Penginderaan Citra Digital: PENGINDERAAN JAUH (INDERAJA)

Penginderaan Jauh

Penginderaan Jauh (Inderaja) adalah ilmu dan seni untuk memperoleh informasi tentang obyek, wilayah, atau gejala dengan cara menganalisis data yang diperoleh dengan menggunakan alat tanpa kontak langsung terhadap obyek, wilayah, atau gejala yang dikaji (Lillesand dan Kiefer). Inderaja berasal dari bahasa Inggris (remote sensing), bahasa Perancis (télédétection), bahasa Jerman (fernerkundung), bahasa Portugis (sensoriamento remota), bahasa Spanyol (perception remote) dan bahasa Rusia (distangtionaya). Contoh dari penginderaan jauh antara lain satelit pengamatan bumi, satelit cuaca, memonitor janin dengan ultrasonik dan wahana luar angkasa yang memantau planet dari orbit.

Pada masa modern, istilah penginderaan jauh mengacu kepada teknik yang melibatkan instrumen di pesawat atau pesawat luar angkasa dan dibedakan dengan penginderaan lainnya seperti penginderaan medis atau fotogrametri. Walaupun semua hal yang berhubungan dengan astronomi sebenarnya adalah penerapan dari penginderaan jauh (faktanya merupakan penginderaan jauh yang intensif), istilah "penginderaan jauh" umumnya lebih kepada yang berhubungan dengan teresterial dan pengamatan cuaca.

Ada 3 Hal penting dalam Penginderaan Jauh, yaitu :

Sumber energi/tenaga yang berasal dari matahari
Media perantara yang berupa gelombang elektromagnetik, dan
Sensor yang sensitif untuk siap spektrum gelombang elektromagnetik.

Sejarah Penginderaan Jauh

Tahun 1860 pemotretan dengan sukses dilakukan dari CAPTIVE BALLOONS, militer pertama kali menggunakan foto udara ketika perang Sipil Amerika.
Tahun 1900 teknologi fotografi berkembang dengan ditemukannya kamera lebih kecil, lensa lebih cepat dan film. 1909 Wilbur Wright is credited with taking the first photographs from an airplane.
Tahun 1918 dapat diproduksi foto udara sebanyak 56,000 prints dalam waktu 4 hari.
Tahun 1920 misi foto udara dengan “ amphibious bushplane” di Kanada.
Tahun 1939 Jerman menunjukkan betapa pentingnya interpretasi foto.
Sesudah perang dunia ke-2, teknik-teknik interpretasi foto udara dikembangkan lebih luas lagi untuk keperluan sipil.
Pemetaan topografi, geologi dan pemetaan untuk rekayasa secara terus menerus dilakukan sampai saat kini menggunakan foto udara.
Tahun 1970 teknologi radar mulai digunakan untuk keperluan sipil.
Teknik infrared dikembangkan selama perang untuk mengidentifikasi kamuflase fasilitas militer.
Satelit non-militer pertama yang didisain untuk mengumpulkan informasi tentang bumi diluncurkan, diberinama ERTS-1, kemudian berubah menjadi Landsat.
Beberapa sensor berwahana satelit diluncurkan untuk keperluan komunitas internasional seperti, SPOT, NOAA-AVHRR, ERS-1, JERS-1, IKONOS, Quickbird dll.

Proses Sistem Inderaja

Teknologi penginderaan jauh satelit merupakan penginderaan jauh non-fotografik, yang merupakan pengembangan dari penginderaan jauh fotografik atau fotogrametri. Konsep dasar penginderaan jauh terdiri atas beberapa elemen atau komponen, meliputi, sumber tenaga, atmosfer, interaksi tenaga dengan objek dipermukaan bumi, sensor, sistem pengolahan data, dan berbagai penggunaan data.

Gambar 1

Skema Proses Inderaja

Sumber : http://societykamaru.blogspot.co.id/2013/10/materi-lengkap-pengindraan-jauh.html

Pada dasarnya dalam penginderaan jauh mempunyai konsep yaitu memanfaatkan gelombang elektromagnetik untuk berinteraksi dengan suatu objek atau fenomena yang dikaji. terdapat tujuh elemen yang berhubungan dengan penginderaan jauh, yaitu :

Sumber energi
Radiasi dan Atmosfer
Interaksi gelombang elektromagnetik dengan target
Perekaman oleh sensor
Transmisi
Penerimaan
Proses gelombang elektromagnetik, interpretasi dan analisis serta aplikasinya

Berdasarkan panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan, system dalam penginderaan jauh dapat dibedakan menjadi :

