengisi. Cara mana yang seharusnya dipilih,
atau mungkin cara paduannya, kesemuanya harus disesuaikan terhadap
tujuan aplikasi penginderaan jauhnya.
Cracknell (1981) membedakan teknik penginderaan jauh menjadi
tiga sistem yaitu (1) sistem pasif yang menggunakan tenaga pancaran
objek, (2) sistem pasif yang menggunakan tenaga sinar matahari, dan
(3) sistem aktif yang berupa radar, laser, lidar, dan sebagainya.
Pantulan dan hamburan diperlukan dalam memahami penginderaan
jauh sistem pasif yang menggunakan pantulan sinar matahari. Dalam
penginderaan jauh sistem aktif, tenaganya berupa tenaga buatan.
Tenaga yang dipancarkan dari sensor mengenai objek di permukaan
bumi, dipantulkan kembali ke sensor untuk kemudian direkam dan
diproses. Sistem aktif ini pada umumnya menggunakan gelombang
mikro. Prinsip ini juga dapat diterapkan dengan menggunakan
spektrum tampak, tetapi untuk sumber tenaga buatannya harus
digunakan laser atau lidar. Lidar merupakan singkatan dari Light
Detecting and Ranging yang berarti mendeteksi dan menentukan jarak
objek dengan menggunakan spektrum radio atau tepatnya spektrum
gelombang mikro. Jadi prinsipnya sama, hanya spektrum
elektromagnetik yang digunakan saja yang berbeda. Penggunaan lidar
antara lain untuk penginderaan cuaca (Wilkes, 1975).
Penginderaan jauh sistem pasif yang menggunakan pantulan sinar
matahari hanya dapat beroperasi pada siang hari pada cuaca cerah.
Penginderaan jauh sistem pasif yang menggunakan tenaga pancaran
objek atau tenaga termal dapat beroperasi pada siang maupun malam
hari, pada cuaca cerah, pada umumnya dipilih saat dimana beda antara
tiap objek cukup besar sehingga memudahkan pengenalannya pada
citra. Penginderaan jauh sistem aktif dapat beroperasi pada cuaca
berawan atau bahkan dalam keadaan hujan. Kelemahannya terletak
pada resolusi spasial yang semakin kasar apabila digunakan panjang
gelombang yang semakin besar.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 28
2.1.4. Citra
a. Pengertian dan Jenis-Jenis Citra
Berikut ini merupakan pengertian dari citra :
Citra merupakan gambaran yang terekam oleh kamera atau
sensor lainnya (Hornby).
Citra adalah gambaran objek yang dibuahkan oleh pantulan atau
pembiasan sinar yang difokuskan dari sebuah lensa atau cermin
(Simonett, 1983).
Jenis-jenis citra antara lain adalah :
1. Citra foto
Citra foto gambaran yang dihasilkan dengan menggunakan
sensor kamera. Citra foto dapat dibedakan atas beberapa dasar,
yaitu berdasarkan atas spektrum elektromagnetik yang digunakan,
sumbu kamera, sudut liputan kamera, jenis kamera, warna yang
digunakan, dan sistem wahana dan penginderaannya.
Berdasarkan spektrum elektromagnetik yang digunakan, citra
foto dapat dibedakan menjadi :
Foto ultraviolet, yaitu foto yang dibuat dengan menggunakan
spektrum ultraviolet. Spektrum ultraviolet yang dapat
digunakan untuk pemotretan hingga saat ini ialah spektrum
ultraviolet dekat hingga panjang gelombang 0,29µm.
Foto ortokromatik, yaitu foto yang dibuat dengan
menggunakan spektrum tampak dari saluran biru hingga
sebagian hijau (0,4µm-0,56µm).
Foto pankromatik, yaitu foto yang dibuat dengan
menggunakan seluruh spektrum tampak.
Foto inframerah asli (true infrared photo), yaitu foto yang
dibuat dengan menggunakan spektrum inframerah dekat
hingga panjang gelombang 0,9µm dan hingga 1,2µm bagi
film inframerah dekat yang dibuat secara khusus.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 29
Foto inframerah modifikasi, yaitu foto yang dibuat dengan
spektrum inframerah dekat dan sebagian spektrum tampak
pada saluran merah dan sebagian saluran hijau.
