II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Hutan Tanaman Industri
Seiring dengan perkembangan zaman, kebutuhan akan hasil hutan terutama kayu semakin meningkat. Peningkatan kebutuhan kayu tersebut tidak bisa
sepenuhnya bergantung pada hutan alam mengingat kondisi hutan alam kita yang semakin lama semakin memprihatinkan. Kebutuhan kayu di Indonesia meningkat
seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk sehingga menurut Khaerudin 1999 harus diimbangi dengan tersedianya produksi kayu dalam jumlah cukup
melalui pembangunan Hutan Tanaman Industri. Pembangunan tersebut dapat berhasil apabila salah satu kegia tan dalam penyediaan bibit berkualitas terpenuhi
dan dalam jumlah yang memadai. Menurut Arisman 1997 dalam Andika 2003, Hutan Tanaman Industri
HTI adalah hutan yang ditanam dan dikelola menggunakan teknik-teknik silvikultur intensif untuk menghasilkan bahan baku berupa kayu guna keperluan
industri seperti kertas, pulp, vinel, plywood, pertukangan dan lain- lain. Selanjutnya menurut Suparto 1996, HTI adalah hutan tanaman yang dikelola dan
diusahakan berdasarkan prinsip pemanfaatan dan pelestarian lingkungan hidup dan sumberdaya alam.
Tujuan dari pembangunan HTI adalah memproduksi kayu dan serat untuk industri dalam negeri guna meningkatkan nilai tambah dan devisa bagi negara,
meningkatkan produktifitas hutan dan kualitas lingkungan hidup, memberikan kesempatan kerja dan membantu proses pengembangan wilayah Departemen
Kehutanan, 1993. Dalam prakteknya dilapang, pembangunan HTI bertujuan mendukung upaya pemerintah dalam meningkatkan kualitas lingkungan
pedalaman yang berorientasi pada asas produktivitas, stabilitas dan keseimbangan hasil. Berdasarkan tujuan produksinya maka pembangunan HTI dikelompokan
dalam :
a.
HTI-pulp, luas maksimum 300.000 Ha dengan tujuan memproduksi kayu pulp.
b.
Non HTI-pulp, luas maksimum 60.000 Ha dengan tujuan memproduksi kayu gergajian, kayu venir dan lain- lain.
5
2.2. Biomasa
Menurut Chapman 1986 dalam Kusmana et. al 1992, biomasa sebagai berat dari bahan organik per unit area yang ada pada beberapa komponen
ekosistem pada waktu tertentu. Biomasa ini biasanya dinyatakan dalam berat kering dry weight atau kadang-kadang dalam berat kering bebas abu as free dry
weight. Sedangkan Roberts et. al 1993 dalam Kusmana 1993 menjelaskan bahwa biomasa adalah berat bahan tanaman hidup yang terdiri dari bagian atas
dan bagian bawah permukaan tanah. Biomasa tanaman dapat bertambah karena tumbuhan menyerap CO
2
dari udara dan mengubah zat tersebut menjadi gula melalui proses fotosintesis. Laju
peningkatan biomasa produktifitas primer bruto suatu pohon tergantung pada luas daun yang terkena sinar matahari, intensitas penyinaran, suhu, dan ciri dari
masing- masing jenis tanaman Whitte et. al, 1990 dalam Romansah, 1999. Kajian biomasa sangat penting dalam mempelajari produktifitas awal, siklus
hara dan aliran energi serta mengerti karakteristik ekosistem hutan dalam upaya pembangunan sistem manajeman yang layak berdasarkan prinsip kelestarian hasil.
Biomasa tanaman merupakan ukuran yang sering digunakan untuk
menggambarkan dan mempelajari pertumbuhan tanaman. Hal ini didasarkan pada fakta bahwa taksiran biomasa berat kering tanaman relatif mudah diukur dan
merupakan integrasi dari semua aktifitas biologi dalam tanaman, sehingga parameter biomasa merupakan indikator pertumbuhan yang paling mewakili
didalam mendapatkan penampilan pertumbuhan tanaman secara menyeluruh Hamdan, 2001.
2.3. Tanaman Acacia mangium
Acacia mangium termasuk sub famili Mimosoideae, famili Leguminosae dan ordo Rosales. Pada umumnya A. mangium mencapai tinggi lebih dari 15 meter,
kecuali pada tempat yang kurang menguntungkan akan tumbuh lebih kecil antara 7-10 meter. Pohon A. mangium yang tua biasanya berkayu keras, kasar, beralur
longitudinal dan warnanya bervariasi mulai dari coklat gelap sampai terang Khaerudin, 1999. Kayu A. mangium termasuk dalam kelas kuat III - IV berat
0,56 - 0,60 dengan nilai kalori rata-rata antara 4800 – 4900 k.calkg sehingga kayu
6 ini sangat baik untuk bahan baku pembuatan papan partikel dan dapat pula dibuat
pulp dengan kualitas yang memuaskan. Selain itu juga mempunyai prospek yang baik dalam pembuatan mebel, kusen, veneer dan kayu bakar Awang dan Tylor,
1993. A. mangium dapat tumbuh pada lahan miskin dan tidak subur serta dapat tumbuh dengan baik pada lahan yang mengalami erosi, berbatu dan tanah alluvial
serta tanah yang memiliki pH rendah 4,2. Seperti jenis pionir yang cepat tumbuh dan berdaun lebar, jenis A. mangium sangat membutuhkan sinar matahari dan
apabila mendapat naungan akan tumbuh kurang sempurna dengan bentuk tinggi dan kurus.
