8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
1/107
PENGENALAN
PENDERIAAN JAUH
SHARIFAH MASTURA S.A.
Jabatan Geografi
Universiti Kebangsaan Malaysia
43600 UKM Bangi
Selangor Darul Ehsan
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
2/107
PENGENALAN PENDERIAAN JAUH
SHARIFAH MASTURA S.A.
Ditaja Oleh
Hakcipta terpelihara
Pesanan boleh dibuat terus kepada
Pusat Pencerapan Bumi
Jabatan Geografi UKM
43600 Bangi Selangor
Tel : 603-8292684, Fax : 603-8293334
E-mail : [email protected]
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
3/107
KANDUNGAN
Kata Pengantar vi
Prakata vii
BAB IPENGENALAN..................................................................................................................1
1.1 PERSPEKTIF SEJARAH ...........................................................................................1
1.2 DEFINISI PENDERIAAN JAUH................................................................................2
1.3 KEPERLUAN DATA PENDERIAAN JAUH ..............................................................2
1.4 PERKEMBANGAN SATELIT ANGKASA ................................................................2
1.5 GUNAAN DATA PENDERIAAN JAUH ....................................................................5
1.6 PENGGUNAAN SATELIT DI MALAYSIA ...............................................................7
BAB 2
PUNCA TENAGA ELEKTROMAGNET.....................................................................102.1 PENGENALAN .......................................................................................................10
2.2 PUNCA TENAGA ELEKTROMAGNET ..................................................................10
2.2.1 Spektrum Elektromagnet ...........................................................................10
2.2.2 Ciri Sinaran Elektromagnet........................................................................13
2.2.3 Punca Tenaga.............................................................................................14
2.3 INTERAKSI TENAGA DENGAN CIRI PERMUKAAN BUMI .................................20
2.4 INTERAKSI SINARAN ELEKTROMAGNET DI ATMOSFERA..............................28
2.5 PENDERIA DAN PENTAS DERIA..........................................................................32
BAB 3
RESOLUSI DATA
3.1 PENGENALAN .......................................................................................................37
3.2 RESOLUSI SPEKTRUM..........................................................................................37
3.3 RESOLUSI RUANG ................................................................................................40
3.4 RESOLUSI RADIOMETRIK...................................................................................42
3.5 RESOLUSI TEMPORAL .........................................................................................43
BAB 4
PENDERIAAN GELOMBANG MIKRO4.1 PENGENALAN .......................................................................................................44
4.2 CIRI-CIRI PENDERIAAN RADAR..........................................................................45
4.3 MENGIMEJ DARIPADA RADAR...........................................................................47
4.4 MEMAHAMI IMEJ RADAR....................................................................................48
4.5 PENTAS PENDERIA RADAR.................................................................................49
4.6 JERS-1 DAN PENDERIA ........................................................................................52
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
4/107
BAB 5
SATELIT SUMBER BUMI ............................................................................................54
5.1 PENGENALAN .......................................................................................................54
5.2 PERUSAHAAN SAINS BUMI NASA ......................................................................54
5.3 SATELIT LANDSAT...............................................................................................57
5.3.1 Penderia Landsat........................................................................................585.3.2 Kegunaan Landsat Dalam Kajian ..............................................................59
5.4 SATELIT SPOT.......................................................................................................63
5.5 PENDERIA SPOT....................................................................................................63
5.6 NATIONAL ATMOSPHERIC AND OCEAN ADMINISTRATION ( NOAA ) ...........66
5.7 GEOSTATIONARY OPERATIONAL ENVIRONMENTAL SATELLITE (GOES) ....665.8 SATELIT EOS-AM 1....................................................................................................... 70
5.9 PENDERIA AM-1............................................................................................................ 71
5.10 PENDERIA ASTER ......................................................................................................... 72
5.11 PROGRAM MIKRO SATELIT MALAYSIA .................................................................73
5.12 SISTEM PENDERIAAN JAUH BERESOLUSI TINGGI............................................... 74
BAB 6
SISTEM PEMPROSESAN IMEJ ..................................................................................75
6.1 PENGENALAN .......................................................................................................75
6.2 TAFSIRAN IMEJ BERKOMPUTER........................................................................75
6.3 ANALISIS DIGIT ....................................................................................................79
6.4 PROSEDUR MEMPROSES IMEJ ............................................................................80
6.4.1 Membaikpulih dan Membetulkan Imej......................................................81
6.4.2 Penjelasan Imej ..........................................................................................82
6.4.3 Manipulasi Ciri Ruang...............................................................................83
6.4.4 Manipulasi Pelbagai Imej ..........................................................................846.4.5 Komponen Utama ......................................................................................85
6.4.6 Indek Tumbuhan........................................................................................85
6.4.7 Pengelasan Imej .........................................................................................87
6.4.8 Pengelasan Litupan Guna tanah.................................................................88
BACAAN ASAS ...............................................................................................................92
RUJUKAN INTERNET ..................................................................................................93
GLOSARI ....................................................................................................................93
APENDIKS 1 ....................................................................................................................97
APENDIKS 2 ................................................................................................................... 99
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
5/107
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
6/107
RAJAH
Rajah 2.1 Spektrum Elektromagnet ...........................................................................12
Rajah 2.2 Sebaran Spektrum Sinaran Tenaga daripada Matahari dan Bumi .............17
Rajah 2.3 Ciri Spektrum yang Berhubung dengan Punca Tenaga, TransmisiAtmosfera dan Sistem Penderiaan Jauh ....................................................19
Rajah 2.4 Interaksi Antara Tenaga Elektromagnet dengan Ciri-Ciri Permukaan
Bumi..........................................................................................................21
Rajah 2.5 Geometri Kepantulan Objek ......................................................................21
Rajah 2.6 Keluk Pantulan Spektrum Tipikal untuk Tumbuhan, Tanih dan Air.........24
Rajah 2.7 Kesan Penyakit Terhadap Pantulan Tumbuhan.........................................25
Rajah 2.8 Ciri Pemantulan Spektrum bagi Tumbuhan Jenis Berdaun Luruh dan
yang Berjenis Konifer ...............................................................................27
Rajah 2.9 Ciri Pemantulan Spektrum Pada Air yang Mengandungi Perbezaan
Kepekatan Fitoplankton............................................................................27
Rajah 2.10 Penyerapan Ketara Tiga Mineral Pada Panjang Gelombang 2.2 m ........28Rajah 2.11 Jalur Penyerapan di Atmosfera ..................................................................30
Rajah 2.12 Kesan Sorekan Rayleigh............................................................................33
Rajah 2.13 Komponen Primer Dalam Sistem Penderiaan Jauh Elektro-Optik ............34
Rajah 6.1 Imej Landsat TM Pantai Sungai Kelantan Mengikut Nisbah
Jalur 4 5 3...................................................................................................90
Rajah 6.2 Pengelasan Berselia Luar Pantai Pengkalan Datu, Kelantan .....................90
Rajah 6.3 Pengelasan Tak Berselia Luar Pantai Pengkalan Datu, Kelantan..............90
Rajah 6.4 Gunatanah Lembah Klang-Langat 1990....................................................91
Rajah 6.5 Gunatanah Lembah Klang-Langat 1996....................................................91
Rajah 6.6 Gunatanah Lembah Klang-Langat 1998....................................................91
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
7/107
Kata Pengantar
usat Pencerapan Bumi di Jabatan Geografi, Universiti Kebangsaan Malaysia telah
melaksanakan projek tajaan International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP)
mengenai perubahan guna tanah dan litupan tanah (LUCC) di lembangan sungai Klang-
Langat pada 1994. Program ini di bawah naungan Kementerian Sains, Teknologi dan Alam
Sekitar Malaysia. Projek LUCC telahpun selesai pada 1996 dan disambung dengan fasa
kedua di bawah tajaan NASA dan START-SARCS. Antara matlamat kajian ini ialah
penyebaran maklumat mengenai kajian LUCC dan segala teori serta teknik pengajaran yang
berkaitan dengannya. Buku ini merupakan peringkat pertama dalam usaha mencapai
matlamat LUCC ini. Diharapkan usaha ini akan memulakan penerbitan buku dan makalah
ilmiah lain yang berkaitan dengan kaedah dan aplikasi penderiaan jauh. Buku ini perlu dilihat
sebagai teras yang perlu difahami oleh pembaca yang berminat dengan kajian LUCCkhususnya, dan para pelajar secara amnya yang mengambil kursus penderiaan jauh sebagai
disiplin mereka. Saya yakin kedua-dua golongan penyelidik dan pelajar berkenaan akan dapat
manfaat daripada buku yang menjadi bacaan asas bagi persediaan menceburkan diri dalam
bidang penderiaan jauh dan juga dalam bidang lain yang berkaitan.
Dr. Lim Joo Teck
Pengerusi
Jawatankuasa Teknikal Kebangsaan IGBP/START
Kementerian Sains, Teknologi dan Alam Sekitar
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
8/107
Prakata
uku ini bertujuan untuk menyediakan bacaan asas mengenai kajian penderiaan jauhyang banyak digunakan dalam pelbagai disiplin pengajaran dan penyelidikan
Bab 1 buku ini mengandungi pengenalan umum tentang perkembangan disiplin penderiaan
jauh dan juga memuatkan maklumat mengenai perkembangan bidang ini di Malaysia. Bab 2,
3 dan 4 bertumpu kepada teori asas berkaitan dengan penderiaan jauh yang telah dipermudah
penjelasannya sesuai bagi pembaca yang baru ingin menguasai bidang ini. Bab 5
membentangkan keterangan terkini mengenai hal-hal satelit sumber bumi utama.Data yang
dijanakan oleh satelit ini mudah diperolehi dan diaplikasikan dalam penyelidikan. Bab 6 pula
menjelaskan tentang kaedah memproses imej digit menggunakan perkakasan dan perisian
yang sesuai. Aplikasi data juga diterangkan secara umum untuk membimbing penyelidik
memilih bidang kajian yang bersesuaian.
B
Bahagian glosori dimuatkan untuk menerangkan istilah yang kadang kala rumit untuk
difahami oleh mereka yang baru berminat dalam bidang ini. Apendiks pula menyenaraikan
beberapa pentas dan penderia satelit yang utama. Banyak lagi yang tidak dapat disenaraikan.
Daripada apendiks ini, jelas bahawa disiplin penderiaan jauh kini adalah dinamik dan luas.
Sharifah Mastura S.A
Jabatan Geografi
Universiti Kebangsaan Malaysia
43600 Bangi
Selangor
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
9/107
BAB 1
PENGENALAN
1.1 PERSPEKTIF SEJARAH
Pengkajian penderiaan jauh sebagai satu pendekatan dalam kajian ilmiah bermula
setelah Perang Dunia Kedua. Bagaimanapun prinsip fotograf telah dikemukakan lama
sebelum kamera diperkenalkan. Perkataan fotografi itu sendiri berasal daripada perkataan
Yunani yang diertikan sebagai menulis atau mencatat dengan sinar. Aristotle (384 - 322
SM), misalnya, mengemukakan prinsip sinar untuk pemotretan yang dikenal dengan nama
camera obscura yang membawa maksud sinar yang dimasukkan ke lubang kecil di dalam
ruang gelap dapat membentuk bayang-bayang atau gambaran. Seterusnya rekaan lensa pula
membolehkan sesuatu pandangan itu dibesarkan melalui penggunaan teleskop.
Ciptaan proses fotografi pula disumbangkan oleh ramai individu yang melakukan
ujikaji ke atas pelbagai alat dan bahan kimia sejak tahun 1700 sehingga abad yang ke 19.