Hingga sekarang, foto pankromatik masih merupakan foto yang
paling banyak digunakan di dalam penginderaan jauh sistem
fotografik. Citra ini telah dikembangkan paling lama, harganya
lebih murah bila dibandingkan dengan foto yang lain, dan lebih
banyak orang yang telah terbiasa dengan foto jenis ini.
Berdasarkan sumbu kamera, foto udara dibedakan menjadi :
Foto vertikal, yakni foto yang dibuat dengan sumbu kamera
tegak lurus terhadap permukaan bumi.
Foto condong, yakni foto yang dibuat dengan sumbu kamera
menyudut terhadap garis tegak lurus ke permukaan bumi.
Sudut ini umumnya sebesar 10º atau lebih besar. Apabila
sudut condongnya berkisar antara 1º-4º, foto yang
dihasilkannya masih dapat digolongkan sebagai foto vertikal.
Foto condong dibedakan lagi menjadi (a) foto sangat
condong (high oblique photograph), yakni bila pada foto
tampak cakrawalanya, dan (b) foto agak condong (low
oblique photograph), yakni bila cakrawala tidak tergambar
dalam foto.
Berdasarkan sudut liputan kamera (angular coverage), foto
dibedakan menjadi empat jenis yaitu seperti pada gambar berikut :
Gambar 2.11. BENTUK LIPUTAN FOTO UDARA
A = foto vertikal, B = foto agak condong, C = foto sangat condong.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 30
Berdasarkan kamera yang digunakan dalam penginderaan, citra
foto dapat dibedakan menjadi :
Foto tunggal, yaitu foto yang dibuat dengan kamera tunggal.
Tiap daerah liputan foto hanya tergambar oleh satu lembar
foto.
Foto jamak, yaitu beberapa foto yang dibuat pada saat yang
sama dan menggambarkan daerah liputan yang sama. Foto
jamak dapat dibuat dengan tiga cara, yaitu dengan
multikamera atau beberapa kamera yang masing-masing
diarahkan ke satu daerah sasaran, kamera multilensa atau satu
kamera dengan beberapa lensa, dan kamera tunggal berlensa
tunggal dengan pengurai warna.
Berdasarkan warna yang digunakan, foto udara dibedakan
menjadi :
Foto berwarna semu (false color) atau foto inframerah
berwarna. Pada foto berwarna semu, warna objek tidak sama
dengan warna foto. Objek seperti vegetasi yang berwarna
hijau dan banyak memantulkan spektrum inframerah, tampak
merah pada foto.
Foto warna asli (true color), yaitu foto pankromatik
berwarna.
Berdasarkan wahana yang digunakan, foto udara dibedakan
menjadi :
Foto udara, yakni foto yang dibuat dari pesawat udara atau
dari balon, helicopter, dll.
Foto satelit atau foto orbital, yakni foto yang dibuat dari
satelit.
2. Citra Nonfoto
Citra nonfoto dibedakan berdasarkan spektrum elektromagnetik
yang digunakan, sensor yang digunakan, dan wahana yang
digunakan.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 31
Berdasarkan spektrum elektromagnetik yang digunakan dalam
penginderaan, citra nonfoto dibedakan menjadi :
Citra inframerah termal, yaitu citra yang dibuat dengan
spektrum inframerah termal. Jendela atmosfer yang
digunakan adalah saluran dengan panjang gelombang 3,5µm-
5,5µm, 8µm-14µm, dan sekitar 18µm. Penginderaan pada
spektrum ini mendasarkan atas beda suhu objek dan daya
pancarnya yang pada citra tercermin dengan beda rona atau
beda warnanya.
Citra radar dan citra gelombang mikro, yaitu citra yang
dibuat dengan spektrum gelombang mikro. Citra radar
merupakan hasil penginderaan dengan sistem aktif yaitu
dengan sumber tenaga buatan, sedang citra gelombang mikro
dihasilkan dengan sistem pasif yaitu dengan menggunakan
sumber tenaga alamiah. Citra radar dibedakan lebih jauh atas
dasar saluran yang digunakan, yaitu pada tabel 2.6.
Tabel 2.6. Jenis Citra Radar Berdasarkan Salurannya (Lillesand dan Kiefer,
1979 : dengan perubahan)
Meskipun citra nonfoto juga ada yang menggunakan spektrum
tampak, citranya tidak disebut citra tampak. Citra tersebut lebih
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 32
sering disebut berdasarkan sensornya atau wahananya, seperti
misalnya citra RBV, citra MSS, dan citra lainnya.
