TENAGA ELEKTROMAGNETIK PJ

Penginderaan

jauh

adalah

ilmu

dan

teknologi

untuk

memperoleh informasi tentang obyek, daerah, atau gejala di
permukaan bumi dengan jalan menganalisis data yang
diperoleh

dengan

menggunakan

alat

TANPA

KONTAK

LANGSUNG terhadap obyek, daerah, atau gejala yang dikaji “.
(Lillesand & Kieffer, 1990)

KONSEP PENGINDERAAN JAUH

Kata Kunci :
Tanpa kontak langsung : ada perantara TENAGA

Remote sensing is the science (and to some extent, art) of
acquiring information about the Earth's surface without actually
being in contact with it. This is done by sensing and recording
reflected or emitted energy and processing, analyzing, and
applying that information.

Panjang gelombang adalah panjang satu siklus gelombang, yang bisa diukur
sebagai jarak antara dua puncak gelombang. Panjang gelombang dinyatakan
dalam lambda ( λ).

c = λf

PANJANG GELOMBANG

c adalah kecepatan cahaya ( 3 x 108 m/s),
λ = panjang gelombang (m), 
f = freKuensi dalam (putaran per detik, Hertz).

Bagian Tenaga Elektromagnetik

keterangan

SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK & BAGIANNYA

SPEKTRUM/

SALURAN

PANJANG

GELOMBANG

KETERANGAN

Gamma

0,03 nm

Diserap oleh atmosfer, tetapi benda
radioaktif dapat diindera dari pesawat
yang terbang rendah

X

0,03 – 3 nm

Diserap oleh atmosfer, merupakan
sinar buatan yang digunakan dalam
kedokteran

Ultraviolet (UV)

UV Fotografik

3 nm – 0,4 μm

0,3 – 0,4 μm

0,3 μm diserap oleh atmosfer

Hamburan atmosfer sangat berat,
diperlukan lensa kuarsa dalam kamera

Tampak (Visible
Spectrum)

Biru

Hijau

Merah

0,4 – 0,7 μm

0,4 – 0,5 μm

0,5 – 0,6 μm

0,6 – 0,7 μm

SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK & BAGIANNYA

SPEKTRUM/

SALURAN

PANJANG

GELOMBANG

KETERANGAN

Inframerah/IM Infrared
Spectrum)

IM Pantulan

IM Fotografik

0,7 – 1,0 μm

0,7 – 3 μm

0,7 – 0,9 μm

Jendela atmosfer terpisah oleh saluran
absorbsi

Film khusus dapat merekam hingga λ
hampir 1,2 μm

IM Thermal

3. – 5 μm

8 – 14 μm

Jendela-jendela

atmosfer

terdapat

dalam spektrum ini

Gelombang

Mikro

(Microwave Spectrum)

0,3 – 300 cm

Gelombang panjang yang mampu
menembus awan, citra dapat dibuat
secara pasif dan aktif

SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK & BAGIANNYA

SPEKTRUM/

SALURAN

PANJANG

GELOMBANG

KETERANGAN

Radar

Ka

K

Ku

X

C

S

L

P

0,3 – 300 cm

0,8 – 1,1 cm

1,1 – 1,7 cm

1,7 – 2,4 cm

2,4 – 3,8 cm

3,8 – 7,5 cm

7,5 – 15 cm

15 – 30 cm

30 – 100 cm

Penginderaan Jauh sistem aktif

Paling sering digunakan

Paling sering digunakan

Radio

Tidak digunakan dalam PJ

SPEKTRUM TENAGA ELEGTROMAGNETIK

Terpendek :
sinar gamma dan sinar X

Terpanjang :
gelombang mikro dan
geombang radio.

Beberapa daerah
spektrum gelombang
elektromagnetik bisa
digunakan untuk RS.

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Misalnya:
Sinar ultraviolet (UV)adalah
spektrum gelombang
elktromagnetik yang
terpendek yang banyak
dipakai untuk RS.

Beberapa material di permukaan bumi
(khususnya batuan dan mineral)
berpendar atau mengemisikan cahaya
tampak ketika menerima radiasi UV.

Spektrum UV berada
persis dibawah bagian
violet dari sinar tampak.

Sinar yang diterima oleh
sensor kita (mata) adalah
bagian dari spektrum
gelombang
elektromagnetik pada
daerah sinar tampak
(visible spectrum).
Sinar ini hanya merupakan
bagian kecil dari spektrum
gelombang
elektromagnetik.

Panjang gelombang sinar
tampak:
0.4 s/d 0.7 mikrometer.

