Tugas 1 Pengolahan Citra Digital

Landsat 8 adalah sebuah satelit observasi bumi Amerika yang diluncurkan pada tanggal 11 Februari 2013. Ini adalah satelit kedelapan dalam program Landsat; ketujuh untuk berhasil mencapai orbit. Awalnya disebut Landsat data Continuity Mission (LDCM), itu adalah sebuah kolaborasi antara NASA dan Geological Survey Amerika Serikat (USGS). NASA Goddard Space Flight Center yang menyediakan pengembangan, rekayasa sistem misi, dan akuisisi kendaraan peluncuran sementara USGS disediakan untuk pengembangan sistem darat dan akan melakukan operasi misi terus-menerus.

Satelit ini dibangun oleh Orbital Sciences Corporation, sebagai kontraktor utama untuk misi. Instrumen pesawat ruang angkasa yang dibangun oleh Ball Aerospace dan NASA Goddard Space Flight Center, dan peluncuran dikontrak untuk United Launch Alliance. Selama 108 hari pertama di orbit, LDCM menjalani checkout dan verifikasi oleh NASA dan pada 30 Mei 2013 operasi dipindahkan dari NASA ke USGS ketika LDCM secara resmi berganti nama menjadi Landsat 8.Satelit Landsat 8 yang direncanakan mempunyai durasi misi selama 5 – 10 tahun ini, dilengkapi dua sensor yang merupakan hasil pengembangan dari sensor yang terdapat pada satelit-satelit pada Program Landsat sebelumnya. Kedua sensor tersebut yaitu Sensor Operational Land Manager (OLI) yang terdiri dari 9 band serta Sensor Thermal InfraRed Sensors (TIRS) yang terdiri dari 2 band.Untuk Sensor OLI yang dibuat oleh Ball Aerospace, terdapat 2 band yang baru terdapat pada satelit Program Landsat yaitu Deep Blue Coastal/Aerosol Band (0.433 – 0.453 mikrometer) untuk deteksi wilayah pesisir serta Shortwave-InfraRed Cirrus Band (1.360 – 1.390 mikrometer) untuk deteksi awan cirrus. Sedangkan sisa 7 band lainnya merupakan band yang sebelumnya juga telah terdapat pada sensor satelit Landsat generasi sebelumnya.

Sebenarnya landsat 8 lebih cocok disebut sebagai satelit dengan misi melanjutkan landsat 7 dari pada disebut sebagai satelit baru dengan spesifikasi yang baru pula. Ini terlihat dari karakteristiknya yang mirip dengan landsat 7, baik resolusinya (spasial, temporal, spektral), metode koreksi, ketinggian terbang maupun karakteristik sensor yang dibawa. Hanya saja ada beberapa tambahan yang menjadi titik penyempurnaan dari landsat 7 seperti jumlah band, rentang spektrum gelombang elektromagnetik terendah yang dapat ditangkap sensor serta nilai bit (rentang nilai Digital Number) dari tiap piksel citra. Dan untuk lebih detailnya, berikut ini daftar 9 band yang terdapat pada sensor OLI :

Tabel 1. Karakteristik band Landsat

Saluran (band)	Kisaran Panjang Gelombang (um)	Resolusi Spasial (meter)	Kegunaan Utama
Band 1 - Coastal/Aerosol	0.433 – 0.453 mikrometer	30	Penelitian Coastal dan Aerosol
Band 2 - Blue	0.450 – 0.515 mikrometer	30	Pemetaan batimetri, tanah membedakan dari vegetasi dan gugur dari vegetasi konifer
Band 3 – Green	0.525 – 0.600 mikrometer	30	Menekankan vegetasi puncak, yang berguna untuk menilai kekuatan tanaman
Band 4 – Red	0.630 – 0.680 mikrometer	30	Mendiskriminasikan lereng vegetasi
Band 5 – Near InfraRed	0.845 – 0.885 mikrometer	30	Menekankan konten biomassa dan garis pantai
Band 6 – Short Wavelength InfraRed	1.560 – 1.660 mikrometer	30	Mendiskriminasikan kadar air tanah dan vegetasi; menembus awan tipis
Band 7 – Short Wavelength InfraRed	2.100 – 2.300 mikrometer	30	Kadar air meningkat dari tanah dan vegetasi dan penetrasi cloud tipis
Band 8 - Panchromatic	0.500 – 0.680 mikrometer	15	Resolusi 15 meter, definisi gambar yang lebih tajam
Band 9 – Cirrus	1.360 – 1.390 mikrometer	30	Peningkatan deteksi kontaminasi awan cirrus

Sedangkan untuk Sensor TIRS yang dibuat oleh NASA Goddard Space Flight Center, akan terdapat dua band pada region thermal yang mempunyai resolusi spasial 100 meter.

Saluran (Band)	Kisaran Panjang Gelombang (um)	Resolusi Spatial (Meter)	Kegunaan Utama
Band 10 – Long Wavelength InfraRed	10.30 – 11.30 mikrometer	100	100 resolusi meter, pemetaan termal dan diperkirakan kelembaban tanah
Band 11 – Long Wavelength InfraRed	11.50 – 12.50 mikrometer	100	100 resolusi meter, pemetaan thermal Peningkatan dan diperkirakan kelembaban tanah

Keunggulan Landsat 8.

Sebelumnya kita mengenal tingkat keabuan (Digital Number-DN) pada citra landsat berkisar antara 0-256. Dengan hadirnya landsat 8, nilai DN memiliki interval yang lebih panjang, yaitu 0-4096. Kelebihan ini merupakan akibat dari peningkatan sensitifitas landsat dari yang semula tiap piksel memiliki kuantifikasi 8 bit, sekarang telah ditingkatkan menjadi 12 bit. Tentu saja peningkatan ini akan lebih membedakan tampilan obyek-obyek di permukaan bumi sehingga mengurangi terjadinya kesalahan interpretasi. Tampilan citra pun menjadi lebih halus, baik pada band multispektral maupun pankromatik.

Terkait resolusi spasial, landsat 8 memiliki kanal-kanal dengan resolusi tingkat menengah, setara dengan kanal-kanal pada landsat 5 dan 7. Umumnya kanal pada OLI memiliki resolusi 30 m, kecuali untuk pankromatik 15 m. Dengan demikian produk-produk citra yang dihasilkan oleh landsat 5 dan 7 pada beberapa dekade masih relevan bagi studi data time series terhadap landsat 8.

Kelebihan lainnya tentu saja adalah akses data yang terbuka dan gratis. Meskipun resolusi yang dimiliki tidak setinggi citra berbayar seperti Ikonos, Geo Eye atau Quick Bird, namun resolusi 30 m dan piksel 12 bit akan memberikan begitu banyak informasi berharga bagi para pengguna. Terlebih lagi, produk citra ini bersifat time series tanpa striping (kelemahan landsat 7 setelah tahun 2003). Dengan memanfaatkan citra-citra keluaran versi sebelumnya, tentunya akan lebih banyak lagi informasi yang dapat tergali.

Pengertian Citra Hiperspektral

Teknologi ini belum sepenuhnya beroperasional ini disebut dengan spektrometri pencitraan (imaging spectrometry) karena mampu memadukan kemampuan menyajikan informasi spectral objek secara kuasi-kontinu, yaitu pada interval panjang gelombang yang sangat sempit seperti halnya spectrometer, sekaligus mampu menghasilkan citra digital. Istilah spektrometri pencitran ini kadang digantikan dengan pencitraan hiperspektral. Istilah hiperspektral berkonotasi pada resolusi spectral yang sangat tinggi, yang diwakilin oleh lebar interval yang sangat sempit dan sekaligus jumlah saluran spectral yang sangat banyak, yaitu hingga lebih 200 (Danoedro, 2012).

Teknologi hiperspektral adalah peningkatan dalam mengukur kandungan klorofil pada spektrum reflektan kanopi. Sebagian besar petunjuk empiris dari estimasi klorofil adalah langsung didapatkan dari reflektan spektrum (Gao J., 2006).

Hiperspektral digunakan untuk mengidentifikasi dan mencirikan materi yang unik serta memiliki informasi yang lebih akurat dan detail dibandingkan citra multispektral. Citra hiperspektral sudah digunakan untuk mengumpulkan banyak variabel biofisika dan geofisika seperti kandungan air pada daun, klorofil dan pigmen, mineral dan jenis tanah.

Tabel 2.Jenis Citra Hiperspektral

Sensor Pesawat	Pabrik	Jumlah Band	Selang Spektral
AVIRIS (Airbone Visible Infrared Imaging Spectrometer)	NASA Jet Propulsion Lab	224	0.4 - 2.5 µm
HYDICE (Hyperspectral Digital Imagery)	Naval Researching Lab	210	0.4 - 2.5 µm
PROBE-1 Earth Search Science Inc		128	0.4 -2.5µm
CASI (Compact Airbone Spectrographic Imager)	ITRESResearching Limited	Up – 228
Hymap	Integrated Spectronic	100-200	Visible – thermal infrared
EPS-H (Enviromental Protection System)	GER Corporation	VIS/NIR (76), SWIR1 (32), SWIR(32),TIR (12)	VIS/NIR (0.43 – 1,05) µm SWIR1 (1.5 – 1.8) µm SWIR2 (2.0 – 2.5) µm TIR (8-12.5) µm
DAIS 7915 (Digital Airbone Imaging Spectrometer)	GERCorporation	VIS/NIR (32), SWIR1 (8), SWIR(32), MIR (1) TIR (6)	VIS/NIR (0.43 – 1,05) µm SWIR1 (1.5 – 1.8) µm SWIR2 (2.0 – 2.5) µm MIR (3.0 – 5.0) µm TIR (8-12.3) µm
AISA(Airbone Imaging Spectrometer)	Spectral Imaging	Up – 288	0.43 -1.0µm
EnMap	GFZ Postdam Keyser Threde	Up – 200	VNIR 420-1030 nm (92 band) SWIR 950-2450 nm (108 bands)

Aplikasi dan kapabilitas citra hiperspektral berdasarkan sejumlah referensi adalah :

1. Melengkapi peta lahan basar untuk memantau lokasi yang menarik.

2. Meningkatkan pemetaan spesies vegetasi.

3. Mengidentifikasi dan memantau rumput yang berbahaya.

4. Meningkatkan pemantauan kuantifikasi biomassa dan evolusi.

5. Pemetaan penetrasi jalur dan tingkat kehancuran untuk lebih baik meredakan serangan spesies yang beracun.

6. Pemantauan wilayah yang terkontaminasi dan rehabilitasi tambang logam.

7. Mendeteksi kontaminasi hidrokarbon terhadap tanah dan air yang dihubungkan dengan aktivitas industri dan pemantauan pipa hidrokarbon.

8. Mengukur pengaruh industri dan pertanggungjawaban manejemen sebagai garis dasar lingkungan.

9. Memodelkan dan memantau kualitas air dari garis pantai.

10. Pengkajian kualitas tanah dan pemantauan pengaruh praktek pertanian.

11. Mendukung perhitungan karbon melalui inventarisasi hutan (komitmen protokol Kyoto).

12. Pemantauan kelautan.

13. Deteksi marijuana dan ganja.

14. Deteksi polutan pada sistem air.

15. Eksplorasi geologi.

16. Pemantauan lingkungan.

17. Precision Farming.

18. Identifikasi mineral campuran.

19. Pemanfaatan untuk membangun sistem pengawasan jalur, pertanian, pertanahan tanah air, pemantauan lingkungan, pengintaian militer dan perencanaan kota.

20. Untuk mendeteksi status nutrisi dan air dari gandum pada sitem irigasi.