Penginderaan jauh visibel dan inframerah, sumber energi yang digunakan adalah matahari dengan puncak radiasinya 0,5 µm. Data yang diperoleh tergantung pada kemampuan terget merekfleksikan radiasi elektromagnetik matahari. selanjutnya informasi mengenai target dapat diperoleh melalui spektrum refleksinya.
Penginderaan jauh inframerah termal, sumber energi yang digunakan adalah energi radiasi dari target yang bersangkutan. Dasarnya adalah, seperti telah dibahas sebelumnya mengenai sifat radiasi eletromagnetik, bahwa semua benda pada temperatur diatas 0°K atau -273°C memancarkan radiasi elektromagnetik terus-menerus dengan pncak radiasi ± 10 µm.
Penginderaan jauh gelombang pendek, sistem penginderaan jauh ini memiliki dua tipe yaitu pasif dan aktif. Sistem pasif adalah sistem yang menggunakan energi yang tersedia, yaitu matahari. untuk seluruh energi yang direfleksikan, sensor pasif hanya dapat digunakan saat ada penyinaran matahari, pada malam hari tidak ada refleksi energi matahari yang dapat digunakan. Sistem aktif adalah sistem penginderaan jauh yang menggunakan energi yang diemisikan sendiri (tidak menggunakan matahari sebagai sumber energi).

Gambar 2

Sensor Pasif dan Sensor Aktif

Sumber : http://www.geologinesia.com/2016/12/6-komponen-penginderaan-jauh.html

Penggunaan citra penginderaan jauh satelit semakin disukai oleh para pengguna terutama pengolaan wilayah, karena citra penginderaan jauh satelt mempunyai beberapa kelebihan yaitu :

Citra menggambarkan objek, dan gejala permukaan bumi dengan wujud dan letak objek mirip dengan wujud dan letak dibumi, relatif lengkap, meliputi daerah yang luas dan permanen.
Jenis citra tertentu dapat mewujudkan dalam tiga dimensi, sehingga memperjelas kondisi relief dan memungkinkan pengukuran tinggi.
Karakteristik objek yang tidak tampak mata dapat diwujudkan dalam bentuk citra, seperti perbedaan suhu, kebocoran pipa gas bawah tanah, kebakaran tambang dibawah tanah, mudah dikenali dengan menggunakan citra inframerah termal.
Citra dapat dibuat cepat meskipun daerahnya secara terstrial sulit dijelajahi.
Citra dapat dibuat dengan periode pendek, misalnya NOAA setiap hari, landsat setiap 16 hari, SPOT setiap 24 hari. Citra merupakan alat yang baik untuk memantau perubahan yang relatif cepat, seperti pembukaan daerah hutan, pemekaran kota, perluasan garapan, perubahan kualitas lingkungan.

Komponen Penginderaan Jauh

A. Sumber Tenaga

Pengindraan jauh menggunakan dua sumber tenaga yaitu sumber tenaga matahari dan sumber tenaga buatan. Sumber tenaga buatan ada sebagai pengganti sumber matahari karena ketika malam hari di suatu tempat tidak ada sumber tenaga maka dipakai sumber buatan yang disebut dengan tenaga pulsa. Pengindraan jauh yang menggunakan tenaga matahari dikenal dengan sistem pasif. Sedangkan pengindraan jauh yang menggunakan tenaga buatan disebut dengan sistem aktif. jumlah yang diterima oleh objek disetiap tempat berbeda-beda, hal ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain.

1. Waktu penyinaran

Jumlah energi yang diterima oleh objek pada saat matahari tegak lurus (siang hari) lebih besar daripada saat posisi miring (sore hari). Makin banyak energi yang diterima objek, makin cerah warna objek tersebut.

2. Bentuk permukaan bumi

Permukaan bumi yang bertopografi halus dan memiliki warna cerah pada permukaannya lebih banyak memantulkan sinar matahari dibandingkan permukaan yang bertopografi kasar dan berwarna gelap. Sehingga daerah bertopografi halus dan cerah terlihat lebih terang dan jelas.

3. Keadaan cuaca

Kondisi cuaca pada saat pemotretan mempengaruhi kemampuan sumber tenaga dalam memancarkan dan memantulkan. Misalnya kondisi udara yang berkabut menyebabkan hasil inderaja menjadi tidak begitu jelas atau bahkan tidak terlihat.

B. Atmosfer

Lapisan udara yang terdiri atas berbagai jenis gas, seperti O2, CO2, nitrogen, hidrogen dan helium. Molekul-molekul gas yang terdapat di dalam atmosfer tersebut dapat menyerap, memantulkan dan melewatkan radiasi elektromagnetik. Di dalam inderaja terdapat istilah Jendela Atmosfer, yaitu bagian spektrum elektromagnetik yang dapat mencapai bumi. Keadaan di atmosfer dapat menjadi penghalang pancaran sumber tenaga yang mencapai ke permukaan bumi. Kondisi cuaca yang berawan menyebabkan sumber tenaga tidak dapat mencapai permukaan bumi.

