Pertemuan 1
LANDSAT
"Karakteristik , sensor yang dibawa , kegunaan atau pemanfaatan Landsat 1-8"
Landsat adalah salah satu wahana penginderaan jauh yang diluncurkan pertama kali pada tahun 1972 (Sutanto, 1994).
· Landsat 1 (mulanya dinamakan Earth Resources Technology Satellite 1) – diluncurkan 23 Juli 1972, operasi berakhir tahun 1978
· Landsat 2 – diluncurkan 22 Januari 1975, berakhir 1981
· Landsat 3 – diluncurkan 5 Maret 1978, berakhir 1983
· Landsat 4 – diluncurkan 16 Juli 1982, berakhir 1993
· Landsat 5 – diluncurkan 1 Maret 1984, masih berfungsi
· Landsat 6 – diluncurkan 5 Oktober 1993, gagal mencapai orbit
· Landsat 7 – diluncurkan 15 April 1999, masih berfungsi (sekarang sensor bermasalah (stripping))
· Landsat 8 – 2013 ?? (indonesia siap gunakan (LAPAN))
Gambar Landat
Landsat (Land Satellites) merupakan satelit sumberdaya bumi yang paling sering digunakan. Pada mulanya bernama ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite). Pertama kali diluncurkan pada tanggal 23 Juli 1972 yang mengorbit hanya sampai dengan tanggal 6 Januari 1978. Satelit Landsat mengorbit bumi selaras matahari (sunsynchronous). Bersamaan dengan waktu peluncuran ERTS-B tanggal 22 Juli 1975, NASA (National Aeronautic and Space Administration) secara resmi mengubah program ERTS menjadi program Landsat (untuk membedakan dengan program satelit oseanografi ”Seasat” yang telah direncanakan) sehingga ERTS-1 dan ERTS-B menjadi Landsat -1 dan Landsat-2. Peluncuran Landsat -3 dilakukan pada tanggal 5 Maret 1978.
Konfigurasi dasar satelit Landsat 1, 2, dan 3 adalah berbentuk kupu-kupu dengan tinggi kurang lebih 3 (tiga) meter, bergaris tengah 1,5 meter dengan panel matahari yang melintang kurang lebih 4 meter. Berat satelit Landsat kurang lebih 815 kg dan diluncurkan dengan orbit lingkarnya pada ketinggian 920 km. Orbit satelit melalui 90 Kutub Utara dan Kutub Selatan, mengelilingi bumi satu kali dalam 103 menit pada jarak 2.760 km di equator sehingga menghasilkan 14 kali orbit dalam sehari. Landsat 1, 2, dan 3 diluncurkan ke orbit, melintasi equator pada jam 9.42’ siang hari waktu setempat. Sensor Landsat meliput lebar rekaman 185 km. Landsat 1 dan 2 membawa 2 sensor, yaitu RBV (Return Beam Vidicon) dan MSS (Multispectral Scanner). Pada Landsat-3, memiliki rancang bangun yang berbeda, yaitu ada tambahan saluran termal (10,4 – 12,6) mm pada sensor MSS dan resolusi spasial sistem RBV ditingkatkan dengan menggunakan sistem 2 kamera lebar (bukan multispektral). Namun saluran termal pada Landsat-3 MSS mengalami masalah dalam pengoperasiannya, menyebabkan kegagalan, sehingga hanya empat saluran yang dapat meyajikan data dan resolusinya 79 m. Sensor RBV pada Landsat-3 ini membuahkan citra berspektrum lebar dengan faktor peningkatan medan sebesar 2,6 dibandingkan RBV multispektral pada Landsat-1 dan Landsat-2.
Selanjutnya diorbitkan Landsat-4 dan Landsat-5, yang merupakan pengembangan daripada Landsat-1, 2 dan 3. Ada beberapa kelebihan daripada Landsat-4 dan 5 dibandingkan dengan Landsat-1, 2 dan 3, antara lain :
· stabilitas yang semakin baik,
· peningkatan sensor spasial,
· kepekaan radiometrik,
· laju pengiriman datanya lebih cepat,
· fokus penginderaan informasi pada vegetasi dan
· pengembangan sistem sensor.
