Download - Pengolahan Data Citra Satelit
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
1/14
MODUL IPENGENALAN CITRA DIGITAL
1. Tujuan
Memahami cara penyimpanan citra digital
Memahami konsep resolusi spasial
Mampu menampilkan citra digital dalam penyajian Gray Scale , Pseudo Color dan
Composit Color
Mampu melakukan pengenalan objek secara visual
2. Teori
Citra digital adalah citra yang diperoleh, disimpan, dimanipulasi, dan ditampilkan dengan
basis logika biner (Danoedoro, 2012). Menurut kamus Webster, citra adalah suatu
reprsentasi, kemiripan, atau imitasi dari suatu objek atau benda. Setiap citra digital
memiliki beberapa karakteristik, antara lain ukuran citra , resolusi, dan format nilainya.
Umumnya citra digital berbentuk persegi panjang yang memiliki lebar dan tinggi tertentu.
Ukuran ini biasanya dinyatakan dalam banyaknya titik atau piksel. Citra digital dihasilkan
melalui bantuan pemindai atau skanner (scanner), meskipun dewasa ini citra digital juga
bisa diperoleh melalui berbagai macam kamera digital dengan harga murah, bahkan yang
telah terintegrasi dengan telepon seluler sekalipun.
Citra digital penginderaan jauh diperoleh dari sistem perakaman melalui sensor yang
dipasang pada pesawat terbang ataupun satelit. Citra dalam format digital ini disimpan
pada media megnetik, optic, ataupun media lainnya (hard disk, compact disk, atau flash
disk).
2.1
Bagaimana Citra Digital Diperoleh
Citra digital merupakan model dua dimensional dari objek yang sudah ada. Objek yang
sudah ada tersebut dapat berupa kenampakan nyata dipermukaan bumi, tetapi dapat
pula berupa gambar atau citra yang diperoleh melaluiproses lain, misalnya peta hasil
penggambaran tangan. Salah satu contoh alat yang paling umum untuk mengubah
kenampakan digital menjadi citra digital ialah skanner. Skanner atau pelarik/pemindai
adalah suatu alat optic elektronik yang dapat dipakai untuk menangkap informasi pantulan
atau pancaran gelombang elektromagnetik dari suatu permukaan secara tidak serentak.Tidak serentak maksudnya adalah bagian demi bagian permukaan yang direkam diindera
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
2/14
oleh sensor secara berurutan sebagai fungsi waktu. Proses kerja pelarik tidak dapat
dilepaskan dari proses kerja komputer karena tipe data yang dihasilkan pun biasanya
harus diolah dengan komputer. Kemampuan komputer dalam mengubah informasi
pantulan atau pancaran elektromagnetik berbeda-beda. Kemungkinan informasi yang
dimiliki oleh setiap piksel berkisar 0 – 255 pada sensor yang bekerja 8 bit. Variasi ini sesuai
dengan variasi pantulan yang diberikan oleh objek sehingga konfigurasi piksel ini
menghasilkan gambar.
2.2 Cara Penyimpanan Citra Digital
Sistem penyimpanan citra dalam bentuk baris dan kolom disebut sistem raster, dimana
setiap unsur data disimpan dalam alamat yang jelas dan konsisten, menurut posisinya
dalam baris dan kolom. Sistem penyimpanan seperti ini dianggap boros dalampenggunaan media penyimpanan. Kebutuhan akan sistem penyimpanan yang efisien
semakin terasa dengan digunakannya sensor multipsektral. Melalui sensor semacam ini,
beberapa citra yang menggambarkan objek yang sama dihasilkan, namun menyajikan
variasi rona/nilai piksel yang berbeda. Variasi ini tergantung pada saluran (band) yang
digunakan. Misalkan suatu sistem sensor mempunyai tiga saluran maka berkas (file) citra
yang dihasilkan akan mengandung informasi ketiga saluran tersebut.
a.
Band Sequential (BSQ)Format BSQ, citra yang dihasilkan dari setiap saluran disimpan sebagai file yang
terpisah. Urutan penyimpanan data pun dilakukan mulai dari baris pertama saluran 1,
baris kedua, bari ketiga,…baris terkahir. Data ini disimpan sebagai file saluran 1.
Kemudian mulai lagi dari baris pertama, untuk saluran 2, sampai dengan baris terkahir.
