Kombinasi Band Landsat pada Citra Satelit

Kombinasi Band Landsat pada Citra Satelit

Sistem Satelit Landsat

Satelit Landsat merupakan salah satu satelit sumber daya bumi yang dikembangkan oleh NASA dan Departemen Dalam Negeri Amerika Serikat. Satelit ini terbagi dalam dua generasi yakni generasi pertama dan generasi kedua. Generasi pertama adalah satelit Landsat 1 sampai Landsat 3, generasi ini merupakan satelit percobaan (eksperimental) sedangkan satelit generasi kedua (Landsat 4 dan Landsat 5) merupakan satelit operasional (Lindgren, 1985), sedangkan Short (1982) menamakan sebagai satelit penelitian dan pengembangan (Sutanto, 1994). Satelit generasi pertama memiliki dua jenis sensor, yaitu penyiam multi spektral (MSS) dengan empat saluran dan tiga kamera RBV (Return Beam Vidicon).

Satelit generasi kedua adalah satelit membawa dua jenis sensor yaitu sensor MSS dan sensor Thematic Mapper (TM). Perubahan tinggi orbit menjadi 705 km dari permukaan bumi berakibat pada peningkatan resolusi spasial menjadi 30 x30 meter untuk TM1 - TM5 dan TM7 , TM 6 menjadi 120 x 120 meter. Resolusi temporal menjadi 16 hari dan perubahan data dari 6 bits (64 tingkatan warna) menjadi 8 bits (256 tingkatan warna). Kelebihan sensor TM adalah menggunakan tujuh saluran, enam saluran terutama dititikberatkan untuk studi vegetasi dan satu saluran untuk studi geologi tabel (2.1) Terakhir kalinya akhir era 2000- an NASA menambahkan penajaman sensor band pankromatik yang ditingkatkan resolusi spasialnya menjadi 15m x 15m sehingga dengan kombinasi didapatkan citra komposit dengan resolusi 15m x 15 m.

Tabel 1 Saluran Citra Landsat TM

Saluran	Kisaran Gelombang (µm)	Kegunaan Utama
1	0,45 – 0,52	Penetrasi tubuh air, analisis penggunaan lahan, tanah, dan vegetasi. Pembedaan vegetasi dan lahan.
2	0,52 – 0,60	Pengamatan puncak pantulan vegetasi pada saluran hijau yang terletak diantara dua saluran penyerapan. Pengamatan ini dimaksudkan untuk membedakan jenis vegetasi dan untuk membedakan tanaman sehat terhadap tanaman yang tidak sehat
3	0,63 – 0,69	Saluran terpenting untuk membedakan jenis vegetasi. Saluran ini terletak pada salah satu daerah penyerapan klorofil
4	0,76 – 0,90	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	Saluran penting untuk pembedaan jenis tanaman, kandungan air pada tanaman, kondisi kelembapan tanah.
6	2,08 – 2,35	Untuk membedakan formasi batuan dan untuk pemetaan hidrotermal.
7	10,40 – 12,50	Klasifikasi vegetasi, analisis gangguan vegetasi. Pembedaan kelembapan tanah, dan keperluan lain yang berhubungan dengan gejala termal.
8	Pankromatik	Studi kota, penajaman batas linier, analisis tata ruang

Sumber : Lillesand dan Kiefer, 1979 dengan modifikasi)

Karakteristik Data Landsat TM

Data Landsat TM (Thematic Mapper) diperoleh pada tujuh saluran spektral yaitu tiga saluran tampak, satu saluran inframerah dekat, dua saluran inframerah tengah, dan satu saluran inframerah thermal. Lokasi dan lebar dari ketujuh saluran ini ditentukan dengan mempertimbangkan kepekaannya terhadap fenomena alami tertentu dan untuk menekan sekecil mungkin pelemahan energi permukaan bumi oleh kondisi atmosfer bumi.

Jensen (1986) mengemumakan bahwa kebanyakan saluran TM dipilih setelah analisis nilai lebihnya dalam pemisahan vegetasi, pengukuran kelembaban tumbuhan dan tanah, pembedaan awan dan salju, dan identifikasi perubahan hidrothermal pada tipe-tipe batuan tertentu.

Data TM mempunyai proyeksi tanah IFOV (instantaneous field of view) atau ukuran daerah yang diliput dari setiap piksel atau sering disebut resolusi spasial. Resolusi spasial untuk keenam saluran spektral sebesar 30 meter, sedangkan resolusi spasial untuk saluran inframerah thermal adalah 120 m (Jensen,1986).

Penggabungan citra.