Terpanjang

Terpendek

Red : 0.620 - 0.7 mm

Orange: 0.592 - 0.620 mm

Yellow : 0.578 - 0.592 mm

Green : 0.500 - 0.578 mm

Blue : 0.446 - 0.500 mm

Violet : 0.4 - 0.446 mm

Panjang gelombang warna yang biasa ditangkap oleh
sensor mata manusia :

Bagian lain dari radiasi elektromagnetik yang juga berguna
untuk PJ adalah sinar inframerah (IR).

Panjang gelombang: 0.7 mm sd
100 mm (lebarnya lebih dari 100
kali spektrum sinar tampak !).

Berdasarkan sifat

radiasinya, Sinar IR:

1. Emited atau Thermal

IR(TIR).

2. Reflected IR (RIR)

RIR digunakan untuk remote
sensing dengan cara yang
sama seperti menggunakan
radiasi sinar tampak.
Panjang gelombang RIR:
0.7 mm s/d 3.0 mm.

Radiasi TIR terdeteksi
dalam bentuk panas.

Panjang gelombang:
3.0 mm s/d 100 mm.

Spektrum gelombang
mikro (Microwave) yang
panjang gelombangnya
berkisar antara 1 mm
sampai 1 m, adalah
perkembangan terakhir
dari teknik RS.

Beberapa Formula yg berkaitan dg Tenaga Elektr dalam PJ

2. Besarnya tenaga pancaran tiap benda : W = e δ T4

W = jml tenaga yg dipancarkan oleh permukaan benda per detik per
satuan luas, dlm Wm –2
e = kepancaran (emisivitas benda), dlm angka pecahan
δ = angka tetapan Stefan-Boltzmann (5,6697 x10-8 Wm –20 K–1)
T = suhu absolut benda, dlm derajat Kelvin

1.

C = λ f

c = kecepatan tenaga elektromagnetik

λ = panjang gelombang

f = frekuensi

3. Kekuatan Tenaga Kuantum pada tiap bagian (spektrum) :

e = hf

e = tenaga kuantum, dalam Joule (J)

h = tetapan Planck yang besarnya 6,65 x 10 –34

f = frekuensi, dalam Hertz

 Tenaga

kuantum

berbanding

terbalik

dengan

panjang gelombang. Utk memperoleh tenaga besar
harus digunakan jendela atmosfer yang λ kecil.

 Semakin besar tenaga yang dipancarkan sumber

tenaga, berarti semakin mampu merekam obyek
yang berukuran kecil. Hal tsb berarti informasi yang
disajikan lebih rinci.

Dari formula :C = λ f, diperoleh : e = hc

λ

PJ AKTIF DAN PJ PASIF

Teknik RS yang bekerja hanya jika
ada sumber radiasi alami dari
matahari.

PASSIVE SENSOR :

Sensor mengirim energi radiasi langsung ke target yang akan
diinvestigasi. Selanjutnya, radiasi yang dipantulkan dari target
dideteksi dan diukur oleh sensor.

ACTIVE SENSOR :

Mempunyai sumber energi
sendiri untuk
menghasilkan radiasi.

1.

Bisa bekerja siang dan malam.

2.

Digunakan untuk menangkap panjang gelombang yang tidak
diberikan oleh matahari, misalnya: Microwave.

3.

Membutuhkan sejumlah energi untuk menyinari target.

Contoh: Laser fluorosensor dan synthetic aperture radar (SAR).

INTERAKSI TENAGA DAN ATMOSFER

Partikel dan gas di
atmosfer dapat
mempengaruhi
cahaya dan radiasi
yang datang.
Efek tersebut
disebabkan oleh
mekanisme
scattering dan
absorption.

Sebelum radiasi mencapai permukaan bumi, radiasi matahari
akan melewati Atmosfer bumi.

Terjadi ketika partikel-partikel atau sejumlah
besar molekul gas yang ada di atmosfer
berinteraksi dengan tenaga elektromagnetik dan
menyebabkan radiasi elektromagnetik dibelokkan
dari arah awalnya.

1. Panjang gelombang radiasi,
2. Jumlah partikel dan gas,
3. Jarak tempuh radiasi melalui atmosfer.

Scattering / Hamburan

Scattering tergantung pada faktor:

Tiga (3) jenis scattering:

1.

Scattering radiasi gelombang pendek, lebih banyak dari
gelombang panjang.

2.

Langit berwarna biru pada hari yang cerah, karena radiasi
matahari gelombang pendek dari sionar tampak (warna
biru) lebih banyak dibelokan (scattered) dibanding
gelombang panjang lainnya.

