TUGAS MATA KULIAH

RADAR DAN NAVIGASI

RADAR HANDBOOK THIRD EDITION

GROUND ECHO RADAR

Dosen: Djoko Suprijatmono, Ir

Disusun oleh:

Hafiz Maulana : 11221715

Irfan Irawan : 11221718

Yulita Setiyanti P : 11221736

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknologi Industri

Institus Sains dan Teknologi Nasional

ISTN CIKINI

2012

2

BAB 1

PENDAHULUAN

Ground Echo atau disebut pantulan radar terhadap tanah dilambangkan sebagai 0, perbedaan

penghamburan bagian yang melintang atau disebut dengan koefesien penghamburan

(penghamburan melintang per unit area) lebih besar dari total scattering cross section yang

digunakan untuk target yang berlainan. Sejak total cross section dari variasi sekumpulan tanah

dengan area yang terpengaruh oleh penentuan parameter radar geometric seperti halnya lebar

pulsam beamwidth, dan lain sebagainya, yang kita kenal dengan koefesien independen dari

semua parameter diatas.

Fungsi dari diferensial scattering cross section adalah menjelasakan pengembalian dari tanah

tersebut tergantung dari seberapa banyak dari element penghamburan yang memiliki fasa yang

tersendiri. Ini sangat penting dikarenakan perbedaan jarak meskipun juga pantulan kecil dari

jarak total didalamnya banyak terdapat gelombang. Posisi puncak dari tegangan bisa saja

mempengaruhi penghitungan rata rata pengembalianya. Jika kondisinya tdk bisa di gunakan pada

target ground tertentu, konsep dari diferensial scattering cross section tidak berdampak apapun

pada objek. Sebagai contohnya resolusi radar yagn jelas tentunya bisa mendeteksi bagian dari

mobil. Permukaan yang halus dari mobil tidak bisa direpresentasikan oleh ground echo. Lain hal

nya jika sebuah radar coerser mencari banyak mobil dalam ruas parkiran mobil yang luas echo

yang valid untuk raung parkir tenntunya mudah ditemukan. Jika setiap sebagian tempat

mempengaruhi lainya dalam waktu bersamaan oeleh radar yang berisi n elemen scattering,

kriteria tadi sangat cocok sehingga tengangan nya mungkin ditambah.

3

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pentingnya Teori Relative dan Empiris

Dari sekian banyak Teori radar tanah yang tentunya melalui percobaan memberikan dasar untuk

menilai efek dari variasi dalam sifat dielektrik tanah, kekasaran tanah dan tumpukan salju terkait

langsung dengan panjang gelombang radar dan sudut insiden. Teori ini bergantung dari model

matematis untuk menggambarkan permukaan tanah, atau permukaan laut tentunya sangat sulit

ukuran akurasinya. Pengukuran empiris diperlukan untuk menggabarkan kembali bentuk alam

tadi dalam tampilan radar, peran dari teori ini unutk membatu penafsiran pengukuran.

2.2 Informasi Hamburan yang Tersedia

Penelitian nya dilakukan di Ohaio setelah rentetan panjang percobaan didapatlah alat pengukuran

yang terus dikembagnkan sampai terintegrasi pada truk dan helikopter di universitas Kansas.

Dan universitas lain. Berada pada sudut 10 derajat sampai 80 derajat,

Gambar 1 Persamaan radar geometri menggunkan tampilan samping

4

2.3 Parameter yang Mempenaruhi Ground Return

Pengembalian radar tergantung dari dari kombinasi parameter sistem dan paremeterr,

Paramenter System Radar:

- Panjang gelombang

- Power

- Area yg terkena cahaya

- Arah dari cahaya : azimuth dan susdut elevasi

- Polarisasi termasuk polarisasi matrik penuh jika ada

Parameter Ground / Tanah

- Permitivitas yang komplek

- Kekasaran tanah dari permukaan

- Keberagaman dari permukaan sehingga atenuasi bergantung pada pengurangan

gelombang pada amplitude yang diinginkan

Gambar 2 Perbandingan konstanta dielektrik

5

Permukaan yang lebih halus lebih condong bisa memantulkan gelombang radio ke kordinat yang

ditentukan dengan teori Fresnel – arah pantulan. Di lain hal juga permukaan tanah yang kasar

lebih condong meradiasi secara tidak langsung ke kedua arah, sehingga memberikan

pengembalian ke radar yang kuat dari segala arah.

Masalah dari penghamburan rasar dikarenakan jarak penekanan gelombang yg signifikan semua

permukaan dan vegetasi kanipi, dan juga refleksi internal dan proses pengembalian

penghamburan. Pada C band, dan frekuensi tinggi hampir semua sinyal dikembalik dari

pepohonan, biasanya dari ujung dedaunan, atau ranting nya. Ketika musim gugur tentunya

berdampak lain, pada L band khusus nya VHF sinyal nya menekan lebih jauh sehingga batang

pohon dapat berdampak, begitu juga ketika pohon tersebut ditebang.

2.4 Teori Model dan Keterbatasannya

2.4.1 Pengertian Permukaan

Banyak teori model untuk pengembalian radar diasumsikan dari tanah yang kasar diantara udara

bebas sampai ke separuh langit. Di dalamnya juga termasuk vertical dan horizontal sesuatu yang

ada di tanah tersebut seperti pepohonan bangunan, dan gunungan salju. Permukaan menjelaskan

model matematika yang sesuai yang penting diaplikasikan. Untuk bisa dengan mudah di analisa

maka format penjelasan detail nya harus disederhanakan, sedikit diantara nya permukaan

tersebut dipastikan dengan teliti sesuai ukuran sentimeter panjang gelombang radar, meskipun

begitu tidak menjamin batasan penghamburan tersebut tidak ada diantara lapisan bawah tanah

sampai ke permukaan. Banyak teori mengasumsikan isotropik statistic tentunya tidak sesuai

untuk sawah yang dibajak dan kota padat. Yang paling mendekati dengan mengasumsikan

sejenis model yang hanjya melibatkan dua atau tiga parameter (diviasi standar, kemiringan,

hubungan jarak, dsb).

