buku pen gen alan penderiaan jauh

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


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]


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


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


5/107


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




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


8/107

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


43600 Bangi

Selangor


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.



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


11/107


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



12/107


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



13/107


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.



14/107


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



15/107


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.



16/107


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).



17/107



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.


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.



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)



20/107


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



21/107


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:



22/107


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



23/107


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



24/107


pengimbas terma dan juga pengimbas multispektrum. Penggunaan tenaga aktif pula dikesani

oleh penderia gelombang mikro radar. Pada panjang gelombang antara 1 mm - 1 m.



25/107


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



26/107


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.



27/107


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



28/107


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



29/107


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



30/107


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



31/107


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.



32/107


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)


Rajah 2.6 : Keluk Pantulan Spektrum Tipikal untuk Tumbuhan, Tanih dan Air



33/107


Pemantulan(%)

tumbuhan sihat

satelah diserang penyakit

satelah lama diserang penyakit60

40

20

00.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9


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



34/107


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.



35/107


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)


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



36/107


1.0 1.5 2.0 2.5


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



37/107


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.



38/107


0.5 1.0 1.5 2 3 4 5 10 15 20 30

UltraLembayung Nampak


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


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



39/107


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



40/107


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.



41/107


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.



42/107


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



43/107


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.



44/107



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


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



46/107


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.



47/107


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)


7:1.08 2.35 (Inframerah Tengah)

2:0.52 0.60 (Hijau)


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)


5:11.5 12.5 (Terma)


AM1-MODIS 1:0.620 0.67 (Merah)

4:0.545 0.565 (Hijau)


10:0.483 0.493 (Biru)

13:0.662 0.672 (Merah)






31:10.780 11.280 (Terma)

34:13.485 13.785 (Terma)



8:0.405 0.420 (Biru)

11:0.526 0.536 (Hijau)

14:0.673 0.683 (Merah)




26: 1.360 1.390 (Inframerah Tengah)


32:11.770 12.270 (Terma)

35:13.785 14.085 (Terma)

3:0.459 0.479 (Biru)


9:0.438 0.448 (Biru)

12:0.546 0.556 (Hijau)






30 : 9.580 9.880 (Inframerah Tengah)

33: 13.185 13.485 (Terma)

36:14.085 14.385 (Terma)



48/107


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.



49/107


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.



50/107


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.



51/107



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


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



53/107


imej yang lebih meluas dengan harga yang berpatutan, memudahkan lagi perolehan dan

penyebaran data ke seluruh dunia akademik. Jenis pen

buku pen gen alan penderiaan jauh

Documents