Sensor pada Landsat-4 dan 5 disamping memiliki 4 sensor MSS ditambah juga dengan sensor TM (Thematic Mapper), dan ETM (Enhanced Thematic Mapper). Landsat-4 diluncurkan pada Juli 1982, sedangkan Landsat-5 pada Maret 1984.
Pada bulan Februari 1993, Landsat-6 diluncurkan namun mengalami kegagalan, karena tidak mencapai orbit dan akhirnya jatuh ke laut. Landsat-6 ini telah mengalami peningkatan pada kemampuan sensornya. Selain memiliki sensor TM dan ETM, juga ditambahkan saluran termal (10,4-12,6 µm).
Pada Landsat-4, 5 dan 6, terjadi perubahan-perubahan mendasar dibandingkan dengan Landsat sebelumnya antara lain :
· perubahan waktu lintas equator dari jam 9.42 menjadi jam 11.00,
· ketinggian orbit dari 920 km menjadi 705 km,
· menggunakan GPS (Global Positioning System) canggih untuk menghasilkan rekaman letak ketinggian satelit yang tepat,
· menggunakan sistem pengirim data lintas TDRSS (Tracking Data Relay Satellite System). Sistem ini menggunakan 2 satelit komunikasi untuk melakukan pengiriman data dari Landsat ke stasiun bumi di seluruh dunia,
· Interval waktu pemotretan daerah yang sama yaitu 16 hari.
Kegagalan Landsat-6, menyebabkan EOSAT (Earth Observation Satellite) sebagai operator teknis mulai mengambil langkah-langkah teknis dengan jalan mengembangkan kemampuan Landsat-5 (seoptimal mungkin) sebelum meluncurkan Landsat-7. Langkah-langkah yang diambil antara meliputi :
· mempertahankan orbit satelit selaras matahari (sun syncronous)
· penempatan saat lintas satelit di khatulistiwa (equator) pada “descending node” yang dimulai pada pukul 09.00 waktu setempat (awal pengoperasiannya pada pukul 09.30) sampai bulan Mei 1996.
EOSAT mengharapkan Landsat-5 ini dapat dipertahankan sampai dengan tahun 1997/1998. Sistem Landsat milik Amerika Serikat ini mempunyai 5 (lima) instrumen pencitraan (imaging instrument) atau sensor, yaitu 1) Return Beam Vidicon (RBV); 2) Multispectral Scanner (MSS); 3) Thematic Mapper (TM), dan 4) Enhanced Thematic Mapper (ETM).
1). Sensor Return Beam Vidicon (RBV)
Sistem Return Beam Vidicon (RBV) adalah instrumen semacam televisi yang mengambil citra “snapshot” dari permukaan bumi di sepanjang track lapangan satelit yang berukuran 185 km x 185 km pada setiap interval waktu tertentu. Pada Landsat-1 dan 2, multispektralRBV mempunyai resolusi 80 m, sementara pada Landsat-3, RBVmenggunakan band Pankromatik dan resolusi 40 m.
Sistem RBV ini menggunakan tiga kamera televisi, dengan kepekaan spektral masing-masing kamera sama dengan satu lapis film inframerah berwarna dengan komposisi sebagai berikut :
· Saluran 1 peka terhadap gelombang hijau (0,475 – 0,575 µm)
· Saluran 2 peka terhadap gelombang merah (0,580 – 0,680 µm)
· Saluran 3 peka terhadap gelombang inframerah (0,690 – 0,890 µm)
Kamera pada RBV tidak memiliki film, dan sebagai gantinya dipasang alat penutup (shutter) dan disimpan pada permukaan yang peka terhadap sinar didalam setiap kamera. Permukaan tersebut kemudian disiami (scanning) dalam bentuk data raster oleh suatu sinar elektron internal guna menghasilkan suatu sinyal video (sama dengan televisi biasa). RBV pada Landsat-1 hanya menghasilkan 1.690 citra yang direkam antara 23 Juli – 5 Agustus 1972 (Lillesand dan Kiefer, 1979). Sistem ini kemudian tidak dapat digunakan setelah terjadi kerusakan pada tombol pita perekamannya.