2.4.2 Model yang Disederhanakan

Untuk saat ini teori radar untuk pemantulan tanah dinyatakan dalam optic dimana banyak target

yang bisa dijabarkan dengan hukum variasi intensitas Lambert. Observasi dari cahaya matahari

yang terpantul dari aliran air, dari jalan atau permukaan halus lainya disebut teori gelombang

(facet). Hanya cahaya matahari yang bisa mencapai alat observasi dari permukaan yang halus.

6

Observasi cahaya tadi disebut dengan metode goemetri optik. Saat permukaan tanah pada

penghamburan radar direpresentasikan dengan alat kecil dari pesawat. Pengembalian radar

diasumsikan untuk memunculkan hanya gelombang normal pada radar.

Gambar 3 Radiasi gelombang insiden normal

Gambar 4

Beamwidth terbatas menyebabkan kesalahan dekat-vertikal dalam mengukur koefisien hamburan

7

2.5 Ground dan Helikopter Scatterometers dan Spektrometer.

Pengukuran tanah banyak hamburan telah dibuat dengan sistem dipasang pada truk booming dan

helikopter. Sebagian besar adalah FM-CW systems yang menggunakan bandwidth yang lebar

untuk mendapatkan sampel independen ekstra daripada untuk resolusi halus. Beberapa

penggunaan bandwidth yang sangat lebar untuk mendapatkan resolusi kisaran baik untuk

menemukan sumber scattering. Kebanyakan memiliki beberapa kemampuan-polarisasi, dan

beberapa mampu polarimetri karena tahap dua menerima sinyal dengan polarisasi ortogonal

dapat dipastikan.

Elemen-elemen dasar dari sebuah scatterometer FM-CW ditunjukkan pada Gambar 5. Osilator

menyapu harus menghasilkan sapuan linear, ini mudah dengan itrium-besi-garnet (YIG)-tuned

oscillator tetapi membutuhkan linearizing sirkuit tala jika menggunakan varactor a.

Gambar 5

Pengaruh beamwidth antena pada koefisien hamburan diukur sebagai fungsi dari sudut insiden

8

Banyak sistem menggunakan sintesis gelombang digital untuk mendapatkan gelombang

menyapu. Jika antena ganda digunakan (seperti yang ditunjukkan), tumpang tindih balok harus

considered. sistem antena tunggal kadang-kadang digunakan sebagai circulator mengisolasi

pemancar dan penerima, kinerja mereka agak terbatas dibandingkan dengan sistem dual-antena

dikarenakan refleksi internal dan kebocoran melalui circulator.

Gambar 5 menunjukkan jenis sistem yang dapat digunakan untuk mengukur hamburan dari

dalam volume. Dengan menentukan spektrum kembali, pengguna dapat membangun hamburan

dari rentang yang berbeda. Sistem ini telah digunakan dalam menentukan sumber tersebar pada

pepohonan dan salju.

Gelombang ultrasonik dalam air dapat digunakan untuk mensimulasikan gelombang

elektromagnetik dalam air. Karena perbedaan kecepatan rambat, frekuensi akustik 1 MHz sesuai

dengan panjang gelombang 1,5 mm. Seperti panjang gelombang adalah ukuran yang nyaman

untuk pengukuran pemodelan banyak, dan tentu saja peralatan di wilayah 1-MHz dalam banyak

hal lebih mudah untuk beroperasi dari peralatan di wilayah microwave, tentu jauh lebih mudah

untuk mengoperasikan dan lebih murah daripada microwave peralatan operasi pada panjang

gelombang 1,5 mm.

Gambar 6

Diagram blok dasar dari bagian FM-CW RF scatterometer

Koefisien hamburan dari Gambar 6 menjelaskan radar gambar yang dihasilkan oleh celah radar

nyata atau sintetis dapat digunakan untuk pengukuran koefisien hamburan. Sayangnya,

9

kebanyakan sistem tersebut tidak bisa dikalibrasi, sehingga hasilnya agak meragukan, bahkan

ketika gambar yang diproduksi pada hari yang berbeda. Kalibrasi relatif diperkenalkan ke dalam

beberapa kalibrasi systems absolut, yang juga berfungsi sebagai kalibrasi relatif dalam beberapa

kasus dapat dicapai dengan menggunakan target referensi yang kuat. Dengan kalibrator radar

aktif (ARC) repeater sangat cocok. Pendekatan lain yang telah digunakan adalah untuk

mengukur hamburan dari daerah referensi dengan sistem berbasis darat atau helikopter yang baik

dikalibrasi dan membandingkan gambar tersebut nilai terukur.

Gambar 7

Diagram & Blok dasar dari sebuah scatterometer FM-CW kisaran-diskriminatif: kontrol dan data-sistem

penanganan

2.6 Pengukuran Bistatic.

Pengukuran pengembalian tanah ketika penerima dan pemancar dipisahkan relatif jarang terjadi.

