1

Petunjuk teknis penggunaan

software pengolahan citra Landsat-8

Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh Lembaga dan Penerbangan Nasional (LAPAN)

Desember 2014

2

Petunjuk Penggunaan Software Pengolahan Citra Landsat-8

Software Pengolahan Citra Landsat-8:

1. L8_tiff2ers_L1T.exe : konversi data Landsat standar dari stasiun bumi ke format ERS

2. L8_CS.exe : klasifikasi awan (cloud) dan bayangan (shadow)

3. L8_create_ql_cm.exe : membuat quicklook dari citra Landsat-8

4. L8_Mask_CS.exe : melubangi wilayah yang berawan dengan hasil cloud-shadow

5. L8_mosaik_MS_16bit.exe : mosaik citra antar waktu dan spasial

6. L8_Deforestasi.exe : membuat probabilitas deforestasi dari citra mosaik 2 waktu

7. L8_PanSharp.exe : menggabungkan kanal Pankromati dengan kanal multispektral

Urutan Pengolahan Citra Landsat-8:

L8_tiff2ers_L1T.exe

L8_CS.exe

L8_create_ql_cm.exe

L8_Mask_CS.exe

L8_mosaik_MS_16bit.exe

L8_Deforestasi.exe

L8_PanSharp.exe

Data Standar LI1, L1G, L1GT

Citra terkoreksi radiometric

(multipektral)

Cloud mask

Citra terkoreksi radiometric, tercloudmask

Quicklook (2 BMP)

Citra terkoreksi radiometric

(pankromatik)

Citra Panshrpened

Citra Hasil Mosaik (Periode-1)

Citra Hasil Mosaik (Periode-2)

Citra Deforestasi

Citra terkoreksi radiometric

(multipektral)

Keterangan: Garis tebal dan kotak berwarna merupakan Urutan Utama

3

1. Software : L8_tiff2ers_L1T.exe

Fungsi : Konversi data Landsat standar dari stasiun bumi ke format ERS. Data standar yang dimaksud adalah : L1G, L1GT, dan L1T Catatan : sekaligus dilakukan koreksi radioemtrik TOA dan atau BRDF (option)

Algoritm : Koreksi Radiometrik: TOA (Top Of Atmosfer) correction BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function)

Sintax : L8_tiff2ers_L1T <nama_MTL_file> <Dir_hasil>

Contoh : L8_tiff2ers_L1T C:\LC81240622013267LGN00\LC81240622013267LGN00_MTL.txt C:\Hasil

Input : Input manual :

Nama MTL file dengan beserta .txt nya Nama directory hasil

Input Otomatik :

File citra (kanal OLI, Thermal, dan kanal QA) (contoh: L8xxxxx_B1.TIF,…., L8xxxxx_B11.TIF, L8xxxxx_QA.TIF)

Output : Empat Citra Landsat dengan format ERS (ermapper) 1. Citra OLI multispectral resolusi 30 meter 2. Citra OLI Pankromatic resolusi 15 meter 3. Citra Thermal resolusi 30 meter 4. Citra Band QA resolusi 30 meter (Cirrus, Cloud)

Contoh : L8R1Tppprrrm_ttmmyy_ nutm50_30_toa (m:multispectral) L8R1Tppprrrp_ttmmyy_ nutm50_30_toa (p:pankromatik) L8R1Tppprrrt_ttmmyy_ nutm50_30 (t: termal) L8R1Tppprrrm_ttmmyy_ nutm50_30_toa_QA (QA:quality Assurance)

Keterangan : Citra hasil sudah dalam bentuk reflectance dengan factor skala 60.0000

(digital number hasil dibagi 60.000 adalah nilai reflectance) Juga terdapat keluaran berupa metadata dari proses koreksi radiometric

dalam format text dengan extenxi *.INF yang berisi tanggal akusisi, posisi matahari, gain offset untuk konversi menjadi reflectance, dll.