RBV pada Landsat-2 dioperasikan tidak kontinyu, hanya untuk kepentingan eveluasi teknik bagi daerah-daerah yang secara kartografis sulit dijangkau. Terdapat sedikit perubahan RBV pada Landsat-3 untuk resolusi medan nominal menjadi 30 m, yang diperoleh dengan jalan memperpanjang fokus lensa kamera sebesar dua kali, dan memperkecil waktu bukaan lensa (aperture) guna mengurangi gerakan citra pada saat perekaman, dan menghilangkan filter spektral yang digunakan oleh RBV sebelumnya. Kepekaan spektral sistem berkisar antara 0,505 mm – 0,750 mm (hijau sampai inframerah dekat). Dua kamera disejajarkan untuk mengamati daerah yang berdekatan dan berbentuk bujur sangkar seluas 98 km x 98 km. Sepasang citra yang berdekatan tersebut secara nominal sama dengan ukuran satu citra MSS (empat citra RBV mengisi setiap citra MSS).
2) Sensor Multispectral Scanner (MSS)
MSS merupakan sensor utama yang dipergunakan pada Landsat-1 ~ 5. Pada Landsat-3 ada penambahan saluran termal (seluruhnya menjadi 5 saluran, sebelumnya berjumlah 4 saluran). MSS merupakan suatu alat scanning mekanik yang merekam data dengan cara menyiami (scanning) permukaan bumi dalam jalur-jalur (baris). Sensor MSS ini menyiami 6 baris secara simultan (six-line scan). Oleh karena lebar setiap baris adalah 79 m, maka 6 baris setara dengan 474 m.
Untuk satu scene ada sekitar 360 six-line scans yang meliputi areal seluas 185 km x 185 km. Dalam satu baris, terdapat overlap sekitar 23 meter (10%) antar pixelnya, sehingga pixel yang berukuran 79 m x 79 m (pixel aktual) disampel kembali dengan jarak titik pusat pixel 56 m (Gambar 1.).
Saluran MSS memiliki tujuh saluran, namun yang digunakan hanya saluran 4 (0,5 – 0,6 µm) sampai dengan saluran 7 (0,8 – 1,1 µm). Saluran 1 ~ 3 digunakan oleh sensor RBV. Panjang gelombang yang digunakan pada setiap saluran Landsat MSS adalah :
· Saluran 4 gelombang hijau (0, 5 – 0,6 µm)
· Saluran 5 gelombang merah (0,6 – 0,7 µm)
· Saluran 6 gelombang inframerah dekat (0,7 – 0,8 µm)
· Saluran 7 gelombang inframerah dekat (0,8 – 1,1 µm)
Perekaman MSS dirancang untuk penginderaan energi dalam medan pandang total 100o dan bidang pandang sesaat atau IFOV (Instantaneous Field of View) 2,5 miliradian, sedangkan medan pandang total dari objek yang disiam sekitar 11,560, sudut ini sangat kecil bila dibandingkan dengan wahana udara yang besarnya 900-1200. Sistem scanning biasanya berbentuk bujur sangkar dan menghasilkan resolusi spasial atau resolusi medan sekitar 79 meter. IFOV atau bidang pandang yang semakin kecil bertujuan untuk mengotimalkan resolusi spasialnya, sedangkan saluran panjang gelombang sempit untuk mengoptimalkan resolusi spektralnya. Detektor yang digunakan sangat peka untuk mengeluarkan sinyal yang jauh lebih kuat dari tingkat gangguan (noise) pada sistemnya. Proses penyiaman menggunakan cermin ulang alik (bukan cermin berputar) berjumlah 6 detektor sehingga total untuk empat saluran menjadi 24 detektor. Cermin ulang alik tersebut menyiami sekali dalam 33 milidetik, dan satu gerakan cermin dapat menyiam enam garis yang berdekatan secara serentak karena pada setiap saluran menggunakan 6 detektor.