1. Rayleigh Scattering

Terjadi jika partikel-pertikel relatif
sangat kecil dibanding panjang
gelombang radiasi, pada atmosfer
bagian atas.

Misal:
partikel debu atau molekul
nitrogen dan oksigen.

Efeknya :

1. Terjadi jika ukuran partikel relatif sama dengan

panjang gelombang radiasi.

2. Disebabkan oleh: Debu, pollen, asap dan uap air.
3. Pada atmosfer bagian bawah, dimana partikel-pertikel

relatif lebih banyak dan dominant, pada kondisi
berawan.

2. Mie scattering

3. Nonselective scattering

Terjadi jika ukuran partikel lebih besar dari
panjang delombang radiasi. Scattering pada
semua panjang gelombang.

Penyebab:
Water droplets & large dust

Menyebabkan molekul-molekul
diatmosfer menyerap energi pada
berbagai panjang gelombang.

Absorbsi:

Misalnya:
Ozone, carbon dioxide, dan water
vapour.

Ozone berfungsi menyerap radiasi ultraviolet (yang
membahayakan manusia).

Carbon dioxide menyebabkan efek rumah kaca.

This is because it tends to absorb radiation strongly in
the far infrared portion of the spectrum - that area
associated with thermal heating - which serves to trap
this heat inside the atmosphere.

Menyerap gelombang panjang
inframerah dan radiasi gelombang
pendek (microwave) (between 22mm dan
1mm).

Water Vapour:

1. Jumlah uap air pada lapisan atmosfer bawah bervariasi

sebagai fungsi ruang dan waktu.

2. Misalnya: Di atas Gurun massa air mengandung sedikit

uap air, sebaliknya di Tropis massa air mengandung
banyak uap air (kelembaban tinggi).

Sisa panjang gelombang (spectrum) yang tidak
terpengaruh (ter-absorbsi) oleh atmosfer / yang dapat
melewarti atmosfer dikenal sebagai atmospheric
windows, yang berguna untuk PJ

Atmospheric windows

Sinar tampak
yang bisa dilihat
mata, terdiri dari
atmospheric
window dan the
peak energy level
of the sun.

Terdiri dari
windosw dengan
panjang
gelombang
dengan lebar
hanya 10 mm
(pada thermal IR)
dan cukup lebar
pada daerah
Microwave.

INTERAKSI TENAGA DAN OBYEK

Radiasi yang tidak tidak ter-absorbsi atau scattered di atmosfer dapat
mencapai dan berinteraksi dengan permukaan bumi.

Bentuk interaksi:

1. Absorption (A)
2. Transmission (T)
3. Reflection (R)

Proporsi bentuk interaksi
tergantung pada panjang
gelombang dari energi
sumber (radiasi) dan
kondisi permukaan bumi
(target/objek/feature).

Absorption (A)

: Radiasi diserap obyek

Transmission (T)

: Radiasi melewati obyek

Reflection (R)

: Radiasi menyentuh obyek

dan dipantulkan.

Untuk PJ, reflection
lebih diperhatikan.

Specular reflection

Diffuse reflection

Mirror-like reflection:
semua atau hampir semua
radiasi yang sampai
dipantulkan dalam satu arah.
Terjadi pada permukaan halus.

Terjadi pada permukaan kasar
dan energi dipantulkan hampir
ke semua arah.

Reflection(Pantulan)

DENGAN MENGUKUR TENAGA YANG DIPANTULKAN OLEH OBYEK DI
PERMUKAAN BUMI MENGGUNAKAN BERBAGAI PANJANG GELOMBANG,
DAPAT DIPELAJARI RESPON SPEKTRAL DARI OBYEK-OBYEK TERSEBUT.

KURVA PANTULAN SPEKTRAL
(SUMBER : SHEFALI, 2008, HTTP:// WWW.WAMIS.ORG/AGM/PUBS/AGM8/)

1. Kebanyakan obyek (feature) di permukaan bumi

mempunyai karakteristik pemantulan yang
berada diantara perfect specular (pantulan kaca)
dan perfect diffuse (pantulan ke segala arah).

2. Hal ini tergantung pada: surface rughness

(kekasaran permukaan) relatif terhadap pabjang
gelombang radiasi yang menyentuh obyek
tersebut.

Jika panjang gelombang < ukuran partikel yang membentuk
permukaan, akan dominan diffuse reflection.

Penggunaan Spektrum elektromagnetik/

tenaga elektromagnetik dalam perekaman citra

Tercermin dalam nilai spektral citra (rona atau

warna)

Contoh Citra