komponen utama pj - staff.ui.ac.idstaff.ui.ac.id/system/files/users/rokhmatuloh.ssi/material/... ·...
TRANSCRIPT
1/18/2010
1
INTERPRETASI CITRA DIGITAL
MINGGU 1: PENDAHULUAN
DOSEN : DRA. RATNA SARASWATI, MS
ROKHMATULOH
ASSISTEN DOSEN : RHEVIE HERNINA, S.Si
KOMPONEN UTAMA PJ1. SUMBER ENERGI (Matahari, Radar)
2. SENSOR (Kamera Udara, Skanner, Radiometer, CASI Hyperspektral)
3. Obyek di Bumi (Tanah, Air, Vegetasi)
4. ATMOSFER (Uap Air, Gas, Debu)
SISTEM SENSOR; SISTEM WAHANA; SISTEM PENGIRIMAN DATA CITRA; SISTEM PENERIMAAN DATA CITRA; SISTEM PEMROSESAN DATA; SISTEM PEMANFAATAN DATA UNTUK KAJIAN KEBUMIAN; SISTEM DISEMINASI DATA CITRA
1/18/2010
2
TOPIK YANG DIBAHAS
• Dasar-dasar Penginderaan Jauh (PJ): dasar-
dasar GEM, Perolehan Data Satelit, Satelit
dan Platform, Koreksi radiometrik dan
gemetrik, dll.
• Pemrosesan Citra Dijital
• Interpretasi Citra Dijital
• Aplikasi-aplikasi PJ
TOPIK YANG DIBAHASMinggu Ke Pokok Bahasan Pengajar
1(6 Februari 2009) Pendahuluan: Konsep PJ, Sejarah PJ, Kedudukan PJ, P engumpulan Data PJ ROK
2(13 Februari 2009)
Gelombang Elektromagnetik (GEM): Radiasi GEM, Panja ng GEM, Interaksi GEM dengan Benda, Jendela Atmosfer
ROK
3(20 Februari 2009)
Sensor dan Platform: Satelit Sumber Daya Alam, Sate lit Meteorologi, Satelit, Pesawat Udara, Balon, Roket, Kamera, Scanner Mekanik, Spekt rometer, Penerimaan dan Transmisi Data
RSA
4(27 Februari 2009)
Pemrosesan Data: Perangkat Keras dan Perangkat Luna k, Konversi Data, Kalibrasi dan Validasi
RSA
5(6 Maret 2009) Koreksi Radiometrik ROK
6(13 Maret 2009) Koreksi Geometrik RSA
7(20 Maret 2009)
Image Enhancement: Spektral dan Spasial Enhancement , Aritmetika Band, Pemrograman
ROK
8(27 Maret 2009) UTS
9(3 April 2009) PJ Gelombang Mikro Dr. Kemal U.P
10(17 April 2009) PJ Gelombang Mikro: Pengolahan Data Dr. Kemal U.P
11(24 April 2009) PJ Thermal dan Multispektral/Hiperspektral ROK
12(1 Mei 2009) Fusi Data dan Ekstraksi Informasi (Klasifikasi, Seg mentasi, Klustering) RSA
13(8 Mei 2009) Aplikasi-aplikasi PJ (Deteksi perubahan, Ekstraksi mineral, Fishing ground, dll) ROK
14(15 Mei 2009) Presentasi Kelompok RSA
15(22 Mei 2009) UAS
1/18/2010
3
DASAR-DASAR PJ
• Konsep PJ
• Sejarah PJ
• Radiasi GEM: karakteristik, panjang
gelombang.
• Interaksi GEM dengan Benda
• Jenis PJ
DASAR-DASAR PJNAMA FREKWENSI (Hz) PANJANG GELOMBANG (m)
1/18/2010
4
JENDELA ATMOSFER
Daerah spektrum EM dimana energi hampir seluruhnya ditransmisikan:
0.3-0.7 mm: UV and visible light
3-5 mm: emitted thermal energy from Earth
8-11 mm: emitted thermal energy from Earth
1 mm-1 m: radar and microwave energy
DASAR-DASAR PJ
1/18/2010
5
PJ – Tonggak Bersejarah
1600 dan 1700-an 1800-an 1900-an 1914 - 1918
Hukum Mekanik dari Newton
Citra foto pertama dan pengunaan istilah fotogrametri
Dibuatnya pesawat terbang dan kamera dimuat pada roket utk pengambilan foto,
PD I dan munculnya foto kegiatan mata-mata
PJ – Tonggak Bersejarah
1939 - 1945 1940-an 1950-an 1960-an
PD II dan perkembangan foto utk kegiatan mata-mata,
Ditemukan radar dan peluncuran roket pertama Jerman
Diperkenalkan PJ thermal, peluncuran satelit Sputnik (Soviet) dan Explorer I (USA),
Yuri Gagarin melakukan perjalanan luar angkasa, dimulainya misi Gemini, terbentuknya jurnal PJ (JPRS, RSE), lembaga pendidikan yg mengajarkan PJ, fotogrametri,
1/18/2010
6
PJ – Tonggak Bersejarah
1970-an 1980-an 1990-an 2000 - 2007
Dimulainya jurusan PJ pd universitas, integrasi PJ dan SIG, peluncuran beberapa satelit (ERTS-1 dan 2, Landsat 3, Nimbus 7-CZCS, TIROS, SEASAT),
Terbentuknya ESA, dimulainya misi luar angkasa NASA, diluncurkan beberapa satelit (Landsat 4 dan 5, SIR-A dan B, SPOT 1), terbentuknya jurnal PJ (IEEE GARS),
Pengenalan sensor hyperspektral dan LIDAR, peluncuran satelit (SPOT 2, 3 dan 4, ERS-1 dan 2, Landsat 6 dan 7, IRS-1C, RADARSAT-1, IKONOS 1 dan 2, SIR-C), dibuat/diperbaikinya bebrapa manual (fotogrametri, interpretasi foto, PJ, PJ radar),
Peluncuran satelit (QuickBird, Envisat, MODIS, SPOT-5, ALOS),
PJ – Potensi Penggunaan
Variabel Biofisik Sistem PJ Potensial
Lokasi Geografis x,y Foto udara, Landsat TM, ETM+, SPOT HRV, KVR-1000 Rusia, IRS-1CD,
ATLAS, Radarsat, ERS-1,2 gelombang mikro, IKONOS, MODIS, ASTER,
QuickBird
Tofografi/Batimetri Foto udara, Landsatr Tm, ETM+, SPOT, LIDAR, Radarsat, IRS-1CD,
IKONOS, QuickBird
Vegetasi
- klorofil
Foto udara, Landsat TM, ETM+, SPOT, IRS-1CD, IKONOS, MODIS,
ASTER, QuickBird
- biomass, Foto udara, AVHRR, Landsat TM, ETM+, SPOT, IRS-1CD, IKONOS,
MODIS, QuickBird
- kandungan air Radarsat, ERS-1,2, Landsat TM Mid-IR, ETM, IKONOS, MODIS, ASTER,
QuickBird
- APAR Landsat ETM+, IKONOS, MODIS, QuickBird
- pythoplangton SeaWiFS, Landsat TM, ETM+, IKONOS, MODIS, QuickBird
1/18/2010
7
PJ – Potensi Penggunaan
Variabel Biofisik Sistem PJ Potensial
Suhu Permukaan GOES, SeaWiFS, AVHRRR, Landsat TM, ETM+, Deadalus, ATLAS, ASTER,
MODIS
Kelembaban Tanah ALMAZ, Landsat TM, ERS-1,2, Radarsat, IKONOS, ASTER,
Kekasaran Permukaan Foto udara, ALMAZ, ERS-1,2, Radarsat, IKONOS, ASTER,
Evapotranspirasi AVHRR, Landsat TM, ETM+, SPOT, MODIS, ASTER