Antara yang terlibat dalam kemajuan ini ialah William Henry Fox Talbot yang
mengumumkan proses negatif-positif dalam tahun 1939. Ia merupakan proses asas yang
digunakan untuk kajian penderiaan jauh. George Eastman dan Rochester NY membina
proses piring kering pada tahun-tahun 1870an. Manakala pada 1888 beliau memperkenalkan
Kodak No. 1, iaitu sebuah kamera yang boleh dipegang dan mudah alih. Pereka ini telahmembuka laluan dalam bidang fotografi untuk kegunaan awam.
Dalam abad yang ke-19 beberapa pengkaji mula memahami bahawa sinaran
gelombang elektromagnet boleh dimanfaatkan melampaui cahaya nampak. Mereka ialah
Hershel (inframerah), Ritter (ultralembayung) dan Hertz (gelombang radio). Dalam tahun
1863 Maxwell mengemukakan teori gelombang elektromagnet yang menjadi asas kepada
pemahaman kajian penderiaan jauh.
Universiti Kebangsaan Malaysia
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
10/107
Pengenalan Penderiaan jauh
Pengambilan fotograf daripada ruang udara yang dihasilkan oleh Gaspand Fellix
Tournachon pada 1859 mungkin merupakan jenis yang pertama dibina. Fotografi ini diambil
daripada belon yang berada di ketinggian 80 m dari paras bumi. Ciptaan pesawat ini juga
menghasilkan fotograf-fotograf yang direkodkan dalam tahun 1909. Fotografi udara
diperkemaskan lagi aplikasinya pada perang dunia kedua yang memerlukan maklumat untuk
tujuan risikan dan ketenteraan. Kegunaan meluas secara akademik hanya bermula selepas
ini.
1.2 DEFINISI PENDERIAAN JAUH
Pelbagai definisi dikemukakan bagi menjelaskan penderiaan jauh. Kini definisi
penderiaan jauh dikaitkan terus dengan disiplin yang berkaitan dengannya. Oleh itu, disiplin
dalam rangkuman sains persekitaran biasanya merujuk kepada penggunaan penderia sinaran
elektromagnet bagi merakam imej persekitaran yang digunakan untuk memberi tafsiran
maklumat yang berguna. Definisi penderiaan jauh lain lebih umum, iaitu suatu sains yang
mendapatkan maklumat mengenai sesuatu objek, kawasan atau fenomena melalui analisis
data yang diperolehi daripada peralatan yang tidak menyentuh objek yang dikaji itu.
1.3 KEPERLUAN DATA PENDERIAAN JAUH
Kini data yang diperolehi daripada satelit sumber bumi digunakan berleluasa oleh
penyelidik di institusi pengajian tinggi seluruh dunia. Data sedemikian membantu data
empirik yang dikutip di lapangan dan sekaligus merangsangkan lagi penyelidikan. Banyak
manfaat yang diperolehi daripada data satelit terutama yang memerlukan kawasan yang luas,
pandangan menyeluruh secara global, perulangan data yang kerap dan sesuai, serta imej yang
dideriakan melampaui spektrum cahaya nampak.
1.4 PERKEMBANGAN SATELIT ANGKASA
Satelit sumber bumi untuk kegunaan awam mula difikirkan oleh Jabatan Dalam
Negeri Amerika Syarikat pada awal tahun 1960an. The National Aeronautics and Space
Universiti Kebangsaan Malaysia 2
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
11/107
Pengenalan Penderiaan jauh
Administration (NASA) memulakan inisiatif membina dan melancarkan satelit pertama
pemonitoran bumi untuk kegunaan pengurus sumber dan para saintis secara umum. Pada
tahun 1970an U.S. Geological Survey (USGS) dan NASA telah bekerjasama untuk
mengambil tanggungjawab bagi mengurus arkib data serta menyebar produk data satelit yang
berkaitan. Pada 23 July 1972, NASA melancarkan siri pertama satelit yang direkabentuk
khas untuk memberi imej litupan permukaan bumi secara berulang-ulang. Pada mulanya,
satelit ini, dikenali sebagai Satelit Teknologi Sumber Bumi atauEarth Resources Technology
Satellite (ERTS-A). Satelit ini menggunakan pentas NIMBUS yang diubahsuai untuk
membawa sistem penderia dan peralatan penyampaian data. Apabila satelit ini beroperasi ia
dinamakan semula sebagai ERTS-1. Satelit ini terus berfungsi lebih lima tahun sehingga 6
Januari 1978. Sesi kedua satelit sumber bumi dikenali dengan nama ERTS-B yang
kemudiannya dilancarkan pada 22 Januari 1975. Satelit ini diberi nama semula sebagai
Landsat 2 oleh NASA dan ERTS-1 pula dinamakan semula sebagai Landsat 1. Sebanyak tiga
lagi satelit sumber bumi dilancarkan pada 1978 (Landsat 3), 1982 (Landsat 4) dan 1984
(Landsat 5).
Landsat 1 dan 2 mempunyai kadar pusingan 28 hari dan boleh mengesan empat
spektrum warna, iaitu hijau, merah, dekat inframerah dan dekat inframerah. Landsat 4 dan 5
mempunyai satu lagi tambahan penderia yang dipanggil Thematic Mapper. Peranchis juga
tidak ketinggalan dalam teknologi angkasa ini kerana pada Februari 1986 Sistem SPOT 1
dilancarkan dengan menggunakan dua penderia, iaitu Pengimbas Multispektrum dan
Pankromat.
SPOT 2 dilancarkan pada Februari 1990 dan SPOT 3 pada 1993 manakala SPOT 4
dan SPOT 5 dijangkakan beroperasi dengan ciri-ciri tambahan pada penderia. SPOT 2 juga
menggunakan jalur cahaya nampak dan jalur hampir inframerah dengan Penderia High
Resolution Visible (HRV). Resolusi temporal satelit ini ialah 18 hari dan resolusi ruang ialah
20 m pada mod multispekturm dan 10 m pada mod pankromat. SPOT 4 membawa jalur
tambahan inframerah, penderia Vegetation Monitoring Instrument (VMI) dan memperluas
jalur dua. SPOT 5 bercadang mengesani jalur multispektrum beresolusi ruang 10m x 10m dan
data pankromat beresolusi ruang 5m x 5m. Kelebihan satelit ini berbanding dengan satelit
lain ialah keupayaannya untuk mengubah kedudukan cermin pengimbas sehingga 27o dari
paksi nadir sama ada ke kiri atau ke kanan orbit. Konsep ini dikenali sebagai sistem
pandangan off-nadir dan boleh mengurangkan resolusi temporal kepada empat hingga lima
Universiti Kebangsaan Malaysia 3
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
12/107
Pengenalan Penderiaan jauh
hari. Keadaan ini membolehkan penglihatan 3 dimensi pada imej, satu lagi kelebihan yang
diberikan oleh imej SPOT.
Satelit Marine Observation (MOS-1) dilancarkan oleh Jepun pada 1987. Satelit ini
mempunyai resolusi temporal 17 hari dan ia membawa 3 jenis penderia iaitu Multispectral
Electronic Self-Scanning Radiometer (MESSR), Visible and ThermalInfrared Radiometer
(VTIR) dan Microwaver Scanning Radiometer (MSR). Sistem penderia pada satelit ini
memang direka khas untuk tujuan pengawasan di kawasan marin. MESSR mempunyai swath
selebar 100 km manakala VTIR mempunyai swath selebar 1500 km dan swath untuk
penderia MSR adalah selebar 320 km.
Satelit ERS-1 adalah yang pertama dilancarkan oleh Agensi Angkasa Eropah
(European Space Agency) pada 1991. Untuk tujuan mengkaji hal-hal berkaitan alam sekitar.
Satelit ini menggunakan gelombang mikro aktif untuk membuat pengimbasan dan boleh
membuat pengesanan tanpa bergantung kepada cahaya matahari ataupun keadaan cuaca.
Keistimewaan satelit ini berbanding dengan penderia lain ialah keupayaannya untuk
mengukur parameter seperti keadaan laut, kelajuan dan arah angin permukaan laut, arah arus
lautan dan aras laut serta suhu permukaan laut dengan ketepatan yang lebih tinggi. Satelit ini
mempunyai lebar swath 100 km, beresolusi ruang 20 meter lebar dan 15.9 meter panjang
serta tempoh resolusi selama 35 hari. Sebanyak lima jenis penderia dipasang pada satelit ini,
iaituActive Microwave Instrument(AMI) yang beroperasi dengan tiga mod;Radar Altimeter
(RA),Along Track Scanning Radiometer(ATSR),Precise Range and Range-rate Equipment
(PRARE) dan Laser Retro-reflector (LRR). Data digit daripada satelit ini hanya boleh
diterima secara terus menerus.
ERS-2 dilancarkan pada 1995 untuk mengambil alih ERS-1. Satelit alam sekitar ini
boleh mengukur kandungan ozon di atmosfera dan memantau perubahan litupan tumbuhan
lebih berkesan. Penderia yang dibawa adalah AMI dan RA untuk mengukur jarak dari
permukaan lautan dan ketinggian ombak. Penderia ATSR beroperasi pada jalur inframerah
dan cahaya nampak. Sistem penderia lain termasuklah GOME, MS, PRARE, LRR dan
IDHT (ESA, ESRIN 1998)
Satelit Jepun MOS-1 (Marine Observation Satellite) dilancarkan pada 1987 dan
MOS-1b pada 1990. Penderianya ialah MESSR, VTIR, MSR. Satelit NOAA pula adalah
Universiti Kebangsaan Malaysia 4
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
13/107
Pengenalan Penderiaan jauh
satelit meteorologi yang dioperasikan oleh National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) USA. GMS atau Geostationary Meteorological Satellite
dilancarkan oleh WWW (World Weather Watch) menerusi projek WMO. Lima lagi satelit
meteorologi geopugun adalah METEOSAT (ESA), INSAT (India), GMS (Jepun), GOES-E
(USA) dan GOES-W (USA).
Amerika Syarikat mungkin akan mendahului program pelancaran satelit sumber bumi
masa hadapan. Instrument The Moderate Resolution Imaging Spectrometer(MODIS) telah
direka bentuk untuk memperbaiki lagi kaedah pemonitoran daratan, lautan dan atmosfera dari
angkasa. Rekabentuk komponen pengimej bumi ini mempunyai percantuman ciri-ciri
Advance Very High Resolution Radiameter(AVHRR) dengan penderia Thematic Mapper
Landsat. MODIS mempunyai pertambahan jalur spektrum Inframerah tengah dan Inframerah
panjang (IR) manakala resolusi ruang pula adalah pada 250m, 500 m dan 1 km. MODIS
pertama akan dilancarkan atas pentas pagi EOS (AM1). MODIS berupaya menyediakan imej
sedunia hampir setiap hari dan menjadi pelengkap dari segi litupan spektrum, ruang dan
tempoh pusingan. Instrumen penyelidikan lain yang dibawa di atas pentas AM1
termasukalah seperti Advance Spaceborne Thermal Emission and ReflectanceRadiometer
(ASTER); Multiangle Imaging Spectro Radiometer (MISR) dan Cloud and Earth's Radiant
Energy System (CERES). Pengguna imej beresolusi kasar untuk penyelidikan perubahan
global semakin diminati kini dan MODIS berupaya mengesani perubahan global sebegini.
Pentas satelit EOS-AM1 yang membawa penderia MODIS dan ASTER bersama Landsat 7
menyediakan sistem menyampel pelbagai skala untuk kegunaan pemonitoran permukaan
bumi yang paling komprehensif dan canggih.
