Konsep Gelombang Elekromagnetik Sebagai Dasar Penginderaan Jauh

Penginderaan jauh adalah ilmu tentang perolehan informasi permukaan bumi tanpa kontak langsung dengan obyeknya. Hal ini dilakukan dengan cara perabaan atau perekaman energi yang dipantulkan atau dipancarkan, memproses, menganalisa dan menerapkan informasi tersebut.

Beberapa hal penting dalam penginderaan jauh yaitu :

1. Sumber energi yang merupakan hal utama yang diperlukan dalam penginderaan jauh sebagai penyedia enegi yang dipancarkan.
2. Radiasi dan atmosfer, Sebagai perjalanan energi dari sumber ke target.
3. Interaksi energi dengan Target
4. Perekaman energi oleh sensor
5. Transmisi energi dari sumber ke sensor
6. Interpretasi dan analisis data hasil perekaman
7. Aplikasi

Banyak pakar memberi batasan, penginderaan jauh hanya mencakup pemanfaatan gelombang elektromaknetik saja, sedangkan penginderaan yang memanfaatkan sifat fisik bumi seperti kemaknitan, gaya berat dan seismik tidak termasuk dalam klasifikasi ini. Namun sebagian pakar memasukkan pengukuran sifat fisik bumi ke dalam lingkup penginderaan jauh. Dengan dasar konsep tersebut penginderaan jauh berkembang dalam bentuk pemrotretan muka bumi melalui wahana pesawat terbang yang menghasilkan foto udara dan bentuk penginderaan jauh berteknologi satelit yang mendasarkan pada konsep gelombang elektomagnetis. Dalam perkembangannya saat ini, dengan adanya teknologi satelit berresolusi tinggi, pengenalan sifat fisik dan bentuk obyek dipermukaan bumi secara individual juga dapat dilakukan.

Pada dasarnya teknologi pemotretan udara dan penginderaan jauh berteknologi satelit adalah suatu teknologi yang merekam interaksi sinar/berkas cahaya yang berasal dari sinar matahari dan benda/obyek di permukaan bumi. Pantulan sinar matahari dari benda/obyek di permukaan bumi ditangkap oleh kamera/sensor, tiap benda/obyek memberikan nilai pantul yang berbeda sesuai dengan sifatnya. Pada pemotretan udara rekaman dilakukan dengan media seluloid/film, sedangkan penginderaan jauh melalui media pita magnetik dalam bentuk sinyal-sinyal digital. Dalam perkembangannya batasan tersebut menjadi tidak jelas karena rekaman potret udarapun seringkali dilakukan dalam bentuk digital pula.

Dalam penginderaan jauh sinar matahari dijadikan sumber energi yang dimanfaatkan dalam “pemotretan” muka bumi. Sinar matahari yang dipancarkan ke permukaan bumi sebagian dipantulkan kembali ke angkasa, besarnya nilai pantul ditangkap/direkam oleh kamera/scanner/alat perekam lain dalam bentuk sinyal energi. Benda – benda di permukaan bumi yang berbeda sifatnya akan memantulkan nilai (prosentase) pantulan yang berbeda dan direkam dalam bentuk sinyal analog (potret) dan sinyal digital (angka) yang selanjutnya divisualisasikan dalam bentuk gambar (citra). Perbedaan nilai pantul ini yang antara lain digunakan untuk membedakan satu benda dengan benda lain pada foto udara atau citra satelit.

Uraian dari paragraf diatas menjelaskan bagaimana proses penginderaan jauh tersebut secara umum. Suatu obyek dapat terrekam pada sebuah citra dikarenakan adanya ”penghantar informasi” yang berasal dari sumber energi ke sensor penerima. ”Penghantar informasi” ini adalah sinar matahari yang pada dasarnya adalah gelombang elektromagnetik.

Panjang Gelombang dan Frekuensi

Radiasi gelombang elektromagnetik terdiri dari bidang elektris (E) dan bidang magnetik (M). Bidang elektris memiliki variasi magnitude searah dengan arah datangnya radiasi. Dua hal tersebut bergerak dalam kecepatan cahaya. Karakteristik lain yang sangat penting dalam penginderaan jauh adalah pemahaman tentang panjang gelombag (wave length ) dan frekuensi. Panjang gelombang ( L ) adalah panjang dari satu putaran gelombang yang dapat dihitung antara puncak gelombang satu ke puncak gelombang berikutnya. Panjang gelombang diukur denga satuan meter (m) dengan beberapa turunannya yaitu n anometres (nm, 10 -9 metres), micrometres ( µ m, 10 -6 metres) or centimetres (cm, 10 -2 metres). Frekuensi adalah jumlah gelombang dalam satu satuan waktu. Frekuensi diukur dalam satuan hertz (Hz) yang sama dengan jumlah putaran per detik.

