9
2.2 Data, Hardware, Software dan Alat
2.2.1 Data Penelitian
Data primer yang dipergunakan adalah: 1 Citra ALOS PALSAR Provinsi Sumatera Utara liputan Juni tahun 2009 dengan resolusi spasial 50 meter dan 6,25
meter dan resolusi radiometric 16 bits per piksel. Citra ALOS PALSAR yang digunakan merupakan citra yang telah ortho rektifikasi; dan 2 data hasil
pengukuran tegakan hutan pada lokasi penelitian. Sedangkan data sekunder terdiri dari Peta Rupa Bumi Indonesia skala 1 : 50.000 dan Peta Penunjukan Kawasan
Hutan Provinsi Sumatera Utara skala 1 : 250.000. Citra ALOS PALSAR resolusi 6,25 meter dan resolusi 50 meter dengan polarisasi HH dan HV disajikan pada
Gambar 3 dan Gambar 4. Citra ALOS PALSAR yang digunakan pada penelitian ini merupakan citra
radar yang menggunakan gelombang mikro. Berdasarkan sifat sumber energi elektromagnetik yang digunakan, radar merupakan penginderaan jauh aktif active
remote sensing yang memanfaatkan microwave dengan panjang gelombang antara 1 mm sampai dengan 1 m. Pada Tabel 1 disajikan tata nama band dan
frekuensi yang digunakan pada radar. Tabel 1 Frekuensi standard dan tata nama band radar. Tata nama band yang
umum digunakan dan yang digunakan yang digunakan NATO Band
Frekuensi GHz Band NATO
Frekuensi GHz UHF
L S
C X
Ku J K
Ka Q 0.3 – 1
1 – 2 2 – 4
4 – 8 8 – 12
12 – 18 18 – 27
27 - 40 B
C D
E
F G
H I
J K
0.25 – 0.5 0.5 – 1
1 – 2 2 – 3
3 – 4 4 – 6
6 – 8 8 – 10
10 – 20 20 – 40
Sumber: Hoekman 1990
10
a
b Gambar 3 Citra ALOS PALSAR resolusi 6,25 meter, a polarisasi HH dan
b polarisasi HV
11
a
b Gambar 4 Citra ALOS PALSAR resolusi 50 meter, a polarisasi HH dan
b polarisasi HV
12
Sifat sistem radar
Sifat sistem radar dipengaruhi oleh: 1 Panjang gelombang dan kemampuan daya tembusnya terhadap atmosfer dan permukaan tanah, dan 2 Sudut depresi
antena merupakan salah satu aspek geometrik pada citra radar dan penyebab terjadinya efek backscatter radar, efek bayangan pada objek Purwadhi 2001.
Daya tembus terhadap atmosfer paling baik pada panjang gelombang yang lebih besar karena tidak terpengaruh hambatan atmosfer, sedangkan daya tembus
terhadap permukaan tanah tergantung panjang gelombang dan konstanta dielektrik objeknya. Daya tembus besar pada panjang gelombang lebih besar dan material
penutup kurang dari 110 panjang gelombangnya biasanya sekitar 2-3 meter, daya tembus kecil pada konstanta dielektrik tinggi objek yang kelembabannya
tinggi. Panjang gelombang radar lebih dari 3 cm hanya sedikit berpengaruh oleh
awan, kabut tebal, asap dan kabut tipis, dan hanya panjang gelombang yang besar yang benar-benar mampu menembus hujan lebat. Pada panjang gelombang yang
lebih kecil, pantulan radar oleh tetes-tetes air masih dapat berpengaruh sehingga memberikan faktor gangguan yang sangat tinggi. Panjang gelombang yang lebih
besar akan menghasilkan informasi yang jauh lebih sedikit mengenai kekasaran permukaan vegetasi dibandingkan panjang gelombang yang lebih kecil, tetapi
panjang gelombang yang lebih besar akan banyak memberikan informasi mengenai kondisi medan. Di bidang kehutanan, panjang gelombang yang kecil
lebih disukai, sedangkan para ahli tanah dan geologi biasanya lebih menyukai panjang gelombang yang lebih besar, karena akan diperoleh lebih banyak
informasi yang relevan Howard 1996. Ukuran backscatter dari objek sama seperti reflectance dalam sistem optik
adalah rasio antara sinyal emisi dengan sinyal yang diterima dan akan berlainan tergantung kepada jenis objeknya. Nilai ini sering disebut sebagai nilai radar cross
section σ
o
dan dinyatakan dalam besaran desibel db. Intensitas atau kekuatan gelombang radar yang diterima kembali oleh sensor
backscatter menentukan karakteristik spektral objek citra radar. Sebagai bagian dari dari topografi, kekasaran permukaan adalah sifat terrain yang paling
berpengaruh terhadap nilai backscatter objek, tergantung kepada panjang
13
gelombang dan sudut pandang sensor. Sebuah permukaan dapat terlihat kasar apabila perbedaan tinggi mendekati panjang gelombangnya. Permukaan halus
akan terlihat gelap sedangkan permukaan kasar akan terlihat cerah pada citra radar, hal ini merupakan perilaku scattering gelombang radar. Intensitas atau
kekuatan gelombang pantulan pada citra radar dipengaruhi sifat objek dan sifat sistem radarnya Purwadhi 2001. Pada penelitian ini akan dikaji pengaruh sifat
objek terhadap nilai backscatter pada citra radar ALOS PALSAR. Tiga tipe backscatter yang dikenal adalah surface scattering, volume
scattering, dan corner reflector. Jika permukaan objek seragam maka akan terjadi surface scattering backscatter permukaan dan surface scattering dapat terjadi
dalam bentuk specular reflector pantulan cermin atau diffuse reflector pantulan baur tergantung dari panjang gelombang dan kekasaran permukaan objek.
Pantulan baur yaitu pantulan kesegala arah termasuk yang kembali ke sensor yang menyebabkan rona cerah, hal ini terjadi pada objek yang memiliki permukaan
kasar seperti daerah bebatuan, vegetasi yang heterogen dan air dengan ombak besar. Pantulan cermin specular reflector yaitu arah pantulan berlawanan
dengan arah datangnya gelombang atau sensor menyebabkan rona gelap, hal ini terjadi pada objek yang memiliki permukaan halus, seperti permukaan air tenang,
permukaan tanah yang diratakan atau diperkeras. Jika permukaan objek dengan dielektriknya tidak seragam maka akan terjadi
volume scattering dimana gelombang radar penetrasi menembus permukaan dan pantulan gelombangnya berasal dari objek yang berada dibawah permukaan.
Corner reflector atau pantulan sudut terjadi sebagai hasil dari bentuk sudut objek alami maupun objek buatan. Pantulan sudut menyebabkan pantulan gelombang
kembali ke arah sensor yang menyebabkan rona sangat cerah. Objek yang bersudut siku-siku seperti gedung bertingkat dan lereng terjal. Tipe-tipe
backscatter disajikan pada Gambar 5.
14
Pantulan cermin backscatter rendah Pantulan baur backscatter tinggi
corner reflector pantulan sudut volume scattering
Gambar 5 Tipe backscatter Smith 2006. Kondisi topografi permukaan bumi sangat mempengaruhi backscatter.
Variasi lokal medan mengakibatkan sudut datang gelombang radar yang berbeda- beda. Variasi topografi mengakibatkan backscatter pada lereng yang menghadap
ke sensor akan memantulkan gelombang yang lebih besar dibandingkan lereng sebaliknya, atau lereng yang membelakangi sensor. Kekuatan gelombang pantulan
karena pengaruh kondisi topografi biasanya dikatakan sebagai efek geometri sensor radar terhadap medan. Kekuatan backscatter mempengaruhi rona pada
citra radar. Citra radar bagian lereng depan akan lebih cerah dibandingkan dengan bagian lereng yang membelakangi sensor.
Fisiognomi vegetasi berkayu sangat berpengaruh terhadap rona, dan tekstur citra radar yang terekam. Seringkali batas citra pada formasi tanaman, dan
kadang-kadang juga batas subformasi atau tipe hutan dapat diidentifikasi secara tepat serta didelineasi, tergantung pada panjang gelombang radar yang digunakan,
perekaman dapat berupa sinyal campuran yang dihasilkan oleh kekasaran permukaan tajuk pepohonan, vegetasi dibawahnya understory, dan juga tekstur
medan, yang kadang-kadang juga menyebabkan stratum kanopi utama justru tidak mempunyai pengaruh terbesar Howard 1996.
15
ALOS PALSAR
Advanced Land Observing Satelite ALOS adalah satelit milik Jepang yang merupakan satelit generasi lanjutan dari Japanese Earth Resources Satellite-1
JERS-1 dan Advanced Earth Observing Satellite ADEOS yang dilengkapi dengan teknologi yang lebih maju. Satelit ALOS diluncurkan pada tanggal 24
Januari 2006 dengan menggunakan roket H-IIA milik Jepang dari stasiun peluncuran Tanegashima Space Center. Satelit ini di desain untuk dapat
beroperasi selama tiga sampai lima tahun, dilengkapi dengan tiga instrumen penginderaan jauh yaitu Panchromatik Remote-sensing Instrument for Stereo
Mapping PRISM dengan resolusi spasial 2,5 m yang dirancang untuk memperoleh data Digital Terrain Model DTM, Advanced Visible and Near
Infrared Radiometer type-2 AVNIR-2 dengan resolusi spasial 10 m untuk pemantauan tutupan lahan secara lebih tepat, dan Phased – Array type L-band
Synthetic Apeture Radar PALSAR untuk pemantauan semua kondisi cuaca pada siang dan malam hari.
Tabel 2 Karakteristik PALSAR
Mode Fine
ScanSAR Polarimetric
Experimental mode1
Center Frequency 1270 MHzL-band
Chirp Bandwidth 28MHz
14MHz 14MHz,28MHz
14MHz Polarization
HH or VV
HH+HV or VV+VH
HH or VV HH+HV+VH+VV
Incident angle 8 to
60deg. 8 to 60deg.
18 to 43deg. 8 to 30deg.
Range Resolution 7 to 44m
14 to 88m 100m
24 to 89m multi look
Observation Swath 40 to
70km 40 to 70km
250 to 350km 20 to 65km
Bit Length 5 bits
5 bits 5 bits
3 or 5bits Data rate
240Mbps 240Mbps
120Mbps,240Mb ps
240Mbps NE sigma zero 2
-23dB Swath Width 70km -25dB
-29dB -25dB Swath Width 60km
SA 2,3 16dB Swath Width 70km
21dB 19dB
21dB Swath Width 60km Radiometric
accuracy scene: 1dB orbit: 1.5 dB
Sumber: Jaxa 2006
16
Sensor PALSAR Phased Array Type L-band Synthetic Aperture Radar adalah sensor microwave yang aktif dengan menggunakan gelombang L-band yang dapat
menembus lapisan awan dan dapat mengobservasi siang dan malam hari. Sensor PALSAR yang dipasang pada satelit ALOS, merupakan pengembangan lebih
lanjut sensor SAR synthetic aperture radar yang dibawa oleh satelit pendahulunya JERS-1. Melalui salah satu mode observasinya, yaitu ScanSAR
sensor ini memungkinkan untuk melakukan pengamatan permukaan bumi dengan cakupan area 250 km hingga 350 km. Hal ini merupakan cakupan pengamatan
tiga sampai lima kali lebih luas dibandingkan citra SAR konvensional. Karakeristik PALSAR dapat dilihat pada Tabel 2.
2.2.2 Hardware, Software dan alat