Sensor pada Satelit NOAA

21 Pengembangan Dan Penerapan Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan Berdasarkan Data Pengindraan Jauh Tabel 3.3. Waktu lintasan dan sudut elevasi satelit NOAA-18 dan 19 pada lintasan siang dan malam hari. No. Seri Satelit NOAA Waktu Lintasan Sudut Elevasi Keterangnan 1. NOAA-19 13:20:57 79,0 o Lintasan Siang Hari 2. NOAA-18 14:46:57 51,0 o 3. NOAA-18 16:29:14 10,4 o 4. NOAA-19 00:29:39 24,1 o Lintasan Malam Hari 5. NOAA-18 01:55:55 16,1 o 6. NOAA-19 02:10:11 23,2 o 7. NOAA-18 03:35:18 35,7 o

3.2 Sensor pada Satelit NOAA

Satelit seri NOAA generasi awal dekade 1980 pada umumnya membawa 5 lima sensor, 4 empat sensor untuk melakukan pengamatan lingkungan dan cuaca sedangkan 1 satu sensor untuk fungsi resque. Kelima sensor utama tersebut adalah sebagai berikut: 1 Advanced Very High Resolution Radiomater AVHRR; 2 Tiros Operational Vertical Sounder TOVS; 3 Data Collection System DCS; 4 Space Environment Monitor SEM; dan 5 Search and Resque Satellite System Sarsat. Sejalan dengan perkembangan teknologi sensor, fenomena alam, dan kebutuhan pengguna data maka sensor yang dibawa oleh satelit NOAA terus dikembangkan. Diantara pengembangan tersebut adalah mengganti sensor TOVS dengan sensor-sensor lain yang lebih baik, sehingga secara umum satelit NOAA dalam menjalankan fungsinya melakukan pengamatan serta pemantauan lingkungan dan cuaca, dilengkapi dengan 9 sembilan sensor sebagai berikut. 1 Advanced Very High Resolution Radiomater AVHRR; 2 Data Collection System DCS; 3 Space Environment Monitor SEM; 4 Search and Resque Satellite System Sarsat; 5 High Resolution Infrared Radiation Sounder HIRS3 and HIRS4; 6 Advanced Microwave Sounding Unit-A AMSU-A; 7 Advanced Microwave Sounding Unit-B AMSU-B; 8 Solar Backscatter Ultraviolet Spectral Radiometer SBUV2; dan 9 Microwave Humidity Sounder MHS. Sembilan sensor sebagaimana terlihat pada Gambar 3.1 di atas beroperasi secara independen, namun demikian pemanfaatan data yang dihasilkan dapat saling mendukung satu sama lainnya. Dari sembilan sensor tersebut, 2 diantaranya sangat bermanfaat untuk keperluan penelitian kelautan dan pengembangan informasi spasial ZPPI yaitu AVHRR dan DCS yang di laut menggunakan buoys. Data yang dihasilkan Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan ZPPI 21 22 Pengembangan Dan Penerapan Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan Berdasarkan Data Pengindraan Jauh oleh buoys sangat bermanfaat dalam penelitian untuk meningkatkan akurasi informasi suhu permukaan laut berdasarkan data AVHRR. Oleh karena itulah, pembahasan selanjutnya tentang karakteristik dan fungsi sensor NOAA akan dititik beratkan pada sensor AVHRR dan sedikit pembahasan tentang sensor DCS. Gambar 3.1. Sensor-sensor dan tata letaknya pada satelit NOAA, yaitu AVHRR, DCS, SEM, Sarsat, HIRS-36, AMSU-AB,SBUV2, dan MHS. Sumber NOAA, 2013.

