PENGINDERAAN JAUH (REMOTE SENSING)

1.1 Pengertian Peninderaan Jauh

Sabins (1996) dalam Kerle, et al. (2004) menjelaskan bahwa penginderaan jauh adalah

ilmu untuk memperoleh, mengolah dan menginterpretasi citra yang telah direkam yang

berasal dari interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan sutau objek. Sedangkan

menurut Lillesand and Kiefer (1993), Penginderaan jauh adalah ilmu dan seni untuk

memperoleh informasi tentang suatu objek, daerah atau fenomena melalui analisis data yang

diperoleh dengan suatu alat tanpa kontak langsung dengan objek, daerah atau fenomena yang

dikaji.

Banyak pakar memberi batasan, penginderaan jauh hanya mencakup pemanfaatan

gelombang elektromaknetik saja, sedangkan penginderaan yang memanfaatkan sifat fisik

bumi seperti kemaknitan, gaya berat dan seismik tidak termasuk dalam klasifikasi ini. Namun

sebagian pakar memasukkan pengukuran sifat fisik bumi ke dalam lingkup penginderaan

jauh. Pada dasarnya teknologi pemotretan udara dan penginderaan jauh adalah suatu

teknologi yang merekam interaksi sinar/berkas cahaya yang berasal dari sinar matahari dan

benda/obyek di permukaan bumi. Pantulan sinar mataharidari benda/obyek di permukaan

bumi ditangkap oleh kamera/sensor, tiap benda/obyek memberikan nilai pantul yang berbeda

sesuai dengan sifatnya. Pada pemotretan udara rekaman dilakukan dengan media

seluloid/film, sedangkan penginderaan jauh melalui media pita magnetik dalam bentuk

sinyal-sinyal digital. Dalam perkembangannya batasan tersebut menjadi tidak jelas karena

rekaman potret udarapun seringkali dilakukan dalam bentuk digital pula.

1.2 Gelombang elektromaknit

Di dalam pemotretan udara dan penginderaan jauh sinar matahari dijadikan sumber

energi yang dimanfaatkan dalam “pemotretan” muka bumi. Sinar matahari yang dipancarkan

ke permukaan bumi sebagian dipantulkan kembali ke angkasa, besarnya nilai pantul

ditangkap/direkam oleh kamera/scanner/alat perekam lain dalam bentuk sinyal energi. Benda

– benda di permukaan bumi yang berbeda sifatnya akan memantulkan nilai (prosentase)

pantulan yang berbeda dan direkam dalam bentuk sinyal analog (potret) dan sinyal digital

(angka) yang selanjutnya divisualisasikan dalam bentuk gambar (citra). Perbedaan nilai

pantul ini yang antara lain digunakan untuk membedakan satu benda dengan benda lain pada

potret/citra (Gambar 1).

Gambar 1. Skema umum sistim penginderaan jauh

Sinar matahari disusun oleh berbagai berkas cahaya (gelombang elektromaknit) mulai

dari berkas cahaya gamma yang mempunyai panjang gelombang pendek sampai gelombang

radio yang mempunyai panjang gelombang panjang seperti dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar 2. Selang panjang gelombang electromagnet

Hanya sebagian kecil dari berkas cahaya dapat dilihat oleh mata manusia, yaitu yang

dikenal sebagai gelombang tampak (visible spectrum) yang dapat dilihat pada warna pelangi.

Berkas cahaya lain tidak kasat mata tapi dapat direkam dalam bentuk citra.

1.3 Teknologi penginderaan jauh

Sistim penginderaan jauh mencakup beberapa komponen utama yaitu (1). Cahaya sebagai

sumber energi, (2). Sensor sebagai alat perekam data, (3). Stasiun bumi sebagai pengendali

dan penyimpan data, (4). Fasilitas pemrosesan data, (5). Pengguna data. Secara diagramatik

diperlihatkan pada gambar 3.