Pengukuran ini sangat sulit untuk pesawat, karena itu perlu bahwa kedua pemancar dan antena

penerima melihat titik tanah yang sama pada waktu yang sama dan bahwa sinyal akan

berkorelasi dengan sudut tampilan antena dikenal. Selain itu, sulit untuk mengetahui polarisasi,

dan ukuran yang tepat dan bentuk area umum diterangi oleh balok antena kadang-kadang sulit

untuk menentukan. Untuk alasan ini, pengukuran bistatic beberapa dari pesawat telah

didokumentasikan dalam berbagai literatur.

10

Pengukuran laboratorium bistatic telah dibuat oleh kedua dalam Percobaan di Waterways Station

dan The Ohio State University dengan menggunakan gelombang elektromagnetik dan oleh

Universitas Kansas menggunakan gelombang akustik. Pengukuran bistatic radiasi laser telah

dibuat di Bell Telephone Laboratories, dan C-band pengukuran bangunan telah dilakukan di

University of Kansas. permukaan lainnya berbasis pengukuran juga telah di dokumentasikan.

Pengukuran bistatic panggilan untuk komplikasi ketika dilakukan di luar laboratorium karena

referensi mutlak untuk kedua kekuatan pemancar dan penerima sensitivitas harus digunakan. Di

laboratorium, mungkinkan untuk menggunakan teknik yang mirip dengan pengukuran

monostatic.

2.7 Model Koefisien Hamburan Umum (Model Clutter)

Selama tahun 1970-an dilakukan peyebaran pengukuran pada model backscatter rata-rata dari

daerah yang luas. Secara khusus, ini termasuk pengukuran dengan Skylab, Radiometer-

Scatterometer (RADSCAT) dan dengan truk mount Microwave Active Spectrometer (MAS) oleh

University of Kansas. Dua model yang berbeda dikembangkan berdasarkan data yang sama,

salah satu model linear dan satu formulasi yang lebih rumit. Di sini kita hanya menyajikan model

linier. Model ini adalah untuk rata-rata, dan model tidak termasuk variasi tentang rata-rata.

Namun, analisis Shuttle Imaging Radar (SIR) data memungkinkan beberapa perkiraan harus

dibuat dari variabilitas yang diharapkan untuk ukuran yang berbeda dari jejak diterangi.

Karakteristik umum dari backscatter radar selama rentang sudut insiden telah dikenal selama

puluhan tahun. Untuk gelombang terpolarisasi, seseorang dapat mematahkan menyebar menjadi

tiga bentuk sudut: Near-Vertical (wilayah kuasi-specular), sudut antara dari 15 sampai 80 °

(daerah dataran tinggi), dan Near-Grazing (daerah bayangan). Cross-terpolarisasi pencar tidak

memiliki daerah kuasi-specular dan dataran terpisah (dataran tinggi meluas ke vertikal), dan

terlalu sedikit yang diketahui untuk menentukan apakah wilayah bayangan ada.

11

Gambar 8 Karakteristik umum variasi koefisien hamburan dengan sudut insiden

(setelah FT Ulaby, RK Moore, dan AK Fung)

Tapi hampir semua pengukuran sesuai dengan model seperti itu erat, dan model yang mendekati

kurva yang paling teoritis lebih dari daerah yang bersangkutan. Ini hasil yang sederhana berarti

bahwa model kekacauan yang sederhana dapat dikembangkan dan digunakan, meskipun model

yang lebih kompleks mungkin diperlukan untuk beberapa aplikasi penginderaan jauh.

Gambar 9 Regresi rata-rata semua 13,8 GHz Data-lahan pertanian selama dua tahun diperoleh dengan

spektrometer aktif microwave (setelah RK Moore, KA Soofi, danS. M. Purduski114 © IEEE 1980)

12

Dasar untuk model linear adalah kombinasi dari hasil Skylab selama Utara America dan orang-

orang dari pengukuran Kansas ladang selama tiga musim lengkap dengan spektrometer

microwave aktif (MAS) . The 13,9-GHz Skylab RADSCAT memiliki jejak tanah dari 10 - km

lingkaran di vertikal ke elips dari 20 hingga 30 km di 50 °. MAS memiliki jejak kaki pada 50 °

mulai dari 5,5 sebesar 8,5 m pada 1,1 GHz menjadi 1,4 sebesar 2,1 m pada 17 GHz, namun

jutaan pengukuran rata-rata untuk model. Karena data Skylab adalah hanya pada satu frekuensi

dan tanggapan untuk dua percobaan pada dasarnya sama pada frekuensi tersebut, respon

frekuensi yang ditunjukkan dalam model tergantung sepenuhnya pada pengukuran MAS.

Musim panas Skylab pengamatan termasuk gurun, padang rumput, lahan pertanian, dan hutan,

sedangkan pengukuran Kansas hanya lahan pertanian. Namun, awal dan di akhir musim tanam,

lahan pertanian pada dasarnya telanjang, mirip dengan gurun panas kecuali untuk kadar air

tanah. Selama puncak musim tanam, tanaman yang cukup padat sehingga menyebarkan yang

mirip dengan yang dari hutan. Dengan demikian, model keseluruhan tampaknya mewakili

kondisi musim panas rata-rata seluruh Amerika Utara.

Model ini mengambil bentuk

dimana A, B, C, dan D mengambil nilai yang berbeda untuk polarisasi yang berbeda atas dan di

bawah 6 GHz. Respon frekuensi bawah 6 GHz jauh lebih cepat daripada di atas 6 GHz. Selain

itu, pada frekuensi di atas 6 GHz respon frekuensi independen dari sudut, sehingga D = 0. Untuk

frekuensi rendah, respon frekuensi sudut-tergantung.

Untuk sudut kurang dari 20 °, hanya dua poin yang tersedia, 0 ° dan 10 °, regresi frekuensi

sehingga terpisah yang dijalankan pada masing-masing sudut. Model untuk sudut-sudut ini

adalah

Tanggapan frekuensi di bawah 6 GHz berbeda selama dua tahun, sehingga model memiliki nilai

terpisah dari konstanta untuk 1975 dan 1976. Tahun 1976 adalah sangat kering di Kansas: Oleh

13

karena itu, tahun 1975 nilai mewakili mungkin lebih, tetapi keduanya diberikan di sini. Nilai dari

konstanta dalam Tabel 1. Gambar 10 menunjukkan model kekacauan untuk midrange sudut

sebagai fungsi dari frekuensi.

Tabel 1 Konstanta Linear Scattering Model

Gambar 10 Gambar polarisasi vertical dan polarisasi horizontal sangat mirip.

(Setelah RK Moore, KA Soofi, dan SM Purduski114 © IEEE 1980)

Angka ini hanya untuk polarisasi vertikal karena hasilnya sangat mirip untuk vertikal dan

horisontal. Ulaby mengembangkan sebuah model yang berbeda dan lebih kompleks dari vegetasi

14

Kansas data. Model ini cocok kurva bukan garis lurus dengan data yang diukur. Untuk sebagian

besar tujuan, model garis lurus memadai, dan itu jauh lebih mudah untuk digunakan.

Sebuah model garis lurus untuk tertutup salju padang rumput serupa dengan vegetasi tergantung

pada data, lebih terbatas set. Data adalah untuk hanya satu musim di Colorado ketika salju itu

hanya sekitar 50 cm. Ini berarti bahwa sinyal mungkin menembus ke permukaan tanah pada

frekuensi di bawah sekitar 6 GHz. Namun demikian, model menunjukkan jenis hasil yang

diharapkan untuk situasi yang penting. Tabel 2 memberikan konstanta yang dihasilkan untuk

digunakan dalam Persamaan.

Tabel 2 Hasil Regresi dari Cakupan Ground dari Salju

Pencar salju sangat bergantung pada konten gratis-air dari lapisan atas salju, sehingga menyebar

jauh lebih rendah dari salju basah siang hari (di mana pencairan surya telah dimulai) daripada

salju malam kering. Oleh karena itu, model yang berbeda harus digunakan untuk siang dan

malam, membandingkan pengukuran malam hari dan ditunjukkan pada Gambar 10. Perbedaan

antara siang dan malam bertebaran dari salju bahkan lebih jelas pada 35 GHz, tetapi model

tersebut tidak termasuk 35 GHz karena tidak ada data yang ada antara 17 dan 35 GHz.

Meskipun ada model kekacauan tertentu telah dikembangkan untuk hutan, hasil dari RADSCAT

Skylab dan SEASAT menunjukkan scatterometer bahwa hutan hujan Amazon menyebarkan

hampir independen dari sudut insiden bahkan dekat vertical. Nilai rata-rata diukur pada 33 °

15

adalah -5,9 ± 0,2 dB pada 13,9 GHz. Hasil serupa ditemukan di C band. Observasi dengan SIR-

B, SIR-C, dan JERS-1 menunjukkan bahwa kurangnya variasi sudut 0 s juga hadir di 1,25 GHz.

Model yang dijelaskan di atas didasarkan pada rata-rata di daerah yang sangat besar. Untuk

situasi ini, variabilitas dari satu tempat ke tempat kecil, terutama di midrange sudut. Gambar 11

menunjukkan nilai rata-rata dan desil atas dan bawah diukur oleh RADSCAT Skylab atas

Amerika Utara. Variasi besar di dekat vertikal ternyata hasil dari efek pantulan specular hampir

dari badan air. Ketika tapak lebih kecil, variabilitas terjadi. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 11

dari studi variasi sebaran diamati oleh SIR-B dengan rata-rata di atas berbeda-ukuran jejak kaki.

Untuk jejak kaki kecil, menyebarkan bervariasi atas berbagai, dan desainer sistem harus

menjelaskan hal ini.

GAMBAR 11 Regresi untuk vertikal polarisasi-Model noise untuk salju: (a) hari dan (b) malam.

Perhatikan perbedaan besar. polarisasi horizontal serupa.

(setelah RK Moore, KA Soofi, dan SM Purduski114 © IEEE 1980)

16

Gambar 12 Sudut pola desil, berarti atas, dan desil yang lebih rendah dari pengamatan scatterometer Skylab di

Amerika Utara selama musim panas

(dari Moore et al, Universitas Kansas Remote Sensing Laboratorium Laporan Teknis 243-12., 1975)

Gambar 13 90% kisaran amplitudo pixel dibandingkan resolusi

17

2.8 Scattering Coefficient Data

Berbagai program untuk mengumpulkan data hamburan koefisien ada sebelum 1972, namun data

yang cukup besar dengan disertai koleksi "ground truth" jarang. Sejak tahun 1972,

bagaimanapun, program utama beberapa telah berubah situasi sehingga banyak informasi yang

sekarang tersedia. Memang, informasi ini begitu luas bahwa ringkasan yang memadai dari

literatur adalah mustahil. Oleh karena itu, bagian ini hanya dapat memberikan highlights dari

hasil dan program utama. Pembaca harus berkonsultasi dengan kompendium tiga besar data

tersebut untuk informasi lebih baik pada hasil dan bibliography (catatan bahwa informasi yang

menyebar melalui banyak bab dari volume ini).

