IMPLEMENTASI SISTEM PENERIMA DAN PENGOLAH SINYAL APT SATELIT NOAA UNTUK MEMPEROLEH INFORMASI SUHU PERMUKAAN LAUT BERBASIS CITRA - Repository UNRAM

IMPLEMENTASI SISTEM PENERIMA DAN PENGOLAH SINYAL APT SATELIT NOAA UNTUK MEMPEROLEH INFORMASI SUHU PERMUKAAN LAUT BERBASIS CITRA

  Tugas Akhir Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Jurusan Teknik Elektro

  Oleh Restu Nopiandi Irawan F1B 011 072 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MATARAM 2017

IMPLEMENTASI SISTEM PENERIMA DAN PENGOLAH SINYAL APT SATELIT NOAA UNTUK MEMPEROLEH INFORMASI SUHU PERMUKAAN LAUT BERBASIS CITRA

  Tugas Akhir Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Jurusan Teknik Elektro

  Oleh Restu Nopiandi Irawan F1B 011 072 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MATARAM 2017 ii

iii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

  Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya yang

belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar atau diploma pada perguruan tinggi

manapun, dan bukan merupakan duplikasi sebagian atau seluruhnya dari karya orang

lain yang diterbitkan atau yang tidak diterbitkan, kecuali kutipan berupa data atau

informasi yang sumbernya dicantumkan dalam naskah dan Daftar Pustaka.

  Pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya secara sadar dan bertanggung-

jawab, dan saya bersedia menerima sanksi pembatalan skripsi apabila terbukti

melakukan duplikasi terhadap karya ilmiah lain yang sudah ada.

  Mataram, 23 Januari 2017 Restu Nopiandi Irawan

F1B 011 072

  

iv

  

PRAKATA

Puji Syukur penulis panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Pengasih dan

Penyayang atas segala berkat, bimbingan, dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir dengan judul “Implementasi Sistem Penerima

Dan Pengolah Sinyal APT Satelit NOAA untuk Memperoleh Informasi Suhu

Permukaan Laut Berbasis Citra ”.

  Pembuatan Tugas Akhir ini dilaksanakan di Laboratorium Telekomunikasi dan

pengambilan data dilakukan di rumah yang berada di Desa Jatisela Kecamatan Gunung

Sari untuk peletakan groud station. Akhir kata semoga tidaklah terlampau berlebihan,

bila penulis berharap hasil karya ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

  Mataram, 23 Januari 2017 Penulis

v

UCAPAN TERIMA KASIH

  

vi

  Tugas Akhir ini dapat diselesaikan berkat bimbingan dan dukungan ilmiah maupun

materil dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan

ucapan terima kasih yang setulus-tulusnya kepada: 1.

  Bapak Yusron Saadi ST., M.Sc., Ph.D. selaku dekan Fakultas Teknik Universitas Mataram

  2. Bapak Sudi M. Al Sasongko, ST., MT. selaku ketua Jurusan Teknik Elektro 3.

  Bapak Cahyo Mustiko O. M., ST., MSc., Ph.D. sebagai dosen pembimbing utama

yang telah memberi saran dan ide pada konsep perancangan dari Tugas Akhir ini

  4. Bapak I Made Budi Suksmadana, ST., MT. selaku dosen pembimbing pendamping atas saran dan kritiknya mengenai metode penelitian dan tata cara penulisan laporan ilmiah yang baik pada Tugas Akhir ini 5. Bapak Sudi M. Al Sasongko, ST., MT. selaku dosen penguji.

  6. Bapak Made Sutha Yadnya, ST., MT. selaku dosen penguji.

  7. Bapak Abdullahh Zainuddin, ST., MT. selaku dosen penguji.

  8. Orang tua tercinta H. Hoh Ali dan Hj. Saupiah, beserta saudara Misi Hendri Alfiyan dan Ahmad Ashril Rizal yang telah memberi dukungan baik moral maupun materil sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.

  9. Eka Listiany atas dukungan dan semangatnya selama proses penyusunan Tugas Akhir ini.

  10. Teman-teman angkatan 2010, 2011, dan 2012 bidang keahlian telekomunikasi yang menemani sehari-hari dalam proses perancangan maupun pengukuran, khususnya

Nairon, Sandhi, Yusron, beserta sahabat akrab Waesal, Wahyu, Awan, dan Heri.

  11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah

memberikan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  Semoga Allah Yang Maha Esa memberikan imbalan yang setimpal atas bantuan yang diberikan kepada penulis.