Gambar 3. Diagram sistim penginderaan jauh pada umumnya

Di dalam teknologi penginderaan jauh dikenal dua sistim yaitu penginderaan jauh dengan

sistim pasif (passive sensing) dan sistim aktif (active sensing). Penginderaan dengan sistim

pasif adalah suatu sistim yang memanfaatkan energi almiah, khususnya energi (baca cahaya)

matahari, sedangkan sistim aktif menggunakan energi buatan yang dibangkitkan untuk

berinteraksi dengan benda/obyek. Sebagian besar data penginderaan jauh didasarkan pada

energy matahari. Alat perekam adalah sistim multispectral scanner yang bekerja dalam

selang cahaya tampak sampai inframerah termal. Sistim ini sebagian besar adalah

menggunakan sistim optik. Jumlah saluran (channel atau band) berbeda dari satu sistim ke

sistim yang lain. Landsat 7 misalnya mempunyai 7 bands, SPOT 4 bands, ASTER 14 bands.

Pada sistim hiperspektral jumlah saluran bahkan dapat mencapai lebih dari 100. Selain sistim

pasif penginderaan dengan sistim aktif menggunakan sumber energi buatan yang dipancarkan

ke permukaan bumi dan direkam nilai pantulnya oleh sensor. Sistim aktif ini biasanya

menggunakan gelombang mikro (micro wave) yang mempunyai panjang gelombang lebih

panjang dan dikenal dengan pencitraan radar (radar imaging). Sistim aktif pada umumnya

berupa saluran tunggal (single channel). Ia mempunyai kelebihan dibandingkan dengan

sistim optik dalam hal mampu menembus awan dan dapat dioperasikan pada malam hari

karena tidak tergantung pada sinar matahari. Sistim aktif antara lain diterapkan pada Radarsat

(Kanada), ERS-1 (Eropa) dan JERS (JepangDi dalam teknologi penginderaan jauh dikenal

dua sistim yaitu penginderaan jauh dengan sistim pasif (passive sensing) dan sistim aktif

(active sensing). Penginderaan dengan sistim pasif adalah suatu sistim yang memanfaatkan

energi almiah, khususnya energi (baca cahaya) matahari, sedangkan sistim aktif

menggunakan energi buatan yang dibangkitkan untuk berinteraksi dengan benda/obyek.

Sebagian besar data penginderaan jauh didasarkan pada energy matahari. Alat perekam

adalah sistim multispectral scanner yang bekerja dalam selang cahaya tampak sampai

inframerah termal. Sistim ini sebagian besar adalah menggunakan sistim optik. Jumlah

saluran (channel atau band) berbeda dari satu sistim ke sistim yang lain. Landsat 7 misalnya

mempunyai 7 bands, SPOT 4 bands, ASTER 14 bands. Pada sistim hiperspektral jumlah

saluran bahkan dapat mencapai lebih dari 100. Selain sistim pasif penginderaan dengan

sistim aktif menggunakan sumber energi buatan yang dipancarkan ke permukaan bumi dan

direkam nilai pantulnya oleh sensor. Sistim aktif ini biasanya menggunakan gelombang

mikro (micro wave) yang mempunyai panjang gelombang lebih panjang dan dikenal dengan

pencitraan radar (radar imaging). Sistim aktif pada umumnya berupa saluran tunggal (single

channel). Ia mempunyai kelebihan dibandingkan dengan sistim optik dalam hal mampu

menembus awan dan dapat dioperasikan pada malam hari karena tidak tergantung pada sinar

matahari. Sistim aktif antara lain diterapkan pada Radarsat (Kanada), ERS-1 (Eropa) dan

JERS (Jepang).

1.4 Perekaman data

Sensor yang dapat digunakan untuk perekam data dapat berupa multispectral scanner,

vidicon atau multispectral camera. Rekaman data pada umumnya disimpan sementara di

dalam alat perekam yang ditempatkan di satelit kemudian dikirimkan secara telemetri ke

stasiun penerima bumi sebagai data mentah (raw data). Di stasiun bumi data mengalami

pemrosesan awal (preprocessing) seperti proses kalibrasi radiometri, koreksi geometri

sebelum dikemas dalam bentuk format baku yang siap untuk dipakai pengguna (users).

Pengguna data pada umumnya adalah masyarakat umum dengan tidak ada pengecualian

apakah militer, sipil, instansi pemerintah atau swasta. Pemesanan dapat dilakukan langsung

kepada stasiun penerima (user service) atau melalui agen/distributor lain.