1.5 GUNAAN DATA PENDERIAAN JAUH
Kesemua data daripada satelit sumber bumi mendapat pasaran akademik yang sangat
memuaskan dan telah merangsangkan lagi penyelidikan. Banyak faedah yang boleh
diperoleh daripada data satelit ini terutama penyelidikan yang meliputi kawasan kajian yang
luas dan menangani isu secara global serta memerlukan tempoh perulangan data yang kerap.
Penggunaan kaedah penderiaan jauh juga boleh membantu data yang dikumpul daripada
lapangan.
Universiti Kebangsaan Malaysia 5
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
14/107
Pengenalan Penderiaan jauh
Antara pengguna utama kaedah penderiaan jauh ini adalah para penyelidik perubahan
global International Geosphere-Biosphere Program (IGBP). United NationEnvironment
Program (UNEP) telah memainkan peranan penting dalam memperkembangkan pengetahuan
mengenai masalah alam sekitar dan cara-cara menanganinya. UNEP juga aktif memajukan
sistem pemonitoran persekitaran global atau GEMS yang menyediakan asas data alam sekitar
untuk kegunaan antarabangsa. IGBP pula penaja projek yang besar dan
dipertanggungjawabkan untuk mengintegrasi pelbagai disiplin kajian mengenai persekitaran
secara global. Penekanan IGBP adalah untuk mengumpul data sistem maklumat dunia
supaya boleh dijadikan teras untuk membuat keputusan mengenai penyelenggaraan alam
sekitar dunia. Dalam mengumpul dan menyediakan data ini IGBP menggunakan kaedah
penderiaan jauh dengan meluas sekali.
Dalam tahun 1980an beberapa masalah alam sekitar yang lebih komplek dan
menyeluruh telah dikenalpasti. Kaedah penderiaan jauh sangat sesuai digunakan untuk
membantu kajian sebegini dan antara kajian yang dijalankan adalah seperti berikut:
i. Perubahan Iklim: Kajian kini menunjukkan perubahan iklim berlaku disebabkan oleh
pertambahan kandungan gas rumah hujan di atmosfera. Penyebab utama
pertambahan ini dikaitkan dengan aktiviti pembakaran bahan api fosil, pertanian dan
perindustrian. Dijangkakan bahawa penambahan suhu permukaan bumi berlaku
antara 1.5oC ke 4.5oC dan ini boleh mencairkan kawasan salji dan kepingan ais polar
dan membawa pada kenaikan paras laut sedunia. Kesan kenaikan paras laut pula akan
mempergiatkan lagi hakisan pantai dan kejadian bencana banjir terutama di kawasan
rendah. Kajian untuk melihat perubahan suhu ini dapat dibuat melalui kajian
perubahan pada litupan tumbuhan dan guna tanah dunia dan kaitannya dengan punca
dan benam karbon dioksia. Kajian perubahan guna tanah secara global banyak
dilakukan menerusi kaedah penderiaan jauh.
ii. Pengurangan dan Kehabisan Lapisan Ozon : Masalah ini berlaku apabila
kloroflurokarbon buatan manusia dibebaskan ke udara dan gas ini memusnahkan
lapisan ozon di stratosfera. Ini juga menjadi penyebab utama berlakunya 'lubang
ozon' yang telah dikesani melalui imej satelit di kawasan polar pada masa-masa
tertentu. Pengurangan ozon dianggap serius oleh para saintis kerana lubang ozon
Universiti Kebangsaan Malaysia 6
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
15/107
Pengenalan Penderiaan jauh
memberi laluan pada sinaran ultra lembayung untuk sampai ke permukaan bumi dan
memberi kesan negatif pada kesihatan manusia.
iii. Hujan Asid. Kejadian hujan asid semakin kerap berlaku dan memudaratkan kerana
pemendapan asid boleh merosakkan bangunan, tasik, tumbuhan dan tanih. Hujan asid
berlaku apabila sebatian sulphur yang terkandung dalam pembakaran bahan api fosil
di udara dimendapkan melalui hujan.
iv. Pengurangan Hutan : Pembangunan pertanian, perbandaran dan aktiviti pembalakan
yang berleluasa telah mengurangkan kawasan hutan dunia secara keseluruhan. Ini
boleh mengganggu keseimbangan ekologi dan pemantulan sinaran di permukaan
bumi yang boleh mengakibatkan gangguan kepada putaran hidrologi dan
perseimbangan karbon dioksida.
v. Kajian Plum: Kajian plum daripada sungai utama mudah dikesan daripada imej
satelit terutama pada jalur hijau. Kajian plum selalunya untuk melihat pergerakan
sedimen permukaan, kadar hakisan dan pencemaran bahan terampai.
Kesemua kajian tentang masalah global di atas memanfaatkan kaedah penderiaan
jauh. Kerja pemantauan jangka panjang juga kerap dilakukan menerusi penderiaan jauh. Data
pemonitoran dapat digunakan untuk mengambil langkah tebatan yang sesuai bagi mengawal
atau mengurangi impak persekitaran.
1.6 PENGGUNAAN SATELIT DI MALAYSIA
Satu mesyuarat telah diadakan oleh Pengarah Pemetaan Nasional pada 1 Ogos 1977
bertujuan untuk mewujudkan satu agensi koordinasi khas untuk penderiaan jauh di Malaysia.
Hasil daripada mesyuarat tersebut, jawatankuasa Penderiaan Jauh Nasional dibentuk.
Jawatankuasa ini bertanggungjawab ke atas penyelidikan dan program-program
pengembangan dalam bidang teknologi penderiaan jauh dan penerapannya.
Universiti Kebangsaan Malaysia 7
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
16/107
Pengenalan Penderiaan jauh
Aktiviti utama jawatankuasa ini ialah memperkenalkan pelbagai aspek penggunaan
penderiaan jauh termasuk penyelidikan yang menggunakan data daripada pelbagai pentas
seperti menerusi helikopter, pesawat udara dan satelit angkasa. Di Malaysia, pesawat udara
sebagai pentas penderia telah menghasilkan fotograf udara hitam putih. Pengambilan fotograf
udara dari semasa ke semasa oleh Bahagian Pemetaan Nasional bertujuan untuk
mengemaskini imej terbaharu untuk keperluan beberapa jabatan kerajaan dan institusi
pengajian tinggi. Fotograf udara berskala 1:25,000 meliputi seluruh Malaysia, manakala
kawasan terpilih seperti kawasan bandar dan pinggir bandar diambil dengan fotograf udara
berskala 1:10,000. Peta guna tanah Malaysia pada 1966, 1974 dan 1990 kesemuanya
menggunakan fotograf udara.
Mulai 1990, semua urusan penderiaan jauh di Malaysia diuruskan oleh Pusat Remote
Sensing Negara (MACRES). Rancangan Malaysia Kelima (1985-1990), MACRES telah
menubuhkan MACRES di bawah kendalian Kementerian Sains, Teknologi dan Alam Sekitar.
Pusat ini terletak di Jalan Tun Ismail, Kuala Lumpur dan dirasmikan pada 6 September 1990.
Objektif am program Remote Sensing Negara ialah untuk:
i) pertingkatkan kemudahan, perkukuhkan keupayaan dan menyelaras aktiviti-aktiviti
penderiaan jauh dan teknologi yang bekaitan di dalam negara; dan
ii) mempromosi penggunaan penderiaan jauh dan teknologi berkaitan secara meluas bagi
tujuan pengurusan sumber perlindungan alam sekitar dan perancangan strategik negara
(MACRES, 1991).
Stesen penerimaan bumi di National Research Council of Thailand (NRCT),
merupakan sumber utama bagi MACRES mendapat data untuk kawasan Malaysia. Data yang
diedarkan adalah dalam bentuk pelbagai format. Data baru yang diperoleh dari NRCT
termasuk juga data TM Landsat dari Amerika Syarikat yang meliputi seluruh Malaysia dan
data SPOT-1 dari Perancis bagi negeri-negeri di utara Semenanjung Malaysia. MACRES
juga memperoleh data MOS-1 dari pusat Remote Sensing Technology Centre of Japan
(RESTEC). Data MESSR dibawa oleh MOS-1 dengan resolusi ruang 50 m dan merangkumi
kira-kira 90 peratus kawasan pantai Malaysia. MACRES sedang berusaha mendapatkan data
satelit beresolusi tinggi menerusi SPOT IMAGE (MACRES, 1991).
Universiti Kebangsaan Malaysia 8
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
17/107
Pengenalan Penderiaan jauh
Universiti Kebangsaan Malaysia 9
Pada awal 1996 kerajaan Malaysia telah mengumumkan pembinaan mikrosatelit hasil
daripada usahasama antara ahli saintis Malaysia dengan luar negara. Mikrosatelit yang
dipanggil Tiongsat akan dilancarkan ke angkasa sebelum akhir abad ini. Keupayaan
mikrosatelit ini ialah melakukan kerja-kerja penderiaan jauh secara luas seperti mengesan
kebakaran hutan, pencemaran minyak, telekomunikasi dan frekuensi radiometer. Selain
mikrosatelit, Malaysia merancang pelancaran minisatelit yang beratnya 100 kg dan berharga
RM100 million sebelum 2002.
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
18/107
BAB 2
PUNCA TENAGA ELEKTROMAGNET
2.1 PENGENALAN
Daripada banyak segi, kajian penderiaan jauh boleh dianggap sebagai suatu proses
pembacaan dan penafsiran imej. Dengan menggunakan berbagai-bagai penderia secara jauh
data boleh dikumpulkan dan kemudian dianalisis untuk memperoleh maklumat yang
digunakan dalam menyelesaikan masalah penyelidikan. Data penderiaan jauh diperoleh
dengan mengumpul sinaran elektromagnet yang meninggalkan objek pada panjang
gelombang tertentu mengikut intensiti tertentu. Maklumat yang ditafsirkan terkandung dalam
sinaran yang dipancarkan, dibalikkan, diserakkan atau dialirkan oleh suatu objek itu.
Dalam usaha mengenal dan memahami objek yang dikaji menggunakan kaedah
penderiaan jauh, perlu difahami terlebih dahulu beberapa komponen penting, iaitu punca
tenaga elektromagnet, interaksi dan laluan pemancaran di atmosfera, interakasi objek yang
dikaji, dan penderia yang mengimej objek serta pentas pembawanya.
2.2 PUNCA TENAGA ELEKTROMAGNET
2.2.1 Spektrum Elektromagnet
Tenaga elektromagnet adalah suatu cara maklumat dipancarkan daripada objek atau
sasaran ke penderia untuk diimejkan. Tenaga elektromagnet lebih difahami dari segi cahaya
matahari yang membekalkan tenaga yang dideriakan sebagai cahaya. Tenaga ini juga lebih
difahami dalam bentuk: gelombang radio, gelombang mikro, gelombang ultra lembayung dan
sinar-x. Kesemua ini menjelaskan tenaga dalam lengkungan kawasan spektrum elektro-
magnet yang spesifik. Spektrum ini mewakili tenaga elektromagnet dalam bentuk kontinum
dari panjang gelombang yang paling pendek seperti sinar kosmik kegamma ke panjanggelombang yang sangat panjang seperti gelombang radio dan televisyen.
Universiti Kebangsaan Malaysia 10
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
19/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Jadual 2.1 dan rajah 2.1 juga menunjukkan pengelasan spektrum elektromagnet yang
digunakan untuk memudahkan perbincangan. Bagaimanapun, had sepadan bagi nama ini
tidak begitu jelas. Bahagian cahaya nampak dan inframerah dalam spektrum elektromagnet
biasanya diukur dengan unit mikrometer (
m). Bahagian gelombang mikro dan radio yangtelalu panjang unit meter (m) digunakan. Bahagian yang telalu pendek seperti sinar gamma
dan x unit angstrom () pula digunakan. Kajian penderiaan jauh memanfaatkan kawasan
spektrum cahaya nampak, seluruh bahagian inframerah dan gelombang mikro.