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ................................................... iv PRAKATA ............................................................................................................... v UCAPAN TERIMA KASIH .................................................................................. vi DAFTAR ISI ........................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... x DAFTAR TABEL ................................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xii

DAFTAR SINGKATAN ......................................................................................... xiii

ABSTRAK ............................................................................................................... xiv

BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................. 1

  1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1

  1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 2

  1.3 Batasan Masalah ................................................................................... 2

  1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................. 2

  1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................ 2

  1.6 Sistematika Penulisan Laporan ........................................................... 2

  BAB II. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

  2.1 Tinjauan Pustaka .................................................................................. 4

  2.2 Satelit Cuaca NOAA ............................................................................. 5

  2.3 Instrumen Satelit NOAA ...................................................................... 7

  2.4 Tipe Transmisi Satelit Cuaca .............................................................. 8 2.4.1.

  APT (Automatic Picture Transmission) ..................................... 8 2.4.2. HRPT (High Resolution Picture Transmission) ......................... 9 2.4.3. GVAR (Goes Variable) dan LRIT (Low Rate Information Transmission ............................................................................... 9

  2.5 Satelit Cuaca pada Oseanografi .......................................................... 9

  2.6 Sistem APT ............................................................................................ 10

  2.6.1 Sistem Akuisisi Data Satelit NOAA/AVHRR-APT ................... 10

  2.6.2 Format Data Sinyal APT ............................................................. 11 vii

  viii

  3.3 Langkah-langkah Perancangan ........................................................... 28

  4.4 Analisa Program Decoding Mengunakan Aplikasi Matlab .............. 44

  4.3 Pengujian Program Decoding APT dengan aplikasi Matlab ............ 43

  4.2 Pengujian Implementasi Sistem Penerima Sinyal APT .................... 42

  4.1 Pengujian Antena .................................................................................. 40

  BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

  3.3.7 Implementasi APT sebagai Informasi SPL ................................. 38

  3.3.6 Perancangan Program Decoding Menggunakan Aplikasi Matlab ......................................................................................... 34

  3.3.5 Implementasi Sistem Penerima dan Akuisisi Sinyal APT .......... 34

  Instalasi aplikasi SDRSharp .................................................. 31 b. Instalasi aplikasi VBCable .................................................... 32 c. Instalasi aplikasi WxtoImg ................................................... 33

  3.3.4 Instalasi Sistem Penerima Sinyal APT Satelit NOAA ................ 31 a.

  3.3.3 Pengujian Antena ........................................................................ 29

  3.3.2 Pembuatan Antena Crossed Dipole ............................................ 28

  3.3.1 Studi Literatur ............................................................................. 28

  3.2 Alat dan Bahan ...................................................................................... 27

  2.7 Antena untuk Sistem APT ................................................................... 13

  3.1 Rancangan Sistem ................................................................................. 26

  BAB III. METODE PERANCANGAN

  2.13 Regresi Polinomial ................................................................................ 24

  2.12 Model Warna HSV ............................................................................... 23

  2.11 Algoritma Suhu Permukaan Laut NOAA/AVHRR .......................... 21

  2.10 Aplikasi WxtoImg ................................................................................. 19

  2.9 Software Defined Radio ....................................................................... 19

  2.8 Receiver RTL2832U R820T ................................................................. 17

  2.7.5 Pola Radiasi ................................................................................ 16

  2.7.4 Polarisasi ..................................................................................... 16

  2.7.3 Bandwidth ................................................................................... 15

  2.7.2 Impedansi Masukan .................................................................... 14

  2.7.1 Gain ............................................................................................. 14

  4.5 Analisa Citra SPL ................................................................................. 47

  ix 4.5.1.

  Persamaan pendekatan Penentuan SPL ...................................... 47 4.5.2. Analisa SPL Harian .................................................................... 51 4.5.3. Validasi Data ............................................................................... 55

  BAB V. PENUTUP

  5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 57

  5.2 Saran ...................................................................................................... 57 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 58 LAMPIRAN ............................................................................................................ 60

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skematik orbit satelit polar ............................................................... 5Gambar 2.2 Perbandingan orbit satelit polar dan geostasioner ............................ 6Gambar 2.3 Arsitektur NOAA-N Prime ............................................................... 7Gambar 2.4 Komponen stasiun penerima APT .................................................... 10Gambar 2.5 Format frame APT ............................................................................ 11Gambar 2.6 Detail sinkronisasi APT .................................................................... 13Gambar 2.7 Typical radio system ......................................................................... 14Gambar 2.8 Antena sebagai beban dari rangkaian sebelumnya ........................... 15Gambar 2.9 Polarisasi circular ............................................................................. 16Gambar 2.10 Ilustrasi pola radiasi antena dalam dua dimensi ............................... 17Gambar 2.11 Konfigurasi tuner R820T .................................................................. 18Gambar 2.12 Tampilan aplikasi SDRSharp ............................................................ 19Gambar 2.13 Tampilan aplikasi WxtoImg ............................................................. 20Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ..................................................................... 27Gambar 3.2 Splitter 137,5 MHz ........................................................................... 29Gambar 3.3 Konfigurasi pengukuran antena pada VNWA .................................. 30Gambar 3.4 Diagram alir pengujian antena .......................................................... 31Gambar 3.5 Blok diagram sistem penerima sinyal APT ...................................... 31Gambar 3.6 Properties pengaturan aplikasi VBCable .......................................... 32Gambar 3.7 Konfigurasi audio aplikasi SDRSharp .............................................. 33Gambar 3.8 Konfigurasi recording aplikasi WxtoImg ......................................... 33Gambar 3.9 Sistem komunikasi ............................................................................ 34Gambar 3.10 Diagram alir decoding sinyal APT ................................................... 35Gambar 3.11 Lanjutan diagram alir decoding sinyal APT ..................................... 35Gambar 3.12 Tampilan program decoding menggunakan aplikasi Matlab ............ 38Gambar 3.13 Blok diagram pengolahan citra SPL ................................................. 39Gambar 4.1 Hasil pembuatan antena crossed dipole ............................................ 40Gambar 4.2 Pengukuran S11 dan VSWR antena crossed dipole ......................... 41Gambar 4.3 Tampilan sinyal penerimaan APT .................................................... 42Gambar 4.4 Citra hasil decoding sinyal APT ....................................................... 43

  Gambar 4.5a Hasil decoding dengan Matlab ......................................................... 44 x

  Gambar 4.5b Hasil decoding dengan Wxtomg ....................................................... 44

Gambar 4.6 Tampilan akhir program decoding menggunakan Matlab ................ 44Gambar 4.7 Data audio sinyal APT ...................................................................... 45Gambar 4.8 Data audio sinyal APT hasil normalisasi .......................................... 45Gambar 4.9 Data audio sinyal APT hasil demodulasi AM .................................. 46Gambar 4.10 Data audio sinyal APT hasil sinkroniasi ........................................... 46Gambar 4.11 Data citra hasil decoding sinyal APT ............................................... 47Gambar 4.12 Grafik persamaan indeks hue terhadap SPL ..................................... 48Gambar 4.13 Kurva hubungan indeks hue dengan SPL ......................................... 50Gambar 4.14 Lokasi titik sampel data SPL ............................................................ 51Gambar 4.15 Citra SPL tanggal 30 Juli 2016 pukul 02:37:50 wita ........................ 52Gambar 4.16 SPL tanggal 30 Juli 2016 pukul 02:37:50 wita ................................. 53Gambar 4.17 Grafik perubahan SPL pagi dan sore pada koordinat

  8°22' LS,116°48' BT ......................................................................... 55 xi

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 POES operational status ...................................................................... 6Tabel 2.2 Karakteristik transmisi sinyal APT ...................................................... 12Tabel 2.3 Pemasangan tuner pada RTL2832U .................................................... 18Tabel 2.4 Koefisien algoritma NLSST ................................................................ 22Tabel 2.5 Koefisien algoritma NLSST day split dan NLSST nigth triple ........... 23Tabel 3.1 Ukuran elemen antena crossed dipole 137,5 MHz .............................. 28Tabel 4.1 Hasil pengukuran parameter S11 dan VSWR antena .......................... 41Tabel 4.2 Hasil Mean Absolute Percentage Error (MAPE) ............................... 49Tabel 4.3 Ketentuan indeks hue penentuan SPL ................................................. 50Tabel 4.4 SPL pada titik koordinat 8°22' LS,116°48' BT .................................... 54Tabel 4.5 Perbandingan SPL Matlab dan SPL IRIDL ......................................... 56

  

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Script Program Matlab ......................................................................... 60 Lampiran 2 Data sampel SPL dan indeks hue ......................................................... 67 Lampiran 3 Hasil Citra SPL 23 Juli – 10 Agustus 2016 ......................................... 69 Lampiran 4 Data Harian SPL menggunakan Citra Google Earth ........................... 73 Lampiran 5 Data Harian SPL 23 Juli – Agustus 2016 ............................................ 77 Lampiran 6 Data Harian SPL Hasil Program dan SPL Hasil IRIDL ...................... 79 Lampiran 7 Dokumentasi penelitian ....................................................................... 87 xii

  xiii

DAFTAR SINGKATAN

AM

  Amplitude Modulation / Modulasi Amplitudo APT Automatic Picture Transmission

  AVHRR Advanced Very High Resolution Radiometric BT Bujur Timur FM Frequency Modulation / Modulasi Frekuensi GOES Geostationary Operational Environmental Satellite HSV Hue, Saturation, Value LS Lintang Selatan MAPE Mean Absolute Percentage Error NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration POES Polar-Orbiting Operational Environmental Satellite RGB Red, Green, Blue RHCP Right Hand Circular Polarization SPL Suhu Permukaan Laut Sst Sea surface temperature UTC Universal Time Coordinated