3.2.1 Sensor Advanced Very High Resolution Radiomater

Sensor Advanced Very High Resolution Radiomater AVHRR mempunyai fungsi untuk mendeteksi pantulan gelombang elektromanetik oleh awan, obyek di permukaan bumi, serta gelombang emisi suhu permukaan awan dan permukaan perairan. Sensor AVHRR mempunyai 6 detektor yang bekerja pada kanal radiometer dengan panjang gelombang yang berbeda mulai dari sinar tampak visible dan infra merah termal. Sensor AVHRR yang pertama hanya terdiri dari 4 kanal radiometer, dibawa oleh TIROS-N yang diluncurkan pada bulan Oktober 1978. Kanal radiometer pada AVHRR kemudian disempurnakan menjadi 5 lima kanal radiometer yang dikenal dengan sensor AVHRR2 dan pertama kali dibawa oleh satelit NOAA-7 yang diluncurkan pada bulan Juni 1981. Sensor AVHRR yang terakhir adalah AVHRR3 dengan 6 enam kanal radiometer yang dibawa oleh satelit NOAA-15 yang diluncurkan pada Mei 1998. Data yang dihasilkan sensor AVHRR dibagi menjadi 2 jenis yaitu data Local Areal Coverage LAC dan Global Area Coverage GAC. Data AVHRR dari jenis LAC mempunyai resolusi spasial 1,1 km dititik nadir lintasan satelit. Setiap orbit mampu merekam data yang mencakup lebar sapuan daerah pengamatan sekitar 3000 km sedangkan liputan utara selatannya dapat mencapai lebih dari 5.000 km. Data AVHRR dari masing- Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan ZPPI 22 23 Pengembangan Dan Penerapan Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan Berdasarkan Data Pengindraan Jauh masing kanal mempunyai karakterisktik tertentu, sehingga potensi pemanfaatan datanya berlainan. Data kanal-kanal 1 dan 2 dapat dimanfaatkan antara lain untuk pemantauan vegetasi. Sementara itu, data kanal infra merah dan infra merah termal kanal 3, 4, dan 5 dapat digunakan untuk estimasi suhu permukaan darat dan permukaan laut. Karakteristik sensor AVHRR yang terdiri dari panjang gelombang, spectral, dan kegunaannya sebagaimana diperlihatkan pada Tabel Tabel 3.4. Data AVHRR sangat potensial untuk dimanfaatkan dalam proses estimasi suhu permukaan laut SPL secara global dan kontinyu dalam suatu periode pengamatan. Karena resolusi temporalnya sangat tinggi dua kali setiap hari maka dapat dilakukan pemetaan suhu permukaan laut dalam periode harian, mingguan atau periode-periode pengamatan lainnya. Dengan tersedianya tiga kanal dalam kisaran spektrum radiasi infra merah dan infra merah termal tersebut dimungkinkan untuk melakukan estimasi SPL menggunakan data multikanal kombinasi data dari dua atau tiga kanal radiometer. Tabel 3.4. Karakteristik sensor AVHRR2 yang dibawa oleh satelit NOAA-7, 9, 11, 12 and 14. Nomor Kanal Panjang Gelombang um Spektral Kegunaan 1 0,58 - 0,68 Sinar tampak Pemetaan awan pada siang hari, pemantauan salju dan lapisan es serta cuaca 2 0,72 - 1,10 Sinar tampak Pemantauan perkembangan tumbuh-tumbuhan indeks vegetasi, deteksi awan dan salju 3 3,55 - 3,93 Infra merah dekat Penentuan awan pada malam hari, pengukuran SPL, membedakan antara daratan dan laut, memantau aktivitas vulkanik, dan monitoring kebakaran hutan 4 10,50 - 11,50 Infra merah termal Pemetaan awan baik siang maupun malam, pengukuran suhu permukaan laut, dan penelitian air tanah 5 11,50 - 12,50 Infra merah termal Sama seperti saluran 4 dan merupakan koreksi terhadap data saluran 4 Sumber: NOAA. Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan ZPPI 23 24 Pengembangan Dan Penerapan Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan Berdasarkan Data Pengindraan Jauh Tabel di atas menujukkan bahwa sensor AVHRR2 mempunyai 5 kanal radiometer. Kombinasi kanal 3 dan 4, digunakan untuk mendeteksi panas dan suhu permukaan laut di malam hari. Kombinasi kanal 4 dan 5, untuk pemetaan awan di siang atau malam hari, pengukuran SPL, kelengasan tanah, dan penelitian air tanah. Sensor AVHRR3 mempunyai 6 kanal radiometer dengan penambahan pada kanal 3 menjadi kanal 3A dank anal 3B, lihat Tabel 3.5 berikut. Dalam operasinya, kanal 3A dan 3B tiidak dioperasikan secara serentak, hanya salah satu saja yang dioperasikan sesuai kebutuhan, sehingga jumlah kanal yang diterima tetap 5 kanal. Tabel 3.5. Karakteristik sensor AVHRR3 yang dibawa oleh satelit NOAA- 15, 16, 17, 18 and 19. No. Nomor Kanal Resolusi pada Nadir Panjang Gelombang um Kegunaan 1 1 1,09 km 0,58 - 0,68 Pemetaan awan dan permukaan di siang hari. 2 2 1,09 km 0,725 - 1,00 Pemetaan awan dan permukaan di siang hari, serta batas daratan dan air. 3 3A 1,09 km 1,58 - 1,64 Deteksi es dan salju. 4 3B 1,09 km 3,55 - 3,93 Pemetaan awan di malam hari, suhu permukaan. 5 4 1,09 km 10,30 - 11,30 Pemetaan awan malam hari dan suhu permukaan laut. 6 5 1,09 km 11,50 - 12,50 Pemetaan awan malam hari dan Suhu permukaan laut. Sumber: NOAA 2013 . Sensor NOAA-AVHRR melakukan scanning secara serentak dengan frekuensi 40 kHz, dan dikonversi menjadi 10 bit data biner dengan jumlah sampling sebanyak 2048 sampel yang selanjutnya dikenal dengan nama pixel picture element dan setiap pixel dikuantifikasi dalam bentuk data biner 10 bit. Dengan kata lain, sensor AVHRR melakukan pengamatan terhadap muka bumi arah barat-timur sebanyak 2048 sampel. Sementara itu, sensor NOAA-AVHRR seri sebelumnya menghasilkan data dalam bentuk biner 8 bit. Dalam kegiatan pengolahan data sehari-hari khususnya dalam analisis visual, jumlah digit dari bilangan biner dinyatakan sebagai tingkat keabuan. Jika setiap pixel dikuantifikasi menjadi 8 digit data, berarti setiap Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan ZPPI 24 25 Pengembangan Dan Penerapan Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan Berdasarkan Data Pengindraan Jauh pixel data mempunyai nilai antara 0 sampai dengan 2 8 -1 atau 255, yang sehari-hari desebut dengan istilah 256 tingkat keabuan grey scale. Jika dibuat citra komposit 3 kanal data, akan dihasilkan citra dengan tingkatan warna 256 x 256 x 256 = 16.777.216 atau yang dikenal dengan istilah 16 juta warna. Jika data NOAA-AVHRR yang setiap pixel mempunyai nilai biner 10 digit, berarti setiap pixel dari 1 kanal data mempunyai nilai 0 sampai dengan 2 10 -1 atau 1023, yang sehari-hari disebut dengan istilah 1024 tingkat keabuan grey scale. Jika 3 kanal data NOAA-AVHRR 10 bit dibentuk menjadi warna komposit, tidak berarti menghasilkan citra dengan tingkatan warna 1024 x 1024 x 1024 = 1.073.741.824 atau 1 miliar tingkat warna, tetapi tetap menghasilkan citra warna komposit 16 juta warna. Hal ini disebabkan karena keterbatasan sistem visualisasi pada komputer dan kemampuan mata manusia membedakan tingkatan dan jenis warna. Disamping data hasil observasi oleh sensor AVHRR, pada setiap data yang dikirim ke stasiun bumi terdapat header data. Pada header data AVHRR yang diterima dari satelit NOAA juga terdapat data gain dan intercept yang sangat bermanfaat pada proses pengolahan