Berdasarkan sensor yang digunakan, citra nonfoto dibedakan
menjadi :
Citra tunggal, yaitu citra yang dibuat dengan sensor tunggal.
Citra multispektral, yaitu citra yang dibuat dengan saluran
jamak. Berbeda dengan citra tunggal yang umumnya dibuat
dengan saluran lebar, citra multispektral pada umumnya
dibuat dengan saluran sempit.
Berdasarkan wahananya, citra foto dibedakan menjadi :
Citra dirgantara (airborne image), yaitu citra yang dibuat
dengan wahana yang beroperasi di udara atau dirgantara.
Citra satelit (satellite/spaceborne image), yaitu citra yang
dibuat dari antariksa atau angkasa luar.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 33
Gambar 2.12. Wahana Penginderaan Jauh (Lindgren, 1985)
b. Teknik Interpretasi Citra
Faktor-faktor alam yang terbentuk menjadi suatu objek di
permukaan bumi pada kenyataannya mempunyai keterkaitan antara
satu faktor dengan faktor lainnya, dimana faktor-faktor tersebut saling
berinteraksi dan berinterdependensi. Oleh karena itu objek-objek yang
tidak nampak dapat dilakukan interpretasi. Dalam interpretasi citra,
maka teknik diklasifikasikan menjadi 2, yaitu :
Teknik langsung. Teknik ini dilakukan dengan cara
menginterpretasi citra maupun digitasi secara langsung
terhadap objek-objek yang Nampak, seperti vegetasi dan
penggunaan lahan, pola aliran sungai, jaringan jalan, dan
sebagainya.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 34
Teknik tidak langsung. Teknik ini dilakukan dengan cara
menginterpretasi objek-objek yang tidak nampak pada citra,
karena tertutup oleh vegetasi dan penggunaan lahan, tetapi
objek tersebut dapat diinterpretasi dengan menggunakan
asosiasi suatu objek. Artinya, harus dicari keterkaitan objek
yang tidak nampak dengan yang nampak di citra.
c. Unsur Interpretasi Citra
Dalam analisis diperlukan langkah-langkah tertentu, sehingga
dapat memberikan suatu data dan informasi yang berguna. Analisis
citra diwujudkan dengan cara interpretasi, maka untuk interpretasi
diperlukan unsur-unsur interpretasi, sehingga gambar citra dapat
menjadi suatu data dan informasi. Unsur-unsur interpretasi citra
ditujukan pada gambar berikut :
Gambar 2.13. Susunan Hierarki Unsur Interpretasi Citra (Sutanto, 1986)
Rona/Warna. Rona/warna merupakan karakteristik spektral,
karena rona/warna termasuk akibat besar kecilnya tenaga
pantulan maupun pancaran. Unsur ini nampak pada citra
dengan tingkat cerah dan gelapnya suatu objek. Umumnya
rona/warna diklasifikasikan menjadi cerah, agak cerah, sedang,
agak kelabu, dan kelabu. Tingkatan rona/warna ini diukur
secara kualitatif.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 35
Ukuran. Unsur ini menunjukkan ukuran dari suatu objek
kualitatif maupun kuantitatif. Ukuran kualitatif ditunjukkan
dengan besar, sedang, dan kecil. Sedangkan ukuran dapat
diukur secara kuantitatif yang ditunjukkan dengan ukuran
objek di lapangan, karena itu skala harus diperhitungkan
sebelum dilakukan interpretasi citra.
Bentuk. Unsur ini ditunjukkan denga bentuk dari objek, karena
setiap objek mempunyai bentuk. Sebagai contoh : jalan
berbentuk memanjang, lapangan bola berbentuk lonjong, dsb.
Tekstur. Tekstur suatu objek ditunjukkan dengan kehalusan
suatu rona, dimana perbedaan rona tidak terlalu mencolok.
Sebagai contoh : rona air kotor bertekstur halus, tetapi bila
objek bervariasi seperti objek hutan belukar, pantulan tenaga
dari pohon bervariasi ditunjukkan dengan tekstur kasar.
Pola. Pola merupakan unsur keteraturan dari suatu objek di
lapangan yang nampak pada citra. Objek buatan manusia
umumnya memiliki suatu pola tertentu yang diklasifikasikan
menjadi : teratur, kurang teratur, dan tidak teratur.
Tinggi. Unsur ini akan nampak bila objek mempunyai nilai
ketinggian. Untuk citra skala kecil tinggi objek tidak nampak.
Tinggi objek dapat diukur bila skalanya memungkinkan,
terutama citra foto yang menunjukkan bentuk 3 dimensi.
Bayangan. Objek yang mempunyai tinggi akan mempunyai
bayangan yang dapat digunakan untuk mengukur ketinggian
suatu objek. Bayangan ditunjukkan dengan ukuran yang
nampak pada citra. Dengan pengukuran panjang bayangan dan
mengetahui jam terbang dapat diketahui tinggi suatu objek.
Situs. Unsur ini merupakan cirri khusus yang dimiliki suatu
objek dan setiap objek mempunyai situs, seperti lapangan bola
mempunyai gawang.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 36
Asosiasi. Unsur ini digunakan untuk menghubungkan suatu
objek dengan objek lain, karena kenyataan suatu objek akan
berasosiasi dengan objek lain dan berkaitan seperti sawah
berasosiasi dengan aliran air, permukiman, dsb.
Pantulan dari suatu tenaga dan sebagai unsur primer. Artinya,
sebelum unsur yang lain, unsur ini nampak terlebih dulu dan rona atau
warna dalam interpretasi digunakan lebih dulu sebelum unsur lainnya.
Rona/warna merupakan akibat interaksi antara tenaga dan objek dan
rona/warna menunjukkan gambaran spektrum yang digunakan, karena
itu rona/warna disebut unsur spektral.
Unsur-unsur interpretasi seperti rona/warna merupakan unsur
primer. Rona/warna merupakan unsur spektral karena menunjukkan
tingkat kecerahan objek, sebab jika objek belum dapat diperkirakan,
maka unsur selanjutnya digunakan unsur sekunder. Unsur ini
merupakan unsur spasial, tetapi dalam interpretasi sebelum
menggunakan unsur tersier lebih dulu digunakan unsur sekunder,
sedangkan situs dan asosiasi merupakan unsur spasial yang digunakan
jika objek yang nampak belum dapat diperkirakan. Oleh karena itu
unsur ini unsur yang mempunyai tingkat kerumitan tinggi, karena
menyangkut interelasi dan interdependensi objek.
Dalam interpretasi citra tidak harus semua unsur digunakan,
meskipun hanya beberapa unsur yang digunakan, tetapi objek dapat
diperkirakan maka unsur lain diabaikan. Sebaliknya, jika objek belum
diketahui dengan semua unsur tersebut, seharusnya objek tersebut
dilakukan cheking lapangan.
2.2. Citra Landsat
Landsat merupakan satelit sumber daya bumi yang dikembangkan oleh
NASA dan Departemen Dalam Negeri Amerika Serikat. Landsat I, II, dan
III termasuk ke dalam satelit sumber daya bumi pertama yang merupakan
hasil modifikasi dari Nimbus, itupun masih merupakan eksperimen. Satelit
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 37
Landsat generasi pertama ini berukuran 1,5 x 3 meter, dengan berat 959 kg
(Paine, 1981) dan mengorbit bumi pada ketinggian 917 km dari permukaan
bumi. Arah orbit (perputaran mengelilingi bumi dari utara ke selatan. Orbit
satelit Landsat tidak tepat melewati kutub tapi membentuk sudut 9º dari
kutub utara ke arah timur dan 9º dari kutub selatan ke arah barat. Orbit yang
diukur dari ekuator pada 9º dari garis ekuator sebelah timur. Orbit satelit
Landsat ditunjukkan pada gambar 2.14.
Gambar 2.14. Kedudukan Relatif Satelit Generasi Pertama dan Orbitnya (Tatanik, 1985 ;
Sutanto, 1986)
Sensor yang digunakan adalah Returm Beam Vidicon (RBV) yaitu sistem
kamera yang menyimpan pola sinar pada foto konduktor dan sensor multi
spektral yaitu penyiam yang menggunakan beberapa spektral. Kamera RBV
mempunyai resolusi 80 meter dan meningkat lagi menjadi 30 meter dengan
sekali perekaman meliputi daerah seluas 98 km x 98 km.
Sutanto (1986), menyatakan bahwa sensor penyiam multi spektral
menggunakan 4 saluran, yaitu :
a. Saluran 4 : 0,5 µm – 0,6 µm (hijau)
b. Saluran 5 : 0,6 µm – 0,7 µm (merah)
c. Saluran 6 : 0,7 µm – 0,8 µm (inframerah)
d. Saluran 7 : 0,8 µm – 1,1 µm (inframerah)
Sensor ini mempunyai resolusi medan 79 m x 79 m, dapat mengubah nilai
pantulan pada tiap pixel, kecepatan perubahannya tidak sama dengan
kecepatan penyiamannya. Sebagai akibatnya, pixel yang terbentuk bukan
berbentuk bujur sangkar tetapi berbentuk persegi panjang dengan sisi 56 m x
79 m (Curran, 1985). Objek yang diliputi dengan batas objek yang direkam
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 38
membentuk sudut 11,5º, sedangkan satu kali perekaman meliputi daerah
seluas 185 km x 185 km. ukuran pixel pada Landsat ditunjukkan pada
gambar 2.15.
Gambar 2.15. Ukuran Pixel pada Landsat Multispektral Scanner
(Curran, 1985; Short, 1982; Sutanto, 1986)
Kelanjutan dari satelit Landsat generasi pertama adalah Landsat generasi
kedua, yaitu Landsat IV dan V. Satelit ini merupakan satelit semi
operasional, karena bukan eksperimen. Perbedaan dengan satelit sebelumnya
terletak pada resolusi spasial 30 meter, sedangkan sensor diganti dari RBV
menjadi sensor Thematic Mapper (TM), sehingga ketelitian radiometric
bertambah tinggi.
Kelebihan sensor TM adalah menggunakan tujuh saluran. Enam saluran
terutama dititikberatkan untuk studi vegetasi dan satu saluran untuk studi
geologi. Terakhir kalinya akhir era 2000-an NASA menambahkan
penajaman sensor band pankromatik yang ditingkatkan resolusi spasialnya
menjadi 15 m x 15 m sehingga dengan kombinasi didapatkan citra komposit
dengan resolusi 15 m x 15 m.
Perbaikan pada resolusi spektral melalui perubahan radiometric dengan
cara memperbesar penilaian nilai spektral dari 0 – 63 menjadi 0 – 255
(Lindgren, 1985). Satelit ini dilengkapi dengan sensor MSS dan produknya
berupa data visual (citra) dan data digit (numerik) yang disimpan pada CCT.
Satelit Landsat generasi terbaru memiliki karakteristik seperti berikut :
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 39
• Resolusi spasial menengah, band 1, 2,3,4,5,7 adalah 30 meter per pixel.
Band 6 (thermal) adalah 60 meter.
• Resolusi temporalnya, 16 hari
• Untuk mengidentifikasi objek diperlukan pengetahuan tentang pantulan
objek yang ada di permukaan bumi.
• Ketinggiannya 705 km
• Satelit mengorbit sebanyak 14 kali sehari
• Orbitnya sun synchronous (polar)
Adapun karakteristik sensor Landsat ditunjukkan pada tabel 2.7.
Band Panjang
Gelombang
Keterangan
1 0,45-0,52 m
(Biru)
Dapat menembus air dengan baik, memberikan analisis
karakteristik tanah dan air. Baik untuk memetakan atau
memantau daerah pesisir
2 0,52-0,64 m
(Hijau)
Dapat digunakan untuk membedakan tanaman sehat dan
tanaman sakit
3 0,63-0,69 m
(merah)
Dapat membedakan vegetasi dan bukan vegetasi
4 0,76-0,9 m
(IM dekat)
Membedakan tanah dengan vegetasi, tanah dengan air,
menggambarkan badan air, membantu mengidentifikasi
tanaman pertanian.
5 1,55-1,75m
(IM tengah)
Untuk menentukan jenis tanaman, kandungan air pada
tanaman, kelembapan tanah.