Jadual 2.1: Penjelasan Sinaran Elektromagnet
Kelas spektrum Panjang gelombang (m, mm, m)Cahaya nampak 0.4 0.7 m
Dekat inframerah 0.7 1.1 m
Gelombang pendek inframerah (SWIR) 1.1 1.35 m
1.4 1.80 m
20 2.50 m
Gelombang tengah inframerah (MWIR) 3.0 4.00 m
4.5 5.00 mInframerah terma 8.0 9.50 m
10.0 14.0 m
Gelombang mikro radar 1 mm 1m
Kelas bahagian gelombang mikro Panjang gelombang (cm) (frekuensi GHZ)
Ka 0.8 1.1 cm (26.5 40)
K 1.1 1.7 cm (18 26.5)
Ku 1.7 2.4 cm (12.5 18)
X 2.4 3.8 cm (8 12.5)
C 3.8 7.5 cm (4 8)
S 7.5 15 cm (2 4)
L 15 30 cm (1 2)
P 30 100 cm (0.3 1)
Universiti Kebangsaan Malaysia 11
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
20/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Panjang
10 10 10 10 10 10 1 10 10 10 10 10 10 1
- 6 - 5 - 4 - 3 - 2 - 1 2 3 4 5 6
cm
0.8-1.1
1.1-1.7
1.7-2.4
2.4-3.8
Sinarankosm
ik
Sinarany
Sinaranx
Ultralem
bay
ung
Nam
pak
IRdekat
IRterm
a
Gelom
bangmikro
gelombang (um)
Ka K Ku X C
Dekat inframerahUv
Nampak
Biru
Hijau
Merah
04 05 06 07
Rajah 2.1 : Spektrum Elektromagnet
Universiti Kebangsaan Malaysia
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
21/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
2.2.2 Ciri Sinaran Elektromagnet
Ciri perlakuan tenaga elektromagnet ditentukan oleh teori asas gelombang yang
dijelaskan oleh rumus Maxwell. Rumus ini menjelaskan sinaran elektromagnet bergerak
pada halaju [c] bersamaan dengan 3 x 108 m/s dan secara sinusoid dan harmoni. Rambatan
gelombang elektromagnet mengarah tegak lurus dengan medan elektrik dan magnet.
Gelombang elektromagnet ini dicirikan dengan amplitud, panjang gelombang, tempoh,
frekuensi dan halaju. Jadual 2.2 memberikan penjelasan lanjut mengenai lima ciri penting ini.
Jadual 2.2 : Ciri Utama Gelombang Elektromagnet
Ciri utama Simbol Penjelasan
Amplitud Jarak daripada titik tengah gelombang ke puncak atau
jurang
Panjang gelombang Jarak antara puncak
Tempoh T Masa yang diambil oleh dua puncak yang berturutan
melalui titik yang ditentukan
Frekuensi f Jumlah puncak melalui titik yang ditentukan dalam
satu saat. Frekuensi adalah tebalikan tempoh (f=1/T;
T=0.1 sesaat, f = 10 per saat) bergerak pada tempoh
masa yang diberikan
Halaju v Jarak perjalanan pada jangka masa tertentu V =
jarak/masa
Dalam kajian penderiaan jauh dua parameter gelombang yang selalu digunakan ialah
panjang gelombang dan frekuensi. Oleh kerana definisi frekuensi itu terbalik daripada
tempoh maka halaju boleh dilahirkan dalam bentuk frekuensi dan panjang gelombang seperti
rumus berikut:
Universiti Kebangsaan Malaysia 14
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
22/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Jarak
v = = = f
Tempoh T
Oleh itu halaju adalah bersamaan dengan frekuensi yang didarab dengan panjang
gelombang. Tenaga elektromagnet bergerak pada kelajuan cahaya iaitu 8 x 108 m persaat
atau 168,000 batu persaat dalam vakum. Oleh kerana kelajuan cahaya itu konstan, hubungan
negatif antara frekuensi dan panjang gelombang dapat dilihat sebagai pertambahan frekuensi
diikuti dengan pengurangan pada panjang gelombang.
2.2.3 Punca Tenaga
Gelombang elektromagnet disinarkan ke ruang dari puncanya. Tenaga yang
dipancarkan ke suatu objek itu akan beraksi dengan tiga cara, iaitu dipantulkan, diserapkan
atau ditransmisikan. Jumlah sinaran tenaga yang terkena suatu objek itu dipanggil sebagai
sinaran insiden dan ia pula bersamaan dengan seluruh jumlah daripada sinaran yang
dipindahkan, diserapkan dan ditransmisikan.
Matahari merupakan punca tenaga elektromagnet yang digunakan dalam penderiaan
jauh. Kesemua bahan yang mempunyai suhu atas dari paras sifar(O kelvin) memancarkan
sinaran elektromagnet berterusan. Semakin tinggi suhu sesuatu bahan itu, semakin tinggi
pancaran sinarannya. Penderiaan jauh memanfaatkan tenaga daripada punca asli matahari
ataupun dipanggil punca tenaga pasif. Tenaga solar matahari meliputi sinaran gamma dan x,
ultra lembayung, cahaya nampak dan inframerah, gelombang mikro, radio dan televisyen.
Manakala tenaga buatan manusia dipanggil punca tenaga aktif seperti punca yang dijanakan
oleh pengimbas mikro, radar dan laser.
Matahari bukan jasad hitam tetapi sinarannya menyerupai jasad hitam pada suhu lebih
kurang 6000oK dan intensiti kemuncaknya adalah pada spektrum yang dikesani sebagai
cahaya nampak. Sinaran solar tersebar apabila ia memancar dari matahari ke bumi. Jarak dan
sebaran ini mengurangkan paras tenaga yang sampai ke bumi. Bumi juga bukan jasad hitam
Universiti Kebangsaan Malaysia 15
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
23/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
tetapi memancarkan sinaran menyerupai jasad hitam pada 3000oK. Suhu ini terhasil daripada
beberapa interaksi antara permukaan bumi dengan atmosfera dan suhu ini juga bertindak
dengan proses bumi yang mengeluarkan haba sinaran terma bumi.
Suhu ambien bumi, iaitu suhu permukaan bahan seperti tanih, air dan tumbuhan
adalah sekitar 300oK (27o C). Berdasarkan Wien's Displacement Law, ini bermakna bahawa
sinaran spektrum maksimum yang keluar daripada ciri-ciri bumi berlaku pada panjang
gelombang lebih kurang 9.7 m. Oleh kerana sinaran ini berkaitan dengan haba daratan bumi
maka ia didefinisikan sebagai tenaga inframerah terma. Tenaga ini tidak kelihatan dan tidak
boleh difotografkan tetapi boleh dideria menggunakan peralatan sensitif terma seperti
radiometer atau pengimbas. Matahari pula mempunyai puncak tenaga yang lebih tinggi dan
puncaknya berlaku pada sekitar panjang gelombang 0.5 m. Bahagian ini dipanggil cahaya
nampak seperti yang ditunjukkan pada rajah 2.2. Mata manusia dan filem fotograf juga
sensitif kepada tenaga sekitar magnitud yang sama, iaitu 0.5m. Dengan itu ciri-ciri bumi
boleh dicerapi melalui tenaga solar yang dipantulkan. Begitu juga dengan tenaga pada
gelombang yang lebih panjang yang diemisikan oleh ciri-ciri bumi. Ia boleh juga dicerapi
menggunakan alat pengimbas. Secara umum, pembahagi antara tenaga pantulan dengan
tenaga yang diemisikan oleh bumi adalah di sekitar panjang gelombang 3m. Kurang
daripada panjang gelombang ini tenaga yang dipantulkan menjadi lebih dominan, manakala
panjang gelombang lebih daripada 3 m tenaga yang diemisikan pula menjadi lebih
dominan.
Memahami beberapa ciri penting mengenai gelombang elektromagnet membolehkan
kita memahami tiga jenis penderiaan jauh yang digunakan, iaitu: pantulan tenaga pada cahaya
nampak, tenaga emisi dan tenaga aktif pada gelombang mikro. Rajah 2.3 menunjukkan
hubungan ciri-ciri spektrum berhubungan dengan punca tenaga, kesan atmosfera dan sistem
penderia yang digunakan untuk mendapatkan imej. Dua lengkok menjelaskan sebaran tenaga
spektrum yang diemisikan oleh matahari dan cir-ciri bumi. Puncak lengkok (a) adalah pada
bahagian sinaran spektrum sekitar 0.4 m 0.7m. Bahagian panjang gelombang ini memberi
transmisi yang tinggi (rajah 2.3a) dan dikesani oleh sistem penderia kamera dan pengimbas
multispektrum. Pada lengkok(b) puncak tenaga emisi bumi berlaku pada panjang gelombang
10 m. Di bahagian ini juga gangguan atmosfera adalah rendah dan boleh dikesan oleh
Universiti Kebangsaan Malaysia 16
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
24/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
pengimbas terma dan juga pengimbas multispektrum. Penggunaan tenaga aktif pula dikesani
oleh penderia gelombang mikro radar. Pada panjang gelombang antara 1 mm - 1 m.
Universiti Kebangsaan Malaysia 17
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
25/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100
Panjang gelombang (um)
109
10
10
10
10
10
10
10
10
1
1
2
3
4
5
6
7
8
Pengemisiansinaranspektrum,
(W
m
um
)
M
-2
-1
6000 K
4000 K
3000 K
2000 K
1000 K
500 K
300 K
200 K
Suhu bumi
Jalur tenaga yang nampak
Suhu matahari
Sumber: Lillesand (1987)
Rajah 2.2 : Sebaran Spektrum Sinaran Tenaga Matahari dan Bumi
Universiti Kebangsaan Malaysia 18
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
26/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Rajah 2.3c juga mengaitkan julat sensitiviti spektrum pada mata manusia (cahaya nampak)
letaknya di bahagian jendela atmosfera yang sama dengan puncak paras tenaga dari matahari.
Manakala tenaga bahang yang diemisikan dari bumi yang ditunjukkan pada lengkok itu
dideriakan melalui jendela atmosfera pada panjang gelombang 3 m ke 5
m dan 8 m ke 14m. Penderiaan boleh dilakukan menggunakan pengimbas terma. Pengimbas multispektrum
pula boleh menderiakan serentak melalui beberapa jalur panjang gelombang yang sempit
pada bahagian yang dikehendaki sama ada pada cahaya nampak hingga ke kawasan spektrum
terma. Radar dan sistem gelombang mikro pasif beroperasi pada kawasan panjang
gelombang antara 1 mm ke 1 m. Tiga jenis penderiaan jauh yang sudah dijelaskan itu adalah
asas bagi kajian penderiaan jauh. Jadual 2.3 menunjukkan kawasan spektrum yang dideriakan
secara pasif dan aktif. Bahagian cahaya nampak dekat inframerah dan gelombang pendek
inframerah, punca sinaran datang dari tenaga solar dan dikesan melalui sifat permukaan
objek. Manakala bahagian spektrum lainnya punca sinaran adalah daripada tenaga solar atau
tenaga aktif. Seterusnya beberapa perkara lain yang juga perlu difahami termasuklah:
interaksi tenaga dengan ciri permukaan bumi
interaksi sinaran elektromagnet di atmosfera yang meliputi jendela atmosfera yang
mentransmisikan sumber tenaga ke bumi dan dari bumi
sensitiviti penderia yang sedia ada untuk mengesan dan merakam tenaga serta
pentas penderia
pemilihan jalur spektrum suatu penderia yang berhubung terus dengan interaksi
tenaga itu dengan objek/ciri bumi yang dikaji.