Citra dengan nama file berakhiran _30 artinya mempunyai resolusi spasial 30 meter

Jika salah satu pixel dalam sebuah kanal mempunyai nilai 0 (nodata), maka semua nilai pixel dijadikan nol (nodata)

Kanal QA berisi 4 kanal yaitu cloud convident, cirrus convident, vegetation convident, dan water convident. Nilai digital number untuk convident adalah 0-3 (2 bit)

4

Contoh Hasil

: Multispectral reflectance dengan composisi warna vegetation analysis 654

Pankromatic reflectance

Kanal Thermal (Brighness temperature)

5

Contoh Hasil

: Band dengan tampilan pseudocolor pada band water convident

Contoh file hasil import data:

6

2. Software : L8_CS.exe

Fungsi : Klasifikasi awan (cloud) dan bayangan awan (shadow) Algoritm : Deteksi awan perpixel menggunakan nilai reflektace:

- Awan tipis di atas didetect dari kanal Cirrus - Tebal dan tipis awan didetect dari kanal albedo (kanal green)

Deteksi bayangan awan menggunakan nilai reflektace : - Penambahan reflectance kanal NIR dgn kanal SWIR

Hubungan spasial antara awan dan bayangan

Sintax : L8_CS.exe <nama_file_input_multipektral> <pilihan>

Input : Input manual :

Citra Landsat multispektral tanpa extensi ERS Pilihan:

- 0 atau tidak memilih : masukan variable secara manual - 1: hasil klas awan akan lebih sedikit - 2: hasil klas awan mendekati sebenarnya - 3: hasil klas awan over estimate

Input Otomatik :

Metadata file dengan extensi *.INF dari hasil import.

Output : Citra hasil klasifikasi awan dan bayangan Contoh : l7uts117058m_071109_INCAS_nutm50_cm

Keterangan : Dn hasil klasifikasi sbb : 1 : awan, 3 : pinggiran awan 2 : Bayangan awan, 4 : pinggiran bayangan awan 5 : tengah awan, 6 : tengah bayangan, 7 : tengah awan dan bayangan 10: Air, 11: Blank/Zero/border (area hitam di pinggiran scene) Contoh metadata hasil cloud shadow detection:

- Thereshold for Cloud and Shadow detection: - Certain cloud if nilai kanal cirrus > 1500 - Certain Shadow if nilai SWIR1+3*NIR < 50000 and BLUE-NIR > -10000 - -- water if nilai NIR-RED < 0 - Probably Shadow if nilai SWIR1+3*NIR < 80000 and BLUE-NIR > -10000 - -- water if nilai NIR-RED < 0 - Certain cloud if nilai albedo GREEN > 10000 and HOT:2*BLUE-RED > 12000 - Probably cloud if nilai HOT:2*BLUE-RED > 12000 - Water if nilai NIR-RED < 0

- Grow Distance Awan : 2 - Grow Distance Bayangan : 2 - Lubang dgn jumlah maximum 500 pixel diisi dgn sekitarnya - AZIMUT : 44.1983 - ZENITH : 36.1292 - Posisi Bayangan dx-pixel : 69 - Posisi Bayangan dy-pixel : -71 - Tinggi awan Maximum-pixel : 40

7

Contoh Hasil

: Citra hasil cloud shadow:

Contoh file hasil cloud shadow :

3. Software : L8_create_ql_cm.exe

Fungsi : Mmembuat quicklook dari citra Landsat-8multi spectral, kombinasi kanal yang dipilih untuk tampilan adalah kanal 654 (SWIR,NIR,Red) atau disebut TRUE COLOR Composite

Algoritm : Mengambil digital number awan dan shadow dari hasil cloud shadow dan ditempelkan pada citra komposit RGB Landsat Resampling citra menjadi 10% arah x dan arah y

Sintax : L8_create_ql_cm <nama_file_input_multipektral>

Input : Input manual :

Citra Landsat multispektral tanpa extensi ERS

Input Otomatik :

File *_cm hasil proses cloud shadow

Output : Dua File BMP dan dua file BPW kombinasi true color dengan ukuran 10% dari file aslinya dan di sterth ke 8 bit File 1 : Dengan awan File 2 : Awan dijadikan hitam

Keterangan : File hasil Quiclook mempunyai koordinat yang disimpan dalam file *.BPW sehingga bisa digabungkan secara spasial dengan quicklook lainnya

8

Contoh Hasil

: Hasil Quich look multispectral dengan awan:

Hasil Quick look multispectral dengan awan dihitamkan:

4. Software : L8_Mask_CS.exe

Fungsi : Melubangi wilayah yang berawan dengan hasil cloud-shadow, sehingga wilayah yang berawan menjadi berwarna hitam dengan nilai digital 0

Algoritm : Overlay citra hasil koreksi radiometric dengan citra cloud masking

Sintax : L8_Mask_CS.exe <nama_file_input_multipektral> Input : Input

manual : Citra Landsat multispektral tanpa extensi ERS

Input Otomatik :