awal data, yaitu pada saat melakukan konversi dari nilai pixel menjadi nilai irradians. Sensor AVHRR kanal 1,2, dan 3A sinar tampak 10 bit mempunyai dua Gain dan Intercept, seperti diperlihatkan pada Table 3.6 berikut. Table 3.6. Nilai gain and intercept data AVHRR3 kanal sinar tampak. NOAA Gain Intercept 1, 2 0-25 26-100 0-500 501-1.023 3A 12,5 12,6-100 0-500 501-2023 Sebagaimana diuraikan sebelumnya bahwa dalam 1 lintasan satelit NOAA-AVHRR dapat dicakup daerah pengamatan sekitar 3.000km barat- timur dan lebih dari 5.000 km utara selatan. Gambaran luas liputan pengamatan sensor AVHRR tersebut sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 3.3. Namun demikian, untuk keperluan pengolahan data, dilakukan pemotongan untuk cakupan wilayah Indonesia saja, seperti diperlihatkan pada Gambar 3.4. Gambar 3.3 memperlihatkan bahwa 1 lintasan satelit NOAA mampu meliput wilayah Nusa Tenggara Barat, Pulau Kalimantan, Pulau Jawa, sebagian Pulau Sumatera, sebagian Australia, Semanjung Malaka dan Indochina. Citra tersebut sekaligus membuktika bahwa dalam satu lintasan satelit NOAA-AVHRR mampu mencakup daerah pengamatan utara-selatan mulai dari Indochina sampai dengan Austrlia, sedangkan barat-timurnya mulai bagian timur dari Pulau Sumarera sampai sebelah timur Pulau Sulawesi. Citra sinar tampak kanal 1 dan kanal 2 menunjukkan kenampakan yang baik, kontras antara daratan dan perairan laut cukup tajam, walaupun Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan ZPPI 25 26 Pengembangan Dan Penerapan Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan Berdasarkan Data Pengindraan Jauh pada beberapa tempat tertutup oleh awan. Namun demikian, terdapat warna cerah yang membentang utara selatan di atas wilayah Kalimantan barat sampai wilayah Jawah Timur dan Nusa Tenggara Barat, diduga sebagai “sunglint”. Dampak dari “sunglint” ini kurang menguntungkan karena pada wilayah-wilayah yang terkena dampak “sunglint” tersebut tidak dapat diolah untuk memperoleh informasi khususnya SPL.

3.2.2 Sensor Data Collection System

Sensor Data Collection System DCS juga dikenal sebagai ARGOS berfungsi mengumpulkan data dari transmitter platform yang berlokasi di daratan atau di lautan melalui frekuensi Ultra High Frequency UHF. Program ARGOS dilaksanakan dibawah kesepakan kerjasama antara NOAA dan Centre National dEtudes Spatiales CNES yaitu Lembaga Antariksa Perancis. Sistem terdiri dari platform data in-situ yang dilengkapi dengan sensor dan transmitter pemancar frekuensi dan peralatan ARGOS DCS pada satelit NOAA-KLM, N, dan N. Data hasil pengukuran oleh platform DCP ditransmisikan ke satelit NOAA, kemudian dikirim ke pusat data lingkungan global di Collecte Localisation Satellites CLS di Toulouse Perancis melalui sistem Doppler shift calculations. Setelah data diproses di CLS, selanjutnya data dikirim kembali ke stasiun bersangkutan melalui sistem satelit NOAA. Pengamatan dan transmisi data menggunakan sistem ARGOS ini memungkinkan untuk melakukan pengamatan yang bersifat dinamis posisi berpindah-pindah seperti monitoring drifting ocean buoys dan migrasi fauna. Karena sistem ARGOS ditempatkan pada satelit yang mempunyai orbit polar NOAA, sehingga mampu melacak platforms bergerak di manapun di seluruh dunia dengan ketelitian mencapai 150 meter, misalnya buoy di lautan, kapal penangkap ikan, pengamat curah hujan, srigala, bahkan burung. DCS2 merupakan