Acacia mangium termasuk jenis legum yang tumbuh cepat, tidak memerlukan persyaratan tumbuh yang sulit dan tidak begitu terpengaruh oleh
jenis tanahnya. Faktor lain yang mendorong pertumbuhan tanaman ini yaitu mampu beradaptasi dengan cepat terhadap lingkungan sekitar. Selain itu, memiliki
daya tahan terhadap penyakit dan hama tetapi pada masa tertentu sangat rentan yaitu pada masa serpihan dan anakan. Pada lahan yang baik, umur 9 tahun sudah
mencapai tinggi 23 meter dengan rata-rata kenaikan diameter 2-3 meter dan hasil produksi 415 m
3
ha atau rata-rata 46 m
3
hatahun. Pada areal yang ditumbuhi alang-alang umur 13 tahun mencapai tinggi 25 meter dengan diameter rata-rata 27
cm dan hasil produksi rata-rata 20 m
3
hatahun. Daerah asal penyebaran Acacia mangium adalah Indonesia Bagian Timur mulai dari Kepulauan Maluku sampai
ke Irian Jaya terus dilanjutkan ke Papuan New Guine dan sepanjang pantai utara Queensland serta Australia. Jenis ini tumbuh pada zone setelah hutan mangrove
sampai ketinggian antara 30-130 m dpl dengan curah hujan bervariasi antara 1.000-4.500 mmth dan pada temperatur antara 12 – 34
o
C Anonim, 1994.
2.4. Penginderaan Jauh
Menurut Lillesand dan Kiefer 1990, Penginderaan Jauh adalah ilmu pengetahuan dan seni untuk memperoleh informasi tentang permukaan bumi tanpa
melakukan kontaksentuhan dengannya secara langsung. Ini dilakukan dengan “sense” dan perekaman energi yang dipantulkan dan dilepaskan oleh permukaan
bumi dan kemudian energi tersebut diproses, dianalisa dan diaplikasikan sebagai informasi. Umumnya hasil informasi ini menghasilkan beberapa bentuk citra yang
7 bermanfaat dibidang pertanian, arkeologi kehutanan, geografi, geologi dan
perencanaan dibidang lain. Tujuan utama penginderaan jauh menurut Lo 1995 adalah mengumpulkan
data dari lingkungan. Informasi tentang obyek disampaikan ke pembawa informasi dan sebagai penghubung komunikasi. Data penginderaan jauh pada
dasarnya merupakan informasi intensitas panjang gelombang yang perlu diberikan kodenya sebelum informasi tersebut dapat dipahami secara penuh.
Ada empat komponen dasar dalam sistem penginderaan jauh adalah target, sumber energi, alur transmisi, dan sensor. Komponen dasar ini berkerja sama
untuk mengukur dan mencatat informasi mengenai target tanpa menyentuh obyek tersebut. Sumber energi yang menyinari atau memencarkan energi
elektromagnetik pada target mutlak diperlukan. Energi berinteraksi dengan target dan sekaligus berfungsi sebagai media untuk meneruskan informasi dari target
kepada sensor. Sensor adalah sebuah alat yang mengumpulkan dan mencatat radiasi elektromagnetik. Setelah dicatat, data akan dikirimkan ke stasiun penerima
dan diproses menjadi format yang siap pakai, diantaranya berupa citra. Citra ini kemudian diinterpretasi untuk mencari informasi mengenai target proses
interpretasi biasanya merupakan gabungan antara visual dan automatik dengan bantuan komputer dan perangkat lunak pengolah data Anonim, 2005.
Ada beberapa keuntungan menggunakan teknik penginderaan jauh antara lain :
Ø
Lebih luasnya ruang lingkup yang dapat dipelajari.
Ø
Lebih seringnya suatu fenomena dapat diamati.
Ø
Dimungkinkannya penelitian ditempat-tempat yang susah atau berbahaya untuk dijangkau manusia seperti didaerah kutup, kebakaran hutan,
aktivitas gunung berapi, dan fenomena ruang angkasa.
Gambar 1. Komponen Dasar Penginderaan Jauh
8
2.5. Penginderaan Gelombang Mik ro Pasif
Ada dua metode penting dalam penginderaan jauh selain foto udara yaitu penginderaan elektro-optik yang kemudian dikembangkan secara mapan menjadi
sistem penginderaan jauh aktif berwahana satelit Howard, 1990. Setelah tahun 1972-an sistem penginderaan jauh ini semakin berkembang dengan berbagai
pilihan sensor yang dapat digunakan. Baba Barus dan U.S. Wiradisastra, 2000. Foto udara dan penginderaan elektro-optik merupakan bagian dari
penginderaan jauh sistem udara yang sumber energinya memanfaatkan radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh permukaan bumi atau dikenal dengan
sistem penginderaan jauh pasif. Menurut Howard 1990 prinsip pengoperasian tersebut tidaklah sama dengan sistem penginderaan jauh aktif melainkan serupa
dengan sistem pengoperasian pada penginderaan inframerah termal karena sumber energi tertinggi terletak pada saluran termal yaitu 10,6 µm dan kurvanya berujung
pada saluran gelombang mikro. Selain itu, menurut Lo 1995 secara geometrik prinsip pengoperasian
dilakukan dengan skala yang benar dalam arah terbang, namun tidak benar dalam arah penyiaman distorsi panoramik ditambah dengan kesalahan yang dihasilkan
oleh variasi pada tinggi wahana sensor dalam tegakannya. Dengan sumber energi yang sangat kecil ini menyebabkan penginderaan gelombang mikro pasif
menghasilkan citra beresolusi rendah sehingga perkembangannya untuk kepentingan sipil menjadi kendala. Energi berasal dari empat sumber utama yaitu
1.
Energi yang dipancarkan oleh obyek atau bentang alam.
2.
Energi yang dipancarkan oleh atmosfer.
3.
Energi yang ditransmisikan oleh obyek dibawah permukaan medan.
4.
Radiasi gelombang mikro yang dipantulkan oleh atmosfer. Serupa dengan perkembangan pencitraan gelombang mikro aktif radar,
penginderaan jauh dengan gelombang mikro pasif memiliki ciri khas tertentu yang bersifat positif. Pencitraan ini dapat dilakukan dalam kondisi apapun baik siang
maupun malam dengan penggunaan panjang gelombang yang tepat. Sistem ini dapat melihat melalui atau melihat pada atmosfer yang artinya sejumlah “jendela”
dan “dinding” atmosfer terdapat dalam daerah gelombang mikro terutama karena
9 serapan selektif oleh uap air dan oksigen. Penggunaan gelombang mikro pasif
bermanfaat sekali dalam bidang oceanografi Lillesand dan Kiefer, 1990.
2.6. Penginderaan Gelombang Mikro Aktif Radar
Kata radar merupakan suatu singkatan untuk Radio Detection and Ranging. Sesuai dengan nama yang digunakan, radar dikembangkan sebagai suatu cara
yang menggunakan gelombang radio untuk mendeteksi adanya obyek dan menentukan jaraknya posisi. Prosesnya meliputi transmisi ledakan pendek atau
pulsa tenaga gelombang mikro ke arah yang dikehendaki dan merekam kekuatannya dari asal ”gema” echo atau ”pantulan” yang diterima dari obyek
dalam sistem medan pandang Lillesand dan Kiefer, 1990. Metode penginderaan gelombang mikro aktif berkembang dengan cepat
selama perang dunia kedua untuk aplikasi militer. Radar dirancang untuk mengukur jarak dan menentukan lokasi obyek. Sistem radar yang sekarang ini
beroperasi pada panjang gelombang tunggal dengan frekuensi 35 - 9.1 GHz panjang gelombang 0.86 – 3.3 cm dalam spektrum gelombang mikro yang
terutama terletak pada saluran X dan K Lo, 1995. Menurut Jaya 1997 dalam Fitriyani 2004, sistem penginderaan jauh
dengan sistem radar ini sangat berbeda dengan sistem optik karena permukaan bumi yang diindera tidak menggunakan energi matahari tetapi menggunakan
energi yang disuplai dari sensor itu sendiri. Sistem optik sangat tergantung pada hamburan balik dan penyerapan yang disebabkan oleh klorofil, struktur daun atau
biomasa. Sementara sensor dari sistem radar ini tergantung pada struktur kasar tajuk, kadar air vegetasi, sebaran ukuran bagian-bagian tanaman dan untuk
panjang gelombang tinggi tergantung pada kondisi permukaan tanah. Resolusi spasial sistem radar ditentukan antara lain oleh ukuran antena.
Untuk panjang gelombang tertentu, semakin panjang antena akan semakin baik resolusi spasialnya. Pada pesawat terbang sangat sulit untuk memasang antena
berputar yang berukuran panjang. Unt uk mengatasi masalah ini sebagian besar radar penginderaan jauh berwahana udara dilakukan dengan menggunakan antena
yang dipasang dibagian bawah pesawat dan diarahkan ke samping yang dinamakan wahana udara pandang samping Lillesand dan Kiefer, 1990
10
2.7. Envisat ASAR 2.7.1. Satelit Envisat Environment Satellite
Envisat adalah radar berwahana satelit penginderaan jauh generasi ketiga setela h generasi pertama pada tahun 1978 dan generasi kedua ERS-1, ERS-2,
JERS, Radarsat-1 yang dikembangkan oleh ESA. Satelit ini sukses diluncurkan pada tangggal 1 maret 2002 di Guiana Perancis. Misi Envisat diharapkan dapat
menyediakan informasi lebih luas atmosfir, samudra, daratan dan daerah kutup dan sekaligus melanjutkan program ERS dengan gabungan dari 10 jenis sensor
multi-disciplinari yang dipakai untuk memberikan hasil pengamatan dan pengukuran terhadap lingkungan bumi yang sebelumnya tidak pernah terjadi.
