KOMPONEN UTAMA PJ - staff.ui.ac.idstaff.ui.ac.id/system/files/users/rokhmatuloh.ssi/material/... · KOMPONEN UTAMA PJ 1. ... terbentuknya jurnal PJ (IEEE GARS), Pengenalan sensor

1/18/2010

1

INTERPRETASI CITRA DIGITAL

MINGGU 1: PENDAHULUAN

DOSEN : DRA. RATNA SARASWATI, MS

ROKHMATULOH

ASSISTEN DOSEN : RHEVIE HERNINA, S.Si

KOMPONEN UTAMA PJ1. SUMBER ENERGI (Matahari, Radar)

2. SENSOR (Kamera Udara, Skanner, Radiometer, CASI Hyperspektral)

3. Obyek di Bumi (Tanah, Air, Vegetasi)

4. ATMOSFER (Uap Air, Gas, Debu)

SISTEM SENSOR; SISTEM WAHANA; SISTEM PENGIRIMAN DATA CITRA; SISTEM PENERIMAAN DATA CITRA; SISTEM PEMROSESAN DATA; SISTEM PEMANFAATAN DATA UNTUK KAJIAN KEBUMIAN; SISTEM DISEMINASI DATA CITRA

1/18/2010

2

TOPIK YANG DIBAHAS

• Dasar-dasar Penginderaan Jauh (PJ): dasar-

dasar GEM, Perolehan Data Satelit, Satelit

dan Platform, Koreksi radiometrik dan

gemetrik, dll.

• Pemrosesan Citra Dijital

• Interpretasi Citra Dijital

• Aplikasi-aplikasi PJ

TOPIK YANG DIBAHASMinggu Ke Pokok Bahasan Pengajar

1(6 Februari 2009) Pendahuluan: Konsep PJ, Sejarah PJ, Kedudukan PJ, P engumpulan Data PJ ROK

2(13 Februari 2009)

Gelombang Elektromagnetik (GEM): Radiasi GEM, Panja ng GEM, Interaksi GEM dengan Benda, Jendela Atmosfer

ROK

3(20 Februari 2009)

Sensor dan Platform: Satelit Sumber Daya Alam, Sate lit Meteorologi, Satelit, Pesawat Udara, Balon, Roket, Kamera, Scanner Mekanik, Spekt rometer, Penerimaan dan Transmisi Data

RSA

4(27 Februari 2009)

Pemrosesan Data: Perangkat Keras dan Perangkat Luna k, Konversi Data, Kalibrasi dan Validasi

RSA

5(6 Maret 2009) Koreksi Radiometrik ROK

6(13 Maret 2009) Koreksi Geometrik RSA

7(20 Maret 2009)

Image Enhancement: Spektral dan Spasial Enhancement , Aritmetika Band, Pemrograman

ROK

8(27 Maret 2009) UTS

9(3 April 2009) PJ Gelombang Mikro Dr. Kemal U.P

10(17 April 2009) PJ Gelombang Mikro: Pengolahan Data Dr. Kemal U.P

11(24 April 2009) PJ Thermal dan Multispektral/Hiperspektral ROK

12(1 Mei 2009) Fusi Data dan Ekstraksi Informasi (Klasifikasi, Seg mentasi, Klustering) RSA

13(8 Mei 2009) Aplikasi-aplikasi PJ (Deteksi perubahan, Ekstraksi mineral, Fishing ground, dll) ROK

14(15 Mei 2009) Presentasi Kelompok RSA

15(22 Mei 2009) UAS

1/18/2010

3

DASAR-DASAR PJ

• Konsep PJ

• Sejarah PJ

• Radiasi GEM: karakteristik, panjang

gelombang.

