PENGOLAHAN CITRA DIGITAL

Sejarah Penginderaan Jauh

Perkembangan Sebelum Tahun 1960

Perkembangan penginderaan jauh (PJ) bisa dibedakan kedalam dua tahap yaitu sebelum dan sesudah tahun 1960. Sebelum tahun 1960 masih digunakan foto udara, setelah tahun 1960 sudah ditambah dengan citra satelit.
Perkembangan kamera diperoleh dari percobaan yang dilakukan pada lebih dari 2.300 tahun yang lalu oleh Aristoteles dengan ditemukannya teknologi Camera Obscura yang merupakan temuan suatu proyeksi bayangan melalui lubang kecil ke dalam ruang gelap. Percobaan ini dilanjutkan dari abad ke 13 sampai 19 oleh ilmuwan seperti Leonardo da Vinci, Levi ben Gerson, Roger Bacon, Daniel Barbara (penemuan lensa yang dapat dipakai untuk pembesaran pandangan jarak jauh melalui penggunaan teleskop), Johan Zahr (penemuan cermin), Athanins Kircher, Johannes Kepler, Robert Boyle, Robert Hooke, William Wollaston dan George Airy
Pada 1700 AD, mulai ditemukan proses fotografi, yang pada akhirnya dikembangkan menjadi teknik fotografi (1822) oleh Daguerre dan Niepce yang dikenal dengan proses Daguerrotype. Kemudian proses fotografi tersebut berkembang setelah diproduksi rol film yang terbuat dari bahan gelatin dan silver bromide secara besar-besaran. Kegiatan seni fotografi menggunakan balon udara yang digunakan untuk membuat fotografi udara sebuah desa dekat kota Paris berkembang pada tahun 1859 oleh Gaspard Felix Tournachon. Pada tahun 1895 berkembang teknik foto berwarna dan berkembang menjadi Kodachrome tahun 1935.
Pada 1903 di Jerman, kamera pertama yang diluncurkan melalui roket yang dimaksudkan untuk melakukan pemotretan udara dari ketinggian 800 m dan kamera tersebut kembali ke bumi dengan parasut. Foto udara pertama kali dibuat oleh Wilbur Wright pada tahun 1909.

Selama periode Perang Dunia I, terjadi lonjakan besar dalam penggunaan foto udara untuk berbagai keperluan antara lain untuk pelacakan dari udara yang dilakukan dengan pesawat kecil dilengkapi dengan kamera untuk mendapatkan informasi kawasan militer strategis, juga dalam hal peralatan interpretasi foto udara, kamera dan film. Pada tahun 1922, Taylor dan rekan-rekannya di Naval Research Laboratory USA, berhasil mendeteksi kapal dan pesawat udara. Pada masa ini Inggris menggunakan foto udara untuk mendeteksi kapal yang melintas kanal di Inggris guna menghindari serangan Jerman yang direncanakan pada musim panas tahun 1940. Angkatan Laut Amerika, pada tanggal 5 Januari 1942 mendirikan Sekolah Interpretasi Foto Udara (Naval Photographic Interpretation School), bertepatan dengan sebulan penyerangan Pearl Harbor.
Sejak 1920 di Amerika, pemanfaatan foto udara telah berkembang pesat yang mana banyak digunakan sebagai alat bantu dalam pengelolaan lahan, pertanian, kehutanan, dan pemetaan penggunaan tanah. Dimulai dari pemanfaatan foto hitam putih yang pada gilirannya memanfaatkan foto udara berwarna bahkan juga foto udara infra merah.