sistem pengamatanpemantauan lingkungan dan sebagai pendukung NOAA dalam pelaksanaan program penelitian atmosfir global atau Global Atmospheric Research Program GARP, memiliki sekitar 2.000 platform yang tersebar di permukaan bumi dan lautan. Platform yang di darat dikenal dengan Data Collection Platform DCP digunakan untuk mengamati curah hujan, suhu udara, kelembaban udara, arah dan kecepatan angin. Platform yang di lautan dikenal dengan BUOY antara lain mengamati suhu air, arah dan kecepatan angin dan arus laut, sedangkan yang di udara menggunakan balon udara khususnya untuk melakukan pengukuran parameter lingkungan di atmosfir. DCS2 menerima data dari platform yang tetap di darat dan platform bergerak seperti yang terpasang di kapal laut atau balon udara, mengolah dan mengirimkan parameter lingkungan yang dihasilkan ke sistem perekaman pada wahana satelit. Rekaman data tersebut ditransmisikan ke stasiun bumi NOAA selama berkomunikasi dengan satelit 27 Pengembangan Dan Penerapan Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan Berdasarkan Data Pengindraan Jauh NOAA. Pembuatan Sistem DCS2, rancang bangun, dan distribuai datanya dilakukan oleh CNES Prancis. NOAA-N membawa sistem DCS2 yang dikembangkan dan selanjutnya disebut dengan peralatan Advanced Data Collection System A-DCS, memungkinkan peralatan seperti buoys, balon udara, dan stasiun pengamat cuaca pada remote area daerah terpencil melakukan pengukuran parameter lingkungan dan cuaca, mengirimkannya melalui satelit, yang selanjutnya meneruskan data tersebut ke stasiun bumi NOAA yang telah melakukan kerjasama melalui sistem dan prosedur yang umum digunakan dalam DCS. Indonesia dengan wilayah perairan laut yang sangat luas sejauh ini telah memanfaatkan sistem DCS ini walaupun masih dalam lingkup dan jumlah pengguna yang terbatas. Penggunaan yang pertama yaitu, untuk buoy pengamat parameter oseanografi yang ditempatkan di beberapa lokasi di perairan laut Indonesia. a b c Gambar 3.2. Sistem penerima data NOAA-AVHRR yang dioperasikan di Lapan Pekayon, antara lain meliputi sistem antena Gambar 3.2.a, sistem pengendali antena Gambar 3.2.b, sistem penerima dan pengolahan data Gambar 3.2.c. Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan ZPPI 27 28 Pengembangan Dan Penerapan Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan Berdasarkan Data Pengindraan Jauh Gambar 3.3. Contoh citra yang dihasilkan sensor AVHRR kanal visibel, diterima oleh stasiun bumi satelit lingkungan dan cuaca LAPAN di Pekayon – Jakarta Timur tanggal 19 April 2013. Orientasi gambar memperlihatkan Citra NOAA-AVHRR yang masih belum dilakukan koreksi geometrik sehingga bentuk pulau-pulaunya tidak sebagaimana mestinya. Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan ZPPI 28 29 Pengembangan Dan Penerapan Informasi Spasial Zona Potensi Penangkapan Ikan Berdasarkan Data Pengindraan Jauh a Citra AVHRR kanal-1 visibel-1 b Citra AVHRR kanal-2 visibel-2 c Citra AVHRR kanal-3 infra merah dekat d Citra AVHRR kanal-4 infra merah termal -1 e Citra AVHRR kanal-5 infra merah termal - 2 f Citra AVHRR Komposit RGB – kanal 321 Gambar 3.4 Perbandingan kenampakan citra yang dihasilkan sensor AVHRR, kanal visible-1 a, viisibel-2 b, infra merah dekat c, infra merah termal -1 d, dan infra merah termal - 2 e, dan Citra komposit RGB yang dibentuk oleh citra AVHRR kanal 3, 2, dan 1 f.

3.3 Satelit TerraAqua MODIS