Beberapa hamburan-koefisien-pengukuran awal program layak disebut termasuk orang-orang

dari Naval Research Laboratory, Goodyear Aerospace Corporation, Sandia Corporation

(dekat-vertikal data), dan terutama The Ohio State University Dari 1972-1984 , program

terbesar adalah di Universitas Kansas.

Program ekstensif juga di Prancis (Centre National d'Etudes Spatiales, Centre National d'Etudes

des telekomunikasi, Université Paul Sabatier), Belanda, Canada Centre for Remote Sensing

(CCRS, terutama es laut), dan Swiss dan Austria (salju) Banyak hasil dari program ini muncul

dalam mencerna dari Geoscience Internasional dan Simposium Penginderaan Jauh (IGARSS;

IEEE Geoscience dan Remote Sensing Masyarakat) dan jurnal seperti Transaksi IEEE pada

Sensing Geoscience dan Remote dan Teknik Kelautan, International Journal of Penginderaan

Jauh, Penginderaan Jauh Lingkungan, dan Teknik Photogrammetric dan Remote Sensing.

Meskipun kalibrasi untuk beberapa data yang lebih tua yang meragukan, ringkasan presentasi

tidak tersedia untuk data baru. Dengan demikian, Gambar 14 menunjukkan ringkasan

sebelumnya sebagian besar didasarkan pada X-band data. Satu harus berhati-hati dalam

menggunakan data ini, tetapi angka tersebut memberi nuansa untuk variasi keseluruhan. Gambar

14 adalah presentasi yang sama untuk dekat-vertikal Kalibrasi data. dari sistem itu baik, tetapi

efek antena dibahas dalam Bagian 16,5 membuat nilai dari 0 sampai 5 ° rendah.

18

Pengaruh Kekasaran, Content Moisture, dan Cover Vegetasi. Hamburan jatuh lebih cepat dengan

sudut untuk permukaan halus daripada permukaan kasar. Karena kekasaran yang mempengaruhi

radar harus diukur dalam satuan panjang gelombang, permukaan halus pada panjang gelombang

yang panjang mungkin kasar pada yang lebih pendek. Hal ini diilustrasikan dalam Gambar

16.30,133 yang menunjukkan efek ini dengan pengukuran dari bidang dibajak. Pada 1,1 GHz,

sinyal berubah 44 dB antara 0 dan 30 ° untuk bidang halus dan hanya 4 dB untuk terburuk. Pada

7,25 GHz bidang halus kasar cukup untuk mengurangi variasi sampai 18 dB.

Bagi sebagian besar permukaan, lintas-terpolarisasi pencar lebih rendah daripada seperti

terpolarisasi-pencar, sering oleh sekitar 10 dB. Lintas-terpolarisasi pencar dari permukaan yang

halus jauh lebih kecil daripada di tempat lain dekat vertikal. Gambar 14 menunjukkan efek ini.

Lintas-terpolarisasi kembali dari scatterers volume dengan unsur-unsur yang besar dibandingkan

dengan panjang gelombang yang lebih kuat daripada permukaan, kadang-kadang menjadi hanya

3 dB ke bawah.

Tebar tergantung pada konstanta dielektrik, yang tergantung pada kadar air. Dengan demikian,

pencar dari tanah basah di sudut dari vertikal biasanya jauh lebih tinggi dibandingkan dari tanah

kering. Gambar 14 menunjukkan Efeknya dapat desibel banyak (9 dB pada gambar).

Vegetasi kanopi diatas tanah dapat berkontribusi untuk menyebarkan dalam berbagai cara yang

ditunjukkan pada Gambar 14 menunjukkan contoh. Sebagian besar pencar dari seluruh pabrik

berasal dari daun atas, dengan pelemahan cukup ada untuk mengurangi

19

Gambar 14

Batas data radar diukur: (a) polarisasi horisontal dan (b) polarisasi vertikal (Courtesy of I. Katz)

Tersebarnya dari batang, daun bawah, dan tanah untuk ukuran diukur tetapi diabaikan. Ketika

daun-daun tidak hadir, sinyal yang tersebar dari tanah dan bagian bawah tanaman yang hampir

sama satu sama lain dan itu jauh lebih besar daripada ketika daun yang hadir.

20

Gambar 15

Batas pengembalian radar diukur dekat kejadian vertikal, berdasarkan Sandia Corporation data (dari FJ Janza,

RK Moore, dan BD Warner132)

Gambar 16 Rrespon sudut dari koefisien hamburan selama lima bidang lembab dengan kekasaran yang berbeda

pada (a) 1,1 GHz, (b) 4,25 GHz, dan (c) 7,25 GHz (setelah FT Ulaby, RK Moore, dan AK Fung37)

21

Gambar 17

Ketergantungan sudut dari rasio depolarisasi permukaan halus (setelah FT Ulaby, RK Moore, dan AK Fung37)

Gambar 18 Diukur ° hamburan Koefisien s (skala kiri) sebagai fungsi dari kadar air tanah selama tiga roughnesses

permukaan. Kurva padat adalah reflektifitas Γ (skala kanan) dihitung atas dasar pengukuran dielektrik. (setelah T.

LeToan12 © IEEE 1982)

22

Gambar 19 Kontribusi backscatter dari pepohonan canopy melalui permukaan minyak: (1) direct backscattering

dari pohon, (2) direct backscattering dari minyak (termasuk atenuasi dua arah canopy), (3) plant-soil multiple

scattering (after F. T. Ulaby, R. K. Moore, and A. K. Fung37)

Gambar 20 FM-CW menyelidik pengukuran scatterometer dari tanaman jagung pada 30 °. Kurva padat adalah

pabrik penuh, kurva dot-dash, daun 1 dihapus, kurva putus-putus, daun 2 dihapus. (setelah L. K. Wuet al.43)

23

Karena sebaran Volume mendominasi untuk vegetasi padat, terutama pohon, s 0 hampir

independen dari sudut insiden. Gambar 20 menunjukkan ini dengan hasil dari X-band pencitraan

dari hutan. Angka ini sebidang g ketimbang s 0 (g = s 0/cos q). Pada frekuensi rendah seperti

VHF, ini perubahan kondisi karena redaman melalui daun dan cabang adalah less.