Selama perang dunia ke II, pemanfaatan foto udara telah dikembangkan menjadi bagian integral aktifitas militer yang digunakan untuk pemantauan ketahanan militer dan aktifitas daerah di pasca perang. Pada masa ini Amerika Serikat, Inggris dan Jerman mengembangkan penginderaan jauh dengan gelombang infra merah. Sekitar tahun 1936, Sir Robert Watson-Watt dari Inggris juga mengembangkan sistem radar untuk mendeteksi kapal dengan mengarahkan sensor radar mendatar ke arah kapal dan untuk mendeteksi pesawat terbang sensor radar di arahkan ke atas. Panjang gelombang tidak diukur dengan sentimeter melainkan dengan meter atau desimeter. Pada tahun 1948 dilakukan percobaan sensor radar pada pesawat terbang yang digunakan untuk mendeteksi pesawat lain. Radar pertama menghasilkan gambar dengan menggunakan B-Scan, menghasilkan gambar dengan bentuk segi empat panjang, jarak obyek dari pesawat digunakan sebagai satu kordinat, kordinat lainnya berupa sudut relatif terhadap arah pesawat terbang. Gambar yang dihasilkan mengalami distorsi besar karena tidak adanya hubungan linier antara jarak dengan sudut. Distorsi ini baru dapat dikoreksi pada radar Plan Position Indicator (PPI). PPI ini masih juga terdapat distorsi, tetapi ketelitiannya dapat disetarakan dengan peta terestrial yang teliti. Radar PPI masih digunakan sampai sekarang. Radar PPI dan Radar B –Scan antenanya selalu berputar. Pada sekitar tahun 1950 dikembangkan sistem radar baru yang antenanya tidak berputar yaitu dipasang tetap di bawah pesawat, oleh karena itu antenanya dapat dibuat lebih panjang sehingga resolusi spatialnya lebih baik.
Pada periode tahun 1948 hingga tahun 1950, dimulai peluncuran roket V2. Roket tersebut dilengkapi dengan kamera berukuran kecil. Selama tahun 1950-an, dikembangkan foto udara infra merah yang digunakan untuk mendeteksi penyakit dan jenis-jenis tanaman.

Aplikasi di bidang militer diawali dengan ide untuk menempatkan satelit observasi militer pada tahun 1955 melalui proyek SAMOS (Satellite and Missile Observation System), yang dipercayakan oleh Pentagon kepada perusahaan Lockheed. Satelit pertama dari proyek ini dilucurkan pada tanggal 31 Januari 1961 dengan tujuan menggantikan sistem yang terpasang pada pesawat-pesawat pengintai U2 (Hanggono, 1998).

Perkembangan Sesudah Tahun 1960.

Perekaman bumi pertama dilakukan oleh satelit TIROS (Television and Infrared Observation Satellite) pada tahun 1960 yang merupakan satelit meteorologi. Setelah peluncuran satelit itu, NASA meluncurkan lebih dari 40 satelit meteorologi dan lingkungan dengan setiap kali diadakan perbaikan kemampuan sensornya. Satelit TIROS ini sepenuhnya didukung oleh ESSA (Environmental Sciences Services Administration), kemudian berganti dengan NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) pada bulan Oktober 1970. Seri kedua dari satelit TIROS ini disebut dengan ITOS (Improved TIROS Operational System). Sejak saat ini peluncuran manusia ke angkasa luar dengan kapsul Mercury, Gemini dan Apollo dan lain-lain digunakan untuk pengambilan foto pemukaan bumi. Sensor multispektral fotografi S065 yang terpasang pada Apollo-9 (1968) telah memberikan ide pada konfigurasi spektral satelit ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite), yang akhirnya menjadi Landsat (Land Satellite). Satelit ini merupakan satelit untuk observasi sumber daya alam yang diluncurkan pada tanggal 23 Juli 1972. Disusul oleh generasi berikutnya Landsat 2 diluncurkan pada tanggal 22 Januari 1975 dan peluncuran Landsat 3 pada tanggal 5 Maret 1978. Perkembangan satelit sumber daya alam komersial terjadi pada Landsat 4 yang diluncurkan pada tanggal 16 Juli 1982, disusul Landsat 5 yang peluncurannya pada tanggal 1 Maret 1984, dan Landsat 6 gagal mencapai orbit. Direncanakan pada awal 1998 akan segera diluncurkan satelit Landsat 7 sebagai pengganti Landsat 5.
Perkembangan satelit sumber daya alam tersebut diikuti oleh negara lain, dengan meluncurkan satelit PJ operasional dengan berbagai misi, teknologi sensor, serta distribusi data secara komersial, seperti satelit SPOT-1 (Systemme Probatoire d’Observation de la Terre) oleh Perancis pada tahun 1986 yang diikuti generasi berikutnya, yaitu SPOT-2, 3, dan 4. Demikian juga dengan dipasangnya sensor radar pada satelit PJ sebagai penggambaran sensor optik, merupakan peluang yang baik bagi negara Indonesia, yang wilayahnya tertutup awan sepanjang tahun.

