10.4 Dasar-dasar Penginderaan Jauh (Remote Sensing)

 A. Tujuan Pembelajaran

Melalui pembelajaran luring dengan menggunakan model meaningfull learning peserta didik dapat secara kritis dan kreatif menyimpulkan fenomena geosfer yang terdapat pada citra menggunakan teknik interpretasi citra dengan akurat.

B. Uraian Materi

1. Pengertian Penginderaan Jauh

Berikut ini beberapa defenisi dari penginderaan jauh yang dikemukakan oleh para ahli:

1) Pengideraan jauh (remote sensing) adalah ilmu dan seni untuk memperoleh informasi tentang suatu objek, daerah atau fenomena dengan jalan analisis data yang diperoleh melalui alat perekam (sensor) yang menggunakan gelombang elektromagnetik sebagai media perantaranya tanpa menyentuh objek tersebut (Lillesand dan Kiefer, 1979)

2) Penginderaan Jauh merupakan upaya untuk memperoleh, menemutunjukkan (mengidentifikasi) dan menganalisis objek dengan sensor pada posisi pengamatandaerah kajian (Avery, 1985).

3) Penginderaan jauh merupakan teknik yang dikembangkan untuk memperoleh dan menganalisis informasi tentang bumi. Informasi itu berbentuk radiasi elektromagnetik yang dipantulkan atau dipancarkan dari permukaan bumi (Lindgren, 1985).

Dari beberapa defenisi diatas, maka dapat kita simpulkan bahwa Penginderaan jauh adalah suatu teknik dan seni untuk memperoleh informasi objek dari jarak jauh tanpa kontak langsung dengan objek, gejala atau daerah yang akan dikaji dengan menggunakan sensor.

2. Komponen-Komponen Penginderaan Jauh

Penginderaan jauh merupakan suatu sistem yang melibatkan banyak komponen yang saling terkait. Adapun komponen-komponen penginderaan jauh sebagai berikut:

a. Energi

Kegiatan penginderaan jauh membutuhkan sumber energi agar objek dapat direkam dengan baik oleh sensor. Ada dua energi yang umum digunakan dalam dalam penginderaan jauh. Kedua energi itu adalah sebagai berikut: 

1) Sumber energi aktif (dengan cahaya buatan)

 

Yang dimaksud dengan sumber tenaga aktif adalah sumber tenaga yang berasal dari radar yang aktif pada saat pengambilan objek. Biasanya wujud dari cahaya ini adalah berbentuk kilatan yang cepat dan berbentuk gelombang elektromaknetik. 

2) Sumber energi pasif (cahaya matahari)

 

 

Tenaga pasif ini bersumber dari sinar matahari yang masuk kepermukaan bumi. Jumlah tenaga matahari yang mencapai bumi dipengarui oleh waktu, lokasi dan kondisi cuaca. Jumlah tenaga yang diterima siang hari lebih banyak dibandingkan dengan pagi atau sore hari.

b. Atmosfer

Energi yang masuk ke permukaan bumi tidak seluruhnya sampai, tapi hanya sebagian kecil masuk ke permukaan bumi. Energi tersebut dihambat oleh atmosfer melalui serapan, dipantulkan dan diteruskan. Tidak semua spektrum gelombang elektromagnetik dapat sampai di permukaan bumi, karena dalam atmosfer ada proses pembauran dan penyerapan. Penyerapan dilakukan oleh molekul atmosfer, sedangkan spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat mencapai bumi disebut dengan jendela atmosfer. Panjang gelombang yang paling banyak digunakan dalam penginderaan jauh adalah sebagai berikut:

1) Spektrum gelombang cahaya tampak (visible), yaitu spektrum gelombang cahaya yang mempunyai panjang gelombang antara 0,4 μm – 0,7 μm.

2) Spektrum gelombang cahaya inframerah, yaitu spektrum gelombang cahaya yang memiliki panjang gelombang antara 0,7 μm – 1,0 μm.

3) Spektrum gelombang mikro, yaitu spektrum gelombang yang mempunyai panjang gelombang antara 1.0 μm – 10 μm.

c. Objek

Objek adalah segala sesuatu yang menjadi sasaran dalam penginderaan jauh. Objek meliputi atmosfer, biosfer, hidrosfer dan litosfer. Setiap objek memantulkan panjang gelombang tertentu sehingga dapat memiliki kenampakan yang berbeda pada sensor. Sebagai contoh, objek yang tampak lebih cerah adalah objek yang memancarkan lebih banyak energi ke sensor. Ada empat variasi yang dapat digunakan untuk membedakan suatu objek, yaitu:

1) Variasi spektral adalah variasi pantulan atau pancaran gelombang elektromagnetik akibta perbedaan panjang gelombang. Umumnya variasi ini terdapat pada spektrum gelombang tampak, contohnya warna suatu objek.