Jadi untuk sistem sensor 7 saluran, dihasilkan 7 file.
b. Band Interlaved by Line (BIL)
Format BIL, penyimpanan dilakukan mulai dari baris pertama sluran 1, kemudian
dilanjutkan dengan baris pertama saluran 2, …. Baris pertama saluran n. Setelah itu,
dilanjutkan dengan baris ke 2 saluran 1, baris ke 2 saluran ke 2, …. Baris ke 2 saluran
ke n. Dengan format BIL, seluruh data citra pada n saluran akan disimpan sebagai
satu file.
c. Band Interlaved by Pixel (BIP)
Forma BIP mempunyai kemiripan dengan format BIL. Hanya saja selang selingnya
bukan per baris melainkan per piksel. Penyimpanan dimulai dari piksel pertama (pojok
kiri atas) baris pertama saluran 1, piksel pertama baris pertama saluran 2, … barispertama saluran n. Begitu seterusnya, sampai pada piksel terakhir baris terkahir
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
3/14
saluran 1, piksel terakhir baris terkahir saluran 2, …. Piksel terkahir baris n. Datanya
disimpan dalam satu file.
d. Run-length Encoding (RLE)
Prinsip penyimpanan data dengan format ini adalah mengekspresikan kembali jumlah
piksel yang berurutan dengan nilai yang sama, sebagai satu pasangan nilai. Apabila
pada satu baris pelarikan terdapat beberapa piksel dengan nilai sama maka nilai-nilai
ini tidak perlu setiap setiap kali disimpan sebagai byte terpisah.
2.3 Bagaimana Data Digital Ditampilkan sebagai Gambar
Citra byte (byte map) memerlukan suatu media yang dapat menggambarkannya secara visual
dan mudah ditangkap oleh indra penglihatan. Citra ini masih harus ditampilkan pada layar
monitor agar dapat diamati oleh pengguna atau analis secara interaktif. Perangkat lunak
seperti Idrisi membaca kembali byte demi byte pada data citra digital itu, kemudian
menampilkannya sebagai titik-titik gambar dengan warna atau tingkat keabuan tertentu,
sesuai dengan nilai byte-nya. iksel yang pertama terbaca ditempatkan pada pojok kiri atas
layar monitor. Pada data digital satelit yang diperoleh dari stasiun penerima, menyertakan
header file yang berisi berbagai informasi perekaman, termasuk tanggal perekaman satelit,
kemiringa senor, dsb. Kesalahan pembacaan header file berakibat pada kesalahan
penempatan piksel di sepanjang baris dan kolom layar.
2.4 Konsep Resolusi
Resolusi adalah kemampuan suatu sistem optic elektrinik untuk membedakan informasi yang
secara spasial berdekatan atau secara spectral mempunyai kemiripan (Swain dan Davis,
1978). Dalam bidang penginderaan jauh terdapat empat konsep resolusi yang sangat penting,
yaitu: resolusi spasial, resolusi spectral, resolusi radiometric, dan resolusi temporal.
a. Resolusi SpsialResolusi spasial adalah ukuran terkecil objek yang masih dapat dideteksi oleh suatu sistem
pencitraan. Semakin kecil ukuran objek (terkecil) yang dapat dideteksi, semakin halus atau
tinggi resolusi spasialnya. Citra satelit SPOT yang beresolusi 10 dan 20 meter dapat disebut
beresolusi tinggi dibandingkan dengan citra satelit Landsat TM yang beresolusi 30 meter.
Hubungan antara skala dengan resolusi citra diperkenalkan oleh Tobler (1987) dimana
skala = 1/(2000 x resolusi citra). Jika menggunakan citra SPOT maka skala peta yang
dihasilkan = 1/(2000 x 10) = 1 : 20.000, seangkan jika menggunakan citra Landsat ETM
dihasilkan skala = 1/(2000 x30) = 1 : 60.000 (Baja. 2012). Menurut Aronoff (2005) skala
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
4/14
= f/H, dima f = panjang focus lensa, dan H = Jarak dari pusat lensa ke permukaan medan
(tinggi wahana).
b. Resolusi Spektral
Resolusi spectral adalah kemampuan suatu sistem optic-elektronik untuk membedakan
informasi (objek) berdasarkan pantulan atau pancaran spektralnya. Semakin banyak
jumlah salurannya semakin tinggi kemungkinannya untuk membedakan objek
berdasarkan respons spektralnya. Dengan kata lain, semakin sempit interval panjang
gelombangnya dan atau semakin banyak jumlah salurannya, semakin tinggi pula resolusi
spketralnya. Landsat dengan 7 saluran memiliki resolusi spectral lebih tinggi dibandingkan
dengan SPOT yang hanya memiliki 4 saluran.
c. Resolusi Radiometrik
Kemampuan sensor dalam mencatat respons spectral objek dinyatakan sebagai resolusi
radiometric. Sistem koding (mengubah intensitas pantulan atau pancaran spectral menjadi
angka digital) 4 bit akan mengubah intensitas pantulan atau pancaran menjadi 2 4 = 16
tingkatan, dari yang paling lemah 0 sampai terkuat 15. Sendangkan kemampuan koding
dengan 8 bit = 28 = 256, memiliki kemampuan menyajikan gambar dari 0 – 255 tingkat
keabuan.
d. Resolusi Temporal
Resolusi temporal adalah kemampuan suatu sistem untuk merekam ulang daerah yang
sama. Satuan resolusi temporal adalah jam atau hari. Landsat dapat merekam wilayah
yang sama pada setiap 16 hari, sedangkan SPOT setiap 26 hari.