Sinyal yang bersifat analog (nilai pantulan) dari setiap detektor diubah kedalam bentuk digital dengan bantuan sistem pengubah sinyal di satelit. Skala digital yang digunakan pada pengubahan ini sebesar 6 bit (0-63). Data tersebut pada pemrosesan di stasiun bumi diskalakan dengan nilai digital 0-127 untuk saluran 4, 5 dan 6, sedangkan untuk saluran 7 dengan nilai digital 0-63. Sistem pengubah sinyal berfungsi untuk mengambil sinyal keluaran dari detektor dengan kecepatan 100.000 kali per detik. Kecepatan perubahan ini tidak sama dengan kecepatan perekamannya, sehingga menghasilkan jarak nominal di lapangan 56 meter. Perbedaan waktu ini menyebabkan nilai pantulan citra tidak berbentuk bujur sangkar tetapi berbentuk empat persegi panjang dengan ukuran 56 x 76 meter. Dengan demikian maka jumlah pixel sepanjang garis penyiaman MSS berjumlah 3.240 pixels, sedangkan yang searah dengan orbit sebanyak 2.340 pixels. Jadi, kurang lebih sekitar 7.581.600 pixel pada setiap saluran. Dengan demikian maka untuk empat saluran menghasilkan 30.326.400 nilai pantulan. Selanjutnya nilai kecerahan dari setiap pixel yang diperoleh berasal dari sel resolusi berukuran penuh 79 x 79 meter dan bukan dari ukuran resolusi 56 x 79 meter. Bentuk pixek berukuran 56 x 79 meter disebut sebagai pixel nominal sedangkan 79 x 79 meter disebutkan sebagai pixel aktual.
Gambar 2.
Komponen-Komponen Utama dari SensorMultispectral Scanner (MSS) pada Landsat 1,2,3,4, dan 5 (Landsat-3 juga memiliki saluran inframerah termal).
Sumber : Jensen John R.
3) Sensor Thematic Mapper (TM)
Sensor TM (Thematic Mapper) merupakan sensor yang dipasang pada satelit Landsat-4 dan Landsat-5. Sistem sensor TM pertama dioperasikan pada tanggal 16 Juli 1982 dan yang kedua pada tanggal 1 Maret 1984. Lebar sapuan (scanning) dari sistem Landsat TM sebesar 185 km, yang direkam pada tujuh saluran panjang gelombang dengan rincian; 3 saluran panjang gelombang tampak, 3 saluran panjang gelombang inframerah dekat, dan 1 saluran panjang gelombang termal (panas). Sensor TM memiliki kemampuan untuk menghasilkan citra multispektral dengan resolusi spasial, spektral dan radiometrik yang lebih tinggi daripada sensor MSS.
Tabel 1. Nama dan Panjang Gelombang pada Landsat TM
Saluran
|
Nama Gelombang
|
Panjang Gelombang (µm)
|
1
|
Biru
|
0,45 – 0,52
|
2
|
Hijau
|
0,52 – 0,60
|
3
|
Merah
|
0,63 – 0,69
|
4
|
Inframerah Dekat
|
0,76 – 0,90
|
5
|
Inframerah Tengah
|
1,55 – 1,75
|
6
|
Inframerah Termal
|
10,40 – 12,50
|
7
|
Inframerah Tengah
|
2,08 – 2,35
|
Tabel 2. Karakteristik Saluran pada Landsat TM
Saluran
|
Panjang Gelombang
(µm)
|
Resolusi
Spasial
(meter)
|
A p l i k a s i
|
1
|
0,45 – 0,52
|
30 x 30
|
Penetrasi tubuh air, analisis penggunaan lahan, tanah, dan vegetasi. Pembedaan vegetasi dan lahan.
|
2
|
0,52 – 0,60
|
30 x 30
|
Pengamatan puncak pantulan vegetasi pada saluran hijau yang terletak di antara dua saluran penyerapan. Pengamatan ini dimaksudkan untuk membedakan tanaman sehat terhadap tanaman yang tidak sehat.
|
3
|
0,63 – 0,69
|
30 x 30
|
Saluran terpenting untuk membedakan jenis vegetasi. Saluran ini terletak pada salah satu daerah penyerapan klorofil dan memudahkan pembedaan antara lahan terbuka terhadap lahan bervegetasi.
|
4
|
0,76 – 0,90
|
30 x 30
|
Saluran yang peka terhadap biomasa vegetasi. Juga untuk identifikasi jenis tanaman, memudahkan pembedaan tanah dan tanaman serta lahan dan air.
|
5
|
1,55 – 1,75
|
30 x 30
|
Saluran penting untuk pembedaan jenis tanaman, kandungan air pada tanaman, kondisi kelembaban tanah.
|
6
|
2,08 – 2,35
|
120 x 120
|
Untuk membedakan formasi batuan dan untuk pemetaan hidrotermal.
|
7
|
10,40 – 12,50
|
30 x 30
|
Klasifikasi vegetasi, analisis gangguan vegetasi, pembedaan kelembaban tanah, dan keperluan lain yang berhubungan deengan gejala termal.
|
Sumber : Lillesand dan Kiefer (1979) dalam Sutanto (1994).