• Interaksi GEM dengan Benda

• Jenis PJ

DASAR-DASAR PJNAMA FREKWENSI (Hz) PANJANG GELOMBANG (m)

1/18/2010

4

JENDELA ATMOSFER

Daerah spektrum EM dimana energi hampir seluruhnya ditransmisikan:

0.3-0.7 mm: UV and visible light

3-5 mm: emitted thermal energy from Earth

8-11 mm: emitted thermal energy from Earth

1 mm-1 m: radar and microwave energy

DASAR-DASAR PJ

1/18/2010

5

PJ – Tonggak Bersejarah

1600 dan 1700-an 1800-an 1900-an 1914 - 1918

Hukum Mekanik dari Newton

Citra foto pertama dan pengunaan istilah fotogrametri

Dibuatnya pesawat terbang dan kamera dimuat pada roket utk pengambilan foto,

PD I dan munculnya foto kegiatan mata-mata

PJ – Tonggak Bersejarah

1939 - 1945 1940-an 1950-an 1960-an

PD II dan perkembangan foto utk kegiatan mata-mata,

Ditemukan radar dan peluncuran roket pertama Jerman

Diperkenalkan PJ thermal, peluncuran satelit Sputnik (Soviet) dan Explorer I (USA),

Yuri Gagarin melakukan perjalanan luar angkasa, dimulainya misi Gemini, terbentuknya jurnal PJ (JPRS, RSE), lembaga pendidikan yg mengajarkan PJ, fotogrametri,

1/18/2010

6

PJ – Tonggak Bersejarah

1970-an 1980-an 1990-an 2000 - 2007

Dimulainya jurusan PJ pd universitas, integrasi PJ dan SIG, peluncuran beberapa satelit (ERTS-1 dan 2, Landsat 3, Nimbus 7-CZCS, TIROS, SEASAT),

Terbentuknya ESA, dimulainya misi luar angkasa NASA, diluncurkan beberapa satelit (Landsat 4 dan 5, SIR-A dan B, SPOT 1), terbentuknya jurnal PJ (IEEE GARS),

Pengenalan sensor hyperspektral dan LIDAR, peluncuran satelit (SPOT 2, 3 dan 4, ERS-1 dan 2, Landsat 6 dan 7, IRS-1C, RADARSAT-1, IKONOS 1 dan 2, SIR-C), dibuat/diperbaikinya bebrapa manual (fotogrametri, interpretasi foto, PJ, PJ radar),

Peluncuran satelit (QuickBird, Envisat, MODIS, SPOT-5, ALOS),

PJ – Potensi Penggunaan

Variabel Biofisik Sistem PJ Potensial

Lokasi Geografis x,y Foto udara, Landsat TM, ETM+, SPOT HRV, KVR-1000 Rusia, IRS-1CD,

ATLAS, Radarsat, ERS-1,2 gelombang mikro, IKONOS, MODIS, ASTER,

QuickBird

Tofografi/Batimetri Foto udara, Landsatr Tm, ETM+, SPOT, LIDAR, Radarsat, IRS-1CD,

IKONOS, QuickBird

Vegetasi

- klorofil

Foto udara, Landsat TM, ETM+, SPOT, IRS-1CD, IKONOS, MODIS,

ASTER, QuickBird

- biomass, Foto udara, AVHRR, Landsat TM, ETM+, SPOT, IRS-1CD, IKONOS,

MODIS, QuickBird

- kandungan air Radarsat, ERS-1,2, Landsat TM Mid-IR, ETM, IKONOS, MODIS, ASTER,

QuickBird

- APAR Landsat ETM+, IKONOS, MODIS, QuickBird

- pythoplangton SeaWiFS, Landsat TM, ETM+, IKONOS, MODIS, QuickBird

1/18/2010

7

PJ – Potensi Penggunaan

Variabel Biofisik Sistem PJ Potensial

Suhu Permukaan GOES, SeaWiFS, AVHRRR, Landsat TM, ETM+, Deadalus, ATLAS, ASTER,

MODIS

Kelembaban Tanah ALMAZ, Landsat TM, ERS-1,2, Radarsat, IKONOS, ASTER,

Kekasaran Permukaan Foto udara, ALMAZ, ERS-1,2, Radarsat, IKONOS, ASTER,

Evapotranspirasi AVHRR, Landsat TM, ETM+, SPOT, MODIS, ASTER

Atmosfer (kimia trofosfer, suhu, uap

air, arah dan kecepatan angin,

presipitasi, sifat awan dan aerosol)

GOES, MODIS, MISR, CERES, MOPIT

Perairan – Ocean (warna,

phytoplangton, biokimia, kedalaman laut)