3. Pengenalan Idrisi
Idrisi adalah software pengolah data citra digital yang memiliki fungsi analisis raster dan
vektor, analisis SIG untuk pemodelan spasial, peningkatan kualitas citra serta klasifikasi
multispektral. Termasuk untuk pemantauan lingkungan dan pengelolaan sumberdaya alam,
pemodelan perubahan penggunaan lahan. Selain itu Idrisi memiliki kemampuan dalam
melakukan analisis spasial multikriteria, multi-tujuan, ketidakpastian dan analisis risiko,
pemodelan simulasi, interpolasi spasial dan karakterisasi statistik. Software ini pada umumnya
dibutuhkan untuk mengelola data penginderaan jauh. Meskipun memiliki kemampuan yang
sangat canggih, namun software ini mudah digunakan.
Idrisi terdiri dari 300 modul program yang dihubungkan dengan pengguna melalui menu dan
toolbar. Modul-modul tersebut menyediakan fasilitas untuk input data, pengelolaan layar/area
kerja, analisis geografis dan penginderaan jauh.
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
5/14
3.1 Mulai dengan Idrisi
Untuk memulai idrisi klik dua kali ikon idrisi, selanjutnya akan terbuka lingkup kerja idrisi
seperti pada gambar 1. Setelah sistem terbuka terdapat empat komponen yang berbeda,
yaitu: (1) bagian atas terdiri dari menu utama, (2) di bawah menu utama terdapat toolbar
yang digunakan untuk mengontrol tampilan dan mengakses modul-modul yang
diinginkan (3) di bawah toolbar terdapat ruang kerja utama, (4) selanjutnya diikuti oleh
status bar.
Gambar 1.1 Lingkup kerja Idrisi
3.2 Explorer Idrisi
Klik pada menu File->IDRISI Explorer, selanjutnya akan ditampilkan kotak dialog yang
merupakan utilitas Idrisi Explorer yang berfungsi untuk mengelola dan mengeksplorasi
file dan proyek idrisi. Gunaka Idrisi Explorer untuk mengatur lingkungan proyek anda,
mengelola file group, review data, file tampilan, termasuk perintah copy, delete, rename,
dan Move To.
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
6/14
Gambar 1.2 IDRISI Explorer
3.3 Projects
Setelah Idrisi Explorer terbuka, maka klik Projects untuk mengatur lingkungan projek
folder tempat menyimpan file-file kerja. Pastikan bahwa Editor yang berada di bawah
Projects terbuka. Panel Editor menunjukkan folder kerja dan sumberdaya yang dimiliki
oleh Projects.
a. Buat sebuah folder kerja, d:\idrisi\latihan1\
b. Pilih Tab Projects
c. Klik kanan default, pilih New Project
d. Pilih folder yang sudah dibuat sebelumnya
e. Di bawah default akan terbentuk nama proje sesuai dengan nama folder.
f. Ganti nama projek dengan mengubah name yang ada pada Editor sesuai yang
diinginkan. Dalam percobaan ini gunakan nama projek: Latihan 1
g. Copy data yang sudah disiapkan dalam latihan ini ke dalam folder yang telah dibuat
3.4 Display Launcher
Modul yang paling sering digunakan memiliki ikon toolbar, salah satunya adalah DISPLAY
Launcher. Klik ikon display untuk menampilkan kotak dialog DISPLAY Launcher, atau
pilih menu Display->DISPLAY Launcher, bisa juga menggunakan mengklik dropdown list
panah pada Shortcut dan gulir ke bawah sampai Anda menemukan DISPLAY Launcher.
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
7/14
Gambar 1.3 Cara menampilkan Kotak dialog DISPLAY Launcher
Gambar 1.4 Kotak dialog DISPLAY Launcher
Kotak dialog DISPLAY Launcher terdiri dari dua tab, yaitu: Parameters dan Advanced
Palette/Symbol Selection . Tab Parameters terdiri dari beberapa komponen seperti
komponen tipe file yang ingin ditampilkan, skala pewarnaan, teks box pemilihan file
citra, dan pilihan palette warna, sedangkan Tab Advanced Palette/Symbol Selection
memiliki komponen pengaturan warna yang lebih kompleks.