2) Variasi spasial adalah variasi pantulan atau pancaran gelombang elektromagnetik akibat perbedaan bentuk, ukuran dan tekstur suatu objek.

3) Variasi temporal adalah variasi pantulan atau pancaran gelombang elektromagnetik akibat fungsi waktu, bisa harian atau musiman. Variasi ini dapat digunakan untuk mengenal tumbuhan.

4) Variasi polarisasi adalah variasi pantulan atau pancaran gelombang elektromagnetik akibat polarisasi. Polarisasi terjadi ketika gelombang elektromagnetik sebagai gelombang transversal mengalami penyerapan sesuatu arah polarisasinya. Umumnya, variasi ini terjadi pada spektrum gelombang mikro.

d. Wahana

Wahana adalah kendaraan yang berfungsi untuk meletakkan sensor saat dilakukan proses perekaman. Merekam objek permukaan bumi bisa dilakukandi angkasa maupun di luar angkasa. Wahana yang digunakan di penginderaan jauh di antaranya balon udara, pesawat terbang, pesawat ulangalik, dan satelit. Setiap jenis kendaraan memiliki kerincian objek yang berbeda. Pesawat terbang memiliki kerincian objek yang dapat terus ditingkatkan karenapesawat dapat terbang pada ketinggian yang berbeda, sedangkan satelit memiliki kerincian objek yang bergantung pada pixel karena ketinggian wahana satelit sudah ditentukan.

Wahana di angkasa dapat diklasifikasikan menjadi 3 kelompok, yaitu:

1) Pesawat terbang rendah sampai medium (Low to medium altitude aircraft), dengan ketinggian antara 1000 meter sampai 9000 meter dari permukaan bumi. Citra yang dihasilkan ialah citra foto (foto udara).

2) Pesawat terbang tinggi (high altitude aircraft), dengan ketinggian sekitar 18.000 meter dari permukaan bumi. Citra yang dihasilkan yaitu foto udara dan multispectral scanners data.

3) Satelit, dengan ketinggian antara 400 km sampai 900 km dari permukaan bumi. Citra yang dihasilkan ialah citra satelit.

e. Sensor

Sensor adalah benda yang digunakan untuk melacak, mendeteksi dan merekam objek-objek di alam dalam jangkauan tertentu. Sensor ini bekerja dengan cara merekam gelombang elektromagnetik yang dipantulkan oleh permukaan bumi. Beberapa kemampuan dasar yang dimiliki suatu sensor yang dapat digunakan untuk mengenali suatu objek atau fenomena adalah sebagai berikut:

1) Resolusi spasial adalah kemampuan suatu sensor untuk menbedakan objek yang kecil. Semakin kecil objek yang direkam sensor, semakin baik resolusi spasialnya.

2) Resolusi spektral adalah kemampuan sensor untuk merekam rentang panjang gelombang tertentu. Semakin baik resolusi spektral suatu sensor semakin panjang gelombang yang direkam.

3) Resolusi radiometrik yaitu kemampuan sutau sensor untuk membedakan objek berdasarkan perbedaan sifat pemantulan atau pancaran gelombang elektromagnetiknya.

4) Resolusi termal adalah kemampuan suatu sensor untuk mengenali objek berdasarkan perbedaan suhu.

Berdasarkan proses perekamannya ada dua jenis sensor, yaitu:

1) Sensor fotografik

Sensor yang digunakan sistem fotografik adalah kamera. Cara kerja sensor ini berdasarkan pantulan tenaga dari objek. Sedangkan detektornya adalah film sehingga sensor fotografik menghasilkan foto. Sensor fotografik yang dipasang pada pesawat udara menghasilkan citra yang disebut foto udara, sedangkan sensor fotografik yang dipasang di satelit sering disebut citra satelit

2) Sensor non fotografik

Sensor elektromaknetik/elektronik ini digunakan pada sistem penginderaan jauh nonfotografik karena proses perekaman objek tidak berdasarkan pembakaran, tetapi berdasarkan sinyal elektronik yang dipantulkan atau dipancarkan dan direkam oleh detektor. Detektor untuk sensor ini adalah pita magnetik dan proses perekamannya didasarkan pada energi yang dipantulkan atau dipancarkan. Sensor elektronik yang direkam pada pita magnetik selanjutnya diproses menjadi data visual (citra) dan data digital dengan menggunakan komputer.

f. Perolehan data

Perolehan data dapat dilakukan dengan cara manual yaitu dengan cara menginterpetasi foto udara secara visual dan cara numerik atau digital, yaitu dengan cara menggunakan data digital melalui komputer.

g. Pengguna data

Pengguna data adalah orang atau lembaga yang memakai data penginderaan jauh. Data penginderaan jauh dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Data penginderaan jauh yang memiliki kerincian dan keandalan sangat dibutuhkan oleh pengguna data. 