Perekaman sensor TM dirancang untuk menyiam energi dengan medan pandang total 100o dan bidang pandang total atau IFOV dari objek yang disiam sekitar 15,4o (±7,7o dari nadir). Sistem penyiangan berupa bujur sangkar dan menghasilkan sel resolusi medan berukuran 30 meter.
Detektor yang digunakan pada TM sangat peka untuk menghasilkan sinyal yang jauh lebih kuat dari tingkat gangguan (noise) pada sistemnya. Kalau pada penyiaman pada MSS menggunakan enam detektor pada setiap salurannya sehingga total empat saluran terdiri dari 24 detektor dan menggunakan cermin ulang alik (bukan cermin berputar), maka sensor TM menggunakan cermin berputar (oscillating mirror) setiap saluran non-termal menggunakan 16 detektor, jadi empat saluran (saluran 1 hingga 4 total 100 detektor). Detektor saluran 5 dan 7 (gelombang inframerah tengah) menggunakan detektor indium antiminide (InSb), sedangkan saluran 6 (gelombang inframerah termal) menggunakan detektor mercury cadmium telluride (HgCdTe). Disamping itu Landsat TM dapat diterima melalui satelit komunikasiTDRS (Tracking and Data Relay Satellites).
"Karakteristik , sensor yang dibawa , kegunaan atau pemanfaatan Landsat 8"
Landsat 8 merupakan kelanjutan dari misi Landsat yang untuk pertama kali menjadi satelit pengamat bumi sejak 1972 (Landsat 1). Landsat 1 yang awalnya bernama Earth Resources Technology Satellite 1 diluncurkan 23 Juli 1972 dan mulai beroperasi sampai 6 Januari 1978. Generasi penerusnya, Landsat 2 diluncurkan 22 Januari 1975 yang beroperasi sampai 22 Januari 1981. Landsat 3 diluncurkan 5 Maret 1978 berakhir 31 Maret 1983; Landsat 4 diluncurkan 16 Juli 1982, dihentikan 1993. Landsat 5 diluncurkan 1 Maret 1984 masih berfungsi sampai dengan saat ini namun mengalami gangguan berat sejak November 2011, akibat gangguan ini, pada tanggal 26 Desember 2012, USGS mengumumkan bahwa Landsat 5 akan dinonaktifkan. Berbeda dengan 5 generasi pendahulunya, Landsat 6 yang telah diluncurkan 5 Oktober 1993 gagal mencapai orbit. Sementara Landsat 7 yang diluncurkan April 15 Desember 1999, masih berfungsi walau mengalami kerusakan sejak Mei 2003 (http://geomatika.its.ac.id, 2013).
Sebenarnya landsat 8 lebih cocok disebut sebagai satelit dengan misi melanjutkan landsat 7 dari pada disebut sebagai satelit baru dengan spesifikasi yang baru pula. Ini terlihat dari karakteristiknya yang mirip dengan landsat 7, baik resolusinya (spasial, temporal, spektral), metode koreksi, ketinggian terbang maupun karakteristik sensor yang dibawa. Hanya saja ada beberapa tambahan yang menjadi titik penyempurnaan dari landsat 7 seperti jumlah band, rentang spektrum gelombang elektromagnetik terendah yang dapat ditangkap sensor serta nilai bit (rentang nilai Digital Number) dari tiap piksel citra.
Seperti dipublikasikan oleh USGS, satelit landsat 8 terbang dengan ketinggian 705 km dari permukaan bumi dan memiliki area scan seluas 170 km x 183 km (mirip dengan landsat versi sebelumnya). NASA sendiri menargetkan satelit landsat versi terbarunya ini mengemban misi selama 5 tahun beroperasi (sensor OLI dirancang 5 tahun dan sensor TIRS 3 tahun). Tidak menutup kemungkinan umur produktif landsat 8 dapat lebih panjang dari umur yang dicanangkan sebagaimana terjadi pada landsat 5 (TM) yang awalnya ditargetkan hanya beroperasi 3 tahun namun ternyata sampai tahun 2012 masih bisa berfungsi.
