Laporan Praktikum ERMapper

Pengolahan Data Citra

Disusun Guna Memenuhi Tugas Teknologi Informasi

Oleh:

Sally Indah Nurdyawati

NIM 21040113130096

Kelas B

PERENCANAAN WILAYAH DAN KOTA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2013

1. Latar Belakang

ER Mapper adalah salah satu software (perangkat lunak) yang digunakan untuk mengolah data

citra atau satelit. Masih banyak perangkat lunak yang lain yang juga dapat digunakan untuk

mengolah data citra, diantaranya adalah Idrisi, Erdas Imagine, PCI dan lain-lain. Masing-masing

perangkat lunak mempunyai keunggulan dan kelebihannya sendiri. ER Mapper dapat dijalankan

pada workstation dengan sistem operasi UNIX dan komputer PCs (Personal Computers) dengan

sistem operasi Windows 95 ke atas dan Windows NT.

Dalam kaitannya dengan Perencanaan Wilayah dan Kota, aplikasi ERMapper ini membantu

dalam Pembuatan peta detail penggunaan lahan, Perencanaan tata ruang, DED, dan Lanscape

pembangunan, Identifikasi dan inventarisasi kawasan-kawasan kumuh, Perencanaan dan manajemen

sarana dan prasarana wilayah, Pemetaan kawasan rawan bencana alam, serta Pemantauan dan

penanggulangan bencana alam. Dalam laporan praktikum ini akan dibahas mengenai cara mengolah

data citra landsat untuk mengetahui keadaan permukaan bumi yang dapat dilihat dari berbagai aspek.

2. Permasalahan

Perkembangan kota seringkali tidak sejalan dengan rencana yang telah digariskan dalam Rencana

Umum Tata Ruang (RUTR) suatu wilayah. Untuk mengetahui perkembangan tersebut, harus

dilakukan analisis penginderaan jauh berupa citra. Dalam mengolah data citra, perlu adanya

penyesuaian antara data yang didapat dengan keadaan yang ada pada bumi.

Citra mentah harus selalu diproses untuk menghilangkan kesalahan geometric dan merektifikasi

citra kepada koordinat system bumi yang sebenarnya. Dengan citra satelit, sebagai contoh,

kesalahan-kesalahan itu didahului oleh beberapa faktor seperti, putaran (roll), gerak anggukan (pitch)

dan penyimpangan dari garis lurus (yaw) platform satelit dan kelengkungan bumi. Untuk

mengoverlaikan atau memosaik citra dalam ERMapper, citra tersebut harus berada pada system

koordinat yang sama.

3. Kajian Teori

3.1 ERMapper

ER Mapper merupakan perangkat lunak pengolah citra -termasuk citra satelit

penginderaan jauh- (geographic image processing products), ER Mapper dapat dijalankan pada

workstation dengan sistem operasi UNIX dan komputer PC dengan sistem operasi Windows 9x

atau NT. ER Mapper dapat dengan mudah menampilkan dan mengolah data raster, menampilkan

dan mengedit data vector dan menghubungkan dengan yang berbasais sistem informasi geografis

(SIG), sistem manajemen basis data (database management) atau dengan sumber lainnya. Konsep

pengolahan data pada ER Mapper adalah algoritma, yang memisahkan data citra dari tahapan-

tahapan pengolahan citra (image processing). Tahapan-tahap pengolahan citra dapat disimpan dan

diedit di dalam suatu file algoritma yang dapat digunakan untuk tahapan pengolahan data citra

lainnya.

ER Mapper didisain khusus untuk pengolahan data kebumian, meliputi bidang kebumian

(geografi, geologi, geodesi, geofisika), bidang industri, kehutanan dan lingkungan. Aplikasi-

aplikasi ER Mapper tersebut dapat disebutkan sebagai berikut :

Pemantauan lingkungan

Manajemen dan perencanaan kota dan daerah

Manajemen sumberdaya hutan

Layanan informasi dan manajemen pemanfaatan lahan

Sumberdaya eksplorasi mineral

Pertanian dan perkebunan

Manajemen sumberdaya air

Manajemen sumberdaya pantai dan laut

Oseanografi fisik

Eksplorasi dan produksi minyak dan gas bumi.