3. Jenis Citra Penginderaan Jauh

a. Citra Foto

Citra foto adalah gambaran yang dihasilkan dengan menggunakan kamera sebagai sensor dan wahana berada di udara ketika melakukan perekaman. Citra yang dihasilkan disebut dengan foto udara. Citra foto dapat dibedakan berdasarkan :

1) Berdasarkan spektrum elektromagnetik

a) Foto pankromatik

Foto udara pankromatrik adalah foto udara yang menggunakan seluruh spektrum tampak mata mulai dari warna merah hingga ungu. Kepekaan film hampir sama dengan kepekaan mata manusia. Pada umumnya digunakan film sebagai negatif dan kertas sebagai positifnya. Wujudnya seperti pada foto, tetapi bersifat tembus cahaya. Foto pankromatik dibedakan menjadi 2 yaitu pankromatik hitam putih dan foto udara pankromatik berwarna.

b) Foto ortokromatik

Foto ortokromatik yaitu foto yang dibuat dengan menggunakan spectrum tampak dari saluran biru hingga sebagian hijau (0,4 - 0,56 mikrometer). Cirinya banyak objek yang bisa tampak jelas. Foto ini bermanfaat untuk studi pantai karena filmnya peka terhadap objek di bawah permukaan air hingga kedalaman kurang lebih 20 meter.

c) Foto ultraviolet

Foto ultraviolet yaitu foto yang dibuat dengan menggunakan spektrum ultra violet dekat dengan panjang gelombang 0,29 mikrometer. Cirinya adalah mudah untuk mengenali beberapa objek karena perbedaan warna yang sangat kontras. Kelemahan dari citra foto ini adalah tidak banyak informasi yang dapat disadap. Foto ini sangat baik untuk mendeteksi tumpahan minyak di laut, membedakan atap logam yang tidak dicat, jaringan jalan aspal, batuan kapur juga untuk mengetahui, mendeteksi, dan memantau sumber daya air.

 

d) Foto inframerah

Foto inframerah yang terdiri dari foto warna asli (true infrared photo) yang dibuat dengan menggunakan spektrum infra merah dekat sampai panjang gelombang 0,9 mikrometer hingga 1,2 mikrometer dan infra merah modifikasi (infra merah dekat) dengan sebagian spektrum tampak pada saluran merah dan saluran hijau. Cirinya dapat mencapai bagian dalam daun, sehingga rona pada foto infra merah daun tidak ditentukan berdasarkan warna tetapi oleh sifat jaringannya.

 

2) Berdasarkan posisi sumbu kamera

a) Foto Vertikal

Foto vertikal atau yang sebt juga foto tegak yaitu foto yang dibuat dengan sumbu kamre tegak lurus terhadap permukaan bumi. Kelemahan foto ini adalah foto yang ditampilkan hanya tampak atas. Selain itu, gambar yang dihasilkan dapat terhalang oleh awan atau pohon. Kelebihna foto vertikal ini adalah gambar yang dihasilkan serupa dengan peta serta memiliki skala yang konsisten.

b) Foto Condong

Foto condong atau juga yang disebu foto miring yaitu foto yang dibuat dengn sumbu kamera menyudut terhadap garis tegak lurus ke permukaan bumi dengan sudut condong sebesar 100 derajat atau lebih besar.

Foto condong terdiri dari dua jenis, yaitu:

- foto agak condong (low oblique photograph) yaitu foto yang dibuat apabila cakrawala tidak tampak pada foto.

- foto sangat condong (higih oblique photograph) nyaitu foto yang dibuat apabila cakrawala tampak pada foto.

 

3) Berdasarkan wahana yang digunakan

Berdasarkan wahana yang digunakan , citra foto dibedakan menjadi 3, yaitu:

- Foto udara, yaitu foto yang dibuat dengan menggunakan pesawat/balon udara, layang-layang, drone, crane, dll

- Foto satelit atau foto orbital yaitu foto yang dibuat dengan menggunakan satelit

- Foto antariksa, yaitu foto yang dibuat menggunakan pesawat ulang alik yang terbang ke luar angkasa.

4) Berdasarkan warna yang digunakan

Berdasarkan warna yang digunakan citria foto dapat dibedakan atas:

- Foto berwarna semu, yaitu warna citra pada foto tidak sama dengan warna aslinya. Misalnya pohon pohon yang berwarna hijau dan banyak memantulkan spketrum infra merah, pada foto tampak berwarna merah.

- Foto berwarna asli yaitu yang menggunakan warna asli atau sesuai dengan warna objek. Contoh: foto pankromatik berwarna.

 

b. Citra Non Foto

Citra non foto dihasilkan dengan sensor bukan dengan kamera. Citra non foto daapt dibedakan berdasarkan spektrum elektromagnetik, sumber sensor dan wahana yang digunakan.

1) Berdasarkan spektrum elektromagnetik yang digunakan

Berdasarkan spektrum elektromagnetik yang digunakan dalam penginderaan, citra non foto dibedakan atas:

a) Citra inframerah thermal, yaitu citra yang dibuat dengan spektrum infra merah thermal. Penginderaan pada spektrum ini mendasarkan atas beda suhu objek dan daya pancarnya pada citra tercermin dengan beda rona atau beda warnanya.

b) Citra radar dan citra gelombang mikro, yaitu citra yang dibuat dengan spectrum 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.

2) Berdasarkan sumber sensor yang digunakan

Berdasarkan sensor yang digunakan, citra non foto terdiri dari:

a) Citra tunggal, yakni citra yang dibuat dengan sensor tunggal, yang salurannya lebar.

b) Citra multispektral, yakni citra yang dibuat dengan sensor jamak, tetapi salurannya sempit, yang terdiri dari:

- Citra RBV (Return Beam Vidicon), sensornya berupa kamera yang hasilnya tidak dalam bentuk foto karena detektornya bukan film dan prosesnya non fotografik.

- Citra MSS (Multi Spektral Scanner), sensornya dapat menggunakan spektrum tampak maupun spektrum infra merah thermal. Citra ini dapat dibuat dari pesawat udara.

3) Berdasarkan wahana yang digunakan

Berdasarkan wahana yang digunakan, citra non foto dibagi atas:

a) Citra Dirgantara (Airborne Image), yaitu citra yang dibuat dengan wahana yang beroperasi di udara (dirgantara). Contoh: Citra infra merah thermal, citra radar dan citra MSS. Citra dirgantara ini jarang digunakan.

b) Citra Satelit (Satellite/Spaceborne Image), yaitu citra yang dibuat dari antariksa atau angkasa luar. Citra ini dibedakan lagi atas penggunaannya, yakni:

- Citra satelit untuk penginderaan planet. Contoh: Citra satelit Viking (AS), Citra satelit Venera (Rusia).

- Citra satelit untuk penginderaan cuaca. Contoh: NOAA (AS), Citra Meteor (Rusia).

- Citra satelit untuk penginderaan sumber daya bumi. Contoh: Citra Landsat (AS), Citra Soyuz (Rusia) dan Citra SPOT (Perancis).

- Citra satelit untuk penginderaan laut. Contoh: Citra Seasat (AS), Citra MOS (Jepang)

4. Interpretasi Citra

a. Pengertian Interpretasi Citra

Perekaman interaksi antara tenaga dan objek oleh sensor memghasilkan data atau citra. Data ini kemudian diolah dan dianalisis untuk mendapatkan informasi tentang objek tersebut. Proses analisis data inilah yang diseut interpretasi citra. Menurut Este dan Simonett (1975), interpretasi citra merupakan perbuatan mengkaji foto udara atau citra dengan maksud untuk mengidentifikasi objekdan menilai arti pentingnya objek tersebut. Jadi, di dalam interpretasi citra,penafsir mengkaji citra dan berupaya mengenali objek melalui tahapan kegiatan:deteksi, identifikasi, dan analisis. Alat yang digunakan untuk menginterpretasi citra disebut Stereoskop.

b. Unsur-Unsur Interpretasi Citra

1) Rona

Rona, adalah tingkat kecerahan/kegelapan suatu objek yang terdapat pada citra. Air laut memantulakn rona gelap sedangkan pasir memantukan rona terang.

2) Warna

Warna, adalah wujud tampak mata dengan menggunakan spektrum sempit, lebih sempit dari spektrum tampak. Misalnya warna cokelat kekuningan pada air menandakan air tersebut keruh.

3) Bentuk

Bentuk, merupakan variabel kualitatif yang mencerminkan konfigurasi atau kerangka objek. Bentuk merupakan atribut yang jelas dan khas sehingga banyak objek-objek di permukaan bumi dapat langsung dikenali pada saat interpretasi citra melalui unsur bentuk saja. Bentuk bisa saja persegi, lingkaran, segitiga, dan sejenisnya.

4) Ukuran

Ukuran adalah atribut objek yang meliputi jarak, luas, volume, ketinggian tempat dan kemiringan lereng. Ukuran merupakan faktor pengenal yang dapat digunakan untuk membedakan objek-objek sejenis yang terdapat pada foto udara sehingga dapat dikatakan bahwa ukuran sangat mencirikan suatu objek.

5) Tekstur

Tekstur, sering dinyatakan dengan kasar, sedang, dan halus. Contohnya pohon besar memiliki tekstur kasar, perkebunan sedang dan tanah kosong memiliki tekstur halus.

6) Pola

Pola atau susunan keruangan merupakan ciri yang menandai bagi banyak objek bentukan manusia dan bagi beberapa objek alamiah. Contoh aliran sungai di daerah pegunungan memiliki pola aliran radial sentrifugal. Contoh pola lain adalah memusat, seragam, dan acak.

7) Bayangan

Bayangan, bersifat menyembunyikan detail atau objek yang berada di daerah gelap. Objek atau gejala yang terletak di daerah bayangan biasanya hanya tampak samar-samar atau bahkan tidak tampak sama sekali. Meskipun bayangan membatasi gambaran penuh suatu objek pada foto udara, kadang justru menjadi kunci penting dalam interpretasi terutama untuk mengenali suatu objek yang justru kelihatan lebih tampak/jelas dengan melihat bayangannya. Dalam interpretasi citra, bayangan dapat dijelaskan dengan keberadaan dan arahnya pada arah mata angin.

8) Situs

Situs adalah tempat kedudukan suatu objek dengan objek lain di sekitarnya. Situs bukan merupakan ciri objek secara langsung tetapi dalam kaitannya dengan lingkungan sekitar. Contohnya pola pemukiman yang memanjang sejajar dengan jalan. 

9) Asosiasi

Asosiasi diartikan sebagai keterkaitan antara objek satu dengan objek lain. Adanya keterkaitan itu, maka terlihatnya suatu objek sering merupakan petunjuk bagi objek lain. Contohnya stasiun kereta berasosiasi dengan rel kereta di sekitarnya.

Contoh:

5. Langkah-langkah Interpretasi Citra

Interpretasi citra penginderaan jauh dengan langkah-langkah sebagai berikut:

• Deteksi yaitu upaya untuk mengetahui benda dan gejala di sekitar lingkungan kita dengan alat pengindera atau sensor. Deteksi dapat menentukan ada tidaknya suatu objek ayau fenomena khusus, misalnya hutan hutan tropis.
• Identifikasi secara menyeluruh disebut juga dengan pembacaan foto (photo reading), Identifikasi foto dilakukan denga cara mengklasifikasikan objek yang tampak berdasarkan pengetahuan tertentu. Identifikasi objek pada citra dilakukan berdasarkan ciri spektral, spasial dan temporal yang terekam oleh  sensor dengan menggunakan stereoskop.
• Analisis untuk mengelompokkan objek yang memiliki citra yang sama dengan identitas objek.
• Deduksi yaitu pemrosesan berdasarkan pada bukti yang mengarah pada hal yang lebih khusus. Pada tahap deduksi ini kesimpulan dan hipotesis dapat diambil.

C. Rangkuman

1. Penginderaan jauh adalah cara merekam objek, daerah, atau fenomena dengan menggunakan alat perekam tanpa kontak langsung dengan objek atau fenomena yang dikaji.
2. Komponenn penginderaan jauh terdiri atas sumber tenaga, atmosfer, interaksi antara tenaga objek, sensor, perolehan data dan pengguna data.
3. Citra adalah gambaran suatu objek yang tampak pada cermin melalui lensa kamera atau hasil penginderaan jauh yang dicetak.
4. Citra hasil pemnginderaan jauh dibedakan menjadi dua yaitu citra foto dan citra non foto.
5. Dalam menginterpretasi citra ada beberapa unsur yang perlu diperhatikan yaitu rona, warna, bentuk, ukuran, tekstur, bayangan, pola, situs da asosiasi.

D. Tugas Mandiri

1. Amatilah foto udara berikut

2. Buatlah tabel seperti pada contoh interpretasi pada uraian materi di atas.

3. Lakukan interpretasi dengan 9 unsur tadi pada setiap objek yang kalian pilih.

4. Kerjakan sesuai gaya belajar berupa gambar, mindmap, tabel dalam buku maupun secara digital.

5. Selamat mengerjakan semoga suskes.

Skala 1: 50.000