Tanah Moisture. Gambar 20 menunjukkan ukuran pengaruh kelembaban tanah di s 0. Tanah efek

kelembaban berbeda untuk tanah yang berbeda. Dobson dan Ulaby menunjukkan bahwa

penggunaan air dinyatakan dalam persen dari kapasitas lapang meningkatkan kesesuaian antara 0

s dan kadar air. Kapasitas lapang adalah ukuran seberapa erat partikel tanah mengikat air, air

terikat mempengaruhi e lebih. Sebuah ekspresi empiris untuk kapasitas lapang (FC):

FC = 25.1 − 0.21S + 0.22C percent by weight

di mana S dan C adalah persentase (berat) dari pasir dan tanah liat dalam tanah. Kelembaban

tanah konten dalam hal kapasitas lapangan

mf = 100mg/FC percent

Dengan kelembaban mg persen dalam tanah berat. Ketika kita menggunakan ukuran ini,

hubungan antara s 0 dalam dB dan mf linear bahkan di hadapan tutupan vegetasi moderat, seperti

yang ditunjukkan pada Gambar 20 Kemiringan kurva ini agak berbeda dengan tutupan vegetasi

daripada tanpa, namun. Meskipun mf tampaknya setidaknya sama baiknya dengan kadar air

volumetrik untuk berhubungan dengan s 0, penggunaannya telah dipertayakan. Kelembaban

tanah dapat mempengaruhi citra radar, seperti yang telah dibuktikan dalam citra yang diperoleh

dari SEASAT L-band SAR. Sebuah simulasi experiment menunjukkan bahwa seseorang dapat

memperkirakan kelembaban tanah dalam 20% untuk 90% dari piksel dalam gambar. Selain itu,

menunjukkan bahwa resolusi antara 100 dan 1000 m lebih tinggi dari resolusi halus

24

Gambar 21 Diukur variasi hamburan sebidang hutan pohon beech tua. Perhatikan penggunaan g (dengan referensi

sewenang-wenang) bukan s 0 untuk ordinat. (setelah D. H. Hoekman)

Gambar 22 4.5-GHz hamburan koefisien dibandingkan kelembaban tanah (persen dari kapasitas lapangan) untuk

vegetasi-tertutup tanah (setelah FT Ulaby et al.)

untuk tujuan ini. Sebagian besar LAK angkasa yang diikuti SEASAT telah digunakan di tanah-

air studies. Vegetasi. Backscatter dari vegetasi tergantung pada banyak parameter dan bervariasi.

Jadi, meskipun kita dapat mengembangkan model rata-rata seperti yang dijelaskan dalam Bagian

16,6, detail jauh lebih kompleks. The 0 s bervariasi dengan musim, kadar air, kondisi

pertumbuhan, dan waktu hari.

25

Gambar 22 menunjukkan variasi musiman untuk jagung dibandingkan dengan model yang

disajikan dalam referensi. Variasi yang jauh lebih besar di s 0 ternyata hasil dari efek yang lebih

besar pada vertikal tanah dan akibatnya moisture content. The 12 dB cepat ayunan antara 25 Mei

dan 1 Juni hasil dari pengeringan tanah. Bahkan pada 50 °, di mana pelemahan melalui masker

kanopi efek tanah, variasi musiman melebihi 8 dB. Variasi diurnal relatif kecil tapi terbatas.

Mereka menghasilkan baik dari perubahan kelembaban tanaman dan perubahan morfologi

(tanaman jagung sebenarnya mengangkat daunnya "untuk memenuhi matahari", kemuliaan pagi

menutup bunga mereka pada malam hari).

Kebanyakan tanaman ditanam dalam baris. Hal ini menyebabkan variasi azimut dari 0 s, seperti

yang ditunjukkan pada Gambar 22. Modulasi ditampilkan adalah rasio s 0 mencari sejajar

dengan baris (vegetasi lebih) itu tampak normal. Fenomena ini lebih dirasakan pada frekuensi

yang lebih rendah.

Beberapa sifat umum sebaran vegetasi yang terlihat pada Gambar 23. Pada frekuensi rendah,

pembusukan dengan q cepat keluar untuk sekitar 20 ° dan kemudian lebih bertahap, sebagian

besar dari hasil bagian curam dari gema permukaan. Pada frekuensi yang lebih tinggi, redaman

tanaman mencegah gema permukaan yang signifikan, sehingga variasi sudut yang lebih seragam.

26

Gambar 23 variasi Waktu pencar dari (a) jagung dan (b) alfalfa pada sudut kejadian ° vertikal dan 50

(setelah E. Attema dan FT Ulaby )

Lintas-terpolarisasi sinyal pada vertikal dapat diabaikan, bahkan pada frekuensi rendah, lintas-

terpolarisasi s 0 bervariasi seragam. Pada frekuensi tinggi maupun rendah, itu adalah sekitar 10

dB di bawah seperti terpolarisasi-s 0.

2.9 Salju.

Ketika salju menutupi tanah, banyak tersebar adalah dari salju daripada tanah yang mendasari.

