Sistem Koordinat Pada Landsat 7 ETM+

Terdapat sepuluh sistem koordinat yang menarik untuk algoritma geometrik Image Assessment System Landsat 7. Sistem koordinat ini disajikan dalam urutan logis yang akan digunakan untuk mentransformasi waktu detektor dan sampel menjadi posisi di ground.

1. Sistem Koordinat (Bidang Fokus) Referensi Array ETM+

Sistem koordinat bidang fokus digunakan untuk menentukan offset band dan detektor dari sumbu optik instrumen yang digunakan untuk menghasilkan vektor viewing ruang citra untuk sampel detektor tunggal. Sumbu Z berada di sepanjang sumbu optik dan positif terhadap cermin scan. Titik orirgin adalah titik dimana sumbu optik memotong bidang fokus (lihat Gambar 1). Sumbu X sejajar dengan sumbu cermin scan rotasi dan berada pada arah along-track setelah pemantulan dari cermin scan dengan arah positif menuju detektor 1. Sumbu Y pada arah along-scan bidang fokus dengan arah positif menuju band 8.

Gambar 1. Sistem Koordinat Bidang Fokus ETM+

2. Sistem Koordinat Sensor ETM+

Model cermin scan dan model korektor scan line didefinisikan dalam sistem koordinat sensor. Sistem ini merupakan sistem koordinat di mana vektor ruang citra, yang merepresentasikan garis pandang (line of sight) dari pusat detektor, sudut cermin scan dan sudut korektor scan line dikonversi menjadi vektor viewing ruang obyek. Sumbu Z sesuai dengan sumbu Z sistem koordinat bidang fokus (sumbu optik) setelah pemantulan dari cermin scan dan positifnya menjauh (terhadap bumi). Sumbu X sejajar dengan sumbu cermin scan rotasi dan positif dalam arah along-track. Sumbu Y melengkapi sistem koordinat bagian kanan (right handed). Sudut cermin scan adalah rotasi pada sumbu X sensor dan diukur pada bidang sensor Y-Z dengan sumbu Z sesuai dengan sudut scan nol dan sudut positif menuju sumbu Y (barat dalam descending mode). Sudut korektor line scan adalah rotasi pada sumbu Y sensor dan diukur pada bidang sensor X-Z dengan sumbu Z sesuai dengan sudut korektor line scan nol dan sudut positifmenuju sumbu X (arah flight). Sistem koordinat sensor digambarkan dalam Gambar 2. Dalam sistem koordinat ini, korektor scan line melakukan rotasi negatif (dari sudut positif ke sudut negatif) pada setiap scan ketika cermin scan melakukan rotasi positif ke negatif untuk forward scan dan rotasi negatif ke positif untuk reverse scan.

Gambar 2. Sistem Koordinat Sensor ETM+

3. Sistem Koordinat Referensi Navigasi

Kerangka acuan navigasi adalah sistem koordinat body-fixed yang digunakan untuk kontrol dan penentuan attitude pesawat ruang angkasa. Sumbu koordinat ditentukan oleh attitude control system (ACS) pesawat ruang angkasa yang berusaha menjaga kerangka acuan navigasi sejajar dengan sistem koordinat orbital sehingga sumbu optik ETM+ selalu menunjuk ke arah pusat Bumi. Arah tersebut merupakan arah sistem koordinat ini relatif terhadap sistem koordinat inersia yang di-capture dalam data attitude pesawat ruang angkasa.

4. Sistem Koordinat Inertial Measurement Unit (IMU)

Data orientasi pesawat ruang angkasa yang disediakan oleh gyros dalam unit pengukuran inersia direferensikan ke sistem koordinat IMU. Sistem koordinat ini biasanya sejajar dengan sistem koordinat referensi navigasi. Pensejajaran aktual IMU dengan referensi navigasi akan diukur pra-penerbangan sebagai bagian dari kalibrasi sistem kontrol sikap (attitude). Transformasi pensejajaran (alignment) digunakan oleh IAS untuk mengkonversi data gyro yang terdapat dalam Payload Correction Data (PCD) Landsat 7 pada sistem koordinat referensi navigasi untuk dicampur dengan quaternions ACS dan pengukuran jitter Angular Displacement Assembly (ADA).

