PENGINDERAAN JAUH SISTEM TERMAL

KELOMPOK 4STELLA L. TOBING201364047M. ASSIZ MAHU201364042ALDONAL LETERULU201364049WEHELMINA OPEM201264041

Pendahuluan

Latar BelakangPenginderaan jauh(atau disingkatinderaja) adalah pengukuran atau akuisisi data dari sebuah objek atau fenomena oleh sebuah alat yang tidak secara fisik melakukan kontak dengan objek tersebut atau pengukuran atau akuisisi data dari sebuah objek atau fenomena oleh sebuah alat dari jarak jauh, (misalnya daripesawat,pesawat luar angkasa,satelit,kapalatau alat lain.Inderaja berasal daribahasa Inggrisremote sensing,bahasa Perancistldtection,bahasa Jermanfernerkundung,bahasa Portugissensoriamento remota,bahasa Spanyolpercepcion remotedanbahasa Rusiadistangtionaya. Pada masa modern, istilah penginderaan jauh mengacu kepada teknik yang melibatkan instrumen di pesawat atau pesawat luar angkasa dan dibedakan dengan penginderaan lainnya sepertipenginderaan medisataufotogrametri.Dalam kerjanya penginderaan jauh terdiri atas beberapa komponen yaitu sistem tenaga, atmosfer, interaksi antara tenaga dan objek, wahana dan sensor (sensor fotografik dan sensor nonfotografik), perolehan data dan pengguna data. Pada makalah ini lebih membahas mengenai penginderaan jauh nonfotografik sistem termal.Penginderaan jauh sistem termal adalah penginderaan jauh yang memanfaatkan pancaran suhu suatu benda. Semua benda memancarkan panas yang disebabkan oleh gerak acak partikelnya. Gerak acak ini menyebabkan gesesarn antara partikel benda dan menimbulkan peningkatan suhu sehingga permukaan benda itu memancarkan panasnya. Meskipun semua benda di permukaan bumi memancarkan panas, jumlah panas yang dipancarkan tidak sama bagi tiap benda. Jumlah panas yang dipancarkan oleh tiap benda dipengaruhi oleh tiga faktor, yaitu : panjang gelombang yang digunakan untuk mengukur atau menginderanya, suhu permukaan benda, dan nilai pencarannya. Dengan Sistem penginderaan jauh termal ini, maka perekaman data dapat dilakukan baik pada siang maupun malam hari, dengan kondisi cuaca yang memungkinkan. TujuanMahasiswa dapat menjelaskan dasar-dasar, keunggulan dan kelemahan, geometrik, penafsiran citra dan pemanfaatan sistem termal.Dasar-Dasar Sistem Termal

I. TenagaDalam pengindraan jauh sistem termal harus ada tenaga untuk memantulkan atau memancarkan objek di permukaan bumi. Tenaga yang digunakan adalah tenaga elektromagnetik, dengan sumber utamanya adalah matahari.1. Pancaran Tenaga Termala. Asas Pancaran Semua benda memancarkan panas yang disebabkan oleh gerak acak partikelnya. Panas di dalam benda di sebut dengan tenaga kinetik (Tkin), sedang panas yang dipancarkan disebut tenaga pancaran atau tenaga radiasi (Trad). Tenaga pancaran suatu benda lebih kecil dibandingkan dengan tenaga kinetik. Tenaga elektromagnetik yang dipancarkan oleh suatu benda disebut tenaga pancaran yang besarnya diukur dengan Watt cm. Pada penginderaan jauh sistem termal, untuk mengukur atau merekam suhu pancaran berbagai benda digunakan sensor dengan dua jendela atmosfer, yaitu pada panjang gelombang 3,5-5,5 m dan 8-14 m. Pada panjang gelombang tersebut hambatan atmosfer relatif kecil sehingga tenaga termal dapat melaluinya.b. Perpindahan Panas Panas dapat berpindah tempat melalui tiga cara yaitu: Konduksi, perpindahan panas melalui interaksi antara molekul benda, contoh: jika kita merebus makanan. Konveksi, perpindahan panas yang terjadi oleh benda panas yang berpindah tempat, contoh: perpindahan panas pada air yang direbus Radiasi, perpindahan panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik, contoh: panas matahari.2. Variasi Pancaran Tenaga Termala. Panjang Gelombang Hukum pergeseran Wien menyatakan bahwa pancaran benda berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Puncak pancaran benda yang lebih panas terjadi pada gelombang yang lebih pendek. Penginderaan jauh yang menggunakan pencaran matahari (6000K) dapat memperoleh pancaran terbaiknya pada panjang gelombang 0,55 m, sedangkan jika menggunakan tenaga pancaran bumi (300K) atau tenaga termal akan memperoleh pancaran terbaik pada panjang gelombang 10 m.b. Suhu Permukaan Benda Jumlah tenaga termal yang dipancarkan oleh tiap benda berbanding lurus terhadap pangkat empat suhu absolutnya dan berbanding lurus pula terhadap nilai pancarannya.