Salju adalah baik volume-hamburan dan media pelemahan. Ketika salju kering, menyebarkan

berasal dari volume besar, ketika itu basah, volume hamburan jauh lebih sedikit karena atenuasi

yang lebih tinggi. Sebagai hasilnya, s 0 turun dengan cepat seperti matahari mencair lapisan atas.

Gambar 24 menggambarkan seberapa cepat ini dapat dan juga menunjukkan bahwa efek yang

jauh lebih besar pada frekuensi yang lebih tinggi di mana pelemahan lebih besar. Gambar 24

menunjukkan variasi sudut terlihat untuk tanah yang tertutup salju. Off-vertikal hamburan jauh

lebih besar pada frekuensi yang lebih tinggi. Untuk kedalaman 58 cm-menunjukkan, sebagian

besar tersebar di 1,6 dan 2,5 GHz mungkin dari permukaan yang mendasarinya.

27

Gambar 24 respon Frekuensi rasio modulasi melihat-arah untuk bidang kedelai dengan polarisasi horizontal pada

sudut kejadian 0,, 30, dan 60 ° (setelah FT Ulaby, RK Moore, dan AK Fung37)

Beberapa laporan menyatakan bahwa ada hot spot radar di salju, khususnya pada 35 GHz.

Laporan-laporan hasil dari interpretasi yang tidak tepat dari variasi yang disebabkan oleh fading

Rayleigh normal sinyal. Pencar dari salju berasal dari pusat-pusat banyak dalam volume

diterangi, sehingga kondisi untuk memudar Rayleigh terpenuhi.

28

Gambar 25 Perbandingan perhitungan model dengan pengukuran pada (a) 1,1 GHz dan (b) 4,25 GHz (setelah H.

Eom dan AK Fung )

Pengukuran dengan rata-rata cocok di frekuensi atau sudut pencahayaan menunjukkan bahwa

yang tertutup salju permukaan pencar dasarnya seragam kecuali untuk efek dari multipath

fading.

2.9 Laut Es.

Es laut merupakan media yang sangat kompleks. Pengamat es ciri dalam berbagai kategori yang

bergantung pada ketebalan, umur, dan sejarah formation. Oleh karena itu, seseorang tidak bisa

mencirikan kembali radar dalam cara sederhana, dalam pengertian ini, itu seperti vegetasi. Jenis

es yang paling penting dari sudut pandang radar yang tahun pertama (TA 1 sampai 2 m tebal),

multiyear (MY> 2 m tebal), dan konglomerasi jenis tipis (<1 m tebal).

Seperti salju, es laut dipengaruhi oleh pencairan surya dan suhu di atas titik beku scatters

microwave sangat berbeda dari es dingin-permukaan yang lebih normal. Di musim dingin, es

dingin MY menyebarkan lebih dari es TA dingin. Di musim panas, s 0 untuk es MY menurun ke

sekitar tingkat yang sama dengan TA es. Gambar 26 menunjukkan respon sudut ini dan khas.

29

Kurva ini adalah untuk 13,3 GHz, tetapi hasilnya akan sama pada setiap frekuensi ke S band.

Gambar 26 menunjukkan variasi frekuensi s 0 untuk berbagai jenis es. Shore-cepat es didasarkan

ke bawah di garis pantai, dalam hal ini, mungkin MY. Es Gray adalah salah satu jenis tipis dari

TA.

Kim mengembangkan teori yang menjelaskan berbagai 0 lautan es s pengukuran. Dari ini dan

data ekstensif dari literatur tentang sifat es, Gambar 26 menunjukkan kisaran TA dan hamburan

MY dalam kondisi musim dingin. Frekuensi jelas lebih tinggi lebih baik untuk mengidentifikasi

jenis es dari frekuensi yang lebih rendah, dan

Gambar 26 pola diurnal dari 0 s dan isi cairan-air untuk salju di beberapa frekuensi. Perhatikan variasi ekstrim

dari band Ka saat matahari mulai mencair permukaan. (setelah W. H. Stiles dan F. T. Ulaby150)

Diskriminasi tidak mungkin di bawah sekitar 5 GHz. Pada L band dan di bawah, perbedaan

antara MY dan es TA kecil bahkan di musim dingin. Ini berarti bahwa radar pencitraan dengan

mudah dapat membedakan jenis es dengan intensitas sendirian di frekuensi yang lebih tinggi di

musim dingin tapi tidak di musim panas. Fakta ini merupakan dasar untuk operasional es sistem

pemantauan oleh Uni Soviet [menggunakan Toros Ku-band side-tampak radar udara (SLAR)]

30

154 dan Canada (menggunakan modifikasi X-band APS-94 SLAR dan STAR-1 X-band SAR).

Sebuah motivasi utama untuk SAR Radarsat Kanada adalah memantau es laut, dimana sistem

telah melakukan berhasil sejak 1995. The X-band Rusia real-aperture radar dalam seri Okean

telah digunakan untuk serupa purposes.

Salju penutup atas es dapat menutupi pencar es dirinya sebagai dengan salju di tanah. Karena

Arktik relatif kering, daerah yang paling memiliki sedikit salju, tetapi salju tidak membuat jenis

es membedakan sulit di kali. Hal ini terutama berlaku di Antartika, di mana salju yang lebih

menonjol pada ice.

2.10 Radar Polarimetry

RADAR Polarimetry (Polar : Polarisasi, Metry : Menghitung) adalah bidang ilmu untuk

memproses dan menganalisa polarisasi dari sebuah bidang elektromagnetik (Kusumardana

2005). Polarisasi merupakan sifat penting dari suatu gelombang elektromagnetik. Menurut

Raimadoya (2007), komponen terprediksi gelombang ini mempunyai suatu karakteristik struktur

geometrik yang menentukan sifat geometrinya. Ketika dilihat sepanjang arah perambatannya dan

mengasumsikan sumbu horizontal dan vertikal merujuk pada suatu sistem koordinat yang

spesifik (misalnya sumbu didefinisikan paralel terhadap antena RADAR), maka ujung dari

vektor medan listrik mengikuti suatu pola beraturan. Jika panjang dan kecepatan rotasi vector

medan listrik masing-masing mewakili amplitudo dan frekuensi gelombang, maka polarisasi

merujuk pada orientasi dan bentuk dari pola yang diikuti oleh vector medan listrik (Gambar 27).

Vektor gelombang listrik merupakan penciri dari jenis polarisasi yang bervariasi dalam ruang

dan waktu.

Gambar 27 Jenis polarisasi yang bervariasi dalam ruang dan waktu.

31

RADAR dirancang untuk memancarkan radiasi gelombang mikro baik terpolarisasi horizontal

maupun vertikal. Dengan cara serupa, antena menerima energi hamburan balik baik yang

terpolarisasi horizontal atau vertikal. Simbol arah polarisasi pemancar dan antena (penerima)

ditunjukkan oleh huruf H dan V untuk horizontal dan vertikal. Polarisasi HH dan VV merupakan

rambatan sinyal RADAR yang dipancarkan serta diterima oleh sensor masing-masing secara

horizontal dan vertikal pesawat. Polarisasi HV merupakan rambatan sinyal RADAR yang

dipancarkan secara horizontal dan diterima secar vertikal relative terhadap pesawat. Demikian

berlaku sebaliknya untuk polarisasi VH (Gambar 28). Pencitraan radar yang dilakukan

menggunakan berbagai kombinasi polarisasi dan panjang gelombang, dapat menghasilkan

berbagai informasi yang komplementer bagi sasaran di permukaan bumi (Raimadoya 2007). Ada

empat kemungkinan kombinasi sinyal transmisi dan penerimaan yang berbeda, yaitu HH, HV,

VH, dan VV. Citra yang mempunyai keempat polarisasi ini disebut citra yang full polarization.

Bentuk polarisasi sinyal mempengaruhi kenampakan objek pada citra yang dihasilkan, karena

berbagai objek diubah polarisasi tenaga yang dipantulkannya dalam berbagai tingkatan.

Gambar 28 Jenis polarisasi Horizontal dan Vertikal

32

Tabel 3 Daftar variabel umum radar polarimetri

2.10.1 Persamaan Variable Radar

Di antara persamaan di atas, λ menunjukkan panjang gelombang radar; | K | 2 adalah istilah

dielektrik, K = (ε-1) / (ε +2) dan ε adalah konstanta dielektrik, D mewakili diameter setara

dengan partikel; N ( D) adalah distribusi ukuran partikel (PSD), D max, min menunjukkan ukuran

maksimum atau minimum dari partikel diamati, f jj, vv adalah amplitudo hamburan kompleks pada

33

polarisasi horizontal atau vertikal, Re menunjukkan bagian nyata dari bilangan kompleks dan Im

menunjukkan bagian imajiner. Variabel f jj, vv termasuk arah hamburan, yang π berarti back-

hamburan dan 0 menunjukkan maju-hamburan. Untuk pengukuran hujan radar, N (D) secara

khusus menunjukkan distribusi ukuran titik hujan (DSD). Oleh karena itu, | K | 2 adalah untuk air

dan memiliki variasi kecil [Doviak 1993]. Misalnya, | K | 2 adalah sekitar 0,91-0,93 untuk

panjang gelombang radar antara 0,01 dan 0,1 m.

34

BAB III

KESIMPULAN

Kesimpulan dari makalah ini adalah, beberapa faktor utama yang perlu diperhatikan terkait

groud echo:

1. RADAR dirancang untuk memancarkan radiasi gelombang mikro baik terpolarisasi

horizontal maupun vertikal.

2. Ground Echo atau disebut pantulan radar terhadap tanah dilambangkan sebagai 0,

perbedaan penghamburan bagian yang melintang atau disebut dengan koefesien

penghamburan (penghamburan melintang per unit area) lebih besar dari total scattering

cross section yang digunakan untuk target yang berlainan.

3. Fungsi dari diferensial scattering cross section adalah menjelasakan pengembalian dari

tanah tersebut tergantung dari seberapa banyak dari element penghamburan yang

memiliki fasa yang tersendiri

4. Parameter yang mempenaruhi Ground Return dari sistem radar adalah panjang

gelombang, power, area yangg terkena cahaya, arah dari cahaya (azimuth dan susdut

elevasi), dan polarisasi. Sedangkan dari parameter ground adalah permitivitas yang

komplek, kekasaran tanhadari permumkaan, keberagaman dari permukaan

5. Fading dari ground echo sangat bergantung dari prilaku permukaan seperti lebat nya

hutan, tiupan angin hujan dan sebagainya menyebabkan noise.

6. Scatterometer digunakan sebagai intrumen radar pengukur ground return dan erat

kaitanya dengan scattering dari sistem radar yang dibagun tersebut

7. Koefesian penghamburan data bisa di kaitkan dengan efek keras tidak nya permukaan,

penghalang dari tumbuhan, minyak, pepohonan, salju, dan es di kutub.

8. Resolusi pencitraan radar gambar terbaik didapat dengan cara manual atau buatan gambar

yang dihasilkan mirip dari poto yang diambiil lewat udara.