3.2 Pengolahan Data dengan ER Mapper

Pengolahan data citra merupakan suatu cara memanipulasi data citra atau mengolah suatu

data citra menjadi suatu keluaran (output) yang sesuai dengan yang kita harapkan. Adapun cara

pengolahan data citra itu sendiri melalui beberapa tahapan, sampai menjadi suatu keluaran yang

diharapkan. Tujuan dari pengolahan citra adalah mempertajam data geografis dalam bentuk

digital menjadi suatu tampilan yang lebih berarti bagi pengguna, dapat memberikan informasi

kuantitatif suatu obyek, serta dapat memecahkan masalah.

Data digital disimpan dalam betuk barisan kotak kecil dua dimensi yang disebut pixels

(picture elements). Masing-masing pixel mewakili suatu wilayah yang ada dipermukaan bumi.

Struktur ini kadang juga disebut raster, sehingga data citra sering disebut juga data raster. Data

raster tersusun oleh baris dan kolom dan setiap pixel pada data raster memiliki nilai digital. Data

yang didapat dari satelit umumnya terdiri beberapa bands (layers) yang mencakup wilayah yang

sama. Masing-masing bands mencatat pantulan obyek dari permukaan bumi pada panjang

gelombang yang berbeda. Data ini disebut juga multispectral data. Di dalam pengolahan citra,

juga dilakukan penggabungan kombinasi antara beberapa band untuk mengekstraksi informasi

dari obyek-obyek yang spesifik seperti indeks vegetasi, parameter kualitas air, terumbu karang

dan lain-lain..

3.3 Koreksi Geometrik (Rektifikasi)

Geometrik merupakan posisi geografis yang berhubungan dengan distribusi keruangan

(spatial distribution). Geometrik memuat informasi data yang mengacu bumi (geo-referenced

data), baik posisi (system koordinat lintang dan bujur) maupun informasi yang terkandung di

dalamnya. Menurut Mather (1987), koreksi geometrik adalah transformasi citra hasil

penginderaan jauh sehingga citra tersebut mempunyai sifat-sifat peta dalam bentuk, skala dan

proyeksi. Transforamasi geometrik yang paling mendasar adalah penempatan kembali posisi pixel

sedemikian rupa, sehingga pada citra digital yang tertransformasi dapat dilihat gambaran objek

dipermukaan bumi yang terekam sensor. Pengubahan bentuk kerangka liputan dari bujur sangkar

menjadi jajaran genjang merupakan hasil transformasi ini. Tahap ini diterapkan pada citra digital

mentah (langsung hasil perekaman satelit), dan merupakan koreksi kesalahan geometric

sistematik.

Sebuah ground control point (GCP) adalah sebuah titik di permukaan bumi dimana antara

koordinat citra (diukur dalam baris dan kolom) dan proyeksi peta (diukur dalam derajat latitude

longitude, meter atau feet) dapat diidentifikasi. Pada koreksi geometrik, GCP digunakan untuk

transformasi geometri citra sehingga masing-masing pixel terkait dengan sebuah posisi di sistem

koordinat bumi sebenarnya (seperti latitude/longitude atau easting/northing). Proses ini kadang

disebut dengan "warping" atau “rubhersheeting" karena data citra direntangkan atau dirapatkan

sesuai keperluan untuk menyesuaikan dengan grid peta bumi atau system koordinat. Koreksi

geometrik yang biasa dilakukan adalah koreksi geometrik sistematik dan koreksi geometric

presisi. Masing-masing sebagai berikut:

Koreksi geometrik sistematik melakukan koreksi geomertri dengan menggunakan informasi

karakteristik sensor yaitu orientasi internal (internal orientation) berisi informasi panjang

focus system optiknya dan koordinat titik utama (primary point) dalam bidang citra (image

space) sedangkan distorsi lensa dan difraksi atmosfer dianggap kecil pada sensor inderaja

satelit, serta orientasi eksternal (external orientation) berisi koordinat titik utama pada bidang

bumi (ground space) serta tiga sudut relative antara bidang citra dan bidang bumi.