File *_cm hasil proses cloud shadow

Output : Citra Landsat multispektral dengan awan menjadi hitam dengan digital number nol

Keterangan : Hasil dari Mask_CS digunakan untuk mengecek citra hasil cloud masking, apakah masih ada awan yang tersisa atau belum terdeteksi atau tidak. Jika masih ada awan yang belum terdeteksi, maka pilihan default diubah menjadi 2 atau 3

Contoh Hasil

: Citra sebelum di cloud mask

Citra setelah di cloud mask

9

5. Software : L8_mosaik_MS_16bit.exe

Fungsi : Mosaik dan composit citra citra antar waktu (multi temporal) dan spasial, sekaligus cropping wilayah yang dikehendaki, dan seleksi data yang dimosaik. Mosaik yang dilakukan memiliki dua kategori : a. Mosaic antar waktu : Pathrow yang sama dengan tanggal yang berbeda, untuk data

yang pada tanggal tertentu berawan dapat digantikan (ditambal) dengan nilai pixel dari citra dengan tanggal yang berbeda.

b. Mosaik spasial: mosaic antar pathrow yang berbeda, digunakan untuk menggabungkan beberapa pathrow untuk menampilkan data pada suatu wilayah yang luas seperti provinsi, pulau besar maupun satu wilayah negara.

Algoritm : Ada 5 pilihan algoritma dalam komposit atau mosaic:

1. Algoritma1 : pixel dengan perekaman terbaru diprioritaskan. 2. Algoritma2 : pixel dengan perekaman terbaru diprioritaskan, tetapi jika semua

pixel berawan maka diambil pixel yang paling bersih dengan algoritma Max(NIR,SWIR)/Green.

3. Agoritma3 : diambil pixel yang paling bersih dengan algoritma Max(NIR,SWIR)/Green.

4. Agoritma4 : diambil pixel yang paling bersih dengan algoritma MaxNDVI. 5. Agoritma5 : Sesuai urutan dalam list file yang akan di mosaic, tetapi jika semua

pixel berawan maka diambil pixel yang paling bersih dengan algoritma Max(NIR,SWIR)/Green.

Sintax : L8_mosaik_MS_16bit <List_nama_file> <Output> <metoda> [tglaw] [tglak]

[btski] [btska] [btsat] [btsbw] [skip] [mask] Keterangan : Seleksi data : [tglaw] [tglak] : masing masing adalah tanggal perekaman awal dan

tanggal perekaman akhir yang dari data yang akan dimosaik Cropping data : [btski] [btska] [btsat] [btsbw] : masing masing adalah batas_kiri,

batas_kanan, batas-atas dan batas_bawah dari lokasi yang dikehendaki

Input : <List_nama_file>: text file berisi nama nama file masukan dalam proses mosaik

<metoda> : dipilih dari 5 metoda yang disediakan [tglaw] : tanggal awal perekaman [tglak] : tanggal akhir perekaman [btski] [btska] [btsat] [btsbw] : untuk cropping hasil [skip]: skip dari hasil yang dikendaki, jika diinginkan resolusi asli,skip =1 [mask] : file hasil berawan atau awannya dijadikan hitam, 1 = cloud mask,

0=tanpa cloud mask

10

Output : nama file output yang terdiri dari beberapa file: 1. Citra hasil mosaic 2. Metadata dari hasil mosaic dengan tambahan kata QA dibelakang nama file 3. Text file yang berisi daftar nama file yang terseleksi berdasarkan tanggal dan

area

Keterangan : Citra yang dimosaik harus mempunyai proyeksi yang sama Citra metadata, berisi 6 layer :

1. Tanggal perekaman dari data yang terpilih 2. Bulan perekaman dari data yang terpilih 3. Tahun perekaman dari data yang terpilih 4. Jumlah Scene yang digunakan ( termasuk didalamnya yang berawan ) 5. Jumlah Pixel yang clear 6. Flag QA (awan atau bukan awan)

Contoh Hasil

: Contoh citra hasil mosaic dalam tampilan Natural Color:

6. Software : L8_Deforestasi.exe

Fungsi : Membuat klasifikasi deforestasi, terjadi deforestasi atau tidak terjadi deforestasi.