HukumStefan-Boltsmann;W = eTKeterangan:W = jumlah tenaga termal yang dipancarkan oleh benda = konstante Stefan Boltsmann e = nilai pancaran bendaT = suhu absolut benda

Perubahan suhu benda dipengaruhi oleh sifat termal benda, yaitu: Konduktivitas Termal: Tingkat penerusan panas melalui suatu benda yang diukur dengankal cm-1 det-1 oC.Contoh batuan bukan konduktor yang baik tetapi lebih baik dari logam, daerah kota merupakan konduktor yang baik dari daerah desa. Kapasitas Termal: Yaitu kemampuan benda untuk menyimpan panas. Hal ini perlu dibedakan dengan suhu, untuk penjelasannya dengan membandingkan benda berupa tiga bola berukuran sama degan suhu yang sama yaitu Riolit, Limestone dan Sandstone. Setelah ketiga benda tersebut dipanaskan, kemudian diletakkan diatas parafin yng tebal maka sandstone akan mencairkan parafin lebih lama. Sandstone mempunyai kapasitas termal lebih tinggi. Kebauran Termal: Kemampuan suatu benda untuk memindahkan panas matahari dari permukaan benda itu kebagian dalamnya. Ketahanan Termal: Ukuran tanggapan suatu benda terhadap perubahan suhu, diukur didalam kal-2.det-1/2.oC-1. variasi suhu harian permukaan benda pada dasarnya mengikuti variasi pemanasan oleh sinar matahari. Benda dengan ketahanan termal lebih besar ia lebih tahan terhadap perubahan suhu, pada siang hari lebih dingin sedangkan pada malam hari lebih panas.c. Nilai Pancaran Berdasarkan hukum StefanBoltzmann bahwa jumlah tenaga pancaran suatu benda dipengaruhi oleh nilai pancaran benda itu dan oleh suhu permukaannya.3. Penginderaan Jauh dengan Tenaga TermalYang perlu dipahami dalam penginderaan jauh dengan tenaga termal ini yaitu : Sifat termal obyek Sifat pancaran obyek Variasi suhu hariannya

II. SensorDidalam penginderaan jauh sistem termal suhu pancaran yang berasal dari obyek dipermukaan bumi dan mencapai sensor termal direkam oleh sensor tersebut. Hasil rekamannya dapat berupa citra maupun non-citra. Sehubungan dengan dua jenis citra keluaran tersebut, sensor termal dibedakan atas dua jenis yaitu:1. Sistem non-citra Radiometer termal, ada dua jenis detector: Detektor termal, untuk mengubah suhu dalam hubungannya dengan serapan tenaga yang menggenainya. Detektor kuantum, secara luas digunakan dalam penginderaan jauh sistem termal.

Sensor termal Spektrometer termal, untuk mengindera obyek pada saluran sempit.2. Sensor pembentukan citraSensor pembentukan citra inframerah termal meliputi: Penyiam termal, dipergunakan dengan menggunakan pesawat udara (memiliki 1 detektor termal) Termal imager (vidicon IM), dilengkapi detector yang dapat disajikan seperti gambar TV, cocok bagi penginderaan dari satelit. Penyiam stationer, dioperasikan di dirgantara atau diantariksa.

Citra temperatur permukaan laut

Keunggulan dan Keterbatasan Sistem Termal

Keunggulan citra inframerah termal :1. Perekaman tenaga termal dapat dilakukan pada siang hari dan malam hari.2. Dapat merekam wujud tak tampak oleh mata sehingga menjadi gambaran yang cuku jelas.3. Keluarnya dapat berupa data non-citra, citra dan data digital. Kelemahan citra inframerah termal :1. Aspek geometri yang penyimpangannya lebi besar dari penyimpangan pada foto udara2. Sifat termal yang lebih rumit dari sifat pantulan obyek.3. Perolehan dan pemrosesan citra termal sangat mahal karena memiliki operasional dan parameter teknis yang sangat teliti4. Material detektor harus selalu dijaga suhunya secara ekstrim selama digunakan (karena emisi radiasi mengindera sangat lemah)5. Citra termal untuk pengukuran suhu air hanya pada bagian atas permuakaan air karena panjang gelombang diserap sangat cepat6. Sistem pencitraan inframerah termal terkenal sulit untuk dikalibrasikan karena perbedaan temperature bisa sangat tak kentara dan interaksi dengan kelembaban atmosfer tidak dapat diprediksi. 7. Citra termal sulit diinterpretasikan dibanding tipe citra lainnya