Koreksi geometrik presisi pada dasarnya adalah meningkatkan ketelitian geometric dengan

menggunakan titik kendali / control tanah (Ground Control Point biasa disingkat GCP). GCP

dimaksud adalah titik yang diketahui koordinatnya secara tepat dan dapat terlihat pada citra

inderaja satelit seperti perempatan jalan dan lain-lain.

3.4 Koreksi Radiometrik

Koreksi radiometrik adalah sebuah proses yang ditujukan untuk memperbaiki nilai

piksel supaya sesuai dengan yang seharusnya yang biasanya mempertimbangkan faktor

gangguan atmosfer sebagai sumber kesalahan utama. Efek atmosfer menyebabkan nilai pantulan

obyek dipermukaan bumi yang terekam oleh sensor menjadi bukan merupakan nilai aslinya,

tetapi menjadi lebih besar oleh karena adanya hamburan atau lebih kecil karena proses serapan.

Metode-metode yang sering digunakan untuk menghilangkan efek atmosfer antara lain metode

pergeseran histogram (histogram adjustment), metode regresi dan metode kalibrasi bayangan.

(Projo Danoedoro, 1996)

Koreksi radiometrik perlu dilakukan pada data citra dengan berbagai alasan:

Stripping atau banding seringkali terjadi pada data citra yang diakibatkan oleh

ketidakstabilan detektor. Striping atau banding merupakan fenomena ketidak konsistenan

perekaman detektor untuk band dan areal perekaman yang sama.

Line dropout kadang terjadi sebagai akibat dari detektor yang gagal berfungsi dengan tiba-

tiba. Jangka waktu kerusakan pada kasus ini biasanya bersifat sementara.

Efek atmosferik merupakan fenomena yang disebabkan oleh debu, kabut, atau asap

seringkali menyebabkan efek bias dan pantul pada detektor, sehingga fenomena yang berada

di bawahnya tidak dapat terekam secara normal.

Dengan kata lain, koreksi radiometrik dilakukan agar informasi yang terdapat dalam data citra

dapat dengan jelas dibaca dan diinterpretasikan. Kegiatan yang dilakukan dapat berupa:

Penggabungan data (data fusion), yaitu menggabungkan citra dari sumber yang berbeda pada

area yang sama untuk membantu di dalam interpretasi. Sebagai contoh adalah

menggabungkan data Landsat-TM dengan data SPOT.

Colodraping, yaitu menempelkan satu jenis data citra di atas data yang lainya untuk

membuat suatu kombinasi tampilan sehingga memudahkan untuk menganalisa dua atau lebih

variabel. Sebagai contoh adalah citra vegetasi dari satelit ditempelkan di atas citra foto udara

pada area yang sama.

Penajaman kontras, yaitu memperbaiki tampilan citra dengan memaksimumkan kontras

antara pencahayaan dan penggelapan atau menaikan dan merendahkan harga data suatu citra.

Filtering, yaitu memperbaiki tampilan citra dengan mentransformasikan nilai-nilai digital

citra, seperti mempertajam batas area yang mempunyai nilai digital yang sama (enhance

edge), menghaluskan citra dari noise (smooth noise), dan lainnya.

Formula, yaitu membuat suatu operasi matematika dan memasukan nilai-nilai digital citra

pada operasi matematika tersebut, misalnya Principal Component Analysis (PCA).

3.5 Komposit Band

Band disebut juga Channel atau saluran, Suatu alat spectrum elektromagnetik yang

dirancang untuk kepentingan misi tertentu pada sebuah pengindera.

Sebuah pengindera sekurang-kurangnya memiliki satu saluran.

Sekumpulan data berisi nilai-nilai yang disimpan dalam suatu berkas (file) yang

menggambarkan spectrum elektromagnetik tertentu.

Sekumpulan data berisikan hasil proses (penisbahan, penambahan, dll) bandband yang lain.

Citra multi spektral Landsat dengan resolusi spasial 30m memiliki beberapa band yang

karakteristiknya berbeda-beda:

1) Band 1 0.45 – 0.52 mm: Band biru ini memiliki informasi yang tinggi terhadap tubuh air jadi

sangat sesuai untuk penggunaan lahan, tanah dan vegetasi.