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
8/14
3.5 Menampilkan Citra Digital
Pada praktikum ini akan ditampilkan citra digital daerah Kabupaten Mamuju. Untuk
kebutuhan tersebut dapat mengikuti langkah-langkah berikut:
a. Tampilkan kotak dialog DISPLAY Launcher
b. Pilih nama file dengan mengklik tombol yang terdapat di belakang text box.
c. Kemudian klik tombol Ok. Untuk sementara gunakan default skala pewarnaan dan
Palette.
Gambar 1.5 Tampilan Citra Kab. Mamuju
3.6 Cursor Inquiry Mode
Cursor inquiry mode digunakan untuk mengetahui nilai spketral dan lokasi pada sebuah
tempat yang diklik. Nilai spektra ditampilkan tepat pada lokasi yang diklik sedangkan
koordinat bumi lokasi yang diklik dapat dilihat pada status bar. Pada status bar terdapat
dua jenis lokasi yang ditampilkan, yaitu: lokasi kolom dan baris dari piksel-piksel yang
membangun citra, sedangkan yang kedua adalah pasangan koordinat bumi. Aktifkan
tombol Cursor inquiry mode dengan mengklik tombol yang terdapat pada toolbar.
Selanjutnya klik salah satu lokasi dalam citra, amati nilai spektral dan koordinatnya.
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
9/14
Gambar 1.6 Nilai spektral dan koordinat citra
3.7 Zoom Image
Citra digital yang ditampilkan dapat diperbesar maupun diperkecil sesuai dengan yang
diinginkan. Terdapat lima buah tombol yang dapat digunakan untuk mengeksploitasi
citra, yaitu: Zoom In, Zoom Out, Zoom Window, Full Extent Normal, dan Full Extend
Maximized.
a. Zoom in digunakan untuk memperbesar citra dengan menempatkan di tengah-tengah
layar tampilan titik yang diklik.
b. Zoom Out digunakan untuk memperkecil citra dengan menempatkan di tengah-
tengah layar tampilan titik yang diklik.
c. Zoom Window digunakan untuk memperbesar citra berdasarkan kotak yang di drag
pada citra.
d. Full Extent Normal digunakan untuk mengembalikan tampilan citra dan kotak
tampilan citra scara deafult
e. Full Extent Maximized digunakan untuk mengembalikan tampilan citra dan kotak
tampilan citra penuh pada layar.
Nilai Spektral
Koordinat
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
10/14
4. Pengenalan Citra LANDSAT 7 ETM+
Satelit Landsat (Land Satelite ), milik Amerika Serikat, pertama kali diluncurkan pada tahun
1972 dengan nama ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite – I ). Proyek eksperimental
ini sukses dan dilanjutkan dengan peluncuran selanjutnya, seri kedua dengan nama Landsat.Seri Landsat hingga saat ini adalah Landsat 8. Sebelum Landsat 8, tahun 2003 diluncurkan
Landsat 7.
Citra LANDSAT 7 ETM+ terdiri dari 7 bands (kanal), dimana masing-masing kanal memiliki
fungsi yang spesifik bagi analisis kenampakan di permukaan bumi. Tabel 1 menyajikan
karakteristik citra LANDSAT ETM+ yang menjelaskan kisaran spaktrum masing-masing band
dan fungsi masing-masing.
Tabel 1 Karakteristik citra Landsat ETM+
Band spaektralKisaran
spectrum (m)Resolusi (m) Fungsi/kegunaan
1 (Biru) 0.45 – 0.52 30 x 30 Untuk melihat penetrasi air, dan diskriminasitanah dan vegetasi
2 (Hijau) 0.52 – 0.60 30 x 30 Untuk melihat penetrasi air, dan puncak
reflektansi kehijauan vegetasi
3 (Merah) 0.63 – 0.69 30 x 30 Absorbsi klorofil, reflektansi tanah-tanah
kering
4 (Infra merah dekat) 0.76 – 0.90 30 x 30 Memisahkan tanah (daratan) dan air,
melihat vegetasi yang subur
5 (Infra merah dekat) 1.55 – 1.75 30 x 30 Menganalisis kelengasan (moisture) tanah
dan vegetasi
7 (Infra merah
tengah)
2.08 – 2.35 30 x 30 Identifikasi penetrasi kabut (haze), dan
mengenal tipe batuan dan tanah
6 (Termal infra
merah)
10.4 – 12.50 120 x 120 Pemetaan termal seperti kebakaran
Secara umum, kurva ideal di alam antara sensitivitas panjang gelombang yang digunakan
dan obyek/fenomena di bumi dapat diilustrasikan sebagaimana terlihat pada Ganbar 1. Ini
menunjukkan bahwa nilai reflektansi air sangat rendah (terutama pada panjang gelombang
yang panjang) sehingga air, atau obyek basah selalu tampak gelap pada panjang gelombang
yang panjang. Sedangkan tanah terbuka (bare land) dan bangunan-bangunan di perkotaan
dan kawasan industri memiliki nilai reflektansi yang sangat tinggi, sehingga kelihatan sangat
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
11/14
cerah. Nilai reflektansi vegetasi (hutan) tinggi pada panjang gelombang antara 0.7 dan 1.1 m
(lihat Gambar 1) sehingga hutan kelihatan cerah pada kisaran tersebut.