6 10,4-12,50 Formasi batuan serta pemetaan hidrothermal
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 40
m
(IM Thermal)
7 2,08-2,35 m
(IM jauh)
Mengidentifikasi tipe-tipe vegetasi, kelembapan tanah,
mengidentifikasi batuan
2.3. Kajian Penggunaan Lahan
2.3.1. Pengertian Lahan
Ada beberapa pendapat mengenai definisi dari lahan, diantaranya
adalah :
1) Istilah lahan digunakan berkenaan dengan permukaan bumi
beserta segenap karakteristik-karakteristik yang ada padanya dan
penting bagi perikehidupan manusia (Christian dan Stewart,
1968).
2) Lahan atau land dapat didefinisikan sebagai suatu wilayah di
permukaan bumi, mencakup semua komponen biosfer yang dapat
dianggap tetap atau bersifat siklis yang berada di atas dan di
bawah wilayah tersebut, termasuk atmosfer, tanah, batuan induk,
relief, hidrologi, tumbuhan dan hewan, serta segala akibat yang
ditimbulkan oleh aktivitas manusia di masa lalu dan sekarang;
yang kesemuanya itu berpengaruh terhadap penggunaan lahan
oleh manusia pada saat sekarang dan di masa mendatang
(Brinkman dan Smyth, 1973; dan FAO, 1976).
3) Lahan menurut adalah suatu daerah permukaan bumi yang ciri-
cirinya (chracteristics) mencakup semua pengenal (atributes)
yang bersifat cukup mantap atau yang dapat diduga bersifat
mendaur dari biosfer, atmosfer, tanah, geologi, hidrologi,
populasi tumbuhan dan hewan, serta hasil kegiatan manusia pada
masa lampau dan masa kini, sepanjang pengenal-pengenal tadi
berpengaruh murad (significant) atas penggunaan lahan pada
waktu sekarang dan pada waktu mendatang (FAO, 1977).
2.3.2. Klasifikasi Lahan
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 41
Lahan dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelas, diantaranya
sebagai berikut:
1) Kelas I, merupakan lahan untuk segala jenis penggunaan tanpa
memerlukan tindakan pengawetan tanah yang spesifik. Lahan ini
dicirikan dengan lereng yang datar, bahaya erosi yang sangat
kecil, solum tanah dalam, drainase baik, mudah untuk diolah,
dapat menahan air dengan baik, responsif terhadap pemupukkan,
tidak terancam banjir, iklim mikro yang sesuai dengan
pertumbuhan tanaman.
2) Kelas II, merupakan lahan yang sesuai untuk segala jenis
penggunaan pertanian dengan sedikit hambatan dan ancaman
kerusakan. Ciri-ciri dari lahan kelas ini adalah lereng landai,
kepekaan erosi sedang, tekstur tanah halus, solum tanah agak
dalam, struktur tanah kurang baik, salinitas ringan sampai
sedang, kadang terjadi banjir, drainase sedang, iklim mikro agak
kurang untuk tanaman.
3) Kelas III, merupakan lahan yang dapat digunakan untuk berbagai
jenis usaha pertanian dengan hambatan dan ancaman yang lebih
besar dari pada lahan kelas II. Ciri-ciri lahan kelas ini adalah
lereng bergelombang atau miring, drainase buruk, solum tanah
sedang, permeabilitas tanah bagian bawah lambat, peka terhadap
erosi, kapasitas menahan air rendah, kesuburan tanah rendah,
sering terjadi banjir, lapisan cadas dangkal, salinitas sedang,
hambatan iklim agak besar.
4) Kelas IV, merupakan lahan yang memiliki faktor penghambat
lebih besar dibandingkan dengan lahan kelas III. Faktor
penghambat pada lahan kelas ini adalah lereng yang miring atau
berbukit (15%-30%), kepekaan erosi besar, solum tanah dangkal,
kapasitas menahan air rendah, drainase jelek, salinitas tinggi,
iklim kurang menguntungkan.bila lahan ini akan digunakan
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 42
untuk tanaman semusim, maka perlu dibuatkan teras-teras,
saluran drainase, crop rotation dengan penutup tanah.
5) Kelas V, merupakan lahan yang tidak sesuai untuk tanaman
semusim. Ciri-ciri lahan ini adalah lereng datar atau cekung,
sering tergenang dan banjir, berbatu-batu, pada sistem perakaran
tumbuhan sering ditemui catclay, berawa-rawa. Lahan ini
cocoknya untuk hutan produksi, hutan lindung, padang
penggembalaan, atau suaka alam.
6) Kelas VI, merupakan lahan yang tidak sesuai untuk pertanian.