TOPEX/POSEIDON, SeaWiFS, Landsat ETM+, IKONOS, MODIS, MISR,

ASTER, CERES, QuickBird

Vulkanologi (suhu dan gas) ATLAS, MODIS, MISR, ASTER

CONTOH CITRA SATELIT

Citra satelit ASTER JAPANCitra satelit ASTER JAPAN

Resolusi 15 meterResolusi 15 meter

Citra satelit LANDSATCitra satelit LANDSATResolusi 30 meterResolusi 30 meter

Citra satelit SPOT FRANCECitra satelit SPOT FRANCE

Resolusi 5 meterResolusi 5 meter

1/18/2010

8

PJ – Potensi Penggunaan

Variabel Biofisik Sistem PJ Potensial

Penggunaan Tanah Foto Udara, AVHRR, Landsat TM, ETM+, SPOT, KVR-1000 Rusia, IRS-

1CD, Radarsat, IKONOS, MODIS, QuikBird, ASTER

Vegetasi – Kesehatan Tanaman

Foto Udara, Daedalus, ATLAS, AVHRR, Landsat TM, ETM+, SPOT,

SeaWiFS, IRS-1CD, IKONOS, MODIS, QuikBird, ASTER

CITRA QUICKBIRDCITRA QUICKBIRDResolusi 61 cmResolusi 61 cm

1/18/2010

9

Perkembangan teknologi satelit remote sensing

Hi-Res Land Imaging Satellites

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

IKONOS-2QuickBird-2

OrbView 3WorldView

NextView

EROS A1EROS B1

IRS TES

Pleiades-1Pleiades-2

Resurs DK-1

KOMPSAT-2

TerraSAR XTerraSAR L

COSMO-Skymed-1COSMO-Skymed-2COSMO-Skymed-3COSMO-Skymed-4

Ridsat

Resolution

0.25 M

0.4 M

0.5 m

0.6 M

0.7 M

1.0 M

1.8 M

US

Israel

India

France

Russia

Korea

RADAR

Germany

Italy

India

OPTICAL

N

Mid-Res Land Imaging Satellites

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Landsat 5Landsat 7

LCDMEO-1MTI

RapidEye-ARapidEye-BRapidEye-CRapidEye-D

SPOT-2SPOT-4SPOT-5

IRS 1CIRS 1D

ResourceSat-1Cartosat-1

ResourceSat-2

CBERS-1CBERS-2CBERS-3CBERS-4

Ziyuan-ZY-2AZiyuan-ZY-2B

DMC China DMC

ProbaKOMPSAT-1

RocSat2

ALOS

DMC AlSat-1DMC

DMC BilSatDMC UK

DMC VinSat-1TopSat

DMC ThaiPhat

ERS-2ENVISAT

RadarSat 1RadarSat 2

ALOS

Year

Res. M

2--2.5

3--5

6--6.6

7--9

10

12--15

20

30--32

36

US

GERMANY

FRANCE

INDIA

CHINA

ESA

KOREA TAIWAN

JAPAN

ALGERIA

NIGERIATURKEYUK

VIETNAMUK

THAILAND

RADARESA

CANADA

JAPAN

CHINA & BRAZIL

OPTICAL

PEMROSESAN CITRA DIJITAL

• Rektifikasi dan restorasi citra

• Penajaman citra

• Klasifikasi citra

• Penggabungan data dan integrasi SIG

1/18/2010

10

INTERPRETASI CITRA DIJITAL

• Interpretasi Citra: visual dan dijital

• Elemen Interpretasi: tone/warna, bentuk,

ukuran, tekstur, pola, bayangan, tinggi dan

kedalaman, lokasi

• Kunci Interpretasi

• Pembuatan Peta Tematik

Rektifikasi dan Restorasi Citra

• Pra-pengolahan untuk memperbaiki citra

yang terdistorsi atau terdegradasi.

– Koreksi Geometrik

– Kalibrasi/koreksi Radiometrik

– Eliminasi noise

1/18/2010

11

Penajaman Citra

• Untuk meningkatkan kemampuan

membedakan antar obyek yang ada pada

citra.

