dimana, : radiasi yang dipancarkan benda hitam,
dalam hal ini yaitu L
λ
T : suhu mutlak K
sehingga
dimana, Tb : suhu kecerahan
o
K C
1
: konstanta radiasi pertama 1.1911 x 10
8
W M
-2
sr
-1
µm
-1 -4
C
2
: konstanta radiasi kedua 1.439 x 10
-4
K µm L
λi
: nilai radiansi kanal ke-i Wm
-2
µm
-1
sr
-1
λ
i
: nilai tengah panjang gelombang kanal ke-i µm
Penentuan daerahregion awan dan non awan
a. Pendekatan Albedo
Region awan dipilih apabila memiliki nilai
albedo seperti yang tertera pada tabel di bawah ini. Di luar nilai tersebut, jenis penutupan
permukaan berupa non awan.
b. Pendekatan Suhu Permukaan
Suhu permukaan yang ditangkap oleh sensor satelit merupakan suhu lapisan atas awan,
sehingga nilai nilai yang mendekati suhu minimum dari suhu awan pada tabel di bawah ini
adalah suhu permukaan. Pada Tabel 5, suhu pada jenis awan vertikal, sedang, dan tinggi memiliki
kisaran nilai yang sama karena pada jenis awan tersebut memakai asumsi bahwa ketinggian pada
jenis awan tersebut sama. Tabel
5 Suhu
awan menurut
World Meteorological Oganization 1956
dalam Summer G 1988
IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Pemrosesan Awal Citra MODIS 4.1.1
Koreksi Radiometrik pada Citra MODIS
Koreksi radiometrik citra MODIS yang dimaksud adalah koreksi bowtie. Akibat dari
koreksi ini, nilai radians dari citra yang belum dikoreksi dengan yang sudah dikoreksi
mengalami perubahan. Besar perubahan adalah sebagai berikut.
i ii
Gambar 4 i Citra MODIS yang belum dilakukan koreksi radiometrik;
ii Citra MODIS yang sudah dilakukan koreksi radiometrik
Nilai RSME terbesar akibat koreksi bowtie terjadi pada tanggal 1 Januari 2008 yaitu pada kanal 32
yaitu sebesar 0.2593. Artinya nilai radians pada kanal 32 sebelum dilakukan koreksi bowtie dan
sesudah dilakukan koresi bowtie mengalami perubahan
sebesar 0.2593
Wm
-2
µm
-1
sr
-1
. Sedangkan nilai RSME terkecil terjadi pada
Jenis Awan Suhu Awan K
Vertikal
: Cumulus Cu
288-278 Cumulonimbus Cb
Rendah
: Stratus St
293-283 Stratocumulus Sc
283-256 Nimbostratus Ns
288-268
Sedang
: Altocumulus Ac
283-243 Altostratus As
Tinggi
: Cirrus Ci
253-213 Cirrocumulus Cc
Cirrostratus Cs
R² = 0,9991
0,2 0,4
0,6 0,8
1
0,2 0,4
0,6 0,8
1
Albedo Linear
Albedo
K a
n a
l 3
Kanal 1
tanggal 26 Maret 2008. Artinya nilai radians pada kanal 32 sebelum dilakukan koreksi bowtie dan
sesudah dilakukan koresi bowtie mengalami perubahan sebesar 0.0002 Wm
-2
µm
-1
sr
-1
. Tabel 6 Perubahan nilai radians akibat duplikasi
citra
Tanggal RMSE
Kanal 1
Kanal 3
Kanal 4
Kanal 31
Kanal 32
1 Jan 2008
0.0708 0.0975
0.0684 0.2593
0.2230
26 Mar 2008
0.0003 0.0002
0.0003 0.0008
0.0005
2 Nov 2008
0.0720 0.0625
0.0679 0.2065
0.1673
6 Apr 2008
0.0458 0.0410
0.0437 0.1226
0.0920
9 Jul 2008
0.0198 0.0171
0.0186 0.0806
0.0627
24 Sep 2008
0.0427 0.0348
0.0388 0.1655
0.1275
4.1.2 Albedo dan Ekstraksi Suhu Permukaan
dari Citra MODIS dan hubungan di antara kanal-kanalnya
a. Albedo
Albedo dari citra MODIS menggunakan kanal reflektan yaitu kanal 1, kanal 3, dan kanal 4.