Geometrik Sistem Termal

Jika pemetaan diteliti dengan citra inframerah termal, maka data tersebut harus diregistrasi. Distorsi geometri citra inframerah termal disebabkan oleh dua variasi, yaitu:1. Variasi sistematik Variasi yang pasti terjadi dan dapat diperkirakan atau diperhitungkan sebelumnya, meliputi :a. Variasi skala tangensial Terjadi pada arah garis penyiam, skala pada arah jalur terbang relatif konstan. Disebabkan oleh kecepatan gerak penyiam tetap, kecepatan penyiam tidak tetap Menyebabkan perubahan bentuk pada citra.b. Variasi ukuran sel resolusi Sel resolusi semakin besar bila tempatnya semakin jauh dari titik nadir.c. Pergeseran relatif satu arah Bersifat radial terhadap titik prinsipal2. Variasi acak Variasi yang tidak dapat diperhitungkan sebelumnya dan belum pasti terjadi, meliputi:a.Distorsi oleh kedudukan pesawat terbang (pitch, roll, yaw)b. Gangguan elektronikc. Gangguan atmosferd. Efek perekaman

Penafsiran Citra Termal

Pada citra termal Rona dan warna merupakan unsur-unsur interpretasi primer, pada citra apapun gambaran objek-objek mula-mula tampak dari rona-rona dan warna (karakteristik spektral). Pada citra black/white tampak ronanya dan pada citra color tampak warnanya.. Dari rona dan warna kemudian tampak karakteristik spasial (bentuk, ukuran, teksturt, pola, bayangan, situs, & asosiasi). Benda tampak cerah pada citra dapat terjadi karena memang suhu permukaan tinggi, tapi bisa suhunya lebih rendah tapi mepunyai nilai pancaran tinggi. Air pada siang hari tampak gelap, di malam hari tampak lebih cerah.

Selain itu, ada empat hal yang perlu diperhatikan dalam interpretasi citra inframerah termal:1. Suhu pancaran obyek berbnding lurus terhadap pangkat 4 suhu kinetik.2. Suhu pancaran obyek berbanding lurus terhadap nilai pancaran.3. Rona obyek tergantung pada jam perekaman dan variasi suhu harian.4. Ada kompresi skala tangensial cukup besar pada dua bagian tepi citra yang belum direktifikasi.Cara interpretasi inframerah termal sangat bergantung pada tujuan interpretasinya yaitu:a. Mendeteksi beda suhuTujuh contoh deteksi obyek berdasarkan beda suhunya menurut Avery dan Berlin, yaitu untuk mendeteksi: Air dan tanah serta batuan Vegetasi Tanah lembab Tanah diperkeras Permukaan logam Obyek bersuhu tinggi Kesan hantu atau ghostb. Menaksir suhuBerbeda dengan deteksi obyek berdasarkan beda suhu pancarannya yang telah mencapai ketelitian hasil cukup tinggi, ketelitian hasil penaksiran suhu kinetik masih rendah.

Pemanfaatan Sistem Termal

Bidang PenggunaanSasaran Penginderaan

GeologiJenis batuan, patahan dan lipatan, pegunungan dan dataran, gunung api aktif, ekspresi permukaan aktivitas geotermal, deteksi gua di daerah karst, kebakaran tambang batubara bawah tanah, pemetaan suhu permukaan & ketahanan termal

PertanianPemetaan sawah, jenis tanaman, penyakit tanaman, irigasi, jenis tanah, kelembaban tanah, sensus hewan

HidrologiMata air dingin/panas, geiser, pola aliran, kebocoran dam, batas air tawar dan dingin, batas air dan es, pertemuan arus panas dan dingin, konsentrasi bahan organik

KekotaanKebocoran pipa gas bawah tanah, titik panas bangunan industri, model penggunaan listrik, konservasi energi, penutup/penggunaan lahan, pancaran panas bangunan

VegetasiEvapotranspirasi, kebakaran hutan

MeteorologiProfil suhu, komponen atmosfir, sebaran suhu horizontal