Kesemua ini dibincangkan dalam bahagian bab ini dengan lebih lanjut.
Universiti Kebangsaan Malaysia 19
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
27/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
0.3 um 1um 10 um 100 um 1 mm 1 m
0.3 um 1um 10 um 100 um 1 mm 1 m
0.3 um 1um 10 um 100 um 1 mm 1 m PanjangGelombang
PanjangGelombang
PanjangGelombang
Tenaga matahari (pada 6000 K)
Tenaga
Transmision
UltraLembayung
UltraLembayung
CahayaNampa
k
CahayaNampak
Inframerah
Infram
erah
Tenaga bumi (pada 300 K)
0%
100%
mata
fotograf pengimbas terma
pengimbas multispektrum
radar dan gelombang mikro pasif
halangan tenaga olehgas di atmosfera
a) Punca tenaga
b) Transmisi atmosfera
c) Sistem penderiaan jauh
Rajah 2.3 : Ciri Spektrum yang Berhubung dengan Punca Tenaga, Transmisi
Atmosfera dan Sistem Penderiaan Jauh
Universiti Kebangsaan Malaysia 20
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
28/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Jadual 2.3 : Kawasan Spektrum yang Dideriakan Secara Pasif dan Aktif.
Kawasan spektrum Punca sinaran Ciri permukaan yang
diminati
Cahaya nampak Solar Kepantulan
Dekat inframerah Solar Kepantulan
Gelombang pendek
inframerah (SWIR)
Solar Kepantulan
Gelombang tengah
inframerah (MWIR)
Solar , terma Kepantulan, suhu
inframerah terma (TIR) Terma (pasif) Suhu (pasif)
Gelombang mikro radar Buatan (aktif) Kekasaran (aktif)
2.3 INTERAKSI TENAGA DENGAN CIRI PERMUKAAN BUMI
Apabila tenaga elektromagnet menyinari permukaan bumi tiga interaksi asas boleh
berlaku seperti yang ditunjukkan oleh rajah 2.4. Sebahagian kecil daripada tenaga insiden ini
akan dipantulkan, diserapkan dan/atau ditransmisikan. Hubungan antara ketiga-tiga interaksi
tenaga ini boleh dirumuskan sebagai:
EI () = ER () + EA () + ET ()
EI = tenaga insiden
ER = tenaga yang dipantulkan
EA = tenaga yang diserapkan
ET = tenaga yang ditransmisikan
= kesemua komponen tenaga adalah fungsi panjang gelombang
Universiti Kebangsaan Malaysia 21
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
29/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
E ( ) = tenaga insiden
E ( ) = E ( ) + E ( ) = E ( )
E ( ) = tenaga insidenI I
I R A T
E ( ) = tenaga yang di serapkanA E ( ) = tenaga yang di transmisikanT
Sumber : disesuaikan daripada Lillesand & Kiefer (1987)
Rajah 2.4: Interaksi Antara Tenaga Elektromagnet dengan Ciri-Ciri Permukaan Bumi.
Sudut insiden
Sudut pantulan
Pembalikansempurna
Pembalikanhampir sempurna
Pembalikanberbaur sempurna
Pembalikan berbaurhampir sempurna
Sumber : disesuaikan daripada Lillesand & Kiefer (1987)
Rajah 2.5 : Geometri Pantulan Objek
Universiti Kebangsaan Malaysia 22
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
30/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Rumus di atas melahirkan hubungkait antara mekanisma pantulan, penyerapan
dan pentransmian. Dua perkara yang penting mengenai hubungkait interaksi ini adalah:
Perkadaran tenaga yang dipantul, diserap dan ditransmisikan itu berbeza-beza untuk ciri-ciri muka bumi yang juga berbeza-beza kerana ia bergantung kepada jenis dan keadaan
ciri itu. Perkadaran tenaga inilah yang membolehkan pengkaji mengenali ciri bumi pada
imej yang dideriakan.
Pergantungan terhadap panjang gelombang, iaitu walaupun ciri permukaan bumi
mempunyai jenis dan keadaan yang serupa tetapi perkadaran tenaga boleh berbeza
apabila panjang gelombang itu berbeza. Dengan itu dua objek yang mudah diperbezakan
pada satu jalur panjang gelombang boleh menjadi sukar dikenalpasti pada jalur panjang
gelombang yang lain. Sistem penderiaan jauh banyak beroperasi di kawasan tenaga
pantulan. Oleh itu sifat pantulan ciri-ciri bumi sangat penting untuk tujuan pemahaman
dan penganalisaan sesuatu imej. Hubungan keseimbangan tenaga boleh dilahirkan
sebagai:
ER() = EI () - [EA () + ET ()]
iaitu tenaga yang dipantulkan adalah bersamaan dengan tenaga insiden yang berlaku terhadap
suatu objek itu setelah menolak tenaga yang diserapkan atau yang ditransmisikan oleh objek
itu. Cara sesuatu objek itu memantul tenaga juga penting dan bergantung kepada kekasaran
permukaan objek itu. Permukaan yang licin dan rata memberi pantulan secara sempurna
seperti pada cermin dan ini dipanggil pantulan spekular. Sudut pantulan begini bersamaan
dengan sudut pantulan insiden. Pantulan bebaur (atau Lambertian) pula berlaku pada
permukaan yang keseluruhannya kasar. Objek di bumi tidak memantul sempurna seperti
pada kedua ekstrim ini tetapi berlaku pada perantaraannya.
Rajah 2.5 memberikan beberapa geometri pantulan objek. Pantulan objek bergantung
kepada kekasaran permukaan objek dan bergantung terus pada panjang gelombang tenaga
insiden itu. Pada panjang gelombang radio, misalnya, permukaan yang lengkok berbatu
boleh kelihatan licin, manakala pada bahagian gelombang cahaya nampak, permukaan pasir
sudah kelihatan kasar. Secara am, sekiranya panjang gelombang tenaga insiden itu lebih
Universiti Kebangsaan Malaysia 23
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
31/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
kecil daripada variasi ketinggian permukaan atau kekasaran pada saiz zarah di permukaan,
maka pantulan menjadi berbaur.
Pantulan berbaur memberi maklumat spektrum mengenai sesuatu permukaan,
manakala pantulan spekular pula tidak begitu. Dalam kajian penderiaan jauh kita berminat
untuk mengukur sifat-sifat pantulan berbaur objek pada muka bumi. Sifat pantulan pada
permukaan bumi boleh dikira dengan mengukur bahagian tenaga insiden yang dipantulkan.
Ia diukur sebagai fungsi panjang gelombang dan dalam istilah kajian ini dipanggil pantulan
spektrum (P) dan definisikan sebagai:
ER() = tenaga panjang gelombang yang dipantulkan dari suatu objek
P = --------------------------------------------------------------------------------------- x 100
EI () = tenaga panjang gelombang insiden ke atas suatu objek
P = dijelaskan sebagai peratus.
Keluk pantulan spektrum suatu objek sebagai fungsi panjang gelombang didefinisikan
sebagai keluk pantulan spektrum. Konfigurasi keluk pantulan spektrum memberi maklumat
mengenai ciri-ciri spektrum suatu objek yang dikaji dan oleh itu sangat mempengaruhi
pengkaji dalam memilih kawasan panjang gelombang yang sesuai untuk kajianya. Rajah 2.6
berikut memberikan keluk pantulan spektrum yang tipikal untuk tumbuhan hijau, tanih yang
terdedah dan kering, serta badan air yang jernih. Keluk pantulan purata ini dikumpul
daripada pengukuran persampelan yang meluas. Tiga objek biasa bumi ini menunjukkan
keluk yang jauh berbeza dari segi pantulan spektrum masing-masing. Keluk tumbuhan hijau
yang sihat memperlihatkan beberapa puncak dan lembah dalam julat panjang gelombang
antara 0.4 m - 2.6 m. Pada bahagian spektrum cahaya nampak penentuan pencerapan
ditentukan oleh kandungan pigmen dalam daun. Klorofil menyerap dengan tingginya tenaga
pada panjang gelombang 0.45 m hingga 0.67 m. Mata manusia melihat tumbuhan
berwarna hijau kerana jalur spektrum ini dipantulkan, manakala bahagian yang diserapi oleh
tumbuhan adalah pada bahagian tenaga biru dan merah.
Universiti Kebangsaan Malaysia 24
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
32/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Tumbuhan yang layu dan mengalami tekanan kurang zat sehingga tumbuhan itu terencat
produktivitinya maka pengeluaran klorofil juga berkurangan atau terhenti terus. Hasilnya
menyebabkan tumbuhan itu kekurangan klorofil dan kurang daya penyerapan pada jalur biru
dan merah seperti yang ditunjukkan dalam rajah 2.7. Ini membolehkan pertambahan pada
pantulan bahagian merah sehingga tumbuhan kelihatan berwarna kuning iaitu kombinasi
warna hijau dan merah.
Pemantulan(%)
Tanih terdedah dan kering
Tumbuhan hijau
Air jernih
70
60
50
40
30
20
10
00.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6
Sumber : Lillesand, T.M. & R.W. Kiefer (1987)
Panjang gelombang (um)
Rajah 2.6 : Keluk Pantulan Spektrum Tipikal untuk Tumbuhan, Tanih dan Air
Universiti Kebangsaan Malaysia 25
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
33/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Pemantulan(%)
tumbuhan sihat
satelah diserang penyakit
satelah lama diserang penyakit60
40
20
00.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Panjang gelombang (um)
Rajah 2.7 : Kesan Penyakit Terhadap Pantulan Tumbuhan
Di bahagian spektrum dekat inframerah (0.7 m) pemantulan tumbuhan meningkat
dengan tingginya. Pada panjang gelombang 0.7 m ke 1.3 m sekeping daun secara tipikal
memantul tenaga insiden sebanyak 40% hingga 50%. Baki tenaga yang lebihnya
ditransmisikan dan hanya 5% sahaja tenaga yang diserapkan. Kebanyakan tenaga insiden ke
atas tumbuhan pada panjang gelombang melebihi 1.3 m diserapkan atau dipantulkan dan
sedikit sahaja yang ditransmisikan. Kekurangan pantulan tenaga berlaku pada panjang
gelombang 1.4, m 1.9 m dan 2.7 m kerana pada jalur-jalur ini penyerapan air adalah
tinggi. Jalur pada panjang gelombang ini juga dirujuk sebagai jalur-jalur pencerapan air.
Pantulan tenaga bertambah pada panjang gelombang 1.6 m dan 2.2 m. Secara amnya
panjang gelombang lebih daripada 1.3 m pantulan tenaga pada daun berhubung terus
dengan kandungan air di dalamnya secara songsang. Jumlah pantulan adalah fungsi
kandungan kelembapan dan ketebalan daun.
Keluk tanih tidak mempunyai variasi puncak pantulan tenaga yang lebih ketara. Ini
menunjukkan bahawa faktor yang mempengaruhi pantulan tanih bertindak kurang spesifik
terhadap jalur spektrum. Faktor yang mempengaruhi pantulan tenaga pada tanih adalah
kandungan kelembapan, tekstur, kekasaran permukaan, kandungan oxida besi dan kandungan
Universiti Kebangsaan Malaysia 26
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
34/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
bahan organan. Pertambahan kelembapan dalam tanih akan mengurangkan pantulan tenaga
dan paling ketara pada jalur 1.4 m, 1.9 m dan 2.7 m. Tanih berpasir kasar mempunyai
saliran yang baik dan oleh itu kurang kandungan air di dalamnya serta menghasilkan pantulan
tenaga yang tinggi.