Penggabungan kanal 1, 3, dan 4 akan menghasilkan citra digital berwarna untuk
menampilkan kesan-kesan alamiah tampilan sebagaimana terlihat di permukaan bumi yang
dilihat oleh mata manusia. Nilai spektral radiasi yang terdapat pada kanal 1,3, dan 4 mempunyai
nilai yang bervariasi tergantung dari kemampuan suatu objek merefleksikan energi gelombang
pendek yang diterimanya. Nilai suhu permukaan bervariasi tergantung dari spektral radiansi yang
diterima permukaan persatuan luas persatuan waktu pada kisaran panjang gelombang tertentu.
i ii
iii Gambar 5 Hubungan hasil sebaran albedo pada
tanggal 1 Januari 2008 antara : i kanal 1 dengan kanal 3; ii kanal 1
dengan kanal 4; iii kanal 3 dengan kanal 4
Grafik di atas menunjukkan bahwa sebaran hasil albedo pada kanal 1-3, kanal 1- 4, dan kanal
3-4 mempunyai hubungan yang linier dengan nilai koefisien determinasi yang tertera pada
grafik. Hal ini menunjukkan bahwa albedo di antara ketiga kanal tersebut mempunyai sebaran
yang hampir sama.
Tabel 7 Nilai koefisien determinasi R
2
pada kombinasi ke tiga kanal di waktu yang
berbeda
Tanggal Koefisien Determinasi R
2
Kanal 1-3 Kanal 1-4
Kanal 3-4
1 Jan 2008 0,99
0,99 0,99
26 Mar 2008 0.98
0.99 0.99
2 Nov 2008 0.98
0.99 0.99
6 Apr 2008 0.99
0.99 0.99
9 Jul 2008 0.27
0.33 0.93
24 Sep 2008 0.99
0.99 0.99
R² = 0,9996
0,2 0,4
0,6 0,8
1
0,2 0,4
0,6 0,8
1
Albedo Linear Albedo
K a
n a
l 4
Kanal 1
R² = 0,9995
0,2 0,4
0,6 0,8
1
0,2 0,4
0,6 0,8
1 Albedo
Linear Albedo
K a
n a
l 4
Kanal 3
Hal yang sama juga terjadi pada hasil albedo tanggal 24 September 2008, 2 November 2008,
26 Maret 2008, 6 April 2008, seperti yang tertera pada tabel 4. Oleh karena itu pada tanggal 26
Maret 2008, 2 November 2008, 6 April 2008, dan 24 September 2008 antara kanal 1-3, kanal 1-4,
dan kanal 3-4 mempunyai pola sebaran albedo yang relatif sama. Pola sebaran albedo yang sama
tersebut dapat digunakan untuk melakukan klasifikasi awan. Namun, pada tanggal 9 Juli
2008 pada kanal 1-3 dan kanal 1-4 memiliki
koefisien determinasi sebesar 0.2751 dan 0.3381. Hal ini menunjukkan bahwa sebaran albedo pada
kanal 1-3 dan kanal 1-4 memiliki pola yang berbeda, tetapi pada kanal 3-4 sebaran albedonya
mempunyai pola yang sama. Grafik ke lima tanggal tersebut dapat dilihat pada lampiran. Nilai
koefisien determinasi yang kecil pada kanal 1-3 dan kanal 1-4 terjadi karena data tersebut
mengalami kerusakan.
Hubungan antara panjang gelombang dengan albedo pada tiap kanal dapat dilihat pada tabel 4.
Albedo antara kanal 1, kanal 3, dan kanal 4 memiliki nilai yang hampir sama di semua
tanggal karena albedo menyangkut gelombang pendek. Hal ini juga menunjukkan bahwa pada
panjang gelombang 0.62 µm sampai 0.67 µm, 0.459 µm sampai 0.479 µm, dan 0.545 µm
sampai 0.565 µm saat mengenai obyek mempunyai respon pantulan yang sama. ditutupi
oleh awan karena pada ke enam tanggal tersebut terdapat nilai-nilai albedo yang dimiliki awan.
Hubungan pada satu nilai albedo terhadap banyaknya sel citra di antara ketiga kanal
tersebut juga menunjukkan jumlah yang sama. Hubungan tersebut dapat dilihat pada grafik di
gambar 6. Rentang albedo pada kelima rentang nilai di tanggal 1 Januari 2008 pada kanal 1, kanal
3, dan kanal 4 mempunyai jumlah sel yang hampir sama. Begitu pula pada tanggal-tanggal
yang lain.
Tabel 8 Kisaran albedo pada kanal 1, kanal 3, dan kanal 4 di wilayah Bogor dan
sekitarnya Selain itu, pada grafik tersebut dapatmenunjukkan
banyak awan yang meliputi wilayah Bogor dan sekitarnya.
Tanggal 1 Januari 2008 di wilayah tersebut hampir seluruhnya diliputi awan karena albedo
sebesar 20 sampai 80 memiliki jumlah sel yang paling banyak. Hal yang sama juga terjadi pada
tanggal 2 November 2008. Pada tanggal 26 Maret 2008, 6 April 2008, 9 Juli 2008, dan 24
September 2008 merupakan wilayah yang bebas. Sel antara kanal 1, kanal 3, dengan kanal 4 pada
rentang yang sama memiliki jumlah yang hampir sama walaupun panjang gelombang kanal 1,
kanal 3, dan kanal 4 berbeda. Oleh karena itu pada panjang gelombang kanal 1, kanal 3, dan
kanal 4 hampir memiliki pola yang sama sehingga albedo bisa diturunkan dari kanal 1,
kanal 3, dan kanal 4. c.
Suhu Permukaan
Kanal 31 dan kanal 32 digunakan untuk mengestraksi suhu permukaan karena menurut
Baum et all 2000 es yang terdapat pada awan mempunyai nilai absorpsi yang Suhu permukaan
hasil ektraksi kanal 31 dan kanal 32 mempunyai nilai yang beragam tetapi mempunyai pola
sebaran yang relatif sama. Hal ini ditunjukkan oleh Gambar 6. Pada grafik tersebut terlihat
bahwa pada kanal 31 dan kanal 32 mempunyai hubungan yang linier dengan nilai koefisien
determinasi sebesar 0.9969. Hubungan tersebut juga ditunjukkan dengan memakai persamaan
linier pada grafik maka selisih nilai suhu
permukaan antara kanal 31 dan kanal 32 sebesar 1.7 K.
Tabel 9 menunjukkan bahwa pada tanggal 26 Maret 2008, 2 November 2008, 6 April 2008, 9
Juli 2008, dan 24 September 2008 memiliki juga nilai koefisien determinasi yang besar.
Gambar 6 Hubungan sebaran hasil suhu permukaan antara kanal 31
dengan kanal 32 pada tanggal 1 Januari 2008 di wilayah Bogor
dan sekitarnya
R² = 0,9969 y = 0,9795x + 3,2282
240 250
260 270
280 290
240 250
260 270
280 290
300 Suhu permukaan
Linear Suhu permukaan
K a
n a
l 3
2
Kanal 31
Tanggal Kisaran Albedo
Kanal 1 Kanal 3
Kanal 4
1 Jan 2008 6
– 98 11 - 98
9 - 98 26 Mar 2008
2 - 46 6 - 52
4 - 53 2 Nov 2008
6 - 97 12 - 95
9 - 97 6 Apr 2008
3 - 85 8 - 83
5 – 85
9 Jul 2008 2 - 61
6 - 58 4 - 60
24 Sep 2008 5 - 56
11 - 56 8 - 56
Tabel 9 Koefisien determinasi dan persamaan pada suhu permukaan antara kanal 31
dengan kanal 32
Tanggal R
2
Persamaan
1 Jan 2008 0,99
y = 0,9795x + 3,2282 26 Mar 2008
0,99 y = 1,0012x - 3,5917
2 Nov 2008 0,99
y = 0,9795x + 3,2282 6 Apr 2008
0,99 y = 0,8564x + 39,219
9 Jul 2008 0,99
y = 0,9304x + 18,542 24 Sep 2008
0,95 y = 0,7765x + 63,558
Hal ini menunjukkan bahwa nilai suhu permukaan antara kanal 31 dengan kanal 32 tidak
terlalu jauh berbeda dengan selisih nilai pada tanggal 26 Maret 2008 sebesar 3.3 K, 2
November 2008 sebesar 1.7 K, 6 April 2008 sebesar 5.6 K, dan 24 September 2008 sebesar
12.8 K.
Gambar 7 Jumlah sel citra pada beberapa rentang suhu permukaan pada
tanggal 1 Januari 2008 di wilayah Bogor dan sekitarnya
Grafik pada Gambar 8 di atas menunjukkan bahwa pada tanggal 1 Januari 2008 emisi
gelombang panjang yang dipancarkan oleh awan mempunyai nilai spektral yang berbeda antara
kanal 31 dengan kanal 32. Hal serupa juga terjadi pada tanggal 26 Maret 2008, 2 November 2008,
6 April 2008, 9 Juli 2008, 9 Juli 2008, dan 24 September 2008. Selain itu, panjang gelombang
pada kanal 32 memiliki nilai suhu permukaan yang rendah dibandingkan pada kanal 31 dimana
panjang gelombang pada kanal 32 memiliki panjang yang lebih besar dibandingkan dengan
panjang gelombang pada kanal 31. Hal ini sesuai dengan teori pada Hukum Wien yang mengatakan
bahwa panjang gelombang berbanding terbalik dengan suhu permukaan maksimum.
4.2 Klasifikasi Awan dan Non Awan
