Pengenalan Citra Radar

Penggunaan teknologi Radar (Radio Detection and Ranging) awalnya digunakan dalam bidang militer untuk mendeteksi pesawat terbang dan kapal di laut. Sesuai dengan istilahnya Radar merupakan teknik deteksi obyek dan posisinya menggunakan gelombang radio. Radar mengukur keterlambatan waktu (time delay) dan kekuatan gema refleksi dari suatu pulsa radiasi elektromagnetik.

Radar pencitra (imaging radar), yang juga dikenal sebagai Synthetic Aperture Radar (SAR), adalah suatu jenis modifikasi system radar untuk menghasilkan citra sebagai pengganti tampilan jarak (range) dan arah. Radar pencitra mentransmisikan pulsa-pulsa energi gelombang mikro (microwave) dan oleh karena itu merupakan suatu system penginderaan jauh aktif, disebut system aktif karena tenaga elektromagnetik yang digunakan dibangkitkan oleh sensornya. Tenaga gelombang mikro berupa pulsa bertenaga tinggi yang dipancarkan dalam waktu sangat pendek dengan satuan mikrodetik (10^³ detik). Sistem ini memungkinkan untuk dioperasikan pada malam hari atau melewati tutupan awan yang tebal. Penginderaan jauh dengan system radar penting untuk daerah dengan sudut matahari rendah dan daerah dengan keadaaan atmosfer yang selalu berawan yang dialami atmosfer negara-negara tropik seperti Indonesia.

Tenaga gelombang elektromagnetik yang digunakan untuk penginderaan jauh gelombang mikro menggunakan panjang gelombang 1000 μm hingga 100 cm. Dari spectrum gelombang mikro yang biasanya digunakan untuk penginderaan jauh adalah panjang gelombang antara 1 mm hingga 30 cm.

Panjang gelombang mikro

P band             0,3 - 1 GHz                 (30-100 cm)

L band             1 – 2 GHz                    (15-30 cm)

S band             2 – 4 GHz                   (7,5-15 cm)

C band                        4 – 8 GHz                   (3,8-7,5 cm)

X band                        8– 12,5 GHz               (2,4-3,8 cm)

Ku band          12,5 – 18 GHz                        (1,7-2,4 cm)

K band            18 – 26,5 GHz                        (1,1-1,7 cm)

Ka band          26,5 – 40,0 GHz         0,75-1,1 cm)

Cara kerja radar pencitra

Sensor radar pencitra ditempatkan pada wahana (platform) pesawat terbang atau satelit atau pesawat ulang-alik untuk mengamati ke samping dan ke bawah. Bila wahana bergerak, plsa-pulsa energi ditransmisikan dan gema yang kembali dikumpulkan (direkam).

Penggunaannya dilakukan dengan gerakan ke depan dari wahana pada saat memproses gema-gema yang dikumpulkan, menggabungkannya dengan suatu cara yang khusus dimana ukuran antenna efektif yang digunakan sangat besar. Resolusi radar tergantung pada ukuran antena ini.

Suatu sistem radar terdiri dari berikut ini :

a.       Pemancar (transmitter)

      Fungsi dari pemancar adalah membangkitkan pulsa cahaya berdaya tinggi pada panjang gelombang radio antara 1 cm dan 100 cm.

b.      Saklar (switch)

Saklar berfungsi mengirimkan pulsa Transmisi ke antenna dan mengembalikan gema pada penerima (reciever).

c.       Antena (antenna)

Mengirimkan pulsa transmisi pada daerah target dan mengumpulkan gema-gema yang dikembalikan.

d.      Penerima (reciever)

      Penerima mengubah gema-gema yang dikembalikan menjadi nilai digital.

e.       Data Recorder

         Menyimpan data citra untuk diproses dan ditampilkan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi sinyal pantulan radar

         Pengenalan obyek pada citra radar didasarkan tidak hanya pada rona tetapi juga ukuran, bentuk, tekstur, bayangan, dan keterkaitan obyek dengan kenampakan sekelilingnya. Obyek terekam pada citra radar merupakan hasil pulsa balik radar. Intensitas atau kekuatan pulsa balik menentukan kecerahan obyek yang terekam pada citra. Pilsa balik radar yang terlalu kuat menghasilkan karakteristik (signature) lebih cerah pada citra dibandingkan dengan pulsa balik yang lemah. Intensitas atau kekuatan pulsa balik radar baik dari system satelit maupun pesawat udara ditentukan oleh sifat-sifat sebagai berikut :

a.       Sifat-sifat obyek yang diindera, yang meliputi: lereng (skala makro), sifat dielektrik, kekasaran permukaan dan orientasi kenampakan (feature orientation)

b.      Sifat-sifat sistem radar, yang meliputi: panjang gelombang, sudut depresi, polarisasi dan arah pengamatan antena.

Gambar. Pantulan pulsa radar pada permukaan obyek

Pengaruh topografi pada citra radar  

         Topografi menyebabkan pengaruh pada citra radar, yaitu: pantulan sudut, bayangan radar, efek rebah ke dalam (layover), dan pemendekan depan (foreshortening).

a.       Pantulan sudut

Pantulan sudut terjadi pada topografi yang lerengnya terjal. Pancaran pulsa radar yang mengenai permukaan datar sebagai pantulan cermin, dipantulkan dengan kuat menjauhi antena. Pantulan ini mengenai lereng terjal yang memantulkannya dengan kuat ke antena radar. Sebagai akibatnya maka obyek itu tampak dengan rona sangat cerah pada citra radar.

b.      Bayangan radar

Sistem radar dengan penyinaran condong menghasilkan pulsa balik yang kuat, jika mengenai bangunan dan tepi puncak perbukitan. Lereng yang menghadap antena akan memantulkan sebagian besar pulsa, sehingga citra berona cerah. Sedangkan lereng yang menjauhi antena memantulkan sebagian kecil dari pulsa, sehingga citra berona gelap. jadi topografi terpengaruh terhadap bayangan. Dalam foto udara sudut pengamatan matahari konstan pada seluruh pengamatan (scene). Pada sistem radar sudut depresi lebih kecil dalam arah far range, sehingga bayangan semakin panjang. Penggunaan sudut depresi kecil cocok untuk perolehan citra radar dengan medan relief rendah sehingga topografi lebih menonjol.