Pada tahun 1986 Heinrich Hertz melakukan percobaan yang menghasilkan bahwa berbagai obyek metalik dan non metalik memantulkan tenaga elektromagnetik pada frekwensi 200 MHz yang dekat dengan gelombang mikro. Percobaan radar pertama kali dilakukan oleh Hulsmeyer pada tahun 1903 untuk mendeteksi kapal.
Satelit PJ radar yang digunakan untuk mengindera sumber daya di bumi dimulai dengan satelit eksperimen Amerika Serikat untuk mengindera sumber daya laut Seasat (Sea Satellite) tanggal 27 November 1978, SIR (Shuttle Imaging Radar)-A 12 November 1981, SIR-B tahun 1984, SIR-C tahun 1987. Disusul satelit SAR milik Rusia Cosmos 1870 tahun 1987, dan beroperasi selama dua tahun, untuk pengumpulan data daratan dan lautan. Cosmos-1870 ini hanya merupakan suatu prototipe, yang dirancang khusus untuk satelit sistem radar, yang secara operasional akan dilakukan oleh Almaz-1. Satelit Almaz-1 diluncurkan 31 Maret 1991, yang awalnya untuk pantauan kondisi cuaca setiap hari, sedangkan secara operasional mengindera bumi baru dimulai 17 Oktober 1992 dan beroperasi selama 18 bulan. Konsorsium Eropa (ESA = European Space Agency) tidak mau ketinggalan meluncurkan ERS-1 tahun 1991 dan ERS-2 tahun 1995. Disusul Jepang dengan JERS (Japan Earth Resources Satellite), yaitu JERS-1 diluncurkan tanggal 11 Februari 1992, namun program ini tidak diteruskan dan diganti dengan Adeos (Advanced Earth Observation Satellite) Agustus 1996, serta GMS (Geostationer Meteorogical Satellite), India dengan IRS (Indiana Resources Satellite); dan Canada dengan Radarsat (Radar Satelitte).

Pada saat ini, satelit intelijen Amerika memiliki kemampuan menghasilkan citra dengan resolusi yang sangat tinggi, mampu mencapai orde sepuluhan sentimeter. Pada sebuah citra KH-12, mampu mengambil gambar pada malam hari dengan menggunakan gelombang infra merah yang sangat berguna untuk mendeteksi sebuah kamuflase atau bahkan dapat melihat jika seorang serdadu menggunakan topi/helmnya. Selain Amerika negara lain yang memiliki satelit pengindera bumi dengan resolusi yang sangat tinggi adalah Rusia dengan KVR 1000 (satelit Yantar Kometa), Perancis dengan Helios-2A dan Israel dengan Offeq-2.
Selain di bidang militer, pemerintah Amerika Serikat juga telah memberikan lisensi kepada tiga perusahaan swasta untuk meluncurkan satelit sipil beresolusi sangat tinggi seperti Orbview (Orbital Science Corporation), Space Imaging Satellite (Lockheed) dan Earthwatch (Ball Aerospace). Orbview akan menangani misi Orbview/Baseline yang akan diluncurkan tahun 1999 yang menawarkan resolusi 1 meter untuk mode pankromatik dan 4 meter untuk mode multispektral. Pada pertengahan tahun 1998 ini juga direncanakan peluncuran satelit Quick Bird yang merupakan satelit penerus generasi sistem Early Bird. Satelit Quick Bird akan membawa sensor QuickBird Panchromatic dengan resolusi spatial 1 meter dan QuickBird Multispectral dengan resolusi 4 meter.

Setiap program satelit mempunyai misi khusus mengindera dan mengamati permukaan bumi, sesuai dengan kepentingan dan kebutuhan aplikasi yang menjadi tujuannya. Misi satelit PJ resolusi tinggi sebagian berorientasi untuk inventarisasi, pantauan, dan penggalian lahan atau daratan, sebagian untuk mendapatkan informasi kelautan dan lingkungan. Tabel berikut menunjukkan program satelit PJ operasional mulai dari tahun 1990 sampai menjelang tahun 2000, yang distribusi datanya bagi masyarakat di seluruh dunia. Data PJ tersebut dapat dipesan, dibeli, atau diminta melalui operator satelit atau stasiun bumi di negara atau kawasan setempat.

1.      Sejarah Teknologi Penginderaan Jauh Di Indonesia

Penginderaan jauh (inderaja), khususnya inderaja dari satelit, berkembang sangat pesat. Negara-negara yang terlibat dalam pengembangan satelit akan semakin banyak termasuk dari Negara berkembang dan pihak swasta. Termasuk Indonesia masuk didalamnya, dimana diketahui Indonesia merupakan Negara kepulauan yang sangat luas yang terbesar disekitar khatulistiwa dan diantara dua benua, yakni benua Asia dan benua Australia, dan diapit dua samudra besar, yakni samudra Hindia dan samudra Pasifik. Selain itu, Indonesiajuga merupakan Negara maritime atau disebut dengan Negara bahari yang memegang peran penting dalam pembentukan iklim dan lingkungan global.