1.4.1 Data penginderaan jauh

Data penginderaan jauh pada umumnya berbentuk data digital yang merekam unit

terkecil dari permukaan bumi dalam sistim perekam data. Unit terkecil ini dikenal dangan

nama pixel (picture element) yang berupa koordinat 3 dimensi (x,y,z). Koordinat x,y

menunjukkan lokasi unit tersebut dalam koordinat geografi x, y dan z menunjukkan nilai

intensitas pantul dari tiap pixel dalam tiap selang panjang gelombang yang dipakai. Nilai

intensitas pantul dibagi menjadi 256 tingkat berkisar antara 0 – 255 dimana 0 merupakan

intensitas terrendah (hitam) dan 255 intensitas tertinggi (putih). Dengan data citra asli (raw

data) tidak lain adalah kumpulan dari sejumlah pixel yang bernilai antara 0 -255. Ukuran

pixel berbeda tergantung pada sistim yang dipakai, menunjukkan ketajaman/ketelitian dari

data penginderaan jauh, atau yang dikenal dengan resolusi spasial. Makin besar nilai resolusi

spasial suatu data makin kurang detail data tersebut dihasilkan, sebaliknya makin kecil nilai

resolusi spasial makin detail data tersebut dihasilkan seperti dapat dilihat pada gambar 9.

Gambar 4. Gambaran perbedaan nilai resolusi spasial data

penginderaan jauh. Contoh dari besarnya resolusi spasial pada citra

diperlihatkan pada gambar 10.

Gambar 5. Perbedaan nilai resolusi spasial pada tampilan citra

Selain resolusi spasial data penginderaan jauh mengenal suatu istilah lain yaitu resolusi

spektral. Data penginderaan jauh yang menggunakan satu “band” pada sensornya hanya akan

memberikan satu data intensitas pantul pada tiap pixel. Apabila sensor menggunakan 5 band

maka data pada tiap pixel akan menghasilkan 5 nilai intensitas yang berbeda. Dengan

menggunakan banyak band (multiband) maka pemisahan suatu obyek dapat dilakukan lebih

akurat berdasarkan nilai intensitas yang khas dari masingmasing band yang dipakai. Sebagai

ilustrasi resolusi spektral diperlihatkan pada gambar 11.

Gambar 6. Diagram yang menunjukkan resolusi spektral dari data

penginderaan jauh multispectral

1.4.2. Pemrosesan dan analisis data

Karena data penginderaan jauh berupa data digital maka penggunaan data memerlukan

suatu perangkat keras dan lunak khusus untuk pemrosesannya. Komputer PC dan berbagai

software seperti ERMapper, ILWIS, IDRISI, ERDAS, PCI, ENVI dsb dapat dipergunakan

sebagai pilihan. Untuk keperluan analisis dan interpretasi dapat dilakukan dengan dua cara :

(1). Pemrosesan dan analisis digital dan (2). Analisis dan interpretasi visual. Kedua metoda

ini mempunyai keunggulan dan kekurangan, seyogyanya kedua metoda dipergunakan

bersama-sama untuk saling melengkapi. Pemrosesan digital berfungsi untuk membaca data,

menampilkan data, memodifikasi dan memproses, ekstraksi data secara otomatik,

menyimpan, mendesain format peta dan mencetak. Sedangkan analisis dan interpretasi visual

dipergunakan apabila pemrosesan data secara digital tidak dapat dilakukan dan kurang

berfungsi baik.

1.4.3 Pemrosesan data digital

Pemrosesan data secara digital dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak

(software) yang khusus dibuat untuk keperluan tersebut. Berbagai algoritma tersedia di dalam

perangkat lunak tersebut yang memungkinkan data penginderaan jauh diproses secara

otomatik. Salah satu contoh misalnya adalah menggabungkan data (3 -4 band) dalam citra

gabungan dengan menggunakan filter merah, hijau dan biru (RGB) yang menghasilkan citra

komposit (color composite image). Masing-masing band diberi filter yang berbeda dan

menghasilkan berbagai tampilan seperti terlihat pada gambar 12.

Gambar 7. Beberapa color composite data Landsat

Selain untuk mengubah tampilan citra pemrosesan digital dapat pula dipakai untuk

memperoleh data secara otomatik (ekstraksi data). Ekstraksi ini antara lain dapat dipakai

untuk memetakan tanaman hijau (NDVI), klasifikasi (supervise dan unsupervise) seperti

dalam memetakan tutupan lahan (land cover), memetakan badan air dan sebagainya seperti

dapat dilihat pada gambar 14.

Gambar 8. Ekstraksi otomatik peta tutupan lahan

1.5 Analisis visual

Berbeda dengan pemrosesan digital dimana hampir seluruh pekerjaan dilakukan oleh

komputer, analisis visual sebagian besar dilakukan oleh manusia. Dengan analisis digital

komputer hanya dapat mengenal dan mengolah nilai spektralnya saja, sedangkan analisis

visual manusia dapat memperkirakan dan menentukan suatu obyek berdasarkan sifat fisiknya

seperti membedakan antara gajah dan kucing disamping berdasarkan nilai spektralnya. Ciri

pengenal yang biasa dipakai dalam penafsiran potret udara secara utuh dapat diterapkan pada

data citra penginderaan jauh. Pada data potret udara, yang berupa data analog, penafsiran

dalam bentuk penarikan garis dan penandaan dilakukan pada lembar potretnya (hard copy),

sedangkan pada data digital selain dilakukan pada hard copy dapat juga dilakukan langsung

dari layar monitor dan hasilnya langsung disimpan dalam bentuk data digital. Analisis visual

hanya dapat dilakukan oleh manusia yang terlatih dalam bidang pekerjaannya. Dalam

prakteknya tidak semua informasi di permukaan bumi dapat diperoleh melalui pemrosesan

digital maupun analisis visual. Untuk mendapatkan hasil maksimak kedua cara harus

digabungkan yang akan saling melengkapi.

2. Satelit Peninderaan Jauh

Khayalan akan adanya bentuk satelit oleh Jules Verne pada tahun 1865, Arthur Clark

tahun 1951 diwujudkan oleh satelit Sputnik yang diorbitkan Rusia pada tahun 1957. Amerika

Serikat tidak mau kalah dengan meluncurkan satelit cuaca TIROS-1 pada tahun 1960. Sejak

itu kedua negara adidaya saling berlomba dalam ruang angkasa dengan berbagai jenis

satelitnya. Dari gambar gambar yang diperoleh satelit Apollo, Gemini di sekitar 1970 an,

Amerika membuat kejutan dengan meluncurkan satelit pemetaan sumberdaya alam ERTS-1

(sekarang dikenal dengan LANDSAT). Sukses yang peroleh Amerika dengan Landsatnya

membuat negara-negara maju seperti Perancis, Kanada, Jepang, India, Masyarakat Ekonomi

Eropa (MEE) menyusul ikut meluncurkan satelit sumberalam sejenis. Sampai saat ini dan

2007 an akan ada 25 satelit komersial mengorbit di ruang angkasa yang datanya dapat

diakses di seluruh dunia. Kita lacak salah satu satelit yang paling lama umurnya, Landsat

yang sampai sekarang berkembang pada generasi ke 7. Satelit penginderaan jauh pada

umumnya mempunyai berbagai keunggulan, antara lain : (1). Cakupannya sangat luas

memberikan gambaran sinoptik yang baik. (2). Memberikan liputan ulang pendek (repetitive

coverage). (3). Memeberikan sensitifitas spektral yang besar dibanding potret udara. (4).

Format digital. (5). Kompatibel dengan GIS. (6). Data berbentuk elektronik yang mudah

disebar luaskan. Profil dari satelit yang spektakuler munculnya diuraikan di bawah ini

2.1. Satelit Landsat

Landsat adalah satelit Amerika Serikat yang pertama kali diorbitkan pada tahun 1972

sebagai satelit sumberdaya alam. Sampai sekarang telah diorbitkan generasi ke 7 dari satelit

sejenis. Satelit lain seperti SPOT, JERS, IRS, ADEOS tidak akan diuraikan dalam uraian ini.

Salah satu generasi satelit Landsat adalah seperti pada gambar 15 dengan karakteristik seperti

terlihat pada gambar 16.

Gambar 10. Satelit penginderaan jauh dalam orbit mengelilingi bumi.

Orbit Landsat adalah dari kutub ke kutub (orbit polar) pada ketinggian sekitar 700 Km

dengan inklinasi 98.2 derajat dengan waktu orbit ulang untuk daerah tertentu (revisit time) 16

hari, artinya setiap 16 hari sekali satelit itu melewati daerah yang sama (gambar 17).

Gambar 11. Spesifikasi generasi Landsat

Gambar 12. Orbit polar satelit Landsat.

Data Landsat merupakan salah satu yang paling banyak dipakai dalam pemetaan pada

umumnya karena mempunyai cakupan yang sangat luas, 180 x 180 km2 dengan resolusi

spasial cukup baik (30 meter) Landsat 7 ETM+ mempunyai 8 band, 6 band pada selang

cahaya tampak dan inframerah dekat dengan resolusi spasial 30 meter, 1 band pada selang

cahaya inframerah termal dengan resolusi spasial 120 meter dan 1 band pada selang

pankromatik dengan resolusi spasial 15 meter.

3. APLIKASI DATA PENGINDERAAN JAUH

3.1. Umum

Program pemetaan geologi sistimatik wilayah Indonesia yang begitu luas belum selesai

dilakukan. Untuk daerah di luar Pulau Jawa Peta geologi masih berskala kecil (1:250.000 dan

1:500.000), beberapa wilayah bahkan belum selesai dipetakan. Peta skala tersebut untuk

penggunaan lebih detail (skala operasional) masih belum dapat dipakai karena kurang detail

informasi yang diperoleh. Peta-peta geologi skala menengah (1:50.000 dan 1:100.000) baru

meliputi pulau besar tertentu, dalam beberapa hal masih memerlukan revisi dan updating.

Peta-peta berbasis geologi untuk keperluan lain seperti perencanaan tata ruang, pemetaan

geologi daerah pantai dan pesisir, pemetaan rawan bencana dan lingkungan bahkan secara

sistimatis belum dikembangkan. Demikian pula untuk menunjang kegiatan eksplorasi

mineral dan energi peta geologi detail belum ada sehingga untuk keperluan tersebut perlu

dibuat secara khusus. Pemetaan geologi secara konvensional untuk mengisi keperluan di atas

akan memerlukan waktu dan biaya sangat besar. Sebagai jalan pintas citra penginderaan

terbukti dapat memberikan kontribusi yang signifikan yang perlu dipertimbangkan

penggunaannya dan disosialisasikan secara luas. Uraian di bawah ini dimaksudkan untuk

memberikan gambaran bagaimana data penginderaan jauh bermanfaat untuk mengisi

kekurangan data di atas.

3.2. Penggunaan dalam bidang kebumian

Penggunaan dalam bidang kebumian pada dasarnya adalah mengenal dan memetakan

obyek dan parameter kebumian yang spesifik, menafsirkan proses pembentukannya dan

menafsirkan kaitannya dengan aspek lain. Untuk melakukan hal di atas dua metoda yang

umum dilakukan melalui metoda visual/manual yaitu mengenal obyek dan gejala geologi

spesifik yang dapat dilihat pada citra seperti perbedaan jenis batuan, bidang perlapisan,

struktur sesar. Cara kedua dilakukan melalui ekstraksi otomatis dari obyek dengan memakai

cara dan formula tertentu dengan menggunakan software yang ada (digital processings).

Kedua cara di atas mempunyai kelebihan dan kekurangan sehingga gabungan keduanya akan

lebih efektif dan optimal. Berikut akan diperlihatkan bagaimana informasi kebumian dapat

diidentifikasi dari citra penginderaan jauh.

3.2.1. Geologi derah pantai dan pesisir

Wilayah dan garis pantai Indonesia sangat panjang dan luas, hanya sedikit sekali

diketahui dari padanya baik dalam hal sumberdaya alam yang dimiliki (mineral dan bahan

galian, sumberdaya air, lahan) maupun kondisi lingkungannya. Pemetaan pada daerah pantai

sulit dilakukan karena sukarnya diperoleh singkapan batuan, asesibilitas sukar (rawa pantai)

dan mahal karena sebagian besar harus dilakukan melalui survei bawah permukaan

(geofisika dan pemboran). Sebaliknya daerah pantai dan pesisir merupakan wilayah ekonomi

yang potensial sebagai lahan pemukiman, prasarana perhubungan, jasa industri dan

sebagainya. Kepincangan dari kedua masalah tersebut perlu dipecahkan secara cermat.

Secara umum wilayah pantai dan pesisir dapat digolongkan menjadi beberapa kelompok

dalam kaitannya dengan proses pembentukannya,

Pengelompokan secara garis besar dapat dilakukan sebagai berikut.

a. Proses endogenik : pantai gunungapi, pantai terangkat (uplifted dan

tilted.

b. Proses eksogenik : aktivitas laut (oseanografi), proses sedimentasi dari

darat dan laut dan gabungan keduanya.

Proses biogenik : pembentukan terumbu karang dan hutan bakau Kenampakan pada citra

Landsat seperti terlihat pada gambar - gambar berikut :

Gambar 13. Beach ridges dan swales di daerah

Blanakan, pantai utara Jawa Barat

Gambar 14. Terumbu karang di Pulau Marshall,

Gambar 15. Citra Landsat multitemporal Segara Anakan, Cilacap

5. PENUTUP DAN KESIMPULAN

Berdasarkan berbagai studi dan implemantasi yang masih sangat sedikit dilakukan di

Indonesia beberapa hal dapat dikemukakan :

1. Kemampuan data penginderaan jauh untuk keperluan pemetaan geologi pada umumnya

dan implementasi dalam kegiatan eksplorasi sumberdaya mineral dan energi cukup

menjanjikan, Berbagai informasi mengenai batuan, struktur geologi dan bentuk-bentuk

morfoogi yang berkaitan dengan kerawanan bencana geologi terrekam dengan baik.

2. Data penginderaan jauh dapat memberikan informasi awal kondisi geologi pada daerah

yang belum dipetakan, dapat dipakai untuk map updating dan diintergasikan dengan data

lain misalnya data geofisika.

3. Data penginderaan jauh dengan prasarana pemrosesan data makin kian terjangkau

harganya sehingga dapat dikembangkan oleh instansi pemerintah maupun swasta yang

berkecimpung dalam bidang pemetaan.

4. Masalah kesiapan sumberdaya manusia sangat penting untuk digalakkan, khususnya

tenaga interpreter.

Daftar Pustaka

Barus, Baba., dan U.S. Wiradisastra. 2000. Sistem Informasi Geografi; Sarana Manajemen

Sumberdaya. Laboraturium Pengindraan Jauh dan Kartografi Jurusan Tanah Fakultas

Pertanian IPB. Bogor

DKP. 2008. Urgensi RUU Pengelolaan Wilayah Pesisir dan Pulau-pulau Kecil. Artikel on-line

Dinas Kelautan dan Perikanan

NOAA. 2002. Environmental Sensitivity Index Guidelines, Version 3.0. NOAA Technical

Memorandum NOS OR&R 11. Office of Response and Restoration, National Oceanic

and Atmospheric Administration.

Lillesand, Thomas M., Ralph W Kiefer. 1990. Penginderaan Jauh dan Interpretasi Citra. Gajah

Mada University Press. Jogyakarta

Purwadhi, Sri Hardiyanti. 2001. Interpretasi Citra Digital. Grasindo. Jakarta

Sutanto. 1992. Penginderaan Jauh; Jilid 1. Gajah Mada University Press. Jogyakarta

CPLO. 1996. Penginderaan Jauh Terapan. UI Press. Jakarta

TUGAS GEOSPASIAL DATABASE

” PENGINDERAAN JAUH (REMOTE SENSING)”

DISUSUN OLEH :

BENNY T. SIAGIAN

K2E 008 009

PROGRAM STUDI OSEANOGRAFI

JURUSAN ILMU KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2011