Air mempunyai pantulan yang paling jelas. Ciri utama pada air adalah tenaga yang
diserapi pada panjang gelombang dekat inframerah. Semua badan air seperti laut, air tanih,
sungai, tasik atau objek yang mengandungi banyak air menyerap tenaga pada jalur dekat
inframerah. Untuk kajian penyelidikan yang perlu menentukan sempadan air jalur
penyerapan ini sangat membantu. Tetapi ada beberapa parameter mengenai air yang lebih
berguna dikaji pada jalur cahaya nampak. Misalnya pantulan pada badan air boleh berlaku
sekiranya air itu mengandungi banyak bahan terampai di dalamnya. Begitu juga dengan
kedalaman suatu badan air itu. Badan air yang jernih menyerap sedikit tenaga pada panjang
gelombang yang kurang daripada 0.6 m. Transmisi tenaga yang tinggi berlaku pada jalur
spektrum biru-hijau. Dengan kandungan bahan terampai yang tinggi pantulan pada bahagian
ini juga lebih tinggi daripada air yang berkeadaan jernih.
Rajah 2.8 memberikan ciri pemantulan spektrum pada dua jenis tumbuhan, iaitu
tumbuhan berdaun luruh dan konifer. Pemantulan jenis daun luruh lebih tinggi dikesani pada
panjang gelombang dekat infra merah. Rajah 2.9 menunjukkan air yang bersih memantul
pada kawasan panjang gelombang biru (0.45 m) sekiranya air tersebut mengandungi banyak
plankton di dalamnya. Sifat sedemikian membolehkan pemetaan kandungan klorofil dalam
air dilaksanakan dengan berkesan. Rajah 2.9 ini juga menunjukkan pemantulan air jernih
adalah sedikit sahaja pada semua panjang gelombang, manakala pemantulan akan meningkat
apabila air mengandungi bahan ampaian atau klorofil di dalamnya. Rajah 2.10 menunjukkan
pencerapan yang ketara (2.2 m) pada tiga jenis mineral, iaitu kaolinit, montmorilonit dan
muskovit. Bahagian panjang gelombang ini boleh membezakan ketiga-tiga mineral yang
penting dalam kajian luluhawa.
Universiti Kebangsaan Malaysia 27
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
35/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Rajah 2.8 : Ciri Pemantulan Spektrum bagi Tumbuhan Jenis
Berdaun Luruh dan yang Berjenis Konifer
Sumber: Lillisand & Kiefer (1987)
Tumbuhan berdaunluruh
50
40
30
20
10
0
Tumbuhan konifer
Pemantulan(%)
Biru Hijau Merah Dekat inframerah
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Panjang Gelombang (um)
Perbezaan nilaispektrum
Fitoplankton
0.0100.0300.1000.300
Sumber: Vincent (1997)
Panjang Gelombang (um)
Pemantulan(%)
10.0
7.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.7
0.50.4
0.3
0.2
0.10.4 0.5 0.6 0.7
Rajah 2.9 : Ciri Pemantulan Spektrum pada Air yang Mengandungi
Perbezaan Kepekatan Fitoplankton
Universiti Kebangsaan Malaysia 28
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
36/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
1.0 1.5 2.0 2.5
Panjang Gelombang (um)
Pemantulan(%)
Sumber Vincent (1997)
muskovit
Montmorilonit
kaolinit
H O2
Rajah 2.10 : Penyerapan Ketara Tiga Mineral pada Panjang Gelombang 2.2 m
2.4 INTERAKSI SINARAN ELEKTROMAGNET DI ATMOSFERA
Semua sinaran elektromagnet yang dikesani dalam penderiaan jauh menghadapi
rintangan di atmosfera. Imej yang dideria di angkasa perlu menembusi seluruh ketebalan
atmosfera. Imej yang dideriakan melalui penderia termas hanya mengesani tenaga terus dari
objek di bumi dan merentangi laluan yang lebih pendek. Pengaruh keseluruhan komponen
atmosfera terhadap imej yang dideriakan berbeza-beza mengikut jarak laluan yang terlibat,
syarat dan kekuatan tenaga yang dideriakan, keadaan atmosfera ketika itu dan panjang
gelombang yang dipilih. Penyerapan tenaga oleh molekul-molekul di atmosfera bolehmeresap seluruh tenaga itu. Penyerap sinaran solar yang paling efisien ialah wap air, karbon
dioksida, ozon dan oksigen. Penyerapan tenaga berlaku pada panjang gelombang ultra
lembayung dan bahagian inframerah yang dipantulkan.
Bahagian spektrum elektromagnet yang diserapi oleh gas di atmosfera tidak boleh
digunakan untuk penderiaan jauh manakala kawasan spektrum elektromagnet yang tidak
dipengaruhi atau diserapi oleh atmosfera atau yang hanya sedikit sahaja diserapi didefinisikan
sebagai jendela atmosfera. Data penderiaan jauh permukaan bumi hanya diperoleh daripada
Universiti Kebangsaan Malaysia 29
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
37/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
sistem yang beroperasi dalam lengkungan ini. Jendela atmosfera memberi laluan kepada
tenaga pantulan solar yang boleh dikesani seperti di bahagian cahaya nampak dan inframerah.
Bahagian lain yang boleh dikesani termasuklah pada panjang gelombang inframerah terma
dan gelombang mikro. Rajah 2.11 memberikan bahagian-bahagian jendela atmosfera yang
digunakan dalam kajian penderiaan jauh.
Di atmosfera cuaca seperti jerebu, kabus dan litupan awan boleh mengganggu
transmisi tenaga yang hendak dideriakan. Gangguan ini adalah dalam bentuk penghamburan
gelombang elektromagnet oleh zarah di atmosfera. Terdapat dua jenis kumpulan zarah yang
mengganggu pentransmisian di atmosfera. Pertama molekul atmosfera yang lebih kecil
daripada panjang gelombang sinaran seperti gas karbon dioksida, ozon dan nitrogen. Kedua
aerosol yang bersaiz lebih besar daripada panjang gelombang seperti titisan air, jerebu, habuk
dan kabut.
Universiti Kebangsaan Malaysia 30
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
38/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
0.5 1.0 1.5 2 3 4 5 10 15 20 30
UltraLembayung Nampak
Panjang gelombang (um)
H O
H O
1000
0
0
Inframerah
Transmisi
atmosfera(%)
Dekat dan tengah inframerah Inframerah terma
2
2
3
3
(a)
300 500 1000 0.5 1 5 10 50 80
Panjang gelombang (um)
Transmisi(%)
010
20
40
60
80
100
(b)
Inframerah jauh Gelombang mikro
Rajah 2.11 : Jalur Penyerapan di Atmosfera (a) pada Bahagian Cahaya Nampak,
Dekat Infamerah dan Infamerah Terma
(b) Bahagian Infamerah Jauh dan Gelombang Mikro
Universiti Kebangsaan Malaysia 31
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
39/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Pergerakan molekul di atmosfera yang bersaiz lebih kecil daripada panjang
gelombang sinar matahari dipanggil penyerakan Rayleigh (molekul gas (d) < ). Penyerakan
ini berkadar songsang dengan panjang gelombang, iaitu berkadar kuasa empat panjang
gelombang: -4
. Panjang gelombang yang pendek lebih mudah tersebar begini daripadagelombang yang panjang. Warna biru pada langit adalah hasil daripada penyerakan
Rayleigh. Sinar matahari berinteraksi dengan atmosfera dan menyerakkan bahagian
gelombang yang pendek, iaitu biru sehingga langit kelihatan berwarna biru. Pada waktu
terbit matahari dan maghrib matahari menyinari atmosfera pada jarak yang lebih jauh jika
dibanding pada kedudukan matahari waktu tengah hari. Dengan laluan yang lebih jauh ini
menyebabkan gelombang pendek habis terserak sehingga kelihatan hanya serakan gelombang
yang lebih panjang, iaitu oren dan merah yang mewarnai langit masa itu. Penyerakan
Rayleigh ialah penyebab utama menjadikan imej berjerebu dan tidak jelas. Imej begini
menghilangkan ketajaman dan kontras pada imej. Meletakkan pelapis di depan lensa yang
tidak mengtransmisikan gelombang pendek boleh mengurangkan gangguan kejerebuan pada
fotograf.
Perhatian mengenai serekan Rayleigh adalah perlu dalam mengkaji imej satelit
pelbagai spektrum. Penyerakan atmosfera pada jalur hijau (0.5 m 0.6 m) boleh berlaku
empat kali ganda daripada jalur dekat inframerah (0.7 m 0.8 m) seperti yang ditunjukkan
pada rajah 2.12a. Pembetulan radiometrik pada imej ini membantu mengwangkan gangguan
serekan itu.
Penyerakan Mie pula boleh berlaku sekiranya zarah-zarah di atmosfera itu
mempunyai diameter yang sama dengan panjang gelombang sinaran (d=). Wap air dan
habuk ialah penyebab utama penyerakan Mie. Penyerakan ini mempengaruhi gelombang
yang lebih panjang jika dibanding dengan penyerakan Rayleigh. Penyerakan Rayleigh lebih
dominan berlaku di atmosfera manakala pergerakan Mie pula berlaku pada ketika atmosfera
berawan penuh dan bercuaca mendung. Rajah 2.12b memberikan kesan peyerakan aerosal
(Mie) dan sudut matahari terhadap sinaran yang ditransmisikan kepermukaan bumi.
Penyerakan tidak memilih terjadi apabila diameter zarah di atmosfera lebih besar
daripada gelombang sinaran tenaga. Titisan air pada atmosfera menyebabkan pernyerakan
tidak memilih berlaku kerana zarah air bersaiz antara 5-100 m dan penyerakkan yang
Universiti Kebangsaan Malaysia 32
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
40/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
berlaku pada cahaya nampak dan dekat/mid inframerah adalah serupa. Oleh itu penyerakan
dipanggil tidak memilih. Pada panjang gelombang cahaya nampak kuantiti yang diserakkan
pada cahaya biru, hijau dan merah adalah sama dan ini yang menyebabkan kabus dan awan di
langit kelihatan putih. Penyerakan di atmosfera menambahkan kecerahan dan keterangan
manakala penyerapan pula mengurangkan kecerahan pada pengukuran spektrum dan ciri-ciri
imej bumi yang dikaji.
2.5 PENDERIA DAN PENTAS DERIA
Bahagian awal bab 2 membincangkan hal mengenai punca tenaga untuk penderiaan
jauh, interaksi punca tenaga dengan molekul atmosfera dan interaksi tenaga dengan ciri-ciri
di mukabumu seperti tumbuhan, tanih, air dan bahan mineral. Berikut dibincangkan pula
mengenai alat penderia satelit yang digunakan untuk mengimej objek dibumi dan pentas
penderia yang membawa alat penderia itu. Penderia satelit boleh didefinisikan sebagai
sebuah instrumen untuk mengesan dan merakam tenaga elektromagnet yang berhubung
dengan objek atau fenomena yang dikaji. Kajian penderiaan jauh kebanyakanya
menggunakan penderia pengimbas optik yang boleh mengesani spektrum yang lebih lebar
dari jalur cahaya nampak hingga ke kawasan jalur terma. Sifat penderia optik ditentukan oleh
eleman spektrum, radiomatrik dan geomatrik. Secara umum penderia elektro-optik yang
digunakan dalam sistem penderiaan jauh mempunyai beberapa komponen penting seperti
yang ditunjukkan dalam rajah 2.13 :
Sinaran yang membawa isyarat yang dideriakan berciri optik hingga ke peringkat
pengesan di mana alat ini ditransdusikan ke isyarat elektronik. Operasi pengimbas juga
menukarkan maklumat ruang ke isyarat temporal yang bersambungan dan diproses lagi
hingga ke alat penukar analog/digit. Di sini ia dikuantisasikan ke nilai diskret nombor digit
(DN) yang mewakili piksel imej.