Berlatar belakang misi ini diperkenalkan kemampuan Envisat di dalam memantau dan mempelajari perubahan iklim serta lingkungan bumi, mengatur dan memantau
sumberdaya bumi, mengembangkan pemahaman yang lebih baik mengenai dinamika dan struktur kulit bumi bagian luar dan dalam ESA, 2001a.
Secara global data yang akan dilanjutkan sebagai obyek sasaran dan menjadi sumber informasi dalam misi ini adalah data ilmiah dan aplikasi dalam proses
klimatika secara penuh dan meningkatkan pengetahuan tentang model- model iklim dunia, tempat dan pusat ramalan cuaca dalam jangka panjang, informasi
mengenai gerakan tektonik dan gejala seismik bersama dengan SAR interferometri. Sedangkan secara regional untuk mendukung pengetahuan
sekaligus aplikasinya dalam misi ini yaitu pemantauan proses pantai dan polusi, jalur lalu lintas, memantau dibidang pertanian dan tumbuhan dalam skala besar,
dan resiko pemantauan yang dihadapi. Untuk mencapai misi ini secara terpadu, dibuat beberapa sensor yang bersifat
multi-disciplinari dalam menyokong berbagai target pengukuran. Satelit Envisat memiliki tujuh rangkaian alat sensor yang dikembangkan oleh ESA ;
1.
Advanced Synthetic Aperture Radar ASAR,
2.
Medium Resolution Imaging Spectrometer MERIS,
3.
Radar Altimeter 2 RA-2,
4.
Microwave Radiometer MWR,
5.
Laser Retro-Reflector LR,
6.
Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars GOMOS,
11
7.
Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding MIPAS. Rangkaian sensor tersebut didukung oleh tiga komplementer :
1.
Advanced Along Track Scanning Radiometer AATSR,
2.
Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite DORIS,
3.
Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Cartography SCIAMACHY.
Instrumen ini beroperasi pada band yang bergelombang spektrum elektomagnetik berkisar antara band ultraviolet. Secara operasional fasilitas
Envisat dirancang untuk mengukur data akuisisi dari titik permukaan bumi dan atmosfer dengan menggunakan sensor-sensor tersebut.
Dalam ESA 2001a satelit Envisat terdiri dari dua elemen utama yaitu, Platform Polar dan Instrumen Sederhana yang merupakan rangkaian peralatan
payload untuk memantau permukaan bumi. Pengendalian utama dari keseluruhan konfigurasi satelit digunakan untuk memaksimumkan daerah tampalan pada
instrumen payload dengan syarat penampakannya jelas. Platform Polar adalah modul besar yang terdiri dari dua pasangan utama dalam kontruksinya yaitu,
modul pelayanan SM dan modul payload PM. Modul pelayanan merupakan dasar satelit yang digunakan sebagai daya pembangkit, penyimpan dan penyebar,
attitude dan orbit pengontrol, band-s telemetri dan komunikasi telecommand, dan data yang memegang fungsi keseluruhan satelit kontrol. Modul ini berdasarkan
pada konsep data bagian dari SPOT-4 dan memiliki nilai penting bagi perkembangan kedepannya terutama pada daerah bagian mesin. Modul payload
merupakan instrumen dan payload yang dipakai untuk mendukung bagian sub- sistem tampalan instrumen pengendali, payload penyimpan data, komunikasi pada
band X dan K, tenaga pendistribusi, dan struktur pendukung lainnya. Modul ini terdiri dari Payload Carrier PLC dan Payload Equipment Bay PEB. PLC
menyajikan tampalan permukaan dengan luas 6.4 x 2.75 m pada instrumen payload dan kumpulan elektronik. Payload dikhususkan untuk mendukung sistem
tampalan pada PEB.
12 Berdasarkan jenis medan pengamatan utama dalam aplikasi, instrumen
payload Envisat dapat digolongkan kedalam empat area :
1.
Radar Imagery dilakukan oleh ASAR
2.
Pengamatan Samudera, Zona Pantai dan Tanah dilakukan oleh MERIS dan AATSR.
3.
Pengukuran Atmosfer dilakukan oleh GOMOS, MIPAS dan SCIAMACHY.
4.
Misi Altimetrik dari RA-2 yang didukung oleh MWR, LR dan DORIS. 2.7.2. ASAR Advanced Synthetic Aperture Radar
ASAR merupakan salah satu instrumen sensor yang dipakai oleh satelit Envisat dalam menjalankan misinya yang dapat dipakai untuk segala kondisi baik
malam maupun siang hari dengan resolusi tinggi. Instrumen ASAR menggunakan antena aktif phased-array dengan sudut datang antara 15 – 45
derajat dan memberikan pengukuran hamburan balik radar terhadap tingkat kekasaran
permukaan, stuktur tanah, dan nilai konstanta dielektrik. Selain itu, instrumen ini mampu melakukan berbagai bentuk pengukuran dalam kaitannya dengan
geofisika. Data ASAR memberikan sejumlah keuntungan dan kemampuan yang unik jika dibandingkan dengan instrumen pencitra lain. Kemampuan baru yang
terpenting dari ASAR mampu menerima gambar obyek dengan sudut datang yang berbeda, polarisasi ganda, dan lebar sapuan yang besar ESA, 2001b.
Seperti halnya misi satelit Envisat, sensor ini dirancang untuk melengkapi sekaligus menyokong tujuan dan fungsi dari satelit Envisat terhadap lingkungan
bumi. ASAR memberikan kontribusi penting dalam memantau perubahan lingkungan permukaan bumi dengan memberikan informasi data berupa
karakteristik gelombang laut, luas laut es dan pergerakannya, salju dan luas daerah es, permukaan topografi, permukaan tanah, kelembaban tanah dan tingkat
lembaban, penebangan hutan dan luas daerah gundul, dan memantau bencana alam seperti banjir dan gempa bumi.
Dibandingkan dengan AMI Active Microwave Instrument pada ERS-1 dan ERS-2, ASAR memiliki instrumen yang lebih nyata dari sejumlah hasil
pengembangan teknologi terbaru. Penggantian pengatur radiator pasif AMI dengan sistem pengatur arah antena aktif dengan menggunakan elemen pengantar
13 menjadikan ASAR lebih unggul. Pemakaian teknologi ini memungkinkan untuk
melakukan pemantaua n daerah dalam radius yang lebih jauh yaitu lebih dari 405 km melalui teknologi ScanSAR. Selain itu, terdapat beberapa teknik didalam
menyajikan citra dengan kemampuan polarisasi secara vertikal dan horizontal dalam waktu bersamaan.
Ada dua metode prinsip operasi pencitraan ASAR yaitu, metode Stripmap seperti Image Mode dan Wave Mode yang merupakan metode lama, sedangkan
untuk metode baru disebut teknik ScanSAR meliputi Wide Swath Mode, Global Monitoring Mode dan Alternating Polarisation Mode. Metode Stripmap adalah
metode dimana sensor memiliki kemampuan bebas memilih daerah sapuan yang akan dicitra dengan perubahan sudut datang pancaran dan lebar elevasi pancaran.
Pulse Repetition Frequency PRF yang diperoleh berfungsi untuk melihat ada tidaknya kerancua n sinyal dan menghindari terjadinya perubahan titik nadir.
Untuk metode ScanSAR prinsipnya membagi waktu proses radar menjadi dua atau lebih sub-swath untuk mendapatkan keseluruhan citra.
1.
Image Mode ASAR beroperasi pada salah satu dari tujuh daerah sapuan yang telah
ditentukan dengan menggunakan radiasi polarisasi vertikal atau horizontal. Polarisasi yang dipakai juga sama untuk pemancar dan penerima HH atau VV.
2.
Wave Mode Menggunakan daerah dan polarisasi yang sama seperti pada Image Mode,
tetapi ada lanjutan daerah potongan tidak diteruskan sehingga area yang tercitra sepanjang daerah sapuan berukuran kecil. Operasi yang singkat ini memberikan
data berukuran kecil sehingga mudah disimpan dan dapat langsung dikirim ke stasiun bumi.
3.
Wide Swath Mode Menggunakan lima daerah tercitra sekaligus yang telah ditentukan dalam
satu luasan sapuan.
4.
Global Monitoring Mode Sama seperti Wide Swath Mode tetapi daerah yang tercitra vqsecara
keseluruhan resolusi sapuannya lebih sempit.
14
5.
Alternating Polarisation Mode Penga mbilan gambar dengan cara sebagian menggunakan polarisasi
horizontal dan sebagian lagi dengan polarisasi vertikal sehingga membentuk satu kesatuan gambar yang lengkap, dengan demikian dapat meningkatkan
kemampuan dalam mengklasifikasi target khusus jika digunakan bersama dengan gambar yang bersifat multi temporal.
Gambar 2. Ilustrasi Proses Pencitraan ASAR, Envisat.
Pada Image Mode, ASAR mampu mencitra daerah yang relatif lebih sempit sebesar 100 km dalam wilayah pengintaian sejauh ± 485 km dengan resolusi
spasial 30 m. Sedangkan untuk Wave Mode, ASAR akan mengukur perubahan yang terjadi pada radar yang dipancar dari permukaan gelombang laut. Spektrum
gelombang diekstrak dalam gambar berukuran 5x5 km yang diambil setiap melewati lautan dalam interval 100 km. Untuk Wide Swath Mode dapat diperoleh
daerah yang jauh lebih luas sekitar 400 km dengan resolusi spasial lebih rendah dari 150 m. Selain itu pada Alternating Polarisation Mode menghasilkan gambar
pada layar dengan polarisasi alternatif selama pengiriman dan penerimaan gambar berlangsung. Resolusi spasial yang dihasilkan setara dengan Image Mode.
Terakhir pada Global Monitoring Mode daerah dalam radius 400 km masih bisa digambarkan dengan resolusi spasial 1000 m ESA, 2001b.
15
2.8. BEST Basic Envisat SAR Toolbox
2.8.1. Pengertian BEST BEST Basic Envisat SAR Toolbox adalah gabungan dari beberapa aplikasi
dasar radar yang telah dijalankan dan dirancang unt uk memudahkan penggunaan data ESA SAR. Tujuan dikeluarkannya perangkat ini tidak untuk menduplikasi
perangkat lunak yang bersifat komersial, tetapi untuk melengkapinya dengan beberapa fungsi- fungsi khusus yang diberikan untuk menangani produk ASAR
Advanced Synthetic Aperture Radar dan AMI Active Microwave Instrument yang masing- masing merupakan bagian dari satelit Envisat dan ERS 1 2
BEST, 2004. Fungsi- fungsi perangkat utama dalam BEST sebagai berikut.
“Data Import and Quick Look” perangkat dasar yang dipakai untuk mengekstrak data dari produk ESA SAR standar, menghasilkan gambar dari
quick look, mengimport dari TIFF dan GeoTIFF dan menghasilkan data raster.
“Data Export” output dari data dengan bentuk format yang umum dan dapat
menghasilkan dari gabungan RGB.
“Data Conversion” mengubah diantara format- format gambar yang berbeda
dan menyesuaikan informasi jarak pandang data terhadap jarak proyeksi permukaan yang sebenarnya, menghitung ketepatan vektor data.
“Statistical” mengkalkulasi parameter statistika secara global maupun regional
dari gambar data yang sebenarnya dan menghitung komponen-komponen pokok dari berbagai gambar.
“Resampling” untuk melakukan tumpang-tindih gambar dengan memakai
metode spasial maupun spektral.
“Co-registration and Coherence Generation” melakukan proses registrasi
secara otomatis antar dua atau lebih gambar, mengevaluasi kualitas parameter, dan melakukan koreksi geometrik dengan resolusi menengah.
“Speckle Filtering” memperbaiki resolusi radiometrik dari image backscatter.
“Calibration” mengkoreksi pengaruh radiometrik dari input gambar Envisat dan ERS dengan berbagai macam level.
Perangkat yang disajikan untuk pemakai telah disesuaikan dengan fungsinya agar dapat menghasilkan beberapa parameter file. Piranti ini dirancang dengan
16 menghubungkan beberapa pilihan grafis yang diperlukan untuk masing- masing
menu dan menyetelnya agar dapat diproses dengan mudah. Data yang telah diproses di beberapa perangkat tidak memiliki fungsi layar. Tetapi telah
disediakan fasilitas perangkat untuk mengubah gambar menjadi format TIFF atau GeoTIFF agar dapat dibaca dalam bentuk visualisasi apapun
.
Data dapat juga di export dalam format BIL untuk menjalankan piranti yang diubah kedalam gambar
lain dan beberapa perangkatnya dapat digabungkan dalam IDL. 2.8.2. Input Data Produk
Perangkat dirancang untuk menangani data produk ESA yang berasal dari kedua alat Envisat ASAR dan AMI yaitu ERS-1 dan ERS-2. Input data Envisat
ASAR yang dapat dijalankan oleh BEST adalah data citra yang diperoleh dengan cara Image mode, Wide Swath, Alternating Polarisation dan Global Monitoring.
Sedangkan data ERS SAR adalah data RAW, SLC, SLCI, PRI, GEC atau GTC. Perangkat memiliki kemampuan untuk membaca semua data Envisat ASAR level
1b yaitu SLC, Precision, Medium Resolution atau Ellisoid Geo-coded dan pada produk yang dihasilkan dalam golongan dasar ESA ERS yaitu D-PAF, I-PAF,
UK-PAF dan ESRIN yang didukung, ditambah data dari beberapa stasiun “kehutanan”.
2.8.3. Menjalankan BEST BEST memiliki sistem algoritma yang dijalankan berdasarkan HMI Human
Machine Interface. Para pengguna dapat menetapkan parameter khusus, memilih input file dan menyesuaikan nama output file berdasarkan sistem algoritma.
Piranti yang muncul dengan suatu pilihan yang berasal dari dua HMI, kedua HMI merupakan alat yang mudah digunakan untuk semua kondisi, dan harus
diinstal sebelum menjalankan BEST di komputer. Untuk penguna Windows
T M
, HMI berupa Visual Basic Interface sedangkan pengguna LinuX dan Solaris2
TM
HMI ditulis pada TclTk. Visual Basic Interface dan TclTk merupakan sistem perangkat didalam menerjemahkan bahasa program.
Kedua HMI pada dasarnya untuk menghasilkan dan menjalankan file ASCII ”.ini” yang diperlukan oleh sistem perangkat. Beberapa pemakai cenderung lebih
suka menciptakan file kepunyaan mereka sendiri atau mengedit salah satu file yang ada untuk memenuhi kebutuha n khusus mereka dan menjalankan file secara
17 langsung dari perintah yang sesuai. Hal itu mungkin dapat dijalankan dengan
lebih baik tanpa memakai HMI BEST, 2004.
2.9. Kalibrasi
Proses kalibrasi memiliki dua tahap, tahap pertama adalah tahap pengujian Commissioning Phase dan kedua tahap setelah pengujian Application
Calibration Phase. Tahap pengujian merupakan tahap yang dilakukan selama 6 bulan pertama satelit mengorbit. Tahap ini salah satunya melakukan pengujian
kemampuan terhadap sensor antena aktif phase-array ASAR yang terdiri dari 320 TR modul. Sedangkan tahap aplikasi kalibrasi adalah tahap setelah 6 bulan satelit
mengorbit, tahap ini sampai sekarang masih terus dilakukan dan masih menjadi bagian penelitian di Eropa.
Menurut Koopman et. al 2002, kalibrasi diartikan sebagai proses yang bersifat kuantitatif yang menggambarkan pengaruh tanggapan sistem untuk
mengontrol sinyal input. Kalibrasi biasanya dihubungkan dengan validation sebagai suatu proses pembanding dari hasil kalibrasi yang dilakukan satelit.
Sedangkan menurut Laur et. al 2002, kalibrasi merupakan teknik penurunan koefisien hamburan balik
σ
o
radar backscattering coefficient dari sinyal yang diterima citra ASAR.
Produk kalibrasi dijalankan berdasarkan tiga prosedur, pertama kalibrasi internal yang sasarannya untuk mendapatkan instrumen internal yang berfungsi
memindahkan dan menjalankan pendugaan mengenai noise. Ini dapat diperoleh dengan syarat sinyal dan khusus untuk pulsa kalibrasi ada dalam instrument
tersebut. Kedua kriteria mode eksternal yang sasarannya terhadap special mode seperti karakteristik dari antena pasif, proses pengulangan kalibrasi dan
kehilangan petunjuk mekanik. Ini dilakukan dengan membawa transmisi utama yang diikuti rangkaian pulsa yang direkam diatas pesawat dan transponder yang
bertindak sebagai alat penerima dibumi. Dan terakhir ketiga yaitu faktor kalibrasi eksternal yang sasarannya untuk memperoleh keseluruhan faktor kalibrasi. Ini
dilaksanakan dengan mengukur pengaruh ketepatan transponder dengan mengetahui perbandingan radar cross section yang cukup tinggi untuk koefisien
hamburan balik Closa, 2002.
18 Seperti halnya untuk SAR didalam ERS-1 dan ERS-2, faktor kalibrasi dari
ASAR diperoleh dan dimonitor dengan alat kalibrator atau transponder radar aktif yang memiliki kemampuan yang sangat tinggi. Transponder kalibrasi ASAR
didesain pada dasarnya sama dengan transponder ESR, tetapi sekarang ada beberapa penambahan sistem sehingga menjadi lebih komplek. Keunggulan yang
paling mengagumkan pada transponder ASAR yaitu dapat menghandel perbedaan polarisasi dan juga dapat diprogram untuk polarisasi HH, HV, VV dan VH. Selain
itu, perbedaan yang nyata antara ASAR dan ERS adanya penambahan special mode untuk karakteristik eksternal ASAR. Pada setiap mode untuk pemancar
terdapat 10 kolom dimana tiap kolom tersebut terdapat 32 baris dan masing- masing baris terdapat 10 kolom, untuk yang lain didesain sama dengan
transponder ERS Buck, 2002. Menurut Mather pengaruh impuls transponder dipakai untuk mendapatkan
nilai konstanta kalibrasi. Pada dasarnya, sebelum respon transponder dapat digunakan untuk mendapatkan konstanta kalibrasi, hal pertama yang dibutuhkan
adalah memindahkan konstribusi dasar hamburan balik dari area sekitar pengaruh impuls.
ERS adalah satu dari sistem SAR yang terpenting pada platform spaceborne. Satu dari kemajuan tersebut memiliki kemampuan menjalankan berbagai bentuk
radiometrik dengan sangat baik. Kamampuan tersebut didukung dengan berbagai studi dari kalibrasi dan validasi yang keduanya bertempat di Eropa atau tempat
yang lain. Rencana kalibrasi dan validasi didalam konteks Eropa masih dalam suatu perkembangan. Walau bagaimanapun, ada kebutuhan khusus untuk
manghasilkan kalibrasi dan validasi saat ini. Menurut Laur et. al 2002 ada dua asumsi dasar berhubungan dengan sudut
datang lokal terhadap hamburan balik adalah ; •
Permukaan yang datar dipertimbangkan. Sudut datang tergantung pada ellipsoid yang bervariasi dari jarak terdekat 19.5
sampai jarak terjauh 26.5
. •
Setiap perubahan sudut datang distributed target dapat diabaikan. Koefisien hamburan balik radar s
dihubungkan ke radar brightness dengan persamaan berikut :
19 σ
o
= β
o
x sin α
Dimana σ
o
: Koefisien Hamburan-balik Radar Terkalibrasi β
o
: Radar Brightness Power α
: Sudut Datang Incidence Angle Sinus dari alfa merupakan perwakilan dari sudut datang lokal. Parameter ini
merupakan satu bagian penting dalam proses pencitraan geometri SAR. Pada semua produk PRI dari ERS-1 dan ERS-2 diasumsikan bahwa sudut datang dari
permukaan gambar dapat dinyatakan elipsoid. Ini berlaku untuk kemiringan permukaan lokal manapun, yang mana menjadi hal penting untuk wilayah
berbukit atau bergunung. Hasil sudut datang aktual dapat diperoleh dengan menggunakan model digital elevasi DEM.
Intens itas nilai pixel pada produk PRI SAR ERS langsung setara proposional untuk radar brightness ß
. Digital number DN merupakan nilai pixel produk PRI yang langsung dihubungkan ke ß
dan s dengan persamaan
berikut. [DN]
2
= k Konstanta x ß Radar Brightness
Dimana nilai k adalah nilai konstanta kalibrasi dan a
ref
adalah sudut datang referensi 23
. Konstanta khusus untuk tipe dari produk data dan untuk proses utama.
Tidak seperti AMI SAR ERS yang beroperasi dengan antena pasif phased- array, ENVISAT ASAR meliputi antena aktif yang terdiri dari 320 sub-array,
yang masing- masing subnya dihubungkan ke modul pemancar atau penerima TRM. Setiap TRM memiliki dua rangkaian pemancar, satu untuk polarisasi
horizontal satu untuk vertikal dan satu rangkaian penerima untuk kedua-duanya. Ketiga rangkaian secara bebas diprogram pada amplitude dan fase untuk
memberikan pola elevasi sapuan yang diperlukan. Keseluruhan sistem gain absolute dapat lebih teliti dihitung dari respon gambar point target dengan radar
cross section RSC. Envisat ASAR mendeteksi seluruh permukaan yang diproyeksikan pada
suatu produk yang akan dikirim sebagai radar brightness pola elevasi antena dan mengkoreksi cakupan daerah yang hilang tanpa mengubah sudut datang,
sedangkan untuk produk slant range komplek dikirim tanpa mengkoreksi jalur
20 silang radiometrik manapun. Persamaan dibawah dipakai untuk menurunkan
koefisien hamburan balik σ
o
pada metode distributed target laur et. al, 2002 . σ
o
= sin
Konstanta ]
[
2 D
DN α
Kalibrasi dan validasi merupakan perkembangan studi area penginderaan jauh sehingga tidak ada satu solusi saja yang tepat dalam membandingkan semua
situasi. Kalibrasi dan validasi selalu dipelajari dalam setiap waktu satelit beroperasi. Sejak tahap-tahap kalibrasi dan validasi telah berjalan, ada beberapa
parameter yang mungkin diubah agar dapat diproses menjadi lebih baik. Dalam SAR dikenal dua metode kalibrasi, Point Target dan Distributed
Target. Untuk metode pertama biasanya dipergunakan pada target khusus, dalam hal ini satu titik pixel citra yang akan dikalibrasi. Metode ini cukup sulit dan
perkembangannya masih menjadi studi penelitian di Eropa. Metode ini biasanya dipergunakan untuk militer dalam mencari target sasaran utama. Metode kedua
distributed target yang sasarannya pada suatu luasan pixel tertentu dengan syarat memiliki wilayah yang homogen. Dalam metode ini terdapat 2 level kalibrasi
yaitu, level 1 yang berbasis flat earth referensi permukaan bumi elipsoid dan level ke-2 berbasis digital elevasi model DEM. Kedua level ini sangat
ditentukan oleh jenis data yang dipakai, untuk radarsat digital number DN dapat dipergunakan dalam mencari turunannya yaitu ß
, s hingga ?
dalam geometri yang berbeda-beda. Pada ERS termasuk Envisat nilai DN selalu ekivalen dengan
ß dan ini juga dapat diturunkan menjadi s
dan ? . Turunan sigma nought s
merupakan level pertama dalam kalibrasi yang dikenal dengan nilai koefisien hamburan balik sedangkan gamma nought merupakan level kedua kalibrasi yang
memerlukan nilai elevasi aktual sehingga outputnya berbasis DEM.
III. BAHAN DAN METODE
Kategori