Secara sederhana penggabungan citra secara definisi ada 3, yaitu :

a.    Fusion adalah penggabungan antara dua citra atau lebih yang dijadikan menjadi suatu citra yang baru dengan menggunakan beberapa algoritma tertentu.

b.   Merging adalah penggabungan dengan pemahaman bahwa dua citra atau lebih yang dijadikan satu dengan teknik penajaman dan penormalan citra tertentu.

c.   Combination adalah penggabungan beberapa band dalam suatu citra multi untuk suatu tujuan tertentu.

Data

Data yang digunakan adalah citra multispektral Landsat 7 ETM tanggal 19 Agustus 2000 path/row 116/066 dengan citra pankromatik SPOT 2 tanggal 10 Agustus 2007 Knum/Jnum 303/366 serta citra SPOT 4 tanggal 29 Juli 2007. Area studi ini terletak pada batas geografi 8º09’11,79” – 8 º 12’40,3” LS dan 115 º 26’16,89” -115 º 30’10,3” BT.

Landsat 7                                   

Citra multi spektral Landsat dengan resolusi spasial 30m memiliki beberapa band yang karakteristiknya berbeda-beda:

1. Band 1 0.45 – 0.52 mm: Band biru ini memiliki informasi yang tinggi terhadap tubuh air jadi sangat sesuai untuk penggunaan lahan, tanah dan vegetasi.

2. Band 2 0.52 - 0.60 mm: Band hijau ini memiliki informasi mengenai vegetasi selain cocok untuk penggunaan lahan, jalan dan air namun sesuai pula untuk diskriminasi dan assesmen vegetasi. Dimana tanaman-tanaman yang kurang sehat dapat diketahui karena absorbsi cahaya merah oleh klorofil menurun atau refleksi pada daerah merah naik sehingga menyebabkan daun berwarna kuning

3. Band 3 0.63 – 0.69 mm: Band merah ini memiliki informasi mengenai perbedaan antara vegetasi dan non vegetasi, misalnya dapat dilihat adanya perbedaan antara vegetasi dengan tanah khususnya pada daerah urban.

4. Band 4 0.76 – 0.90 mm: Band inframerah dekat ini memiliki informasi mengenai varietas tanam-tanaman serta adanya perbedaan antara unsur air dengan unsur tanah, oleh karena itu dapat dilihat garis pantai dengan jelas.

5. Band 5 1.55 – 1.75 mm: Band inframerah gelombang pendek ini memiliki informasi mengenai perbedaan warna antara tanah terbuka dengan objek-objek lain. Band ini sesuai untuk studi kandungan air tanah, air pada tanam-tanaman, formasi batu-batuan dan geologi pada umumnya

6. Band 6 10.40 -12.50 mm: Band inframerah thermal ini memiliki informasi tentang studi kandungan air tanah, serta dapat membedakan kelembaban tanah dan fenomena-fenomena thermal.

7. Band 7 2.08 – 2.35 mm: Band inframerah gelombang pendek ini memiliki informasi mengenai tanah terbuka sama halnya dengan band 5 akan tetapi lebih mengacu pada studi geologi maupun formasi batu-batuan.

Sedangkan untuk band 8 atau sering disebut band pankromatik memilki resolusi spasial 15m. Citra Landsat yang digunakan dalam penelitian ini adalah citra Landsat ortho 14,25m dimana sudah digabungkan antara multispektral dengan pankromatiknya serta kombinasi band yang digunakan hanya band 7, 4 dan 2.

SPOT

Untuk citra SPOT-4 yang menggunakan empat kanal spektral resolusi spasial 20m dan panjang gelombang yang berbeda-beda yaitu Band 1 pada jangkauan 0.50 - 0.59 mm, Band 2 pada 0.61 - 0.68 mm, Band 3 pada 0.78 - 0.89 mm, dan Band 4 pada inframerah gelombang pendek (Short Wave Infrared) 1.58 - 1.75 mm. Citra pankromatik SPOT-4 direkam menggunakan panjang gelombang tampak (0,51-0,71 mm) dengan resolusi spasial 10m, sedangkan untuk citra SPOT-2 menggunakan tiga kanal spektral sama yaitu band 1, 2 dan 3, dimana citra pankromatik SPOT-2 direkam menggunakan panjang gelombang tampak (0,49-0,73 mm) dengan resolusi spasial 10m. 6)

2.5 Metoda penggabungan

+ 

Citra Landsat 7 Citra Spot 4

Landsat 7 dengan Spot 4

Menggabungkan resolusi citra multi spektral Landsat dengan citra pankromatik SPOT dilakukan dengan metode tranformasi Brovey (menormalkan warna). Sebelum proses penggabungan dilakukan terlebih dahulu koreksi geometri terhadap SPOT dengan mengacu pada citra Landsat yang sudah terorthorektifikasi. Pengambilan titik kontrol tanah (Ground Control Point) berdasarkan pada analisa citra, maksudnya pengambilan secara acak berdasarkan obyek yang terlihat dimana posisi obyek tidak berubah (misal bangunan, bahu jalan, persimpangan, garis pantai, delta sungai, dan obyek lainnya yang tidak memiliki perubahan signifikan) pada kedua citra yang akan di sesuaikan (superimposed), akan tetapi pengambilan titik ini akan sulit ditentukan karena skala area yang dipilih tidak terlalu besar. Posisi titik tersebut diambil berdasarkan obyek yang terlihat pada skala 1:33.204.

Pada tahap penyesuaian dapat dilakukan pengambilan citra dengan mayoritas area permukaan tanahnya cukup rata sehingga sebagian kecil saja daerah yang memiliki tingkat ketinggian yang berbeda seperti lembah, bukit atau gunung. Setelah dilakukan koreksi geometrik kemudian akan diambil kombinasi band 742 dari citra Landsat, kombinasi band 742 ini memang sesuai dengan identifikasi penutup lahan. Sedangkan untuk citra SPOT yang diambil hanya band pankromatiknya saja karena band tersebut akan digunakan untuk menajamkan batas-batas penutup lahan secara spasial pada citra Landsat.

Setelah mendapatkan kedua citra tersebut kemudian dapat kita gabungkan dengan menggunakan Software ER Mapper 7.0, software ini memiliki resolution merge algorithm yang dapat menggabungkan antara citra multispektral landsat ortho resolusi spasial 14,25m dengan pankromatik SPOT resolusi 10m

Kesimpuan

Dari hasil penggabungan citra dapat disimpulkan bahwa :

. Alasan menggunakan citra Landsat 5 karena citra terbaru akan lebih mudah didapatkan serta menghindari adanya perbedan waktu perekaman. Selain itu perbedaan resolusi spasial dapat di restorasi lebih baik dengan menggunakan metode penggabungan ini.

2. Adanya teknik-teknik gabungan lainnya (misal algoritma yang ada pada ER Mapper atau software pengolahan lainnya) dapat digunakan untuk mengoptimalkan kualitas dari citra yang digabungkan.

3. Penggabungan antara citra resolusi tinggi (misal foto udara, ikonos atau quickbird) dengan citra multispektral (seperti SPOT atau Landsat) dapat digunakan sebagai pendukung dalam delineasi tutupan lahan.

4. Penggunaan alternatif citra lainnya seperti citra ALOS

Komposit band 3,2,1 merupakan true color compositeatau warna sebenarnya yang ada di permukaan bumi (natural color) sedangkan komposit band 4,5,3 merupakan false color compositeatau warna yang bukan sebenarnya yang ada di permukaan bumi.

Vegetasi (Objek Area)

Pada komposit band 3,2,1 tutupan vegetasi ditunjukan dengan warna hijau atau bisa dikatakan sesuai dengan warna yang tampak jika dilihat dengan mata sedangkan pada komposit band 4,5,3 tutupan vegetasi dtandai dengan warna jingga.

Lahan Terbangun (Objek Area)

Pada komposit band 3,2,1 lahan terbangun ditandai dengan warna asli sesuai keadaan di lapangan. Dari citra diatas dapat dilihat bahwa warna dari lahan terbangun adalah warna coklat sesuai dengan warna genting rumah/bangunan. Pada komposit band 4,5,3 lahan terbangun ditandai dengan warna biru mudah dengan rona cerah. Kelebihan dari kompositband 4,5,3 untuk interpetasi lahan terbangun adalah dari ronanya. Semakin cerah rona dari warna biru maka lahan terbangun yang ada semakin padat, sedangkan semakin gelap rona dari warna biru maka lahan terbangun yang ada semakin jarang.

Jalan (objek garis)

1: Pada komposit band 3,2,1 kenampakan objek garis berupa jalan tidak dapat dilihat dan diindentifikasi. Objek jalan yang tampak pada komposit band 3,2,1 telihat tersamarkan oleh objek area berupa lahan terbangun jadi tidak dapat dibedakan satu sama lainnya.

2: Pada komposit band 4,5,3 kenampakan objek garis berupa jalan terlihat cukup jelas dan dapat dibedakan dengan kenampakan objek area berupa lahan terbangun. Jalan ditunjukan dengan sebuah garis melintang dengan warna biru berona gelap.

Perbedaan secara Sistematis

	Komposit Band 3,2,1	Komposit Band 4,5,3
Objek Vegetasi (area)	Sesuai warna yang ada di lapangan (hijau)	Jingga
Objek Lahan Terbangun (area)	Sesuai warna yang ada di lapangan (coklat untuk genting)	Warna biru; semakin padat lahan terbangun di suatu daerah rona yang terbentuk semakin cerah dan sebaliknya
Objek Jalan (area)	Tidak dapat dibedakan/tersamarkan dengan objek lahan terbangun	Dapat dibedakan dengan objek lahan terbangun

Kesimpulan

Komposit band 3,2,1 merupakan komposit untuk melihat kenampakan citra sesuai dengan warna aslinya/ true color composite sedangkan komposit band 4,5,3 merupakan komposit warna yang bukan sebenarnya/false color composite dimana cocok untuk mengidentifikasi objek lahan terbangun dan objek jalan.

 

Landsat 7 (ETM+ sensor)	Wavelength (micrometers)	Resolution (meters)
Band 1	0.45 - 0.515	30
Band 2	0.525 - 0.605	30
Band 3	0.63 - 0.69	30
Band 4	0.75 - 0.90	30
Band 5	1.55 - 1.75	30
Band 6	10.40 - 12.5	60
Band 7	2.09 - 2.35	30
Pan Band	.52 - .90	15

Citra khususnya landsat , seperti citra lainnya , tersusun atas beberapa saluran (band), dengan berbasis warna dasar (Merah, Hijau, Biru), kita bisa mengkombinasikan saluran-saluran tersebut pada saluran warna dasar, yang nantinya akan menonjolkan informasi tertentu yang kita inginkan, berikut kombinasi untuk Landsat

Kombinasi 321 :

Kombinasi ini merupakan warna natural sehingga merupakan pendekatan terbaik untuk melihat realitas lanskap. Saluran 3 mendeteksi penyerapan klorofil, saluran 2 mendeteksi reflektan hijau dari vegetasi dan saluran 1 cocok untuk penetrasi air, pada perairan jernih bisa masuk sekitar 25 meter, dengan kata lain kita bisa juga mendeteksi transportasi sedimen di perairan. Saluran 1 juga membedakan tanah dan vegetasi serta tipe tipe hutan.

Kombinasi 432:

Tipikal kombinasi komposit false color seperti di foto udara. Saluran 4 mendeteksi puncak pantulan dari vegetasi, juga membedakan tipe vegetasi, selain itu membedakan tanah dan perairan. Kombinasi ini menampilkan vegetasi berwarna merah, merah yang lebih terang menandakan vegetasi yang lebih dewasa. Tanah dengan sedikit atau tanpa vegetasi antara putih (pasir atau garam) sampai hijau atau coklat tergantung kelembapan dan kandungan organik. Air nampak biru, perairan jernih akan terlihat biru gelap atau hitam sedangkan perairan dangkal atau air dengan konsentrasi sedimen tinggi akan nampak biru muda. Area permukiman berwarna biru kecoklatan .

Kombinasi 453:

Saluran 5 sensitif akan variasi kandungan air, vegetasi berdaun banyak dan kelembapan tanah.  Saluran ini mencirikan tingkat penyerapan air yang tinggi, sehingga memungkinkan deteksi lapisan air yang tipis (kurang dari 1 cm).  Variasi dari kandungan Fe₂O₃  pada batuan dan tanah dapat dideteksi, pantulan yang tinggi berarti kandungan yang banyak. Pada kombinasi ini, vegetasi berwarna kemerahan, ketika tanaman mempunyai kondisi kelembapan yang sedikit rendah, tingkat pantulan saluran 5 relatif tinggi, yang berarti semakin banyak warna hijau, sehingga menghasilkan warna oranye. Hijau akan semakin mendominasi ketika pantulan vegetasi semakin rendah di VNIR dan meninggi di SWIR. tanah tanpa vegetasi dan area permukiman akan nampak biru kecoklatan.

Kombinasi 742:

Vegetasi memperlihatkan variasi kehijauan dikarenakan saluran 4 direpresentasikan dengan warna hijau. Saluran 7 sensitif terhadap variasi kelembapan dan khususnya mendeteksi mineral hidro pada setting geologi, contohnya lempung. Saluran ini dapat membedakan berbagai macam batuan dan tipe mineral. Perbedaan asal usul dari berbagai tipe batuan direpresentasikan dengan warna merah menuju oranye dan juga warna yang lebih terang pada warna biru dapat memberikan informasi kepada kita mengenai tanah. Dibandingkan saluran infra merah lainnya, saluran 7 sangat sensitif terhadap radiasi pancaran sehingga dapat mendeteksi sumber panas. Titik hijau terang mengindikasikan vegetasi dan perairan nampak berwarna biru gelap atau hitam. Daerah permukiman berwarna biru gelap atau pink.