Universiti Kebangsaan Malaysia 33
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
41/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Sudut dongakan matahari Sudut dongakan mataha
RayleighMie
(a) (b)
1.00
0.90
0.80
0.70Transmisi
0.60
0.50
1.00
0.90
0.80
0.70Transmisi
0.60
0.5090 80 70 60 50 40 30 20 10
0 0 0 0 0 0 0 0 0
90 80 70 60 50 40 30 0 0 0 0 0
0.5 - 0.6 um
0.6 - 0.7 um
0.7 - 0.7 um
0.8 - 1.1 um
Rajah 2.12 (a) & (b) : Kesan Serakan Rayleigh (a) dan Mie (b) dan Matahari Terhadap T
di Transmisikan ke Bumi.
Universiti Kebangsaan Malaysia
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
42/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
SinaranPenderia Pengimbas Pengimej optik ElektroniPengesan
SISTEM PEPenapis spektrumatau elemen serakan
Ketinggian pentas deriaGerakan pentas deria
Rajah 2.13 : Komponen Primer Dalam Sistem Penderiaan Jauh Elektr
Sumber : Schowengerdt 1997
Universiti Kebangsaan Malaysia
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
43/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Secara umumnya teknologi penderiaan jauh menggunakan tiga jenis pengimej
multispektrum untuk menderia imej bumi. Jenis pertama ialah pengesan diskret dan cermin
pengimbas. Jenis penderia begini digunakan olehLandsat Multispektrum Scanner(MSS);
Landsat Thematic Mapper(TM); NOAA Advance Very High Resolution Radiometer
(AVHRR) dan Pesawat Udara Pengimbas (AMS). Jenis kedua ialah ikatan linear (Linear
Arrays) yang digunakan oleh Penderia SPOT, High Resolution Visible (HRV). Jenis ketiga
dinamakan Pengimej Spektrometri yang menggunakan ikatan linear dan kumpulan ikatan
keluasan. Penderia utama yang menggunakanya ialah Compact Airborn Spectrographic
Image CASI; Multispectral Electro-Optical Imaging System (MEIS) dan Moderate
Resolution Imaging Spectrometer(MODIS). Jadual 2.4 memberikan sistem penderia yang
kerap digunakan dan bahagian spektrum yang dikesannya. Kini terlalu banyak sistem
penderia yang digunakan oleh pelbagai negara dengan kebolehan untuk mengesan bahagian
jalur yang khusus. Senarai nama penderia ini diberikan dalam appendik 1.
Pentas penderia yang mengangkut alat penderia ini juga ditentukan dari segi jenis
pesawat dan ketinggian pentas itu ketika mengimej permukaan bumi. Rajah 2.4 memberikan
perincian mengenai pengkelasan penderia mengikut jenis dan ketinggian manakala Appendik
2 juga memberikan perincian senarai mengenai pentas penderia kini dan yang dicadangkan
buat masa hadapan. Perbincangan mengenai satelit sumber bumi dilanjutkan lagi pada bab 5
dengan perbincangan mengenai satelit Landsat dan SPOT dari segi penggunaan dan
penafsirannya.
Universiti Kebangsaan Malaysia 35
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
44/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Universiti Kebangsaan Malaysia 35
Jadual 2.4 Sistem Penderia dan Bahagian Spektrum yang Dikesani
Sistem Penderia Bahagian spektrum yang dikesani
MSS Cahaya nampak dan dekat inframerah
TM Cahaya nampak, dekat inframerah, gelombang pendek
inframerah, inframerah terma
ETM+ Cahaya nampak, dekat inframerah, gelombang pendek
inframerah, inframerah terma dan penkromat.
HRV Pankromat, cahaya nampak,dekat inframerah
AVHRR Cahaya nampak, dekat inframerah, gelombang pendek
inframerah, inframerah terma
MODIS Cahaya nampak, dekat inframerah, gelombang pendek
inframerah
ASTER Gelombang pendek inframerah, inframerah terma
MISR Cahaya nampak dan dekat inframerah
IRS-IC pankromat
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
45/107
BAB 3
RESOLUSI DATA
3.1 PENGENALAN
Data daripada penderiaan jauh menyediakan pandangan sinoptik muka bumi yang
meliputi kawasan yang luas. Dari pandangan itu, tumpuan dapat diberikan kepada ciri yang
hendak dikaji. Resolusi data merujuk kepada kebolehan sistem penderiaan jauh membezakan
suatu objek itu dari suatu tempat. Ia merupakan parameter yang sangat penting untuk
menjelaskan prestasi sistem penderiaan jauh yang dipilih. Resolusi data penting dalam kajian
mengesan perubahan dan kualiti analisisnya bergantung kepada sistem penderia yang
digunakan dan ciri-ciri persekitaran ketika pengesanan dilakukan. Terdapat empat jenis
resolusi untuk mengesan perubahan ciri bumi, iaitu resolusi spektrum, resolusi radiometrik,
resolusi ruang dan resolusi temporal.
Perolehan data melalui penderiaan jauh khusus untuk menyelesaikan masalah
penyelidikan mempunyai kekangan tertentu. Perolehan data bagi mengukur dan menentukan
litupan tumbuhan misalnya, memerlukan pengetahuan tentang parameter yang boleh diukur
dan yang tidak boleh diukur menerusi penderiaan jauh. Pemetaan hutan dan perubahan
gunatanah mudah dikesan tetapi penentuan spesis spesifik pada tumbuhan tidak mudah
dikenal pasti.
3.2 RESOLUSI SPEKTRUM
Resolusi spektrum berkait dengan kelebaran jalur panjang gelombang yang
dideriakan. Liputan spektrum pula menerangkan jumlah dan julat spektrum saluran pada
imej. Bahan muka bumi yang berbeza bertindak balas terhadap sinaran elektromagnet dengan
Universiti Kebangsaan Malaysia 37
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
46/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
cara yang berbeza juga. Dari itu, keluk spesifik tindak balas spektrum atau signatur spektrum
( spectural signature) boleh ditentukan bagi tiap-tiap jenis bahan. Bahan asas seperti mineral
yang spesifik boleh dikenal pasti hanya dengan mengikuti asas signatur spektrum bagi bahan
ini.Tetapi bahan komposit seperti tanih (yang mengandungi pasir, kelodak, lempung dan
bahan organan) sukar untuk dikenal pasti kerana adanya pelbagai bahan ini yang tidak
memberikan tanih pengenalan spektrum yang unik. Penderia pada umumnya menyampel
spektrum elektromagnet dengan mengesan sinaran yang bergabung pada beberapa julat
panjang gelombang. Sebagai contoh, sesuatu penderia yang peka pada panjang gelombang
julat antara 0.4 m-0.5 m menderia cahaya biru. Julat ini merujuk kepada jalur spektrum
atau saluran data pada spektrum itu.
Alat pengimbas pada pesawat udara biasa digunakan untuk memberi pertambahan
pada maklumat resolusi spektrum jika dibanding dengan pengimbas yang dibawa oleh satelit.
Spektrometer boleh digunakan di makmal dan lapangan untuk mengenal pasti jenis mineral
yang spesifik dengan tepatnya. Satelit yang membawaHigh Resolution ImagingSpectometer
(HIRIS ) mempunyai lebar jalur lebih kurang 10 m untuk membolehkannya mengenal pasti
hampir semua mineral.
Sistem penderia yang berbeza-beza merakamkan pantulan tenaga elektromagnet pada
bahagian jalur yang berbeza-beza. Landsat MSS misalnya merakam tenaga dalam empat jalur
multispektrum manakala Spot HVR pula merakam tiga jalur multispektrum dan satu jalur
pankromat. Landsat TM merakamkan enam jalur optik yang sempit dan satu jalur terma.
Pengkaji perlu memilih jalur yang paling baik untuk kajian masing-masing. Jadual 3.1
memberikan penjelasan mengenai beberapa jalur yang dideriakan oleh penderia satelit
SPOT, Landsat TM dan MSS, NOAA-AVHRR dan AM1-MODIS. Bagaimanapun, kajian
mengenai pengesanan perubahan pada suatu kawasan itu tidak boleh menggunakan jalur yang
tidak sesuai. Contohnya, jalur 1 (biru) pada Landsat TM tidak boleh disamakan dengan
mana-mana jalur daripada SPOT atau Landsat MSS kerana kedudukan jalur yang berbeza.
Algoritma yang digunakan juga tidak membolehkan penggunaan jalur yang tidak sesuai ini.
Instrumen terkini MODIS memberikan pengesanan yang begitu meluas melibatkan
sebanyak 36 jalur yang merentasi jalur biru hingga ke inframerah terma.
Universiti Kebangsaan Malaysia 38
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
47/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Jadual 3.1 : Penderia Satelit dan Resolusi Spektrum
Resolusi SpektrumPenderia Satelit
Jalur Spektrum dalam m
Landsat MSS L:0.5 0.6 (Hijau)
4:0.8 1.1 (Dekat Inframerah)
2:0.6-0.7 (Merah) 3:0.7-0.8 (Dekat Inframerah)
Landsat TM 1:0.45 0.52 (Biru)
4:0.76 0.90 (Dekat Inframerah)
7:1.08 2.35 (Inframerah Tengah)
2:0.52 0.60 (Hijau)
5:1.55 1.75 (Inframerah Tengah)
3:0.63 0.69 (Merah)
6:10.4 12.5 (Terma)
SPOT HRV 1:0.50 0.59 (Hijau)
4:0.51 0.73 (Pankromat)
2:0.61 0.68 (Merah) 3:0.79 0.89 (Dekat Inframerah)
NOAA-
AVHRR
1:0.58 0.68 (Merah)
4:10.3 11.3 (Pankromat)
2:0.72 1.10 (Dekat Inframerah)
5:11.5 12.5 (Terma)
3:3.55 3.93 (Inframerah Tengah)
AM1-MODIS 1:0.620 0.67 (Merah)
4:0.545 0.565 (Hijau)
7:2.105 2.155 (Inframerah Tengah)
10:0.483 0.493 (Biru)
13:0.662 0.672 (Merah)
15:0.862 0.877 (Dekat Inframerah)
19:0.915 0.965 (Dekat Inframerah)
22:3.929 3.989 (Inframerah Tengah)
25:4.482 4.549 (Inframerah Tengah)
28:7.175 7.475 (Inframerah Tengah)
31:10.780 11.280 (Terma)
34:13.485 13.785 (Terma)
2:0.841 0.876 (Dekat Inframerah)
5:1.230 1.250 (Inframerah Tengah)
8:0.405 0.420 (Biru)
11:0.526 0.536 (Hijau)
14:0.673 0.683 (Merah)
17:0.90 0.92 (Dekat Inframerah)
20:3.660 3.840 (Inframerah Tengah)
23:4.020 4.080 (Inframerah Tengah)
26: 1.360 1.390 (Inframerah Tengah)
29:8.400 8.700 (Inframerah Tengah)
32:11.770 12.270 (Terma)
35:13.785 14.085 (Terma)
3:0.459 0.479 (Biru)
6:1.628 1.652 (Inframerah Tengah)
9:0.438 0.448 (Biru)
12:0.546 0.556 (Hijau)
15:0.743 0.753 (Dekat Inframerah)
18:0.931 0.941 (Dekat Inframerah)
21:3.929 3.989 (Inframerah Tengah)
24:4.433 4.498 (Inframerah Tengah)
27:6.535 6.895 (Inframerah Tengah)
30 : 9.580 9.880 (Inframerah Tengah)
33: 13.185 13.485 (Terma)
36:14.085 14.385 (Terma)
Universiti Kebangsaan Malaysia 39
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
48/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
3.3 RESOLUSI RUANG
Resolusi ruang dijelaskan sebagai peringkat pemilihan kawasan ruang yang
dipamerkan oleh sesuatu imej. Ini boleh dijelaskan dengan ukuran objek yang paling kecilyang boleh dicam sebagai satu entiti yang berasingan pada suatu imej itu ataupun
dilambangkan dengan satu piksel. Resolusi ruang berkait terus dengan piksel pada imej.