Gambar 1.7 Pola reflektansi vegetasi, tanah, dan air.
4.1 Karakteristik Citra Landsat
a. Perhatikan dan catat jenis penyimpanan citra yang diperoleh.
b. Buka file *.hdr dan catat:
Resolusi spasial
Resolusi spektral
Resolusi radiometrik
Jumlah kolom
Jumlah baris
Satuan unit penyimpanan
d. Buka file *.map dan catat:
Sistem proyeksi
Zone
e. Buka file *.tab dan catat:
X minimum
X maksimum
Y minimum
Y maksimum
f. Kenalilah beberapa kenampakan/obyek seperti laut/air, pemukiman, sawah,ladang/kebun, tanah terbuka dll. Kemudian display setiap band (1 hingga 3). Ambil
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
12/14
beberapa sample untuk setiap kenampakan dan identifikasi nomor digitalnya (digital
number, DN), menggunakan tombol . Ingat bahwa DN berkisar dari 0 (sangat
gelap) hingga 255 (sangat cerah). Dengan mengambil 3 sample per Band, lengkapilah
Tabel 2, dan jawab pertanyaan-pertanyaan berikut.
Tabel 2. DN beberapa kenampakan citra
Kenampakan Band1
(B)
Band 2(G)
Band 3(R)
Band 4
(IR)
Band 5
(NIR)
Band 7
(MIR)
Air Sungai/Laut Sample 1
Sample 2
Sample 3
Hutan lebat Sample 1
Sample 2
Sample 3
Semak/hutan
jarang
Sample 1
Sample 2
Sample 3
Sawah Sample 1
Sample 2
Sample 3
Kebun/ladang Sample 1
Sample 2
Sample 3
Kenampakan yang memiliki nilai DN tertinggi adalah …………. , dan pada band …….
Mengapa demikian?
……………………………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………………....
Kenampakan yang memiliki nilai DN terendah adalah …………. , dan pada band …….
Mengapa demikian?
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
13/14
……………………………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………………....
Lihat Tabel 1 untuk menjawab pertanyaan di atas! Dan juga lihat grafik penyebaran pola
reflektansi seperti terlihat pada Gambar 1. Kemudian, untuk setiap band plot nilai-nilai
tersebut kedalam kurva berikut (halaman berikut) dengan menggunakan nilai rata-rata sample
di atas:
Band 1 Band 2 Band 3 Band 4 Band 5
Gambar 2: Plotting antara kenampakan obyek dengan nilai digital pada citra Landsat ETM+
4.2 Alternatif Tampilan Citra
a. Sajikan Citra Landsat Band 5 dan Band 7 dalam Gray Scale , kemudian bandingkan
hasilnya dengan proses penyajian Pseudo Color seperti yang telah dilakukan pada 4.1.
Perbedaan apa yang dapat anda saksikan diantara keduanya.
b. Citra komposit warna merupakan paduan dari citra beberapa saluran yang berbeda.
Pembuatan citra komposit warna dilakukan dengan memberi warna dasar merah, hijau
dan biru pada tiga saluran band tunggal yang dipilih. Perpaduan antara ketiga saluran
tersebut akan menghasilkan citra baru dengan tampilan warna yang merupakan
perpaduan dari ketiga warna dasar. Penyusunan citra komposit warna dimaksudkan
untuk memperoleh gambaran visual yang lebih baik sehingga pengenalan obyek dan
pemilihan sampel dapat dilakukan.
255
180
120
-
8/19/2019 Pengolahan Data Citra Satelit
14/14
5. Pengenalan Citra SPOT
Tugas anda di rumah untuk melakukan hal yang sama pada citra Landsat menggunakan
data citra SPOT.