Atmosfer (kimia trofosfer, suhu, uap
air, arah dan kecepatan angin,
presipitasi, sifat awan dan aerosol)
GOES, MODIS, MISR, CERES, MOPIT
Perairan – Ocean (warna,
phytoplangton, biokimia, kedalaman laut)
TOPEX/POSEIDON, SeaWiFS, Landsat ETM+, IKONOS, MODIS, MISR,
ASTER, CERES, QuickBird
Vulkanologi (suhu dan gas) ATLAS, MODIS, MISR, ASTER
CONTOH CITRA SATELIT
Citra satelit ASTER JAPANCitra satelit ASTER JAPAN
Resolusi 15 meterResolusi 15 meter
Citra satelit LANDSATCitra satelit LANDSATResolusi 30 meterResolusi 30 meter
Citra satelit SPOT FRANCECitra satelit SPOT FRANCE
Resolusi 5 meterResolusi 5 meter
1/18/2010
8
PJ – Potensi Penggunaan
Variabel Biofisik Sistem PJ Potensial
Penggunaan Tanah Foto Udara, AVHRR, Landsat TM, ETM+, SPOT, KVR-1000 Rusia, IRS-
1CD, Radarsat, IKONOS, MODIS, QuikBird, ASTER
Vegetasi – Kesehatan Tanaman
Foto Udara, Daedalus, ATLAS, AVHRR, Landsat TM, ETM+, SPOT,
SeaWiFS, IRS-1CD, IKONOS, MODIS, QuikBird, ASTER
CITRA QUICKBIRDCITRA QUICKBIRDResolusi 61 cmResolusi 61 cm
1/18/2010
9
Perkembangan teknologi satelit remote sensing
Hi-Res Land Imaging Satellites
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
IKONOS-2QuickBird-2
OrbView 3WorldView
NextView
EROS A1EROS B1
IRS TES
Pleiades-1Pleiades-2
Resurs DK-1
KOMPSAT-2
TerraSAR XTerraSAR L
COSMO-Skymed-1COSMO-Skymed-2COSMO-Skymed-3COSMO-Skymed-4
Ridsat
Resolution
0.25 M
0.4 M
0.5 m
0.6 M
0.7 M
1.0 M
1.8 M
US
Israel
India
France
Russia
Korea
RADAR
Germany
Italy
India
OPTICAL
N
Mid-Res Land Imaging Satellites
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Landsat 5Landsat 7
LCDMEO-1MTI
RapidEye-ARapidEye-BRapidEye-CRapidEye-D
SPOT-2SPOT-4SPOT-5
IRS 1CIRS 1D
ResourceSat-1Cartosat-1
ResourceSat-2
CBERS-1CBERS-2CBERS-3CBERS-4
Ziyuan-ZY-2AZiyuan-ZY-2B
DMC China DMC
ProbaKOMPSAT-1
RocSat2
ALOS
DMC AlSat-1DMC
DMC BilSatDMC UK
DMC VinSat-1TopSat
DMC ThaiPhat
ERS-2ENVISAT
RadarSat 1RadarSat 2
ALOS
Year
Res. M
2--2.5
3--5
6--6.6
7--9
10
12--15
20
30--32
36
US
GERMANY
FRANCE
INDIA
CHINA
ESA
KOREA TAIWAN
JAPAN
ALGERIA
NIGERIATURKEYUK
VIETNAMUK
THAILAND
RADARESA
CANADA
JAPAN
CHINA & BRAZIL
OPTICAL
PEMROSESAN CITRA DIJITAL
• Rektifikasi dan restorasi citra
• Penajaman citra
• Klasifikasi citra
• Penggabungan data dan integrasi SIG
1/18/2010
10
INTERPRETASI CITRA DIJITAL
• Interpretasi Citra: visual dan dijital
• Elemen Interpretasi: tone/warna, bentuk,
ukuran, tekstur, pola, bayangan, tinggi dan
kedalaman, lokasi
• Kunci Interpretasi
• Pembuatan Peta Tematik
Rektifikasi dan Restorasi Citra
• Pra-pengolahan untuk memperbaiki citra
yang terdistorsi atau terdegradasi.
– Koreksi Geometrik
– Kalibrasi/koreksi Radiometrik
– Eliminasi noise
1/18/2010
11
Penajaman Citra
• Untuk meningkatkan kemampuan
membedakan antar obyek yang ada pada
citra.
• Manipulation kekontrasan: stretching
Penajaman Citra
• Manipulasi obyek spasial:
– Pemilteran
– Convolution
– Penajaman Tepi (Edge enhancement)
– Transformasi Fourier
• Penajaman dilakukan pada beberapa band
yang ada.
1/18/2010
12
PENAJAMAN CITRA
• Penajaman spektral:
- Band ratio
- Indeks vegetasi
- HIS, Brovey Transform, Principal component
- Tasseled cap
- Contrast enhancement
• Penajaman spasial:
- Spatial filtering (HPF dan LPF)
- Transformasi Fourier
PENAJAMAN CITRA:KONTRAS STRETCHING
Contoh:
• Linear Stretching
• Stretching Histogram Equalization
Berfungsi untuk menggambarkan data ke dalam histogram yang berbeda dalam rangka meningkatkan kenampakan/display data.
1/18/2010
13
LINEAR STRETCHING
Linear Stretch
No Stretch
Range data
Range data
STRETCHING HISTOGRAM EQUALISASI
Stretching Histogram Equalisasi
No Stretch
Range data
Range data
1/18/2010
14
PENAJAMAN SPASIAL
Penajaman spasial dilakukan untuk mendapatkan informasi citra
berdasarkan bentuk, ukuran, dll.
Diterapkan pada skala piksel yang berbeda:
– Local pixel neighborhood (convolution)
– Global image (Fourier filters)
– All scales (scale-space filters)
Penajaman spasial:
– Low-Pass (LP): menghasilkan kekontasan citra secara global
(macro-contrast)
– High-Pass (HP): menghasilkan ketajaman dan kekontasan citra
(lokal).
Klasifikasi Citra
• Untuk menentukan kelas masing-masing piksel pada citra. Merubah analisis citra secara visual dengan analisis secara kuantitatif.
• Pengenalan pola-pola spektral:
• Pengenalan pola-pola spasial: – menggunakan bentuk geometrik, ukuran dan pola.
1/18/2010
15
Klasifikasi Citra
• Tujuannya adalah untuk mengkategorikan
seluruh piksel pada citra dijital kedalam
salah satu kelas land cover.
Integrasi Data PJ dan SIG
• Untuk menggabungkan data citra dengan
data geografis lain untuk daerah yang sama.
– Penggabungan data multitemporal
– Deteksi perubahan
– Penggabungan data multisensor
1/18/2010
16
Rektifikasi dan Restorasi Citra
• Untuk memperbaiki citra akibat distorsi atau
degradasi yang berasal dari proses akuisisi
citra
• Distorsi atau degradasi ditentukan oleh:
– Jenis alat (camera, scanner)
– Platform
– Total field of view
Koreksi Geometrik
• Data mentah mengandung kesalahan
geometrik yang disebabkan oleh:
– Variasi ketinggian, posisi dan kecepatan platform
sensor
– Distorsi panoramic
– Kelengkungan bumi
– Refraksi atmosfer
– Pergeseran relief
– Ke non-linieran penyapuan
1/18/2010
17
Koreksi Geometrik
• Distorsi sistematik (predictable) v. acak
(unpredictable)
• Sistematik: dibetulkan dengan pemodelan
sumber distorsi
– mis. rotasi bumi ke arah timur (skew distortion)
� deskewing
Koreksi Geometrik
(deskewing)
1/18/2010
18
KOREKSI GEOMETRIK
1/18/2010
19
• Acak: dikoreksi dengan penyebaran titik
ground control secara merata
• Persamaan transformasi dua koordinat
• Resampling (image registration)
Koreksi Geometrik
Koreksi Radiometrik
• Radiasi yang diterima obyek tergantung
pada:
– Perubahan iluminasi
– Kondisi atmosfer
– Geometri penglihatan (viewing geometry)
– Karakteristik respon instrumen
1/18/2010
20
• Koreksi ketinggian matahari dan jarak
matahari-bumi
• Haze compensation
Koreksi Radiometrik
Penghilangan Noise
• Untuk memperbaiki citra sedapat mungkin
sesuai dengan citra aslinya
• Striping or banding � destriping
• Line drop � averaging neighboring pixel values
• Bit errors (snowy appearance) � threshold of
difference in pixel values