Satelit landsat 8 memiliki sensor Onboard Operational Land Imager (OLI) dan Thermal Infrared Sensor (TIRS)dengan jumlah kanal sebanyak 11 buah. Diantara kanal-kanal tersebut, 9 kanal (band 1-9) berada pada OLI dan 2 lainnya (band 10 dan 11) pada TIRS.
Keunggulan Landsat 8.
Dibandingkan versi-versi sebelumnya, landsat 8 memiliki beberapa keunggulan khususnya terkait spesifikasi band-band yang dimiliki maupun panjang rentang spektrum gelombang elektromagnetik yang ditangkap. Sebagaimana telah diketahui, warna objek pada citra tersusun atas 3 warna dasar, yaitu Red, Green dan Blue (RGB). Dengan makin banyaknya band sebagai penyusun RGB komposit, maka warna-warna obyek menjadi lebih bervariasi.
Ada beberapa spesifikasi baru yang terpasang pada band landsat ini khususnya pada band 1, 9, 10, dan 11. Band 1 (ultra blue) dapat menangkap panjang gelombang elektromagnetik lebih rendah dari pada band yang sama pada landsat 7, sehingga lebih sensitif terhadap perbedaan reflektan air laut atau aerosol. Band ini unggul dalam membedakan konsentrasi aerosol di atmosfer dan mengidentifikasi karakteristik tampilan air laut pada kedalaman berbeda.
Deteksi terhadap awan cirrus juga lebih baik dengan dipasangnya kanal 9 pada sensor OLI, sedangkan band thermal (kanal 10 dan 11) sangat bermanfaat untuk mendeteksi perbedaan suhu permukaan bumi dengan resolusi spasial 100 m. Pemanfaatan sensor ini dapat membedakan bagian permukaan bumi yang memiliki suhu lebih panas dibandingkan area sekitarnya. Pengujian telah dilakukan untuk melihat tampilan kawah puncak gunung berapi, dimana kawah yang suhunya lebih panas, pada citra landsat 8 terlihat lebih terang dari pada area-area sekitarnya.
Sebelumnya kita mengenal tingkat keabuan (Digital Number-DN) pada citra landsat berkisar antara 0-256. Dengan hadirnya landsat 8, nilai DN memiliki interval yang lebih panjang, yaitu 0-4096. Kelebihan ini merupakan akibat dari peningkatan sensitifitas landsat dari yang semula tiap piksel memiliki kuantifikasi 8 bit, sekarang telah ditingkatkan menjadi 12 bit. Tentu saja peningkatan ini akan lebih membedakan tampilan obyek-obyek di permukaan bumi sehingga mengurangi terjadinya kesalahan interpretasi. Tampilan citra pun menjadi lebih halus, baik pada band multispektral maupun pankromatik.
Terkait resolusi spasial, landsat 8 memiliki kanal-kanal dengan resolusi tingkat menengah, setara dengan kanal-kanal pada landsat 5 dan 7. Umumnya kanal pada OLI memiliki resolusi 30 m, kecuali untuk pankromatik 15 m. Dengan demikian produk-produk citra yang dihasilkan oleh landsat 5 dan 7 pada beberapa dekade masih relevan bagi studi data time series terhadap landsat 8.
Kelebihan lainnya tentu saja adalah akses data yang terbuka dan gratis. Meskipun resolusi yang dimiliki tidak setinggi citra berbayar seperti Ikonos, Geo Eye atau Quick Bird, namun resolusi 30 m dan piksel 12 bit akan memberikan begitu banyak informasi berharga bagi para pengguna. Terlebih lagi, produk citra ini bersifat time series tanpa striping (kelemahan landsat 7 setelah tahun 2003). Dengan memanfaatkan citra-citra keluaran versi sebelumnya, tentunya akan lebih banyak lagi informasi yang dapat tergali.
Referensi :
http://satelit-inderaja.blogspot.com/2010/10/karakteristik-dan-spesifikasi-satelit.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar