bab 1 pendahuluan - Perpustakaan Digital ITB

BAB 1
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penginderaan jauh telah menjadi sarana umum untuk mendapatkan data spasial
dengan akurasi yang baik. Data dari penginderaan jauh dihasilkan dalam waktu yang
relatif lebih singkat, tenaga kerja yang lebih sedikit dan biaya yang relatif lebih kecil
dibandingkan dengan metode survei lapangan. Salah satu penerapannya adalah dalam
bidang pemetaan bawah laut untuk mendapatkan data batimetri dan jenis tutupan
dasar perairan. Pada pelaksanaan survei batimetri terdapat lokasi-lokasi yang tidak
dapat dijangkau akibat faktor alam dan keterbatasan alat, waktu serta tenaga. Dengan
penginderaan jauh dapat diperoleh data untuk seluruh daerah survei yang tidak dapat
dicapai dalam survei lapangan. Dalam penelitian kali ini dipakai produk penginderaan
jauh berupa citra satelit SPOT (Satellite Pour l’Observation de la Terre) untuk
dikonversikan ke dalam data batimetri.
Di Pulau Semak Daun telah dilakukan penelitian pendahuluan yang telah
dipublikasikan oleh Alif (2005), Ilova (2006) dan Poerbandono et al. (2006). Dalam
penelitian oleh Alif (2005) telah diterapkan klasifikasi dari foto udara untuk
mengidentifikasi zona terumbu karang. Metode ini kemudian diperbaiki dalam
penelitian selanjutnya oleh Ilova (2006). Hasil yang didapatkan adalah grafik
kedalaman beserta tutupan dasar perairan di atasnya. Kedalaman didapatkan dari citra
yang dikalibrasikan dengan data survei batimetri. Deviasi kedalaman dari citra
terhadap kedalaman hasil survei akustik kemudian dikalibrasi dengan jenis tutupan
dasar perairan. Berdasarkan hubungan tersebut didapatkan kedalaman untuk materi
dasar laut karang dengan akurasi 2.0m dan untuk materi dasar laut pasir dengan
akurasi 3.2m.
Dalam penelitian ini akan dilakukan perbaikan dari penelitian sebelumnya. Perbaikan
tersebut berupa analisa zona kedalaman untuk mendapatkan batas kedalaman yang
dapat ditembus gelombang elektromagnetik dalam kolom air. Batas kedalaman
dipakai untuk menyaring data yang layak dipakai dalam pengolahan data selanjutnya.
Data yang melebihi zona penetrasi maksimum tidak dapat digunakan untuk
mendeteksi batimetri. Hal ini karena pantulan yang didapat sensor hanya berasal dari
atmosfer dan permukaan air. Hasil ekstraksi citra akan dikalibrasikan dengan data
1
survei hidro akustik untuk mengetahui deviasi kedalaman dari citra terhadap
kedalaman hasil survei akustik. Titik-titik survei yang digolongkan berdasarkan
deviasinya akan dikalibrasikan dengan hasil klasifikasi citra satelit. Hasil yang
didapatkan diharapkan akan menunjukkan bahwa konstanta optimal 0.26 dari
penelitian sebelumnya (Ilova, 2006) tidak dapat diberlakukan secara umum untuk
seluruh daerah survei dan konstanta yang diperlukan berbeda untuk tiap jenis tutupan
dasar perairan.
1.2
Tujuan
Dalam tugas akhir ini akan dilakukan perbandingan data kedalaman hasil ekstraksi
citra dengan data survei hidro akustik. Nilai kedalaman hasil ekstraksi citra ini
menggunakan empat band dengan rentang panjang gelombang yang berbeda-beda.
Dari hasil perbandingan diharapkan diketahui tingkat deviasi ekstraksi citra. Deviasi
ini akan ditampalkan dengan sebaran jenis tutupan dasar laut yang diperoleh dengan
unsupervised classification. Nilai kesesuaian dari penampalan ini akan diwakili oleh
nilai korelasi yang menyatakan penampalan antara jenis tutupan dasar laut dengan
deviasi ekstraksi data dari citra. Tujuan dari tugas akhir ini adalah menunjukkan
pengaruh perbedaan jenis tutupan dasar laut terhadap akurasi kedalaman hasil
ekstraksi citra satelit.
1.3
Metodologi
Jika pantulan cahaya yang memantul dari dasar laut dianggap sebagai satu-satunya
sumber cahaya yang memasuki sensor SPOT, maka tiap nilai digital yang terekam
dalam sensor mewakili satu nilai jarak terhadap dasar laut. Dari penelitian
sebelumnya (Poerbandono et al., 2006) telah diketahui konstanta atenuasi optimal
0.26 untuk materi dasar laut pasir. Konstanta optimal ini akan dimasukkan dalam
persamaan Beer Lambert untuk mengetahui jarak dari sensor ke sumber pantulan
(Melsheimer & Liew, 2001). Dengan metode ini maka tiap piksel dalam citra SPOT
dapat dikonversikan menjadi data kedalaman.
Dalam pengolahan data, dicari batas penetrasi maksimum di kolom air untuk tiap
band, kemudian dilakukan konversi nilai digital citra ke nilai kedalaman (Melsheimer
& Liew, 2001). Kedalaman yang didapatkan akan dibandingkan dengan kedalaman
hasil survei hidro akustik untuk mendapatkan deviasi kedalaman titik. Selanjutnya
dilakukan unsupervised classification dengan ER Mapper pada citra untuk
2
mengetahui jenis tutupan dasar perairan. Hasil klasifikasi akan dikalibrasikan dengan
titik-titik survei akustik yang dikelompokkan berdasarkan deviasinya terhadap hasil
ekstraksi citra. Hasil yang didapatkan diharapkan akan membuktikan bahwa konstanta
optimal dari penelitian sebelumnya (Ilova, 2006) tidak dapat diterapkan untuk seluruh
daerah survei, dan konstanta yang diperlukan berbeda untuk tiap jenis tutupan dasar
perairan. Garis besar metodologi tugas akhir ditunjukkan dalam Gambar 1.1.
Citra SPOT 4 band,
format ER Mapper
Data batimetri hasil
survei hidro akustik
Ekstraksi data kedalaman dari nilai digital citra:
- Plot batas penetrasi maksimum gelombang elektromagnetik
- Konversi nilai digital ke nilai kedalaman
- Perbandingan hasil konversi dengan hasil survei akustik
Klasifikasi tutupan dasar perairan dengan ER mapper:
- Analisis frekuensi data untuk tiap rentang kedalaman 0.5m
- Unsupervised classification citra SPOT
- Pembagian data titik berdasarkan selisih hasil ekstraksi citra
terhadap hasil survei akustik
Analisa hasil dan pengambilan kesimpulan:
- Penampalan titik survei akustik dengan citra hasil klasifikasi
- Perbandingan kesesuaian titik survei dengan wilayah
klasifikasi
- Penarikan kesimpulan
Gambar 1.1 Diagram alir penelitian.
1.4
Ruang Lingkup Kajian
Lingkup kajian yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
Dipakai hasil-hasil penelitian sebelumnya oleh Alif (2005), Ilova (2006) dan
Poerbandono et al., (2006). Hasil yang dipakai berupa metode ekstraksi batimetri
dari citra, profil tutupan dasar laut dan nilai konstanta optimal.
Obyek studi berada di Pulau Semak Daun, Kepulauan Seribu. Data studi berupa
citra SPOT yang diambil pada tanggal 7 April 2003 waktu 3:33:53 UTC
(Universal Time Coordinated) atau pukul 10:33:53 Waktu Indonesia Barat dan
data survei hidro akustik yang diambil pada tanggal 10 sampai 14 Juli 2004. Citra
SPOT yang dipakai sudah diregistrasi ke dalam sistem WGS’84 dan dianggap
tidak mempunyai kesalahan transformasi. Data citra SPOT diambil pada saat Low
Water dan data survei akustik diambil pada saat muka air berada pada Mean Water
3
Level. Mean Water Level didapat dari pengamatan pasut di daerah survei dan
merupakan pendekatan terhadap Mean Sea Level. Deviasi maksimum antara Mean
Water Level dan Low Water mencapai 1m dan untuk penelitian ini diambil nilai
rata-ratanya yaitu 0.5m sebagai koreksi. Citra SPOT yang dipakai mempunyai
resolusi 10×10m.
Penentuan batas penetrasi maksimum gelombang elektromagnetik pada badan air
dilakukan untuk ke empat band sensor SPOT. Dalam penentuan batas ini pengaruh
kolom air, atmosfer dan permukaan air di daerah survei dianggap homogen
(Melsheimer & Liew, 2001). Penentuan batas penetrasi dilakukan dengan analisa
plot kedalaman terhadap nilai digital untuk tiap rentang kedalaman 20cm.
Konversi nilai digital citra ke nilai kedalaman memakai nilai konstanta optimal
0.26 dari penelitian sebelumnya (Ilova, 2006). Konversi dilakukan dengan bantuan
MATLAB memakai persamaan Beer Lambert (Melsheimer & Liew, 2001).
Nilai kedalaman hasil ekstraksi citra dibandingkan dengan kedalaman hasil survei
hidro akustik yang dianggap benar. Nilai survei akustik diambil dari penelitian
Ilova (2006) berupa 9111 nilai kedalaman dengan ketelitian 0.5m sesuai ketelitian
orde 1 berdasarkan IHO (1998). Kedalaman survei akustik yang dipakai hanya
yang bernilai di dalam batas penetrasi maksimum.
Klasifikasi tutupan dasar perairan dari citra SPOT dilakukan dengan ER Mapper.
Jumlah wilayah klasifikasi dibatasi 5 jenis dan dilakukan dengan metode
unsupervised classification. Data titik survei dikelompokkan menurut deviasinya
terhadap hasil survei akustik dengan nilai batas deviasi 0.61m dari penelitian
sebelumnya (Pratomo et al., 2006). Nilai batas 0.61m diambil dari nilai kesalahan
absolut rata-rata perbandingan kedalaman titik pada lajur perum silang dan perum
utama. Penampalan hasil klasifikasi dengan data survei akustik dilakukan dengan
bantuan Auto CAD.
4
1.5
Sistematika Pembahasan
Sistematika pembahasan tugas akhir diuraikan sebagai berikut :
Bab 1
Pendahuluan
Memuat latar belakang, tujuan penelitian, metodologi, ruang lingkup kajian serta
sistematika pembahasan.
Bab 2
Bahan dan Metode
Bab ini akan menguraikan tentang daerah penelitian, data yang dipakai dan metode
yang digunakan dalam penelitian meliputi prinsip pemantulan cahaya, konversi citra,
klasifikasi citra dan prinsip kerja echo sounder.
Bab 3
Hasil dan Analisa
Bab ini membahas tentang hasil yang didapat beserta analisanya meliputi zona
penetrasi maksimum, sebaran nilai digital, konversi nilai digital ke nilai batimetri,
klasifikasi citra, dan penampalan hasil klasifikasi citra dengan titik survei akustik
yang dikelompokkan berdasar deviasinya terhadap hasil ekstraksi citra.
Bab 4
Kesimpulan dan Saran
Memuat kesimpulan-kesimpulan yang dapat ditarik dari hasil penelitian beserta saransaran dari penulis untuk pengembangan konsep lebih lanjut.
5