Algoritm : Membandingkan nilai NDVI dari data pertama dan data kedua Membandingkan nilai Indek Lahan Terbuka (ILT) dari data pertama dan data

kedua

Sintax : L8_Deforestasi.exe <citra_sebelum_def><citra_setelah_def> <output> Input : Input

manual : Citra sebelum deforestasi hasil mosaic 6 kanal Citra setelah deforestasi hasil mosaic 6 kanal

Input Otomatik :

Metadata Citra sebelum deforestasi hasil mosaic 6 kanal Metadata Citra setelah deforestasi hasil mosaic 6 kanal

Output : Citra deforestasi dengan nilai 0 sampai 200

11

Keterangan : Citra deforestasi perlu dilakukan teresholding agar menjadi klas deforestasi dan tdk terdeforestasi. Nilai 0 sampai 200 menunjukkan tingkat kepercayaan akan terjadinya deforestasi. 0 :Yakin tidak terjadi deforestasi 200 : Yakin terjadi deforestasi

Contoh Hasil

: Contoh hasil deforestasi dioverlay dengan hasil mosaic :

Catatan : warna merah menunjukkan wilayah yang terjadi deforestasi

7. Software : L8_PanSharp.exe

Fungsi : Membuat citra berwarna data Landsat dengan sesolusi 15 meter, dengan cara menggabungkan kanal Pankromati dengan resolusi 15 meter dengan kanal multispectral 30 meter

Algoritm : Pansharpening dengan Algoritma Brovey : Teknik resampling 30 meter ke 15 meter dengan Bilinier

Sintax : L8_PanSharp <nama_file_input_multipektral>

Input : Input manual : Citra Landsat multispektral tanpa extensi ERS Input Otomatik : Citra Landsat Pankromatik tanpa extensi ERS

Output : Citra hasil Pansharpening 5 kanal (kanal 2,3,4,5,6 : Blue, Green, Red, NIR, SWIR)

Metadata hasil Pansharpening berupa Q Indek

12

Catatan : pansharpening ini hanya memproses Landsat 8 multispectral band 2-6 saja, sehingga file ers hasil pansharpening ini memiliki susunan :

Band 1 = band 2 Landsat 8 multispectral Band 2 = band 3 Landsat 8 multispectral Band 3 = band 4 Landsat 8 multispectral Band 4 = band 5 Landsat 8 multispectral Band 5 = band 6 Landsat 8 multispectral

Keterangan : metadata berisi informasi perbandingan kualitas citra sebelum pansharpening dan

sesudahnya menggunakan Universal Image Quality Index –Q. seperti contoh berikut ini Perbandingan antara citra sebelum dan sesudah pansharpened menggunakan Universal Image Quality Index -Q Q = Q1 * Q2 * Q3 Q1 = covar(x,y) / (stdev(x)*stdev(y)) Q2 = (2*mean(x)*mean(y)) / ((mean(x)*mean(x)) + (mean(y)*mean(y))) Q3 = (2*stdev(x)*stdev(y)) / ((var(x) + var(y)) Satu scene dibagi menjadi 4 kolom-4 baris (16 blok) Jumlah Pixel setiap blok (dalam MB) blok-1 blok-2 blok-3 blok-4 blok-1 baris- 1830| 1.386 | 2.801 | 2.052 | 1.268 | blok-2 baris- 3660| 2.146 | 3.431 | 3.431 | 2.849 | blok-3 baris- 5490| 2.863 | 3.431 | 3.431 | 2.133 | blok-4 baris- 7320| 1.265 | 2.050 | 2.803 | 1.321 |

kanal- 1 Index-Q Index-Q1 Index-Q2 Inex-Q3 1 | 0.977| 0.972| 0.948| 0.965|| 1 | 0.998| 0.990| 0.963| 0.977|| 1 | 0.997| 1.000| 0.999| 1.000|| 1 | 0.982| 0.982| 0.986| 0.988| 2 | 0.970| 0.919| 0.877| 0.976|| 2 | 0.986| 0.932| 0.879| 0.992|| 2 | 1.000| 1.000| 0.999| 1.000|| 2 | 0.984| 0.986| 0.999| 0.984| 3 | 0.977| 0.970| 0.969| 0.976|| 3 | 0.992| 0.983| 0.986| 0.993|| 3 | 1.000| 1.000| 1.000| 1.000|| 3 | 0.985| 0.987| 0.983| 0.983| 4 | 0.975| 0.968| 0.961| 0.967|| 4 | 0.991| 0.984| 0.986| 0.985|| 4 | 1.000| 0.999| 0.996| 0.997|| 4 | 0.984| 0.985| 0.978| 0.985|

Contoh Hasil

: Citra sebelum Pansharpening

Citra setelah Pansharpening

Contoh file hasil pansharpening: