Pemanfaatan Citra Satelit dalam Bidang Lingkungan

BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1 Latar Belakang

Di era yang modern ini penggunaan satelit dalam berbagai bidang kehidupan manusia. Bidang ini dapat berupa bidang Teknologi, Astronomi, Kebencanaan, hingga ke bidang Lingkungan. Salah satu fungsi satelit yang banyak digunakan oleh kebanyakan orang saat ini adalah untuk mengetahui berbagai aspek dalam bidang lingkungan, contoh nya seperti pertanian, topografi, bahkan hingga ke bidang kebencanaan. Dalam penggunaan nya kualitas satelit sangat dipengaruhi oleh tingkat resolusinya, dimana semakin tinggi resolusi satelit maka semakin bagus dan jelas kualitas gambar yang diperoleh. Piksel sendiri merupakan titik elemen paling kecil pada citra satelit. Angka numerik (byte) dari piksel disebut Digital Number (DN). Digital Number bisa ditampilkan dalam warna kelabu, berkisar antara putih dan hitam (greyscale), tergantung level energi yang terdeteksi. Piksel yang disusun dalam sebuah order yang benar akan membentuk sebuah citra.

Menurut Jaya 2002, Citra satelit berdasarkan resolusi dan hasil yang didapat dapat dibedakan menjadi 4 yaitu,

1.      Resolusi Spektral

Merupakan dimensi dan jumlah daerah panjang gelombang yang sensitif terhadap sensor.

2.      Resolusi Spasial

Ukuran terkecil suatu bentuk (feature) permukaan bumi yang bisa dibedakan dengan bentuk permukaan disekitarnya, atau sesuatu yang ukurannya bisa ditentukan. Kemampuan ini memungkinkan kita untuk mengidentifikasikan (recognize) dan menganalisis suatu objek di bumi selain mendeteksi (detectable) keberadaannya.

3.      Resolusi Radiometrik

Ukuran sensitifitas sensor untuk membedakan aliran radiasi (radiation flux) yang dipantulkan atau ditransmisikan atau diemisikan suatu objek oleh permukaan bumi.

4.      Resolusi Temporal

Frekuensi suatu sistem sensor merekam suatu areal yang sama (revisit). Seperti Landsat TM yang mempunyai ulangan setiap 16 hari, SPOT 26 hari dan lain sebagainya.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang dapat kita angkat mengenai isu perkembangan satelit lingkungan, yaitu:

1.      Apa saja macam-macam satelit lingkungan?

2.      Bagaimana cara pemanfaatan satelit lingkungan?

3.      Apa misi dari setiap satelit lingkungan?

1.3 Manfaat

1.      Bagi Mahasiswa

a.       Memperoleh pengetahuan baru mengenai satelit lingkungan baik dari segi fungsi dan cara kerja nya.

b.      Mengetahui peran Penginderaan Jarak Jauh dalam bidang lingkungan.

2.      Bagi Dosen

a.       Membantu dosen dalam hal referensi bahan perkuliahan.

b.      Membantu dan memperlancar jalannya proses perkuliahan

3.      Bagi Pembaca

a.       Menambah ilmu pada bidang Penginderaan Jarak Jauh.

b.      Menjadi referensi dalam hal penulisan karya ilmiah.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 LANDSAT

Teknologi penginderaan jauh satelit dipelopori oleh NASA Amerika Serikat dengan diluncurkannya satelit sumberdaya alam yang pertama, yang disebut ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite) pada tanggal 23 Juli 1972, menyusul ERTS-2 pada tahun 1975, satelit ini membawa sensor RBV (Retore Beam Vidcin) dan MSS (Multi Spectral Scanner) yang mempunyai resolusi spasial 80 x 80 m. Satelit ERTS-1, ERTS-2 yang kemudian setelah diluncurkan berganti nama menjadi Landsat 1, Landsat 2, diteruskan dengan seri-seri berikutnya, yaitu Landsat 3, 4, 5, 6 dan terakhir adalah Landsat 7 yang diorbitkan bulan Maret 1998, merupakan bentuk baru dari Landsat 6 yang gagal mengorbit. Program Landsat merupakan satelit tertua dalam program observasi bumi. Landsat dimulai tahun 1972 dengan satelit Landsat-1 yang membawa sensor MSS multispektral. Setelah tahun 1982, Thematic Mapper TM ditempatkan pada sensor MSS. MSS dan TM. Satelit Landsat (Satelit Bumi) ini merupakan milik Amerika Serikat.

Terdapat banyak aplikasi dari data Landsat TM-7 ini, manfaatnya adalah untuk pemetaan penutupan lahan, pemetaan penggunaan lahan, pemetaan geologi, pemetaan suhu permukaan laut dan lain-lain. Untuk pemetaan penutupan dan penggunaan lahan dapat memilih data Landsat TM karena terdapat band infra merah menengah. Landsat TM adalah satu-satunya satelit non-meteorologi yang mempunyai band inframerah termal. Data thermal diperlukan untuk studi proses-proses energi pada permukaan bumi seperti variabilitas suhu tanaman dalam areal yang diirigasi.

Gambar 2.1 Satelit Landsat

Source :https://img.okezone.com/content/2012/01/30/56/566270/5j69K2ddGW.jpg

2.2 SPOT

            Merupakan singkatan dari (Systeme Pour I Observation de la Terre. SPOT-1 diluncurkan pada tahun 1986. SPOT dimiliki oleh konsorsium yang terdiri dari Pemerintah Prancis, Swedia dan Belgia. SPOT pertama kali beroperasi

dengan pushbroom sensor CCD dengan kemampuan off-track viewing di ruang angkasa. Saat itu, resolusi spasial 10 meter untuk pankromatik dan 20 meter daerah tampak (visible). Pada Maret 1998 sebuah kemajuan signifikan SPOT-4 diluncurkan: sensor HRVIR mempunyai 4 di samping 3 band dan instumen

VEGETATION ditambahkan. VEGETATION didesain untuk hampir tiap hari dan akurat untuk memonitor bumi secara global.

Tabel 2.1 karakteristik SPOT HRVIR

Gambar 2.2 Satelit SPOT

source: http://2.bp.blogspot.com/R7th2bEbXtM/T1bUB86C3eI/AAAAAAAAACs/gqmuYEC4A0s/s1600/spot-5_in_orbit.jpg

2.3 IKONOS

IKONOS adalah satelit komersial beresolusi tinggi pertama yang

ditempatkan di ruang angkasa. IKONOS dimiliki oleh Sapce Imaging, sebuah

perusahaan Observasi Bumi Amerika Serikat. Satelit komersial beresolusi tinggi

lainnya yang diketahui: Orbview-3 (OrbImage), Quickbird (EarthWatch) dan

EROS-A1 (West Indian Space). IKONOS diluncurkan pada September 1999 danpengumpulan data secara regular dilakukan sejak Maret 2000. IKONOS memiliki kemampuan merekam citra multispetral pada resolusi 4 meter, IKONOS dapat juga merekam obyek-obyek sekecil satu meter pada hitam dan putih. Dengan kombinasi sifat-sifat multispektral pada citra 4-meter dengan detail-detail data pada 1-meter, Citra IKONOS diproses untuk menghasilkan 1-meter produk-produk berwarna.

            Sensor OSA pada satelit didasarkan pada prinsip pushbroom dan dapat

secara simultan mengambil citra pankromatik dan multispektral. IKONOS

mengrimkan resolusi sapatial tertinggi sejauh yang dicapai oleh sebuah satelit

sipil. Bagian dari resolusi spasial yang tinggi juga mempunyai resolusi

radiometrik tinggi menggunakan 11-bit (Space Imaging, 2004). Data IKONOS dapat digunakan untuk pemetaan topografi dari skala kecil hingga menengah, tidak hanya menghasilkan peta baru, tetapi juga memperbaharui peta topografi yang sudah ada. Penggunaan potensial lain IKONOS adalah Precision Agriculture  hal ini digambarkan pada pengaturan band multispektra, dimana mencakup band infra merah dekat (near-infrared). Pembaharuan dari situasi lapangan dapat membantu petani untuk mengoptimalkan penggunaan pupuk dan herbisida.

Gambar 2.3 Satelit Ikonos

source : http://blog.digitalglobe.com/wp-content/uploads/2015/05/Ikonos.png

2.4 QUICKBIRD

Pada tahun 2002 Digital Globe meluncurkan satelit komersial dengan kemampuan yang lebih baik dari IKONOS yaitu QUICKBIRD. Dibekali dengan resolusi spasial hingga 60cm dan 2,4m untuk moda pankromatik dan multispektral. Selain resolusi spasial yang sangat tinggi, keempat sistem pencitraan satelit memiliki kemiripan cara merekam, ukuran luas liputan, wilayah saluran spektral yang digunakan, serta lisensi pemanfaatan yang ketat. Keempat sistem menggunakan linear array CCD-biasa disebut pushbroom scanner. Scanner ini berupa CCD yang disusun linear dan bergerak maju seiring gerakan orbit satelit. Jangkauan liputan satelit resolusi tinggi seperti Quickbird sempit (kurang dari 20 km) karena beresolusi tinggi dan posisi orbitnya rendah, 400-600 km di

atas Bumi.

Resolusi spasial tinggi ditujukan untuk mendukung aplikasi kekotaan,

seperti pengenalan pola permukiman, perkembangan dan perluasan daerah

terbangun. Saluran-saluran spektral B, H, M, IMD, dan PAN cenderung dipilih,

karena telah terbukti efektif dalam menyajikan variasi fenomena yang terkait

dengan kota. Kondisi vegetasi tampak jelas pada komposisi warna semu (false color), yang tersusun atas saluran-saluran B, H, IMD ataupun H, M, IMD yang masing masing ditandai dengan urutan warna biru, hijau, dan merah. Pada citra komposit warna ini, vegetasi dengan berbagai tingkat kerapatan tampak bergradasi kemerahan. Teknik pengolahan citra digital dengan indeks vegetasi seringkali memilih formula NDVI (normalised diference vegetation index= IMD-M/IMD+M). Indeks atau nilai piksel yang dihasilkan kemudian sering dijadikan ukuran kuantitatif tingkat kehijauan vegetasi. Apabila diterapkan di wilayah kota, maka tingkat kehijauan lingkungan urban dapat digunakan sebagai salah satu parameter kualitas lingkungan. Untuk lahan pertanian, NDVI terkait dengan umur, kesehatan, dan kerapatan tanaman semusim, sehingga seringkali dipakai untuk menaksir tingkat produksi secara regional.

Gambar 2.4 satelit Quickbird

source: http://s3.amazonaws.com/content.satimagingcorp.com/media/cms_page_media/65/quickbird%20sm.jpg

2.5 ALOS

Advanced Land Observing Satellite (ALOS) atau juga bernama Daichi diluncurkan pada tanggal 24 Januari 2006 mempunyai 5 misi utama yaitu pengamatan kartografi, pengamatan regional, pemantauan bencana alam, penelitian sumber daya alam dan pengembangan teknologi satelit JERS-1 dan ADEOS. ALOS dilengkapi dengan tiga sensor inderaja, yaitu sensor Panchromatic Remote Sensing Instrument for Stereo Mapping (PRISM) dan sensor Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type-2 (AVNIR-2), serta sebuah sensor gelombang mikro atau radar yaitu Phased Array type L-Band Synthetic Aperture Radar (PALSAR) (Shimada, 2009, Fukuda, 2011). Misi  ALOS berakhir pada tanggal 12 Mei 2011. Satelit ini telah merekam 6,5 juta informasi dalam lima tahun sejak mulai operasi dan telah banyak berkontribusi dalam mengakusisi data dalam keadaan darurat untuk keperluan bencana dengan pengamatan sekitar 100 wilayah yang dilanda bencana dalam skala besar pertahun. Peran dari satelit ini kemudian digantikan oleh generasi selanjutnya yaitu ALOS 2&3.

Gambar 2.5 Satelit ALOS

source: http://en.alos-pasco.com/common/images/alos_mission.jpg

2.6 TERRA MODIS

            MODIS adalah salah satu instrument utama yang dibawa Earth

Observing System (EOS) Terra satellite, yang merupakan bagian dari program

antariksa Amerika Serikat, National Aeronautics and Space Administration

(NASA). Program ini merupakan program jangka panjang untuk mengamati,

meneliti dan menganalisa lahan, lautan, atmosfir bumi dan interaksi diantara

faktor-faktor ini. MODIS mengorbit bumi secara polar (arah utara-selatan) pada ketinggian 705 km dan melewati garis khatulistiwa pada jam 10:30 waktu lokal. Lebar cakupan lahan pada permukaan bumi setiap putarannya sekitar 2330 km.

Pantulan gelombang elektromagnetik yang diterima sensor MODIS sebanyak 36

bands (36 interval panjang gelombang), mulai dari 0,405 sampai 14,385 ¦Ìm (1

¦Ìm = 1/1.000.000 meter). Data terkirim dari satelit dengan kecepatan 11 Mega

bytes setiap detik dengan resolusi radiometrik 12 bits. Artinya obyek dapat

dideteksi dan dibedakan sampai 212 (= 4.096) derajat keabuan (grey levels).

Satu elemen citranya (pixels, picture element) berukuran 250 m (band 1-2), 500

m (band 3-7) dan 1.000 m (band 8-36).

            Produk MODIS dikatagorikan menjadi tiga bagian yaitu produk pengamatan vegetasi, radiasi permukaan bumi, dan tutupan lahan. Diantara capaian riset adalah pendeteksian kebakaran hutan, pendeteksian perubahan tutupan lahan dan pengukuran suhu permukaan bumi. Suhu permukaan bumi dipadukan dengan data albedo (fraksi cahaya yang dipantulkan permukaan bumi) dimanfaatkan untuk pemodelan iklim. Dengan resolusi spasial yang semakin tinggi, dimungkinkan riset tentang prakiraan, dampak serta adaptasi regional yang diperlukan dalam menghadap perubahan lingkungan. Pemanfaatan resolusi maksimum pada 250, 500 dan 1.000 meter sangat cocok untuk melakukan studi regional. Jika dipadukan dengan data Landsat TM, studi ini akan menghasilkan data dasar untuk monitoring dan pemodelan perubahan tutupan dan penggunaan lahan (land cover and land use) serta data dasar untuk pengamatan unsur carbon, yang menjadi salah satu parameter penting dalam studi lingkungan global.

Gambar 2.6 Satelit Terra

source: http://bdpjn-catalog.lapan.go.id/catalog/help/deskripsi/img/lowres/terra-scientificamerican_scan.jpg

2.7 THE INDIAN REMOTE SENSING (IRS)

            Sistem IRS telah muncul sebagai salah satu program yang paling bergengsi pada industri citra komersial. Fokus program IRS adalah untuk

mengembangkan teknologi ruang angkasa dan aplikasinya dalam mendukung

pembangunan nasional. Dengan penekanan pada peningkatan sumberdaya, IRS

sangat penting untuk memonitor keberadaan sumberdaya untuk pemanfaatan

yang optimal. Satelit IRS 1A dan 1B, IRS 1C diluncurkan pada 1995 dan IRS 1D pada 1997 oleh Pemerintah India. Citra Pankromatik resolusi 5 meter yang dikumpulkan oleh IRS-1C dan ID merupakan citra yang sesuai/ideal untuk perencanaan perkotaan, manajemen bencana, pemetaan dan berbagai aplikasi yang membutuhkan kombinasi unik pada citra resolusi tinngi, revisit frekuensi (resolusi temporal) yang tinggi dan cakupan rea yang luas. Satelit ini memiliki kemampuan stereo imaging, kemampuan gain dan cross-track imaging yang dapat diatur (Space Imaging, 2004).

Gambar 2.7 Satelit IRS

source : http://rammb.cira.colostate.edu/dev/hillger/IRS-P5_image.jpg

2.8 NOAA

           

            Merupakan singkatan dari National Oceanic and Atmospheric Administration, Sensor NOAA yang relevan untuk pengamatan bumi adalah Advanced very high resolution radiometer (AVHRR). Sensor AVHRR mempunyai FOV sangat lebar (110o) dan dan jarak yang jauh dari bumi, prinsip whiskbroom menyebabkan perbedaan yang besar pada ground sel terukur dalam satu kali penyiaman (scanline). Data citra standar produk-produk AVHRR menghasilkan data citra dengan ukuran yang sama ukuran di lapangan (ground pixels). Data AVHRR terutama digunakan peramalan cuaca harian dimana

memberikan data yang lebih detail daripada Meteosat. Selain itu, juga dapat

diterapkan secara luas pada banyak lahan dan perairan.

            Data AVHRR data digunakan untuk membuat Peta Suhu Permukaan Laut

(Sea Surface Temperature maps/SST Maps), dimana dapat digunakan pada

monitoring iklim, studi El Nino, deteksi arus laut untuk memandu kapal-kapal

pada dasar laut dengan ikan berlimpah, dan lain-lain. Peta Tutupan Awan (Cloud

Cover Maps) yang berasal dari data AVHRR, digunakan untuk edtimasi curah

hujan, dimana dapat menjadi input dalam model pertumbuhan tanaman.

Gambar 2.8 satelit NOAA

source: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c0/NOAA-M-01.jpg/260px-NOAA-M-01.jpg

 

2.9 METEOSAT-5

           

Meteosat adalah sebuah satelit geostasioner yang digunakan dalam

program meteorologi dunia. Program ini terdiri dari tujuh satelit. Satelit Meteosat dimiliki oleh the European Organisation Eumetsat. Saat ini, Meteosat-5 dioperasikan dengan Meteosat-6 sebagai back-up. Band-band spektral pada sensor VISSR dipilih untuk mengamati fenomena yang relevan bagi ahli meteorologi: band pankromatik (VIS), band infrared menengah, dimana dapat memberikan informasi tentang uap air (WV) yang terdapat di atmosfer, dan band termal (TIR). Pada kondisi awan, data termal berkaitan dengan suhu puncak awan, dimana digunakan untuk memperkirakan dan meramalkan curah hujan. Pada kondisi tidak berawan, data termal berkaitan dengan suhu permukaan daratan dan lautan.

Gambar 2.9 Satelit Meteosat-5

source: http://mapgroup.com.ua/images/Satelite/ESA/Meteosat/Fig_IM-1_M.jpg

           

2.10 WORLD VIEW

            Merupakan satelit generasi terbaru dari Digital Globe yang diluncurkan tanggal 8 Oktober 2009. Citra satelit yang dihasilkan memiliki resolusi spasial tinggi dan memiliki resolusi spectral lebih lengkap dibandingkan citra satelit sebelumnya. Resolusi spasial yang dimiliki oleh World View 2 yaitu 0.46m-0.5m untuk citra pankromatik dan 1.84m untuk citra multispektral. Citra multispektral dari World View 2 ini memiliki 8 band, sehingga sangat mendukung bagi keperluan analisis-analisis spasial sumber daya alam dan lingkungan hidup.

Gambar 2.10 Satelit WrldView2

source: http://s3.amazonaws.com/content.satimagingcorp.com/media/cms_page_media/57/worldview-2%20sm.jpg

2.11 MARINE OBSERVATION SATELLITE (MOS)

            Pada tahun 1986 Jepang meluncurkan satelit untuk penginderaan laut,yaitu satelit MOS-1. Sistem orbit maupun ketinggian orbitnya serupa satelitLandsat. Satelit MOS-1 akan membawa tiga jenis sensor, satu diantaranya berupa penyiam bentuk sapu yang disebut Multispectral Electronic Self-Scanning Radiometer (MESSR). MESSR merekam menggunakan 4 saluran yaitu hijau hingga inframerah dekat. Resolusi spasial sebesar 50 meter, tiap lembar citra MOS meliput daerah seluas 200 km x 200 km atau seluas 40.000km². Sensor lainnya berupa sebuah penyiam multispektral dengan resolusi spasial kasar dan sebuah radiometer penyiam gelombang mikro.

 

        Gambar 2.11 Satelit MOS

        source: http://rammb.cira.colostate.edu/dev/hillger/MOS-2_image.jpg

2.12 HCMM

            Merupakan satelit NASA pertama untuk seri Application Explorer Mission (AEM) yang memiliki ukuran relatif kecil. Satelit ini diorbitkan pada tangga 26 April 1978 hingga bulan September 1980 dengan ketinggian orbit 620km. Memiliki resolusi data sebesar 0.6km pada bagian tengah citra dan 1 km pada bagian tepinya. Satelit ini digunakan dalam berbagai bidang lingkungan yaitu pemetaan geologi berdasarkan peta ketahanan termal, pemetaan vegetasi, mendeteksi gangguan pada vegetasi, pemetaan kelembababn tanah, pemetaan pulau panas pada daerah kekotaan, pantauan penyebaran termal pada daerah industri.

Gambar 2.12 satelit HCMM

source: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/56/HCMM.png/260px-HCMM.png

           

2.13 SEASAT

            Merupakan satelit eksperimental pertama miliki NASA yang dirancang untuk penginderaan sumber daya laut permukaan bumi yang direkam oleh seasat ialah daerah garis lintang 72ͦ dan 72ͦ selatan. Diluncurkan pada 26 Juni 1978 dengan orbit hampir poler dengan ketinggian 800km, satelit ini dilengkapi 5 sensor, 2 diantaranya merupakan sebuah radiator dan radar jenis SAR. Satelit ini dimanfaatkan untuk memantau keadaan air laut, pemetaan es laut, vegetasi, daerah urban, geologi, penutup lahan serta hidrologi.

Gambar 2.13 Satelit Seasat

source: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7f/Seasat.jpg

           

 

2.14 EARTH RESOURCES SATELLITE (ERS)

            Satelit ini diluncurkan dengan orbit sinkron matahari dengan ketinggian 700km. Memiliki 2 paket sensor yang digunakan dalam penginderaan, satu paket untuk penginderaan daratan, satu paket lagi untuk penginderaan laut. Satelit ini digunkan untuk prakiraan cuaca dan laut, suhu permukaan laut dan fitoplankton.

Gambar 2.14 Satelit ERS

source: http://www.eorc.jaxa.jp/JERS-1/en/jers.gif

2.15 RADARSAT

            Satelit ini diluncurkan oleh Kanada pada tahun 1989. Sensornya berupa SAR dengan saluran C yang sudut datangnya dapat diubah dengan kisaran sebesar 20ͦ - 50ͦ. Kegunaan utamanya untuk pemetaan es, terutama pada daerah pengeboran minyak lepas pantai di daerah Kanada Utara.

Gambar 2.15 Satelit Radarsat

source: http://www.asc-csa.gc.ca/images/satellites/radarsat1/ban-radarsat1-en.jpg

BAB III

PENUTUP

 

3.1 Kesimpulan

Dari tinjauan pustaka di atas dapat kita simpulkan bahwa satelit lingkungan terus diperbarui baik itu dari segi resolusi maupun pencitraan satelit itu sendiri. Satelit lingkungan yang pernah mengorbit di bumi berjumlah kurang lebih 15 satelit, dan saat ini jumlah nya sudah berkurang karena berakhirnya misi satelit ataupun satelit memasuki masa pengnonaktifan. Peluncuran satelit lingkungan sendiri tanggal 26 April 1978 yaitu dengan nama satelit HCMM milik NASA USA sampai satelit yang masih berorbit seperti IKONOS, LANDSAT, SPOT, dll.

3.2 Kritik dan Saran

            Menurut saya Indonesia telah memiliki kemampuan untuk pengembangan satelit sendiri baik itu dengan cara individu maupun kerja sama dengan negara yang pernah memiliki kemampuan dalam bidang satelit.

            Menyadari bahwa penulis masihjauh dari kata sempurna, untuk kedepannya penulis akan lebih fokus dan detail dalam menjelaskan tentang makalah diatas dengan sumber-sumber yang lebih banyak, terupdate, dan dapat dipertanggung jawabkan.

DAFTAR PUSTAKA

Arifin, Samsul. - . Potensi Pemanfaatan Satelit Alos-3. Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional.

Siddik, Ahmad Thoha. 2008. Karakteristik Citra Satelit.Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Sumatera Utara.

Suwargana, Nana. 2013. Resolusi Spasial, Temporal dan Spektral Pada Citra Satelit Landsat, Spot, dan Ikonos. Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional. Volume 1 nomor 2Juli-Agustus 2013.

Dikutip dari https://www.academia.edu/5587929/citra_satelit