Contohnya satu piksel pada imej satelit bersamaan dengan satu saiz butiran pada fotograf.
Manakala resolusi ruang pada imej satelit bersamaan dengan skala fotograf.
Mengenal pasti sesuatu objek pada imej melibatkan pertimbangan dari segi kontras
imej resolusi ruang. Bentuk objek juga penting untuk membantu penentuan sesuatu objek itu.
Contohnya objek yang linear, berjajar dan bersambung lebih mudah dikenal pasti pada imej
satelit daripada objek yang bulat atau bujur. Oleh itu, jalan raya, sungai, transmisi tiang
elektrik mudah dicam dalam imej. Saiz suatu piksel pula adalah fungsi pentas dan penderia
satelit. Manakala pengecaman sesuatu objek boleh berubah mengikut tempat ke tempat dan
dari semasa ke semasa.
Piksel yang mempunyai pemantulan yang kontrasnya jelas daripada persekitaran
akan memberi pengecaman yang mudah melalui 2-4 piksel sahaja. Sering juga imej memberi
kombinasi sinaran bagi piksel secara berlonggok. Kelicinan permukaan juga memainkan
peranan dari segi memberi kesan kepada kekuatan dan arah sinaran yang kemudian
menentukan kontras imej itu. Saiz suatu piksel pada pengimbas pesawat udara atau satelit
adalah fungsi penderia (optik dan kadar persampelan) serta pentas penderia (ketinggian dan
halaju). Landsat MSS mempunyai saiz piksel yang nominal iaitu 60m x 80m dan
mengeluarkan imej yang berterusan dengan skala 1 : 100,000. Oleh itu, CZCS mempunyai
saiz piksel 800m x 800 m dan memberi skala 1 : 1,000,000. CZCS mempunyai ruang liputan
yang sangat luas tetapi tidak dapat memberikan perincian pada ciri-ciri individu objek
tertentu berbanding dengan Landsat MSS. Satelit yang dilancarkan kemudian seperti
Landsat, TM atau SPOT, HRV mempunyai piksel yang lebih baik, iaitu TM 30m dan SPOT
10/20 m. Saiz piksel ini boleh memberikan perincian pada suatu ciri yang spesifik dan boleh
menjanakan data yang sangat banyak bagi kajian yang mempunyai liputan kawasan yang
luas.
Universiti Kebangsaan Malaysia 40
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
49/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Pengukuran pada imej yang dideriakan diperoleh daripada sampel permukaan bumi
menggunakan sudut penglihatan yang tetap (constant view angle).Sudut ini dikenali sebagai
medan pandangan serta merta atau Instantaneous Field Of View (IFOV) dan memerlukan
kawasan permukaan bumi yang dipandang untuk membina satu piksel. Jadual 3.2
memberikan beberapa penderia setelit yang biasa digunakan dan resolusi ruang yang
berkaitan dengannya.
Jadual 3.2 : Penderia Satelit dan Resolusi Ruang
Penderia Satelit Resolusi ruang yang merujuk pada IFOV
dalam (m/km)
Landsat MSS Jalur (4-7/1-4) 80m
Landsat TM Jalur 1,2,3,4,5,&7 : 30m
Jalur 6:120m
SPOT HRV Jalur 1-3 : 20m
Jalur 4 : 10m
NOAA-AVHRR Jalur 1-5 : 1.1km
AM1-MODIS Jalur 1-2 : 250m
Jalur 3-7 : 500m
Jalur 8-36 : 1km
Satu lagi aspek ruang pada imej adalah keluasan liputan bagi satu pandangan imej. Ini
dipanggil kelebaran swath yang menyeberangi orbit satelit atau laluan pesawat udara.
Kelebaran swath ini berbeza mengikut ketinggian pentas deria dan jumlah sudut pengimbas.
Sesuatu penderia yang menggunakan sudut pengimbas imej yang lebar akan mengeluarkan
imej yang mempunyai banyak herotan hasil daripada pengaruh lengkungan bumi dan
panorama. Bagi kes ini saiz piksel ditentukan pada nadir.
Universiti Kebangsaan Malaysia 41
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
50/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
3.4 RESOLUSI RADIOMETRIK
Resolusi radiometrik didefinisikan sebagai jumlah tenaga yang diperlukan untuk
menambah satu nilai piksel dengan satu kuantisasi atau kiraan keterangan. Keluasanradiometrik adalah julat dinamik atau jumlah peringkat keterangan yang maksimum yang
boleh dirakam oleh sesuatu sistem penderia itu. Kebanyakan imej penderiaan jauh direkodkan
dengan peringkat keterangan antara 0-255. Peringkat sinaran yang minimum yang boleh
dicam atau diketahui dirakamkan sebagai 0 dan sinaran maksimum sebagai 255.
Nilai terang pada setiap lokasi piksel itu diwakili dengan nombor digit dari 0-255.
Nilai keterangan bersamaan sifar dilihat sebagai warna hitam manakala putih mewakili yang
paling terang iaitu 253. Julat angka ini juga dipanggil sebagai resolusi lapan bits kerana
semua nilai dalam julat ini diwakili oleh lapan bits dalam komputer. Resolusi radiometrik
pada imej digit sama dengan jumlah ton pada imej fotograf udara kerana kedua-dua berkait
terus dengan kontras pada imej. Dalam memproses imej peringkat keterangan dirujuk sebagai
nombor digit (digital number) atau DN.
Mata manusia boleh mempersepsikan sebanyak 20-30 perbezaan pada pemeringkatan
julat kelabu dalam imej. Walau bagaimanapun, penambahan resolusi yang mempunyai lebih
daripada 30 peringkat sukar untuk dibezakan dengan mata kasar. Penggunaan teknik
mentafsir imej menerusi digit diperlukan untuk memanfaatkan resolusi radiometrik yang
lebih banyak ini.
Penyerakan sinaran oleh atomsfera dan kesan penyerapan boleh mengurangkan
ketelusan radiometrik pada imej dengan mengurangkan diskriminasi antara sinaran yang
berbeza ( terutama pada panjang gelombang yang pendek). Kaedah memperbaiki kontras
pada imej untuk tujuan tafsiran dan persembahan boleh dilakukan melalui proses penjelasan
imej. Bagaimanapun, teknik penjelasan imej secara digit ini tidak boleh memperbaiki
resolusi radiometrik pada data itu, kerana resolusi radiometrik bergantung kepada alat
penderia yang digunakan dan juga kontras visual pada sesuatu imej itu. Jadual 3.3
memberikan beberapa penderia satelit yang biasa digunakan dan resolusi radiometrik yang
berkaitan dengannya.
Universiti Kebangsaan Malaysia 42
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
51/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
Universiti Kebangsaan Malaysia 43
Jadual 3.3 : Penderia Satelit dan Resolusi Radiometrik
Penderia Satelit Resolusi Radiometrik
Landsat 1,2 & 3; MSS 6-Bit (64 peringkat)Landsat 4 & 5 TM 8 Bit (256 peringkat)
NOAA-AVHRR 10 Bit (1024 Peringkat)
EOS-MODIS 12 Bit, (4096 peringkat)
3.5 RESOLUSI TEMPORAL
Resolusi temporal bagi data yang dideriakan merujuk kepada pusingan ulangan atau
sela antara perolehan imej yang berturutan. Pusingan ini ditetapkan untuk pentas pesawat
angkasa oleh sifat-sifat orbit. Satelit memberikan liputan yang berulang dengan kos yang
kurang. Tetapi kelemahan penetapan masa pada pesawat angkasa ini selalu juga bertembung
dengan liputan awan yang tebal dan cuaca yang buruk dan boleh merendahkan kualiti imej
yang dideriakan. Bertambah sukar lagi bila kerja lapangan perlu dibuat serentak dengan
perolehan imej yang dideriakan. Jadual 3.4 memberikan beberapa penderia satelit danresolusi tempoh yang kerap digunakan oleh pengkaji penderiaan jauh.
Jadual 3.4 : Penderia Satelit dan Resolusi Temporal
Penderia Satelit Resolusi Temporal
Landsat 1,2 & 3; MSS 18 hari (setiap 251 orbit)
Landsat 4 & 5 TM 16 hari (setiap 233 orbit)
SPOT HRV 26 hari
NOAA-AVHRR 12 jam
EOS-MODIS 2 hari
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
52/107
BAB 4
PENDERIAAN GELOMBANG MIKRO
4.1 PENGENALAN
Sistem penderiaan jauh yang menggunakan gelombang mikro telah dilancarkan awal
1950an untuk tujuan yang berkaitan dengan angkatan tentera. Radar adalah penderiaan
gelombang mikro yang dibawa oleh satelit sumber bumi masa kini untuk mengimej
permukaan bumi. Penderiaan boleh dilakukan pada waktu siang dan malam dalam semua
keadaan cuaca kerana sistem ini tidak bergantung kepada tenaga electromagnet sepertimana
sistem optik lain.
Kegunaan imej radar oleh sektor awam bermula dalam tahun 1960an menerusi
pemetaan beberapa kawasan di Panama, Venezuela dan Brazil yang menggunakan Side
Looking Airborne Radar(SLAR). Imej dari SLAR juga digunakan untuk tujuan pemantauan
permukaan lautan bagi menentukan keadaan angin, ombak dan ais.
Penderiaan jauh gelombang mikro dari angkasa bermula dengan pelancaran SEASAT
pada 1978 dan disambung oleh Shuttle Imaging Radar (SIR) dalam tahun 1980an.
Seterusnya, ia diikuti oleh satelit ERS-1, ERS-2 kepunyaan Agensi Angkasa Eropah atau
European Space Agency dan juga Japanese Earth Resources Satellite (JERS-1) kepunyaan
Jepun. Secara umumnya, penggunaan imej daripada sistem optik melebihi penggunaan dataradar. Ini kerana data radar sukar diperoleh jika dibandingkan dengan data Landsat ataupun
SPOT. Begitu juga dengan pengguna yang kurang didedahkan dengan kaedah kegunaan
radar dalam menjalankan penyelidikan mereka.
Penyelidikan oleh kumpulan kerja radar, yang sebahagian besarnya berpunca daripada
Pusat Data Radar, Jet Propulsion Laboratory di Pasadena dan Goddard Space Centre
Greenbelt Amerika Syarikat, telah mendedahkan kepada pengkaji yang berminat mengenai
pelbagai kegunaan penyelidikan yang boleh memanfaatkan imej radar ini. Kini pengedaran
Universiti Kebangsaan Malaysia 44
8/14/2019 Buku Pen Gen Alan Penderiaan Jauh
53/107
Pengenalan Penderiaan Jauh
imej yang lebih meluas dengan harga yang berpatutan, memudahkan lagi perolehan dan
penyebaran data ke seluruh dunia akademik. Jenis pen