Era teknologi yang canggih sekelas inderaja sangat diperlukan di berbagai Negara, apalagi Negara Indonesia yang mempunyai kompleksitas bentukan lahan, bentang alam, maupun kekayaan alamnya dari mineral tambang sampai hasil laut. Indonesia saat ini dihadapkan pada tantangan untuk memelihara kelestarian lingkungan. Tantangan sosial, politik, ekonomi, jumlah penduduk yang mencapai lebih dari 200 juta, maka pendayagunaan sumbardaya alamnya harus dilakukan secara berkelanjutan (sustainable) sehingga dapat memenuhi kebutuhan dan peningkatan kesejahteraan masyarakat. Di samping itu pengolahan sumberdaya alam yang lestari dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan ekonomi, ketahanan politik, ketahanan dan kelenturan budaya. Oleh karena itu dibutuhkan teknologi yang dapat dimanfaatkan untuk menghadapi tantangan tersebut. Teknologi penginderaan jauh dengan wahana satelit merupakan suatu alternative yang berdaya guna dan berhasil guna untuk pemetaan, inventarisasi, pemantauan sumberdaya alam dan lingkungan (Purwadhi, 1994 dalam Purwadhi dan sanjoto 2008: 39-40)

Kepemilikan satelit yang saat ini umumnya dimiliki oleh pemerintah dan beroperasi bukan untuk tujuan komersial akan berubah kepemilikan ke pihak swasta dengan basis komersial. Tantangan tersebut bahkan lebih besar dengan adanya arus globalisasi perekonomian dan informasi melalui jaringan internet ( kertasasmita 2000:1)

2.1 STASIUN SATELIT PENGINDERAAN JAUH ( LAPAN) SEPANJANG SEJARAH INDONESIA

Teknologi penginderaan jauh satelit telah berkembang melalui kehadiran berbagai system satelit pengideraan jauh untuk mengindera sumber daya alam hingga operasional. Kehadiran sejumlah satelit penginderaan jauh mulai dari satelit sumber daya alam eksperimental hingga operasional dengan berbagai misi, teknologi sensor (termasuk sensor radar) telah menghasilkan berbagai jenis data dan informasi mutakhir yang bersifat data spectral, data spasial , multi temporal, yang dapat di produksi secara cepat dan akurat. Perkembangan paket sensor penginderaan jauh yang dipasang pada satelit baik dengan system aktif ( radar) maupun system pasif (optic) semakin tinggi resolusinya, hal tersebut yang mendorong Indonesia yang mempunyai wilayah daratan dan lautan yang sangat luas untuk membangun stasiun bumi satelit penginderaan jauh yang pertama lembaga penerbangan dan antariksa nasional (LAPAN) (purwadi dan sanyoto 2008 : 40)

LAPAN telah terlibat dalam kegiatan inderaja sejak awal tahun 1970-an dan menjalani beberapa tahapan perkembangan, antara lain tahap investigasi (1972-1978, pengkajian (1983-1991) dan operasional ( 1993- sampai sekarang)

1.    Tahap invesigasi (1972-1982) yang meliputi

ü  pembangunan stasiun penerima data APT ( automatic picture transmition) satelit lingkungan dan cuaca NOAA (national oceania dan atmospheric administration) tahun 1973

ü  pengembangan stasiun buni satelit lingkungan dan cuaca di Jakarta untuk menerima data HRPT (high resolution picture transmition) satelit NOAA (1978) dan tahun 1980 stasiun ini diupgrade ( dikembangkan ) kemampuannya untuk menerima data satelit EMSuntuk pemanfaatan selain cuaca, Indonesia memanfaatkan data airbone( aerial photography, airbone radar dan lain-lain) serta data satelit dalam bentuk hardcopy yang dipesan dari luar negeri.

2.    Tahap pengkajian (1983 – 1993):

ü  Tahun 1983, secara resmi baru dapat menerima lansung data satelit landsat (MSS) melalui stasiun bumi satelit sumber alam di Pekayon, Jakarta dan baru dapat mengolah dan melayani permintaan data pada tahun berikutnya.