Kaitan panjang gelombang dan frekuensi dituliskan dalam formula berikut :

c = L v

c = kecepatan cahaya (3 x 10 6 m/s)

L = panjang gelombang (m)

v = frekuensi ( Hz)

Panjang gelombang dan frekuensi menjadi dasar pertimbangan pemilihan saluran elektromagnetik dalam penginderaan jauh. Sifat dari gelombang elektromagnetik secara umum adalah sebagai berikut :

1. Semakin panjang suatu gelombang daya tembusnya terhadap obyek semakin besar.

Suara radio dapat didengar dari ruangan lain, tetapi mungkin tidak terlihat dari ruangan lain tersebut. Hal ini dikarenakan gelombang suara dapat menembus obyek pemisah ruangan, sedangkan sinar sebagai penghantar informasi obyek ke mata, tidak dapat menembus obyek tersebut. Gelombang suara miliki panjang gelombang yang lebih panjang dari pada gelombang sinar. Untuk lebih jelas, silakan baca pada sub bab berikutnya ( Spektrum Gelombang Elektromagnetik yang digunakan Penginderaan Jauh).

Panjang gelombang pendek semakin peka terhadap hamburan atmosferik ( rayleigh , mie , serta partikel debu). Oleh karena itu, maka penginderaan jauh yang melakukan pemantauan atmosfer sepert NOAA, AVHRR, dan satelit cuaca lainnya banyak menggunakan spektrum gelombang pendek. Dengan spektrum ini sebaran hamburan atmosferik dapat dianalisis dengan baik.

2. Semakin panjang suatu gelombang, suhu laten semakin rendah

Secara mudah hal ini dapat dilihat pada kompor di dapur yang menyala. Api kompor yang berwarna biru memiliki panas yang lebih tinggi dibandingkan api kompor yang warnanya merah. Contoh lain adalah api pada ujung las. Las tidak dapat digunakan untuk menyambung besi pada saat api masih berwarna merah. Suhu api las perlu di tinggikan dengan membuka kran tekanan. Pada saat kran dibuka, warna api berangsur akan berubah dari merah ke kuning, hijau, biru hingga suatu saat api tersebut tidak nampak karena mencapai panjang gelombang sedikit dibawah batas kemampuan mata (0,4 µ m) .

Dalam penginderaan jauh hal ini digunakan untuk perabaan panas seperti kebakaran hutan, pemantauan kebocoran pipa bawah permukaan, sebaran pencemaran pada air laut, pusat panas bumi, sumber erupsi, dan lain-lain. Saluran 6 dari satelit Landsat TM adalah contoh citra satelit yang menggunakan panjang gelombang thermal.

Spektrum Gelombang Elektromagnetik yang digunakan Penginderaan Jauh

Gelombang elektromagnetik memiliki spektrum yang sangat luas. Hanya sebagian kecil dari spektrum gelombang elektromagnetik yang berupa berkas cahaya dapat dilihat oleh mata manusia, yaitu yang dikenal sebagai gelombang tampak ( visible spectrum ). Spektrum yang dapat dilihat oleh mata manusia ini terrentang dari 0,4 µm hingga 0,7 µm yang dapat dilihat pada warna pelangi. Spektrum tampak ini yang digunakan pada penginderaan jauh foto udara. Rentangan dari spektrum dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Rentang Spektrum Gelombang Elektromagnetik (Sumber gambar : CCRS, 11)

Dari masing-masing gambar terdapat tiga diagram batang. Batang paling kiri menggambarkan rentang spektrum keseluruhan. Pada diagram tersebut tergambar rentangan spektral terbentang dari gelombang pendek yang berupa sinar Gamma, hingga gelombang panjang yang berupa gelombang radio. Spektrum gelombang pendek dari sinar Gamma, sinar X, dan Ultra Violet banyak digunakan pada bidang kesehatan. Penginderaan jauh pada umumnya menggunakan spektrum tampak hingga spektum infra merah. Foto udara menggunakan gelombang elektromagnetik pada spektrum tampak ini. Perluasan dari spektrum tampak tersebut adalah spektrum infra merah yang digunakan pada berbagai satelit sumber daya seperti Landsat, SPOT, Ikonos, dan Quick Bird.

Dalam aplikasi di lapangan, penginderaan jauh dimanfaatkan untuk membantu analisis morfologi lahan, sumberdaya bawah permukaan, serta militer. Pada sistem penginderaan ini digunakan spektrum gelombang yang lebih panjang. Spekrum ini adalah spektrum gelombang mikro (Micro wave) atau sering disebut dengan gelombang radar. Spektrum ini dapat ”melihat” obyek dibawah permukaan, yang jauhnya ditentukan oleh panjang gelombang itu sendiri.