  VHF Very High Frequency

  

ABSTRAK

Penelitian ini membahas tentang implementasi sistem penerimaan dan

pengolahan sinyal APT (Automatic Picture Transmission) satelit NOAA untuk

memperoleh informasi SPL (Suhu Permukaan Laut) berbasis citra. Sistem penerima

yang digunakan terdiri dari beberapa perangkat keras antara lain antena turnstile

(crossed dipole) 137,5 MHz, VHF Amplifier, USB DVB-T/DAB/FM, dan Laptop yang

berisi perangkat lunak untuk melakukan pengolahan sinyal dan citra. Perangkat lunak

yang digunakan antara lain Wxtoimg untuk melakukan proses decoding, SDRSharp

untuk memantau spektrum sinyal yang diterima, VBCable untuk menghubungkan audio

virtual antaara SDRSharp dengan Wxtoimg, dan Matlab R2014b untuk melakukan

pembacaan nilai SPL pada citra di titik koordinat tertentu.

  Pengujian yang dilakukan adalah mengukur kinerja antena turnstile berdasarkan

parameter return loss, di mana nilai return loss yang didapatkan sebesar -21,48 dB

setara dengan nilai VSWR 1,19. Untuk implementasi penerimaan sinyal, sistem dapat

menerima sinyal APT dengan baik dan dapat melakukan proses pengolah sinyal. Sinyal

yang diterima kemudian diolah untuk menghasilkan citra SPL menggunakan aplikasi

Wxtoimg yang kemudian disimpan ke dalam citra jpeg. Untuk mendapatkan nilai SPL

pada titik tertentu menggunakan Matlab dilakukan dengan cara membentuk sebuah

persamaan polinomial yang menghubungkan antara nilai indeks hue citra dengan SPL,

diperoleh persamaan polinomial orde 3 yang memiliki koefisien determinasi sebesar

0,967 dengan tingkat error sebesar 0,249. Nilai SPL yang mampu dihasilkan

menggunakan persamaan ini berkisar antara 0,01977°C sampai dengan 29,32°C.

  Nilai SPL yang diperoleh saat dibandingkan dengan data hasil pengolahan

  

IRIDL (International Research Institute - Data Library), diperoleh selisih nilai SPL

berkisar 2,4°C yang dipengaruhi oleh perbedaan jumlah kanal yang digunakan pada

masing-masing sistem. Kata Kunci: USB DVB-T/DAB/FM, Sinyal APT, Turnstille, Wxtoimg, SPL.

  

ABSTRACT

This thesis discusses about the implementation of NOAA satellite receiver

system and APT (Automatic Picture Transmission) signal processing in gathering Sea

surface temperature (Sst) based on image. Receiving system used contained of several

hardware such as 137.5 MHz Turnstille antenna, VHF Amplifier, USB DVB-

T/DAB/FM, and a Laptop contained of software for processing signal and image.

Software used were Wxtoimg for decoding process, SDRSharp for monitoring received

signal spectrum, VBCable for connecting audio virtual between SDRSharp and

Wxtoimg, and Matlab R2014b for identifying SST value on image in certain coordinate.

  The experiment was done by measuring antenna performance based on return

loss parameter, which return loss score obtained was -21.48 dB which was equivalent

with the score of VSWR 1.19. For the implementation of signal receiving, the system

could receive APT signal well and can perform signal processing. The received signal

is then processed to produce the Sst image using an application Wxtoimg which is then

stored in a jpeg image. For obtaining Sst value on specific coordinate, Matlab was used

within formulating a polynomial equation which connected image Hue index and Sst,

third order polynomial equation which had determination coefficient 0.967 with error

rate 0.249 was obtained. Sst value which was able to be obtained using this equation

was between 0.01977°C until 29.32°C.

  Sst value obtained when it was compared with result data of IRIDL

(International Reseach Institute - Data Library) had different Sst value about 2.4°C

which was influenced by the different amount of channel used in each system. Keywords: USB DVB-T/DAB/FM, APT Signal, Turnstille, Wxtoimg, Sst.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  2 Pulau Lombok memiliki wilayah laut seluas 6.471,18 km . Perairan Pulau

  

Lombok yang cukup luas tersebut membutuhkan pemantauan dan kajian parameter

kelautan untuk menjelaskan berbagai fenomena yang terjadi di laut. Salah satu

parameter kelautan yang menentukan kualitas perairan adalah suhu permukaan laut

(SPL). SPL merupakan salah satu parameter yang mempengaruhi metabolisme dan

perkembangbiakan organisme laut, sehingga dapat dimanfaatkan untuk penentuan

lokasi budi daya laut. Perairan Pulau Lombok membutuhkan kajian tentang SPL untuk

usaha budi daya laut dikarenakan Pulau Lombok merupakan salah satu kawasan yang

ditetapkan oleh pemerintah sebagai kawasan usaha minapolitan budidaya kelautan.

  Suhu air laut mengalami variasi dari waktu ke waktu sesuai dengan kondisi alam

yang mempengaruhi perairan tersebut. Perubahan tersebut bisa terjadi secara harian,

musiman, tahunan maupun jangka panjang, terutama pada lapisan permukaan. Oleh

karena itu, perlu dilakukan pemantauan SPL secara berkesinambungan.

  Untuk memperoleh informasi SPL, komunikasi satelit merupakan salah satu cara

yang dapat digunakan. Komunikasi satelit memberikan layanan komunikasi jarak jauh

yang dapat diakses dan dimanfaatkan secara langsung. Informasi SPL merupakan hasil

ekstraksi dari proses scanning menggunakan sensor radiometrik yang terdapat pada

satelit cuaca / weather satellite. Salah satu satelit cuaca yang dapat digunakan untuk

memperoleh informasi SPL adalah satelit NOAA (National Oceanic and Atmospheric

Administration).

  Hasil dari radiometer scanning berupa citra radiometric yang berisikan citra dan inframerah. Pengiriman informasi ini dilakukan melalui bebarapa jenis yang visible

dikelompokkan berdasarkan resolusi spasial citra dan jenis komunikasi yang digunakan.

  

Salah satu komunikasi yang dikembangkan oleh NOAA adalah Automatic Picture

Transmission (APT). Namun demikian, untuk mendapatkan informasi tersebut,

dibutuhkan suatu stasiun bumi yang dapat menerima informasi dan melakukan ekstraksi

informasi yang sesuai dengan informasi satelit NOAA. Oleh sebab itu diperlukan

sebuah sistem komunikasi yang mampu menerima sinyal APT dari satelit dan mampu

menerjemahkan sinyal tersebut untuk digunakan sebagai informasi SPL.

  1.2 Rumusan Masalah Bagaimana membangun sistem untuk memperoleh dan mengolah informasi

sinyal APT serta mengimplementasikannya untuk menghasilkan informasi SPL berbasis

citra.

  1.3 Batasan Masalah Pada penelitian ini dibuat aplikasi antarmuka yang dapat mengekstraksi

informasi sinyal APT dan citra SPL hasil decoding algoritma SPL dengan batasan

permasalahan antara lain 1.

  Algoritma decoding SPL diproses menggunakan aplikasi WxtoImg.

  2. Tidak melakukan koreksi terhadap awan pada citra SPL.

  1.4 Tujuan Penelitian 1.

  Mengetahui cara memperoleh dan mengolah sinyal APT NOAA yang didapatkan dari USB receiver dengan menggunakan aplikasi MATLAB 2014b.

  2. Mengimplementasikan sistem penerimaan sinyal APT NOAA sebagai sistem informasi SPL berbasis citra.

  1.5 Manfaat Penelitian 1.

  Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai sistem yang dapat memberikan informasi awal data suhu permukaan laut.

  2. Mengetahui proses ekstraksi data sinyal APT dari satelit NOAA menjadi sebuah data digital berupa citra visible dan infra merah.

  1.6 Sistematika Penulisan

Laporan Tugas Akhir ini tersusun menjadi beberapa bab sebagai berikut:

  BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, maksud

dan tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan laporan.

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI Pada bab ini berisi beberapa rujukan penelitian yang berkaitan dengan topik yang dibahas, dan teori-teori dasar yang mendukung topik ini. BAB III METODE PERANCANGAN Pada bab ini menjelaskan metode yang digunakan dalam penelitian yaitu

menggunakan metode perancangan uji coba perangkat, kemudian analisis data

hasil uji coba.

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini berisikan data hasil pengukuran uji coba sistem informasi yang

telah dirancang dan hasil analisis terhadap hasil pengukuran dan data yang

diperoleh dari sistem tersebut.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Merupakan bagian akhir yang berisikan kesimpulan dan saran yang didapatkan berdasarkan analisis pada BAB IV.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka Kusuma (2008) menganalisa suhu permukaan laut yang diperoleh dari sensor

  

satelit NOAA/AVHRR dengan sensor satelit EOS AQUA/TERRA MODIS. Dalam

penelitiannya diperoleh bahwa kecerahan kanal 4 NOAA memiliki nilai lebih tinggi

daripada kanal 31 Modis. Akan tetapi algoritma yang digunakan pada SPL Modis

memiliki nilai lebih baik karena SPL modis memiliki kanal tambahan yang berfungsi

untuk lebih peka terhadap refleksi cahaya.

  Rizkinia (2008) melakukan perhitungan dan penentuan lokasi perbedaan suhu

permukaan laut menggunakan data NOAA/AVHRR APT dengan menggunakan data

APT level 0 dan mengubahnya ke data APT level 2, di mana data level 2 yang diperoleh

adalah citra hasil pseudocolor yang dilakukan dalam aplikasi Wxtoimg. Penelitian yang

dilakukan adalah membandingkan hasil suhu permukaan laut dengan menggunakan

kanal 3 dengan kanal 4 APT. Dengan membandingkan keduanya, diperoleh letak

geografis perbedaan suhu permukaan laut dengan algoritma yang dikembangkan.

  Victor (2012) merancang antena double cross dipole dan merealisasikan antena

tersebut untuk stasiun bumi sebagai penerimaan sinyal satelit NOAA. Pada penelitian

ini digunakan aplikasi Orbitron untuk mendeteksi kedatangan satelit dan aplikasi

wxtoImg sebagai penerjemah sinyal ke dalam informasi citra cuaca. Antena yang

dirancang sudah memenuhi parameter yang direncanakan dan mampu menerima sinyal

satelit NOAA.

  Rajan, dkk (2013) memberikan gagasan tentang stasiun cuaca dapat menerima

dan memproses sinyal satelit untuk menghasilkan gambar yang kemudian dapat

membantu dalam hal mengamati kondisi cuaca. Penelitian yang dilakukan

menggunakan perangkat keras berupa antena Quadrifilar Helix (QFH), perangkat

penerima, dan soundcard PC. Keluaran dari soundcard dicatat sebagai file wave. File

ini kemudian diolah menggunakan perangkat lunak untuk diterjemahkan sebagai

gambar yang menjelaskan tentang berbagai kondisi lingkungan. Penelitian ini

memberikan laporan yang komprehensif tentang prosedur konstruksi antena dan teknik

pemrosesan sinyal yang digunakan untuk mencapai gambar cuaca dibaca lengkap. Hasil

  

yang diperoleh adalah gambar-gambar yang menjelaskan kondisi lingkungan yang

diperoleh dari satelit.

2.2. Satelit Cuaca NOAA

  NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) mengembangkan

satelit cuaca yang dikelompokkan berdasarkan orbit satelitnya yaitu orbit polar dan

geostasioner. Satelit NOAA dengan orbit polar dikenal dengan sistem satelit POES

(Polar-orbiting Operational Environmental Satellites). Sistem ini menawarkan

keuntungan cakupan harian secara global, dengan membuat orbit kutub hampir 14 kali

per hari di ketinggian sekitar 520 mil atau 837 km di atas permukaan bumi.

Gambar 2.1 Skematik orbit satelit polar.

  

(Campbel, 2011)

Orbit normal sebuah satelit membentuk elips dengan pusat berada pada titik

fokus bumi dengan karakteristik apogee (titik terjauh dengan bumi), perigee (titik

terdekat dengan bumi), ascending node (titik di mana satelit melalui ekuator dari selatan

ke utara), descending node (titik di mana satelit melalui ekuator dari selatan ke utara),

dan inclination (inklinasi) pada gambar 3.1 menunjukkan bahwa inklinasi didefinisikan

sebagai sudut yang terbentuk antara poros bumi kutub utara tegak lurus dengan garis

orbit satelit (Campbel, 2011).

  Saat ini satelit dengan sensor AVHRR pada orbit polar yang aktif sebanyak tiga

buah dengan sistem koleksi data bekerjasama dengan satelit MetOp yang juga

  

membawa sensor AVHRR di dalamnya. Tabel 2.1 menunjukkan nama satelit POES dan

status operasionalnya.

Tabel 2.1 POES operational status (NOAA,2012)

  Satelit Status Operasional Status

NOAA-11, -12, -14, -16, -17 Decommissioned Red

NOAA-15 AM Secondary Green NOAA-18 PM Secondary Green NOAA-19 PM Primary Green

  Satelit aktif ditandai dengan label Green pada tabel 2.1 menandakan semua

instrumen pada satelit tersebut dalam keadaan baik. Sedangkan warna merah

menunjukkan keadaan satelit yang tidak digunakan atau mengalami kerusakan.

  Satelit NOAA dengan orbit geostasioner dikenal dengan nama satelit GOES

(Geostationary Operational Environmental Satellites). Satelit geostasioner mengorbit

bumi di atas ekuator pada ketinggian 35.880 km, sehingga pergerakan satelit cuaca

geostasioner tetap mengikuti rotasi bumi. Satelit ini dapat merekam dan

mentransmisikan secara kontinyu gambar setengah bagian bumi yang berada di

bawahnya dengan peran sensor yang dimiliki (Rajan, 2013). Perbedaan secara grafis

kemampuan scanning antara orbit polar dengan geostasioner ditunjukkan pada gambar

2.2 tersebut.

Gambar 2.2 Perbandingan orbit satelit polar dan geostasioner.

  (NOAA, 2009)

2.3. Instrumen Satelit NOAA

  Satelit NOAA dilengkapi dengan beberapa instrumen yang digunakan untuk memonitor aktifitas dan keadaan bumi seperti gambar 2.3 berikut ini.

  Advanced Microwave Sounding Unit / A1 Advanced Very Search and Rescue High Resolution Receiving Antenna Radiometer Total Energy Detector Advanced Microwave Sounding Unit / A2 High Resolution Panel Surya Infrared Sounder Microwave Humidity Sounder Solar Backscatter Ultraviolet

  

Search and Rescue Spectral Radiometer

Transmitting Antenna

Gambar 2.3 Arsitektur NOAA-N Prime.

  

(NASA, 2012)

Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) merupakan enam kanal

imaging radiometer yang mendeteksi energi pada cahaya tampak dan inframerah dalam

spektrum elektromagnetik. Instrumen ini melakukan pengukuran energi solar yang

direfleksikan, energi radiasi termal dari daratan, lautan, awan, dan pengaruhnya

terhadap atmosfer. Instrumen ini menyediakan data hasil radiometer dalam resolusi

spasial sebesar 1,1 km pada ketinggian terendah. Di mana, resolusi spasial merupakan

ukuran terkecil dari objek yang dapat dibedakan oleh sensor atau ukuran daerah yang

dapat disajikan oleh setiap piksel. Dengan demikian resolusi 1,1 km menunjukkan skala

1,1 x 1,1 km di lapangan (Kusuma, 2008).

  High Resolution Infrared Radiation Sounder (HIRS) digunakan untuk mengukur

pergerakan radiasi pada spektrum inframerah. Data ini juga digunakan untuk

menjelaskan suhu permukaan lautan, level total atmosfer, ketinggian awan dan radiasi

permukaan. Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU) digunakan untuk mengukur

perubahan radiasi pada spektrum microwave. Data dari instrumen ini dihubungkan ke

HIRS dan digunakan untuk mengkalkulasikan suhu atmosfer dan kelembaban

  

permukaan bumi. Microwave Humidity Sounder (MHS) merupakan instrumen yang

menjadi satu kesatuan dengan AMSU untuk membaca kelembaban udara. AMSU

memberikan bantuan pada MHS dalam hal penginderaan jauh dari atmosfer. Solar

Backscatter Ultraviolet Spectral Radiometer (SBUV) dirancang untuk melakukan

pemetaan dalam skala global, total konsentrasi dan distribusi vertical stratosfer ozon.

Space Environment Monitor (SEM) melakukan pengukuran intensitas radiasi dan fluks

muatan pada ketinggian satelit. Hal ini menyediakan informasi mengenai fenomena

terrestrial sebagai peringatan badai matahari yang kemudian merusak komunikasi,

kerusakan panel surya dan sebagainya. Data Collection System (DCS) merupakan

sistem yang berguna untuk mengumpulkan data yang diperoleh dari stasiun bumi

kemudian dikirimkan pada pusat data yang berada di bumi.(NASA, 2012).

  Search And Rescue (SAR) instrumen merupakan bagian dari dari instrumen

Emergency Locator Transmitter (ELTs), Emergency Position-Indicating Radio

Beacons (EPIRBs), dan Personal Locator Beacons (PLBs) yang beroperasi pada

frekuensi 121,5 MHz, 243 MHz, dan 406 MHz. NOAA membawa dua instrumen untuk

mendeteksi keadaan darurat (emergency) yaitu SARR (Search and Rescue Repeater /

Canada) dan SARP (Search and Rescue Processor / Francis). Digital Data Recorder

(DDR) merupakan media media yang digunakan untuk merekam seluruh informasi dari

instrumen. Dua buah DDR yang dipaketkan menjadi satu disebut dengan SSR (Solid

State Recorder ). Untuk ruang angkasa, lima buah DDR dipaketkan menjadi satu untuk

mendapatkan performa rekaman yang lebih baik.