3.    Tahap Operasional (1993 – sekarang):

ü  Stasiun bumi di atas semuanya dipercayakan pemerintah kepada LAPAN untuk mengoperasikanya dan keberadaan stasiun bumi adalah untuk kepentingan nasional. Dari pengalaman operasi penerimaan dan pemanfaatan data satelit-satelit khusus pengamatan lingkungan dan sumber alam tersebut, dapat sikenali kecenderungan kebutuhan pengguna terhadap data resolusi tinggi. Untuk itu LAPAN meningkatkan kemampuan stasiun buminyaagar dapat menerima data resolusi tinggi dari kedua satelit tersebut. Stasiun bumi in diresmikan oleh presiden Soeharto pada September 1993 sebagai tanda tahap operasional dalam akuisisi, pengolahan, dan distribusi data untuk melayani kebutuhan pengguna. Tahap operasional ini membawa implikasi LAPAN harus senantiasa menjaga kesinambungan operasi pelayanan kebutuhan pengguna.

Dari pengalaman operasi stasiun bumi tersebut ternyata terdapat kesulitan memperoleh data kawasan Indonesia Timur dan beberapa daerah Indonesi yang bebas awan. Apalagi data SPOT, yang luas cakupanya relative lebih kecil (60 X 60cm) dibandingkan dengan cakupan landsat, untuk mendapatkan data yang bebas awan jauh lebih sulit.

Untuk mengatasi hal tersebut dan untuk malayanipengguna telah dilakukan kegiatan mozaik data, selain kegiatan mozaik data optis, terutama untuk mendukung penyediaan data penginderaan jauh kawasan Indonesia Timur, LAPAN secara resmi menandatangani down link agreewent dengan ESA untuk operasi akuisisi dan distribusi data ERS-SAR dan melukan pembangunan stasiun penerimaan data JER 5-1 yang diresmikan oleh Menristek B-2. Habibie pada akhir tahun 1995. (Kartasasmita 2001:13)

Stasiun Bumi Satelit Penginderaan Jauh yang dioperasikan oleh LAPAN adalah:

1.    Stasiun bumi satelit pinginderaan jauh dan sumber daya alam berada di Pare pare, Sulawesi Selatan dengan cakupan rekaman data hamper seluruh wilayah Negara kesatuan Republik Indonesia.

2.    Stasiun bumi satelit lingkungan dan cuaca berada di Pekayon Pasar Rebo, Jakarta Timur, dan di Pulau Biak, Irian Jaya.

3.    Fasilitas pengolahan dan distribusi data, serta informasi penginderaan jauh satelit di Pekayon, Pasar Rebo, Jakarta Timur (Purwadhi dan Sanjoto 2008 : 41)

JENIS PRODUK PENGINDERAAN JAUH SATELIT DI LAPAN

Jenis produk yang dihasilkan LAPAN antara lain dalam bentuk hard copy dan digital dalam media CCT (Computer Compatible Tape), CD ROM, EXA BYTE, dan Digital Audio Tape (DAT) (Kartasasmita 2001: 14). Jenis data inderaja satelit dari produk LAPAN antara lain:

1. Di Stasiun Bumi Satelit Inderaja dan Sumber Daya Alam, Parepare, Sulsel:

a. Tahun 1993 – 2005: data dan citra landsat (land satelit);

b. Tahun 2006: data dan citra SPOT (Satelit Pour/Probatoire | observation de la terre) dan data SPOT 4;

c. Tahun 1998 – 2001: Data JERS-1 (Japan Earth Resources Satellite), citra system pantulan dan radar. Data ini dari program eksparimental satelit dari pemerintahan Jepang, dan belum komersial.

2. Di Stasiun Bumi Satelit Inderaja lingkungan dan cuaca di pekayon, Pasar Rebo, Jakarta dan di Pulau Biak, Irian Jaya :

a. Data dab citra NOAA – AVHRR ( National Oceanic And Atmospheric

Anministration – Anvanced Very High Resolution Radiometer)

b. Data / citra GSM (Geostationary Meteorological satellite)

c. Data MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectro Radiometer) aqua

(Purwadhi dan Sanjoto. 2008 : 43).

Penginderaan jauh di Indonesia dalam kurun waktu dari 1972- sekarang telah mengalami upgrading (perkembangan) yang sangat pesat, baik dibidang sumber daya alam maupun lingkungan dan cuaca, dari mulai tahap investigasi sampai tahap operasional, kegiatan operasionalisasi penuh inderaja ini bertujuan akhir menjadikan penginderaan jauh suatu industri jasa teknologi tinggi yang tangguh di Indonesia. Pemgembangan industri jasa ini amat ditentukan oleh adanya users yang memadai, yang sekaligus juga merupakan pemakaian kontinyu data hasil produksi stasiun bumi satelit baik di Parepare maupun di Pekayon dan di Pulau Biak..