C. Interaksi antara Tenaga dengan Objek

Objek adalah segala sesuatu yang menjadi sasaran dalam penginderaan jauh seperti atmosfer, biosfer, hidrosfer, dan litosfer. Interaksi antara tenaga atau radiasi dengan objek yang terdapat di permukaan bumi dapat dikelompokkan menjadi 3 bentuk, yaitu sebagai berikut :

Absorption (A), yaitu proses diserapnya tenaga oleh objek
Transmission (T), yaitu proses diteruskannya tenaga oleh objek
Reflection (R), yaitu proses dipantulkannya tenaga oleh objek

Interaksi antara tenaga atau energi dengan objek-objek di permukaan bumi akan menghasilkan pancaran sinyal dan pantulan yang bersifat sangat selektif. Jika karakteristik objek di permukaan bumi bertekstur halus, permukaan objek akan bersifat seperti cermin sehingga hampir semua energi dipantulkan dengan arah yang sama atau disebut specular reflection. Adapun jika permukaan objek memiliki tekstur kasar, maka hampir semua tenaga dipantulkan ke berbagai arah atau disebut difuse reflection.

D. Sensor dan Wahana

1. Sensor

Merupakan alat pemantau yang dipasang pada wahana, baik pesawat maupun satelit. Sensor dapat dibedakan menjadi dua :

Sensor fotografik, merekam objek melalui proses kimiawi. Sensor ini menghasilkan foto. Sensor yang dipasang pada pesawat menghasilkan citra foto (foto udara), sensor yang dipasang pada satelit menghasilkan citra satelit (foto satelit).
Sensor elektronik, bekerja secara elektrik dalam bentuk sinyal. Sinyal elektrik ini direkam dalam pada pita magnetik yang kemudian dapat diproses menjadi data visual atau data digital dengan menggunakan komputer. Kemudian lebih dikenal dengan sebutan citra.

2. Wahana

Adalah kendaraan/media yang digunakan untuk membawa sensor guna mendapatkan inderaja. Berdasarkan ketinggian persedaran dan tempat pemantauannya di angkasa, wahana dapat dibedakan menjadi tiga kelompok :

Pesawat terbang rendah sampai menengah yang ketinggian peredarannya antara 1.000 – 9.000 meter di atas permukaan bumi.
Pesawat terbang tinggi, yaitu pesawat yang ketinggian peredarannya lebih dari 18.000 meter di atas permukaan bumi.
Satelit, wahana yang peredarannya antara 400 km – 900 km di luar atmosfer bumi.

E. Perolehan Data

Data yang diperoleh dari Inderaja ada 2 jenis, yaitu :

Data manual, didapatkan melalui kegiatan interpretasi citra. guna melakukan interpretasi manual diperlukan alat bantu bernama Stereoskop. stereoskop dapat digunakan untuk melihat objek dalam bentuk tiga dimensi.
Data numerik (digital), diperoleh melalui penggunaan software khusus penginderaan jauh yang diterapkan pada komputer.

F. Penggunaan Data

Penggunaan data merupakan komponen akhir yang penting dalam sistem inderaja, yaitu orang atau lembaga yang memanfaatkan hasil inderaja. Jika tidak ada pengguna, maka data inderaja tidak ada manfaatnya. Salah satu lembaga yang menggunakan data inderaja misalnya, adalah :

Bidang Militer
Bidang Kependudukan
Bidang Pemetaan
Bidang Meteorologi dan Klimatolog.

Keterbatasan Inderaja

Selain memiliki keunggulan, sistem penginderaan jauh juga memiliki keterbatasan diantaranya :

Ketersediaan Citra SLAR yang belum sebanyak ketersediaan citra lainnya. dari citra yang ada juga belum banyak diketahui serta dimanfaatkan (Lillesand dan Kiefer, 1979).
Harga Citra yang relative mahal dari pengadaan citra lainnya (Curran, 1985)

Kelemahan Inderaja

Walaupun mempunyai banyak kelebuhan, penginderaan jauh juga memiliki kelemahan antara lain :

Tidak semua data terkait objek dapat ditangkap sensor. Sistem citra penginderaan jauh tidak mampu menyadap kualitas objek misalnya berapa jumlah panen padi tiap tahunnya, kualitas tanah, sususan penduduk, dll.
Orang yang menggunakan harus memiliki keahlian khusus.
Ketelitian interpretasi citra tergantung dari kejelasan wujud objek atau gejala pada citra.
Sulit untuk memperoleh citra foto ataupun citra nonfoto.
Peralatan yang digunakan mahal, meskipun penggunaannya menghemat biaya.

Kegunaan Inderaja dalam Perencanaan Wilayah dan Kota

Manfaat penginderaan jauh dalam bidang Perencanaan Wilayah dan Kota adalah sebagai berikut :