2.4. Tipe Transmisi Satelit Cuaca

  Transmisi yang dilakukan terbagi ke dalam beberapa tipe transmisi yang dikelompokkan berdasarkan jenis informasi yang berbeda.

  2.4.1. APT (Automatic Picture Transmission) APT merupakan sistem paling sederhana untuk mendapatkan data secara

realtime dari satelit cuaca pada saat orbit satelit berada di sekitar stasiun penerima.

  

Sistem yang digunakan juga paling sederhana, namun memiliki kelemahan yaitu

resolusi spasial yang lebih besar. Sehingga citra yang diperoleh dari penerimaan sinyal

APT memiliki resolusi yang tidak begitu besar (Robel et al., 2014).

  2.4.2. HRPT (High Resolution Picture Transmission) Format data HRPT berbentuk digital dan dikirimkan oleh satelit POES dengan

format 360 baris permenit. Data yang dikirimkan tidak hanya informasi imagery, tetapi

informasi bebapa instrumen lainnya juga dikirimkan melalui frekuensi yang sama.

Komponen yang digunakan menggunakan antena parabola dilengkapi dengan satelit

tracker yang dilengkapi Low Noise Amplifier dan mampu menerima data dengan

bandwidth sebesar 3 MHz.

  Saat imagery HRPT dikirimkan sebagai sinyal digital(655 kilobit per detik), split

phased encoded , modulasi fasa), pada frekuensi radio 1698 MHz, 1707 MHz atau

1702,5 MHz pada keadaan standby, secara tepat stasiun bumi menerima,

mendemodulasi, dan menampilkan pada komputer (Robel et al., 2014).

  2.4.3. GVAR(Goes Variable) dan LRIT(Low Rate Information Transmission) Tipe transmisi ini dikhususkan untuk komunikasi dengan satelit yang berada

pada orbit geostasioner yaitu GOES. Komponen yang digunakan hampir sama dengan

komponen pada HRPT, perbedaannya terletak pada sistem satelit tracking. Pada sistem

HRPT, satelit tracker tidak digunakan karena posisi satelit statis terhadap antena

penerima pada stasiun bumi. Perbedaan lainnya yaitu format data yang dikirimkan lebih

besar sehingga membutuhkan memori yang lebih besar (Robel et al., 2014).

2.5. Satelit Cuaca pada Oseanografi

  Peran satelit pada masa datang akan semakin berkembang untuk mendukung

operasional nelayan dan analisa retrospektif tentang data iklim dan historis untuk

menentukan sistem jangka panjang dan variasi pada penangkapan ikan. Hal ini

disebabkan oleh pemkembangan pada akuisisi data, mass storage, dan teknologi

komunikasi data, ketika dipasangkan (Rizkinia, 2008).

  Pemanfaatan produk penginderaan jauh antara lain yaitu : 1. Mendukung penangkapan ikan laut oleh nelayan; 2. Menyediakan pengolahan sumber daya laut dengan informasi untuk penangkapan dan mortalitas ikan;

3. Menyediakan informasi indikasi iklim dampak El Nino; 4.

  Meningkatkan pemahaman dasar ilmiah mengenai penangkapan ikan laut.

2.6. Sistem APT

  Sistem APT terdiri dari dua hal utama yaitu sistem akuisisi data dan format data

yang diterima melalui sinyal APT. Sistem akuisisi membahas tentang susunan

perangkat keras yang digunakan untuk penerimaan sinyal APT, kemudian pada

pembahasan format data menjelaskan tentang karakteristik dari sinyal yang diterima dan

tata cara yang digunakan untuk melakukan pengolahan sinyal APT untuk diubah ke

bentuk citra.

  2.6.1. Sistem Akuisisi Data Satelit NOAA/AVHRR-APT Komunikasi dengan sistem APT merupakan salah satu jenis komunikasi

realtime antara satelit cuaca NOAA dan stasiun penerima yang ada di bumi. Gambar 2.4

menunjukkan komponen-kompenen yang digunakan pada stasiun penerima.

Gambar 2.4 Komponen stasiun penerima APT.

  (Robel et al., 2014).

  Komponen-komponen utama penyusun stasiun penerima data APT satelit cuaca

adalah antena, pre amplifier, radio penerima, demodulator dan komputer. Spesifikasi