Gambar. Bayangan radar

c.       Pemendekan lereng depan (foreshortening)

Terjadi bila lereng depan lebih landai dari garis tegak lurus terhadap arah pengamatan. Radar foreshortening merupakan peristiwa pemendekan atau penyusutan semua bidang obyek di permukaan bumi pada citra kasar, kecuali jika bidang tersebut mempunyai sudut datang (incident angle) 90^0.

d.      Efek rebah ke dalam (layover)

         Radar layover terjadi pada suatu lereng yang menghadap suatu antenna dengan beda tinggi nyata antara puncak dan dasarnya. Bagi puncak obyek terlebih dahulu menerima pulsa radar daripada bagian dasarnya, sehingga puncak tergambar lebih dekat daripada bagian dasarnya.

Gambar. Proses layover pada citra radar

Karakteristik dari citra radar dalam interpretasi citra  

a.       Titik sasaran (point targets)

         Titik sasaran adalah satu titik putih tunggal atau tanda silang putih, yang ditimbulkan oleh penghambur (scattering) tunggal yang dominan dalam suatu piksel.

b.      Bintik (speckle)

               Citra muncul keabuan. Ini disebabkan oleh kombinasi hamburan dari sejumlah kecil penghambur dalam suatu piksel. Sensor dengan resolusi yang lebih tinggi tidak mungkin mengasilkan speckle. Speckle dapat dihilangkan dengan merata-ratakan beberapa kenampakan, tetapi hal ini akan menurunkan resolusi citra.

c.       Ambiguitas

         Ambiguitas merupakan citra ganda (multi citra), khususnya citra dari pantulan permukaan air. Ini biasanya disebabkan oleh pantulan-pantulan dari pulsa lainnya.

d.      Data yang terlewat

               Pada kasus yang ekstrim, suatu puncak gunung mungkin kelihatan lebih dekat dari kaki gunung. Ini dapat diperbaiki dengan menambahkan sudut kenampakan.

e.       Kenampakan yang diperpendek

Bagian depan suatu gunung mungkin muncul terkompresi. Ini dapat diperbaiki dengan menambah sudut kenampakan.

f.       Bayangan radar (radar shadow)

         Kemiringan gunung yang hitam kelihatan hitam. Ini dapat diperbaiki dengan menggunakan data dari pass yang lain.

g.      Kontras yang tinggi pada daerah-daerah urban.

               Daerah urban menyebabkan hamburan pada sudut reflector dan jalan-jalan yang rata. Sudut-sudut yang tajam kelihatan terang dan jalan-jalan kelihatan gelap.

h.      Distorsi geometri

          Citra bila kelihatan lebih terang pada pusat citra. Ini juga dapat menyebabkan pemberian tanda (berjalur) atau (banding). Distorsi ini dapat disebabkan oleh jenis antena radar.

i.        Gerakan pemindahan target

         Citra yang kabur dapat disebabkan oleh gerakan sasaran (target). Target juga dapat kelihatan dalam posisi yang berbeda.

j.        Interferensi

               Garis-garis terang yang melewati citra dan bentuk-bentuk paralelgram yang terang dapat disebabkan oleh pengoperasian emisi radar lain pada frekuensi yang sama di dalam daerah sasaran.

Kelebihan citra radar

-     Karena energi microwave tidak dipengaruhi oleh awan, maka radar pencitra sanggup memperoleh citra kualitas tinggi pada daerah-daerah yang ditutupi awan seperti kutub dan tropis

-     Pada daerah yang gersang (arid) atau sangat gersang (hyper-arid) energi gelombang mikro bisa menembus permukaan sampai pada kedalaman yang tertentu, sehingga memberi kita ukuran yang unik dari sifat-sifat permukaan.

-     Pada daerah dengan vegetasi yang lebat radar pencitra dapat menembus tajuk (canopy) dan citra yang dihasilkan dapat menunjukkan dengan jelas permukaan yang mendasarinya.

-     Karena radar pencitra menggunakan energi gelombang mikro, maka interaksi dengan target lebih banyak berupa hamburan (scattering) daripada pantulan (reflection) sederhana. Hal ini mengizinkan kita untuk menyimpulkan informasi tentang sifat dari obyek-obyek yang dicitrakan yang tidak dapat diperoleh dengan menggunakan sistem yang konvensional. Oleh karena itu SAR melengkapi data optik, inframerah dan jenis data konvensional lainnya.

             DAFTAR PUSTAKA

Indrawati, Like. 2007. Petunjuk Praktikum Sistem Penginderaan jauh Non Fotografi. Yogyakarta:  Fakultas Geografi. Universitas Gadjah Mada

Purwanto, Hery Taufik. 2007. Petunjuk Praktikum Sistem Penginderaan Jauh Non Foto. Yogyakarta: Fakultas Geografi. Universitas Gadjah Mada

Indrawati, Like. 2009. Dalam: Kuliah Sistem Penginderaan Jauh Non Fotografi. Yogyakarta: Fakultas Geografi. Universitas Gadjah Mada