• Manipulation kekontrasan: stretching

Penajaman Citra

• Manipulasi obyek spasial:

– Pemilteran

– Convolution

– Penajaman Tepi (Edge enhancement)

– Transformasi Fourier

• Penajaman dilakukan pada beberapa band

yang ada.

1/18/2010

12

PENAJAMAN CITRA

• Penajaman spektral:

- Band ratio

- Indeks vegetasi

- HIS, Brovey Transform, Principal component

- Tasseled cap

- Contrast enhancement

• Penajaman spasial:

- Spatial filtering (HPF dan LPF)

- Transformasi Fourier

PENAJAMAN CITRA:KONTRAS STRETCHING

Contoh:

• Linear Stretching

• Stretching Histogram Equalization

Berfungsi untuk menggambarkan data ke dalam histogram yang berbeda dalam rangka meningkatkan kenampakan/display data.

1/18/2010

13

LINEAR STRETCHING

Linear Stretch

No Stretch

Range data

Range data

STRETCHING HISTOGRAM EQUALISASI

Stretching Histogram Equalisasi

No Stretch

Range data

Range data

1/18/2010

14

PENAJAMAN SPASIAL

Penajaman spasial dilakukan untuk mendapatkan informasi citra

berdasarkan bentuk, ukuran, dll.

Diterapkan pada skala piksel yang berbeda:

– Local pixel neighborhood (convolution)

– Global image (Fourier filters)

– All scales (scale-space filters)

Penajaman spasial:

– Low-Pass (LP): menghasilkan kekontasan citra secara global

(macro-contrast)

– High-Pass (HP): menghasilkan ketajaman dan kekontasan citra

(lokal).

Klasifikasi Citra

• Untuk menentukan kelas masing-masing piksel pada citra. Merubah analisis citra secara visual dengan analisis secara kuantitatif.

• Pengenalan pola-pola spektral:

• Pengenalan pola-pola spasial: – menggunakan bentuk geometrik, ukuran dan pola.

1/18/2010

15

Klasifikasi Citra

• Tujuannya adalah untuk mengkategorikan

seluruh piksel pada citra dijital kedalam

salah satu kelas land cover.

Integrasi Data PJ dan SIG

• Untuk menggabungkan data citra dengan

data geografis lain untuk daerah yang sama.

– Penggabungan data multitemporal

– Deteksi perubahan

– Penggabungan data multisensor

1/18/2010

16

Rektifikasi dan Restorasi Citra

• Untuk memperbaiki citra akibat distorsi atau

degradasi yang berasal dari proses akuisisi

citra

• Distorsi atau degradasi ditentukan oleh:

– Jenis alat (camera, scanner)

– Platform

– Total field of view

Koreksi Geometrik

• Data mentah mengandung kesalahan

geometrik yang disebabkan oleh:

– Variasi ketinggian, posisi dan kecepatan platform

sensor

– Distorsi panoramic

– Kelengkungan bumi

– Refraksi atmosfer

– Pergeseran relief

– Ke non-linieran penyapuan

1/18/2010

17

Koreksi Geometrik

• Distorsi sistematik (predictable) v. acak

(unpredictable)

• Sistematik: dibetulkan dengan pemodelan

sumber distorsi

– mis. rotasi bumi ke arah timur (skew distortion)

� deskewing

Koreksi Geometrik

(deskewing)

1/18/2010

18

KOREKSI GEOMETRIK

1/18/2010

19

• Acak: dikoreksi dengan penyebaran titik

ground control secara merata

• Persamaan transformasi dua koordinat

• Resampling (image registration)

Koreksi Geometrik

Koreksi Radiometrik

• Radiasi yang diterima obyek tergantung

pada:

– Perubahan iluminasi

– Kondisi atmosfer

– Geometri penglihatan (viewing geometry)

– Karakteristik respon instrumen

1/18/2010

20

• Koreksi ketinggian matahari dan jarak

matahari-bumi

• Haze compensation

Koreksi Radiometrik

Penghilangan Noise

• Untuk memperbaiki citra sedapat mungkin

sesuai dengan citra aslinya

• Striping or banding � destriping

• Line drop � averaging neighboring pixel values

• Bit errors (snowy appearance) � threshold of

difference in pixel values