5. Sistem Koordinat Angular Displacement Assembly (ADA)

Pergeseran sudut frekuensi tinggi dari line of sight sensor (jitter) yang diukur dengan ADA direferensikan ke sistem koordinat ADA. Kerangka acuan ini berada pada sudut 20-derajat sesuai dengan sistem koordinat sensor, yang berhubungan dengan rotasi 20-derajat pada sumbu X ADA, yang biasanya bertepatan dengan sumbu X sensor. Output ADA yang terekam dalam PCD Landsat 7 dikonversi dari sistem koordinat ADA ke sistem koordinat sensor, dengan menggunakan matriks alignment ADA, dan kemudian ke sistem koordinat referensi navigasi (menggunakan matriks alignment sensor) sehinggadata jitter frekuensi tinggi dapat dikombinasikan dengan data gyro frekuensi rendah untuk menentukan arah (pointing) line of sight sensor ETM+ aktual sebagai fungsi dari waktu.

6. Sistem Koordinat Orbital

Sistem koordinat orbital berpusat pada satelit, dan arahnya didasarkan pada posisi spacecraft dalam ruang inersia (lihat Gambar 3). Titik origin adalah pusat massa spacecraft, dengan sumbu Z menunjuk dari pusat massa spacecraft ke pusat massa bumi. Sumbu Y adalah normalisasi cross product dari sumbu Z dan vektor kecepatan(inersial) sesaat (instantaneous), dan sesuai dengan negatif dari arah vektor momentum sudut sesaat. Sumbu X adalah cross product dari sumbu Y dan Z.

Gambar 3. Sistem Koordinat Orbital

7. Sistem Koordinat Earth Centered Inertial (ECI)

Sistem koordinat ECI merupakan ruang-tetap dengan titik origin-nya di pusat massa bumi (lihat Gambar 4). Sumbu Z sesuai dengan mean north celestial pole dari masa J2000.0. Sumbu X didasarkan pada mean vernal equinox dari masa J2000.0. Sumbu Y adalah cross product dari sumbu Z dan X. Sistem koordinat ini dijelaskan secara rinci dalam Referensi 7 dan di Referensi 2. Data pada sistem koordinat ECI ada dalam produk Level 0R Landsat 7 ETM+ dalam bentuk data ephemeris dan attitude yang terdapat dalam PCD spacecraft.

Gambar 4. Sistem Koordinat Earth Centered Inertial (ECI)

8. Sistem Koordinat Earth Centered Rotating (ECR)

Sistem koordinat ECR merupakan bumi-tetap (Earth-fixed) dengan titik origin-nya di pusat massa bumi (lihat Gambar 5). Hal ini sesuai dengan Sistem Terestrial Konvensional yang didefinisikan olehBureau International de l'Heure (BIH) yang sama dengan sistem referensi geosentris Department ofDefense World Geodetic System 1984 (WGS84) AS.

Gambar 5. Sistem Koordinat Earth Centered Rotating (ECR)

9. Sistem Koordinat Geodetik

Sistem koordinat geodetik didasarkan pada kerangka acuan WGS84 dengan koordinat yang dinyatakan dalam lintang, bujur, dan ketinggian di atas ellipsoid bumi referensi (lihat Gambar 6). Ellipsoid tidak diperlukan oleh definisi sistem koordinat ECR, tetapi sistem koordinat geodetik tergantung pada pemilihan suatu ellipsoid bumi. Lintang dan bujur didefinisikan sebagai sudut antara normal ellipsoid dan proyeksinya pada khatulistiwa, dan sudut antara meridian lokal dan meridian Greenwich. Pusat scene dan koordinat sudut scene dalam metadata produk Level 0R disajikan dalam sistem koordinat geodetik.

Gambar 6. Sistem Koordinat Geodetik

10. Sistem Koordinat Proyeksi Peta

Produk Level 1 yang dihasilkan sesuai dengan sistem koordinat proyeksi peta, seperti Universal Transverse Mercator, yang menyediakan pemetaan dari garis lintang dan bujur sistem koordinat bidang yang merupakan pendekatan sistem koordinat Kartesius untuk sebagian permukaan bumi. Hal ini digunakan untuk kenyamanan sebagai metode penyediaan data citra digital dalam kisi (grid) acuan-bumi yang kompatibel dengan set data referensi ground lainnya. Meskipun sistem koordinat proyeksi peta hanya merupakan aproksimasi untuk sistem koordinat Kartesius lokal yang sebenarnya di permukaan bumi, hubungan matematis antara proyeksi peta dan sistem koordinat geodetik didefinisikan dengan tepat dan jelas.