2) Band 2 0.52 – 0.60 mm: Band hijau ini memiliki informasi mengenai vegetasi selain cocok

untuk penggunaan lahan, jalan dan air namun sesuai pula untuk diskriminasi dan assesmen

vegetasi. Dimana tanaman-tanaman yang kurang sehat dapat diketahui karena absorbsi

cahaya merah oleh klorofil menurun atau refleksi pada daerah merah naik sehingga

menyebabkan daun berwarna kuning

3) Band 3 0.63 – 0.69 mm: Band merah ini memiliki informasi mengenai perbedaan antara

vegetasi dan non vegetasi, misalnya dapat dilihat adanya perbedaan antara vegetasi dengan

tanah khususnya pada daerah urban.

4) Band 4 0.76 – 0.90 mm: Band inframerah dekat ini memiliki informasi mengenai varietas

tanam-tanaman serta adanya perbedaan antara unsur air dengan unsur tanah, oleh karena itu

dapat dilihat garis pantai dengan jelas.

5) Band 5 1.55 – 1.75 mm: Band inframerah gelombang pendek ini memiliki informasi

mengenai perbedaan warna antara tanah terbuka dengan objek-objek lain. Band ini sesuai

untuk studi kandungan air tanah, air pada tanam-tanaman, formasi batu-batuan dan geologi

pada umumnya

6) Band 6 10.40 -12.50 mm: Band inframerah thermal ini memiliki informasi tentang studi

kandungan air tanah, serta dapat membedakan kelembaban tanah dan fenomena-fenomena

thermal.

7) Band 7 2.08 – 2.35 mm: Band inframerah gelombang pendek ini memiliki informasi

mengenai tanah terbuka sama halnya dengan band 5 akan tetapi lebih mengacu pada studi

geologi maupun formasi batu-batuan.

8) Sedangkan untuk band 8 atau sering disebut band pankromatik memilki resolusi spasial 15m.

Citra Landsat yang digunakan dalam penelitian ini adalah citra Landsat ortho 14,25m dimana

sudah digabungkan antara multispektral dengan pankromatiknya serta kombinasi band yang

digunakan hanya band 7, 4 dan 2.

4. Langkah Kerja

4.1 Penggabungan Band

Buka Aplikasi ERMapper pada laptop atau PC

Buka citra landsat yang akan diolah. Pilih File pada menu bar Open

Pilih data dengan ekstensi .TIF seperti terlihat pada gambar OK.

Citra akan tampil seperti gambar di bawah. Lalu klik Edit Algorithm pada toolbar.

Pada jendela Algorithm, lakukan duplikasi layer (Pseudo Layer) dengan menekan icon

Duplicate sebanyak Band yang diinginkan.

Ubah nama “Pseudo Layer” menjadi “Band” sesuai dengan urutan layer, hal ini dilakukan

untuk memudahkan proses penggabungan band. Setelah itu, klik pada icon Load Data Set

pilih file dengan ekstensi .TIF yang berbeda untuk setiap Band. Untuk lebih jelasnya, lihat

gambar di bawah.

Simpan file dengan memilih File Save As. Simpan dengan ekstensi .ERS OK

4.2 Koreksi Geometrik (Rektifikasi)

Buka file citra_gabung.ers yang telah disimpan pada langkah sebelumnya (penggabungan

band). File Open citra_gabung.ers OK.

Berikut adalah citra hasil penggabungan band yang akan direktifikasi. Untuk memulai

rektifikasi, pilih Process pada menu bar Geocoding Wizard.

_B10.TIF untuk Band 1

_B20.TIF untuk Band 2

_B30.TIF untuk Band 3

_B40.TIF untuk Band 4

_B50.TIF untuk Band 5

_B70.TIF untuk Band 6

_B80.TIF untuk Band 7

Terdapat lima langkah yang harus dilakukan untuk memulai rektifikasi pada geocoding

wizard. Pada langkah pertama, pastikan file yang diinput pada “Input File” adalah

citra_gabung.ers. Pada Geocoding Type pilih “Polynomial”. Polynomial biasa digunakan

untuk merektifikasi objek dua dimensi.

Pada langkah kedua, yaitu Polynomial Setup, pilih Polynomial Order dengan bentuk

“Linear”.