Penggunaannya terbatas untuk padang penggembalaan, hutan
produksi, hutan lindung, atau cagar alam. Ciri-ciri lahan kelas ini
adalah lereng agak curam (30%-45%), ancaman erosi berat,
solum tanah sangat dangkal, berbatu-batu, iklim tidak sesuai.
Pengelolaan lahan ini dapat dapat diusahakan dengan cara
pembuatan teras bangku, strip cropping, penutupan tanah dengan
rumput perlu selalu diusahakan.
7) Kelas VII, merupakan lahan yang tidak sesuai untuk pertanian.
Jika ingin dipaksakan harus digunakan teras bangku yang
ditunjang dengan cara-cara vegetatif untuk konservasi. Ciri-ciri
lahan kelas ini adalah lereng curam (45%-65%), tererosi berat,
solum tanah sangat dangkal, dan berbatu-batu.
8) Kelas VIII, merupakan lahan yang sangat tidak cocok untuk
pertanian. Lahan ini harus senantiasa didiamkan dalam keadaann
alami. Lahan kelas ini sangat berguna untuk hutan lindung, cagar
alam, atau tempat rekreasi. Ciri-ciri lahan kelas ini adalah lereng
yang sangat curam (>65%), berbatu-batu, kapasitas menahan air
sangat rendah, solum tanah sangat dangkal, sering terlihat adanya
singkapan batuan, kadang-kadang seperti padang pasir berbatu
(Jamulya dan Sunarto, 1991).
2.3.3. Tipe Penggunaan Lahan
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 43
Terdapat beberapa tipe penggunaan lahan yang ada di Indonesia,
diantaranya adalah:
1) Sawah, adalah lahan usaha tani yang secara fisik dicirikan oleh
permukaan tanahnya yang rata, dibatasi oleh pematang, dan dapat
ditanami padi, palawija, atau tanaman pangan lainnya. Ada
beberapa macam sawah, yaitu :
Sawah tadah hujan, adalah sawah yang sumber air
utamanya berasal dari curah hujan. Biasanya terletak di
daerah yang memiliki curah hujan tinggi.
Sawah irigasi, adalah sawah yang sumber air utamanya
berasal dari air irigasi. Sawah irigasi terbagi lagi menjadi
sawah irigasi teknis, sawah irigasi setengah teknis dan
sawah irigasi sederhana.
Sawah lainnya seperti sawah sistem surjan, sawah pasang
surut, sawah reklamasi rawa pasang surut, sawah lebak,
polder, dan lain-lain. Jenis-jenis sawah ini tidak umum dan
hanya terdapat di tempat-tempat tertentu.
2) Tegalan. Ada dua pemahaman mengenai tegalan, yaitu :
Tegalan (tanah darat ringan), adalah sebidang tanah yang
diusahakan/dimanfaatkan untuk pertanian lahan kering,
seperi padi gogo dan palawija.
Tegalan (tanah darat berat), adalah sebidang tanah yang
ditumbuhi oleh tumbuhan perdu atau nipah, termasuk
pohon-pohon.
3) Ladang, adalah lahan kering yang ditanami tanaman musiman
seperti padi ladang, palawija, dan tanaman holtikultura. Ladang
biasanya terletak jauh dari rumah.
4) Perkebunan, adalah lahan yang luas yang ditanami oleh satu
maupun beberapa jenis tanaman. Biasanya dicirikan dengan
adanya tanaman keras seperti kelapa, bambu, dll, juga tanaman
buah-buahan.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 44
5) Permukiman, adalah lahan yang digunakan sebagai tempat
tinggal manusia. Ada beberapa macam pola permukiman
diantaranya memusat, memanjang, berpencar, radial,
berkelompok, dll
6) Semak/belukar, adalah pertumbuhan tahap pertama ke arah
pembentukan hutan kembali. Cirri-cirinya terdapat banyak
tumbuhan kayu-kayuan muda, bercampur dengan semak dan
rumput-rumput. Banyak dijumpai pada lahan bekas perladangan
atau tegalan.
7) Hutan, adalah satuan lahan yang ditumbuhi oleh berbagai macam
pepohonan. Dicirikan dengan vegetasinya yang rapat dan tanah
yang relatif subur.
B a b I I K a j i a n P u s t a k a | 45
top related