Kombinasi 4.5.1 :

Vegetasi sehat terlihat kemerahan, coklat, oranye dan kuning. Tanah mungkin hijau dan coklat, pemukiman putih, cyan, dan abu-abu, biru terang merepresentasikan area yang dibersihkan dari vegetasi dan area kemerahan merupakan vegetasi yang baru tumbuh, atau padang rumput yang jarang. Perairan yang jernih dan dalam akan berwarna hitam, jika perairan dangkal atau mengandung sedimen maka akan terlihat kebiruan atau biru terang. Untuk studi vegetasi, adanya saluran IR menengah menambah sensitifitas untuk mendeteksi variasi tahap pertumbuhan vegetasi, tetapi interpretasi harus hati-hati jika akuisisi data bertepatan dengan hujan. Saluran 4 dan 5 menunjukkan pantulan tinggi untuk area vegetasi sehat. Kombinasi ini sangat berguna untuk membandingkan area terendam dan are bervegetasi merah dengan warna yang berkaitan di saluran 3.2.1 untuk menjamin interpretasi yang benar. Kombinasi ini tidak bagus untuk studi fitur budaya seperti jalan dan landasan pacu.

Kombinasi 7.5.3 :

Kombinasi ini memberikan pembawaan warna seperti natural dan juga kemampuan penetrasi partikel atmosfer, asap dan kabut. Vegetasi tampak kehitaman dan hijau muda ketika musim tumbuh, permukiman berwarna putih, abu-abu, cyan, atau ungu. pasir, tanah dan mineral terlihat dalam berbagai variasi warna. Penyerapan hampir semua di IR menengah adalah di air, es, dan salju memberikan kita batas yang jelas akan garis pantai dan perairan. Salju dan es terlihat biru gelap, dan air berwarna hitam atau biru gelap. Permukaan panas seperti kebakaran hutan dan kaldera gunung api menyerap IR menengah dan terlihat bernuansa merah atau kuning. Aplikasi untuk kombinasi ini adalah monitoring kebakaran hutan. Selama musim pertumbuhan vegetasi muda, kombinasi 7.4.2 harus diganti dengan kombinasi ini. Area tergenang banjir akan terlihat biru tua atau hitam, dibandingkan kombinasi 3.2.1 yang memperlihatkan area terendam dangkal sebagai abu-abu dan sulit dibedakan.

Kombinasi 5.4.3 :

Kombinasi ini memberikan pengguna banyak informasi dan kontras warna. Vegetasi sehat berwarna hijau terang, dan tanah berwarna ungu muda. Kombinasi ini menggunakan saluran 5 yang memberikan kita informasi agrikultur. Kombinasi ini memberikan kita informasi berguna mengenai vegetasi, dan banyak digunakan pada aplikasi manajemen kayu dan serangan hama.

Kombinasi 5.4.1 :

Mirp dengan kombinasi 7.4.2, vegetasi sehat akan berwarna hijau terang, kecuali kombinasi 5.4.1 yang lebih baik untuk studi agrikultur

Kombinasi 7.5.4 :

Kombinasi ini tidak melibatkan saluran visibel, memberikan kita penetrasi atmosfer yang terbaik. Pesisir dan garis pantai terdefinisikan dengan baik. Dapat digunakan untuk mencari karakteristik tekstural dan kelembapan tanah. Vegetasi terlihat biru. Jika berkeinginan untuk melihat vegetasi sebagai hijau maka kombinasi 7.4.5 dapat sebagai pengganti. Kombinasi ini dapat berguna untuk studi geologi.

Kombinasi 3.5.1 :

Kombinasi ini memperlihatkan tekstur topografi sedangkan kombinasi 7.3.1 dapat membedakan jenis batuan.

Tipe Penutup Lahan	Kombinasi Saluran Spektral
Perairan	Band 1, 4 & 7 / Band 1, 2 & 3
Permukiman	Band 1,4 & 7
Pertanian	Band 1, 2 & 3
Hutan	Band 1, 4 & 7
Garam	Band 1, 2 & 3
Sisa Vegetasi	Band 1, 4 & 7
Vegetasi teririgasi	Band 1, 4 & 7