Langkah ketiga adalah GCP Setup, pada langkah ini akan diatur koodinat dari citra. Ubah

“Ouput Coordinate Space” yang masih berbentuk RAW (koordinat masih belum diset)

dengan meng-klik “Change”. Untuk lebih jelasnya, lihat gambar di bawah.

Datum WGS84

Projectionn utm SUTM49

Coord system type Eastings/Northings

Pada langkah keempat, dibutuhkan bantuan dari Google Earth. Ini dilakukan agar sampel

titik yang diambil memiliki koordinat sesuai dengan koordinat bumi sebenarnya.

Buka Google Earth Ambil sampel titik Copy koordinat Eastings (Timuran) dan

Northings (Utaraan). Berikut adalah salah satu contoh penandaan titik sampel pada Google

Earth.

Pada aplikasi ERMapper, ambil titik sampel yang sama sesuai dengan titik yang diambil di

Google Earth. (lihat titik 1 di Google Earth dan titik 1 di citra pada ERMapper).

Pengambilan 5 titik sampel dimaksudkan agar hasil rektifikasi lebih akurat.

Tandai titik pada citra Paste Eastings dan Northings dari Google Earth Lakukan

langkah yang sama sebanyak 5x Ubah kolom “Off” menjadi “On” Lihat nilai RMS.

Nilai yang ditunjukkan pada kolom RMS menunjukkan penyimpangan koordinat. Semakin

nilai mendekati 0 (nol) maka semakin akurat. Lihat gambar di bawah.

Selanjutnya klik icon pada Output Info Simpan dengan ekstensi .TIF Save File and

Start Rectification Rectification finished succesfully klik OK.

4.3 Koreksi Radiometrik

Klik “Edit Algorithm”

Kombinasikan Band. Kali ini akan digunakan 5 kombinasi band, yaitu 7-4-5, 4-5-3, 5-4-1, 1-

3-5, dan 4-5-7. Yang dilakukan hanayalah mengubah box yang menunjukkan Band yang

digunakan. Citra akan menunjukkan perubahan warna yang berbeda pada setiap kombinasi

yang dilakukan seperti gambar di bawah.

Lakukan koreksi pada warna agar warna yang ditampilkan citra menjadi lebih tajam.

Edit Transform Limit (icon kurva) Lihat Actual Input Limits.

Limit berkisar antara 0 – 255. Jika tidak menujukkan angka 0 (nol) maka ubah formulanya.

Edit Formula Kurangi INPUT1 agar limit menjadi 0 (nol) Apply Changes.

Misal, limit adalah 19 – 255 maka kurangi INPUT1 dengan 19. Lakukan langkah koreksi ini

pada layer Red, Green, Blue pada kelima kombinasi band. Lihat gambar di bawah.

5. Hasil dan Pembahasan

5.1 Hasil Koreksi Radiometrik Band 7-4-5

Kombinasi ini tidak melibatkan saluran visibel, memberikan kita penetrasi atmosfer yang

terbaik. Pesisir dan garis pantai terdefinisikan dengan baik. Dapat digunakan untuk mencari

karakteristik tekstural dan kelembapan tanah. Vegetasi terlihat hijau. Kombinasi ini dapat

berguna untuk studi geologi. Hasil koreksi radiometrik pada kombinasi band ini memperjelas

warna air yang awalnya agak merah menjadi hitam sehingga garis pantai terlihat lebih jelas.

Berikut merupakan hasil citra sebelum koreksi dan setelah dilakukan koreksi.

(Sebelum dilakukan koreksi radiometrik)

(Setelah dilakukan koreksi radiometrik)

5.2 Hasil Koreksi Radiometrik Band 4-5-3

Pada komposit band 4,5,3 lahan terbangun ditandai dengan warna biru mudah dengan

rona cerah. Kelebihan dari komposit band 4,5,3 untuk interpetasi lahan terbangun adalah dari

ronanya. Semakin cerah rona dari warna biru maka lahan terbangun yang ada semakin padat,

sedangkan semakin gelap rona dari warna biru maka lahan terbangun yang ada semakin jarang.

Kenampakan objek garis berupa jalan terlihat cukup jelas dan dapat dibedakan dengan

kenampakan objek area berupa lahan terbangun. Jalan ditunjukan dengan sebuah garis melintang

dengan warna biru berona gelap. Tutupan vegetasi dtandai dengan warna jingga. Komposit band

4,5,3 merupakan komposit warna yang bukan sebenarnya/false color composite dimana cocok

untuk mengidentifikasi objek lahan terbangun dan objek jalan. Setelah dilakukan koreksi

radiometrik, warna yang dihasilkan menjadi lebih tajam sehingga perbedaan antar warna terlihat

lebih jelas. Berikut merupakan hasil citra sebelum koreksi dan setelah dilakukan koreksi.

(Sebelum dilakukan koreksi radiometrik)

(Setelah dilakukan koreksi radiometrik)

5.3 Hasil Koreksi Radiometrik Band 1-3-5

Komposit band 1, 3, 5 ini biasa digunakan untuk mendeteksi tutupan awan. Dalam

gambar terlihat awan ditandai dengan warna putih, daratan berwarna biru, dan perairan ditandai

degan warna hijau untuk peairan dangkal dan hitam untuk perairan dalam. Dalam koreksi

radiometril yang dilakukan, terlihat jelas perbedaan kontras yang terjadi. Lahan daratan yang

tadinya ditandai dengan warna ungu berubah menjadi biru dan terlihat lebih kontras. Komposit

and 1, 3, 5 menujukkan perbedaan warna yang kontras sehingga objek awan dapat dideteksi

dengan mudah. Berikut adalah perbandingan citra komposit band 1, 3,5 sebelum dan sesudah

dilakukan koreki geometrik.

(Sebelum dilakukan koreksi radiometrik)

(Setelah dilakukan koreksi radiometrik)

5.4 Hasil Koreksi Radiometrik Band 5-4-1

Komposit band 5, 4, 1 ini digunakan untuk mendeteksi tutupan vegetasi. Kombinasi

tersebut akan menampakkan warna hijau sebagai daerah vegetasi. Perairan diwakilioleh warna

biru dan lahan terbangun diwakili oeh warna ungu. Namun, saat koreksi radiometrik dilakukan,

terdapat perbedaan pada kenampakan warna. Visualisasi citra terlihat lebih kontras dan nyata.

Perairan diwakili oleh warna hitam, lahan terbangun diwakili oleh warna coklat, sedangkan

vegetasi tetap berwarna hijau. Berikut adalah gambar citra sebelum dan sesudah dilakuannya

koreksi radiometrik.

(Sebelum dilakukan koreksi radiometrik)

(Setelah dilakukan koreksi radiometrik)

5.5 Hasil Koreksi Radiometrik Band 4-5-7

Komposit band 4, 5, 7 ini biasa digunakan untuk mendeteksi perairan. Saluran 5 sensitif

akan variasi kandungan air, vegetasi berdaun banyak dan kelembapan tanah. Saluran ini

mencirikan tingkat penyerapan air yang tinggi, sehingga memungkinkan deteksi lapisan air yang

tipis (kurang dari 1 cm). Perubahan warna yang dihasilkan dari koreksi radiometrik untuk

komposit band ini tidak begitu signifikan. Perubahan terjadi pada daerah perairan yang terlihat

lebih jelas dan kontras. Berikut adalah gambar citra sebelum dan sesudah dilakuannya koreksi

radiometrik.

(Sebelum dilakukan koreksi radiometrik)

(Setelah dilakukan koreksi radiometrik)

6. Daftar Pustaka

___. 2012. “ERMapper”. Dalam www.oocities.org diakses pada tanggal 26 Desember 2013

___. 2013. “Manfaat Citra Satelit di Bidang Perencanaan dan Pembangunan Wilayah”. Dalam

www.wordpress.com diakses pada tanggal 26 Desember 2013

Fadilah. 2012. “Komposit Band dalam Citra Satelit”. Dalam www.blogspot.com diakses pada tanggal

26 Desember 2013

Ridwana, Riki. 2012. “Koreksi Geometrik”. Dalam www.blogspot.com diakses pada tanggal 26

Desember 2013

Saribu, Ridwan. 2008. “Koreksi Radiometrik”. Dalam www.blogspot.com diakses pada tanggal 26

Desember 2013