Penginderaan jauh sistem termal merupakan sistem penginderaan jauh dengan karakteristik yang unik. Bukan merekam karakteristik objek secara visual, citra inframerah termal menunjukkan suhu atau temperatur objek yang direkamnya.
Citra termal atau citra inframerah termal adalah jenis citra penginderaan jauh non fotografi yang direkam pada spektrum gelombang inframerah termal. Sesuai dengan namanya, citra ini menunjukkan informasi temperatur atau suhu permukaan bumi yang direkamnya. Citra inframerah termal dan citra radar merupakan contoh dari citra non foto, yang direkam menggunakan penginderaan jauh non fotografi. Citra ini banyak digunakan untuk keperluan deteksi titik api kebakaran, monitoring gunung api, kajian pertanian, serta analisis suhu perkotaan.
Simak penjelasan selengkapnya!
Apa Itu Citra Inframerah Termal?
Citra termal atau citra inframerah termal adalah jenis citra penginderaan jauh non fotografi yang direkam pada spektrum gelombang inframerah termal.
Spektrum inframerah termal berkisar antara 3-35 mikrometer. Panjang gelombang 3-5 mikrometer jarang digunakan adanya kerumitan interpretasi yang disebabkan oleh overlap dengan refleksi matahari pada siang hari. Sedangkan panjang gelombang 17-35 mikrometer belum banyak dikaji.
Jadi, panjang gelombang optimal yang banyak digunakan sekarang adalah 8-14 mikrometer pada sistem airborne. Sedangkan pada sistem satelit, panjang gelombang 10,5-12,5 mikrometer digunakan untuk mengindari penyerapan pada lapisan ozon di rentang 9-10 mikrometer.
Sensor termal dapat dibawa oleh satelit, seperti pada sistem Landsat. Adapula sensor termal yang dimanfaatkan menggunakan wahana airborne seperti pesawat udara. Citra termal yang dihasilkan oleh sistem satelit memiliki resolusi spasial yang rendah, dan citra termal yang dihasilkan dari sistem airborne memiliki resolusi yang lebih tinggi.
Sesuai dengan namanya, citra ini menunjukkan informasi temperatur atau suhu permukaan bumi yang direkamnya.
Citra inframerah termal dan citra radar merupakan contoh dari citra non foto, yang direkam menggunakan penginderaan jauh non fotografi.
Manfaat Citra Termal
Fungsi dan manfaat citra inframerah termal utamanya adalah menunjukkan temperatur atau suhu objek. Hal ini sangat berbeda dengan apa yang ditampilkan pada jenis penginderaan jauh lainnya seperti foto udara, citra multispektral atau citra radar.
Dengan karakteristik tersebut, citra inframerah termal sangat baik untuk pembuatan peta tematik dan kajian-kajian sebagai berikut:
- Sebaran dan distribusi titik api untuk deteksi kebakaran hutan dan lahan
- Kajian-kajian pada bidang pertanian, meliputi pembibitan dan pemantauan rumah kaca, penjadwalan irigasi, deteksi penyakit tanaman, memperkirakan hasil buah, mengevaluasi kematangan buah dan deteksi memar pada buah dan sayuran
- Monitoring gunung api
- Kajian analisis pulau pahang perkotaan (Urban Heat Island) melalui analisis suhu objek-objek perkotaan
Contoh Citra Inframerah Termal
Di Indonesia, contoh citra yang sering digunakan untuk studi temperatur permukaan adalah citra NOAA-AVHRR serta Landsat 5-9. Citra NOAA-AVHRR dan Landsat dari generasi tersebut mempunyai sensor termal yang digunakan untuk merekam merekam temperature radian yang datang dari permukaan bumi.
Kedua citra tersebut mempunyai karakteristik yang berbeda sesuai dengan tujuan dari perancangan program masing-masing. Untuk citra NOAA-AVHRR digunakan untuk studi permukaan bumi secara global dengan resolusi spasial sebesar 1 km.
Penginderaan jauh sistem landsat memberikan data informasi termal obyek dengan area yang lebih sempit daripada NOAA-AVHRR. Sebagai konsekuensinya, landsat memberikan informasi yang lebih detil dan digunakan untuk studi wilayah secara local atau regional.
Hal itu ditambah lagi dengan perkembangan sensor pada tiap generasi yang memberikan kualitas data yang maksimal pada level citra yang diperoleh.
Berikut ini adalah contoh citra inframerah termal beserta resolusi spasial dan gambarnya:
- Landsat 4, Landsat 5 dan Landsat 7 (Band 6) ; resolusi spasial 60 m
- Landsat 8 dan Landsat 9 (Band 10 dan Band 11); resolusi spasial 100 m
- MODIS (band 20-23 (3,66-4,08 mikrometer) dan band 31-32 (10,78-12,27 mikrometer); resolusi spasial 1 km.
- Sentinel 3 (band S7, S8, S9, F1, F2); resolusi spasial 1 km
- AVHRR (band 3B, band 4, band 5); resolusi spasial 1,1 km
Contoh gambar citra Landsat 8 saluran termal
Contoh citra termal pada Sentinel 3
Keunggulan dan Keterbatasan
Keunggulan sistem termal yang utama adalah kemampuannya merekam suhu objek, di mana informasi ini tidak bisa diindera oleh sistem penginderaan jauh lainnya.
Selain itu, sistem termal dapat melakukan perekaman pada siang dan malam hari. Namun berbeda dengan sistem radar, penginderaan termal tidak bebas cuaca. Artinya, perekaman malam hari dan siang hari harus dilakukan pada cuaca cerah.
Berikut ini adalah kelebihan dari citra termal:
- Menunjukkan suhu atau temperatur objek
- Dapat merekam di siang dan malam hari, jika kondisi cuaca memungkinkan
- Dapat digunakan untuk kajian atau analisis yang tidak bisa dilakukan dengan jenis citra lainnya, seperti deteksi titik api karhutla, deteksi kebocoran gas pada pipa gas dan kebakaran pada pertambangan batu bara.
Sedangkan beberapa keterbatasan atau kelemahannya antara lain:
- Lebih sulit diinterpretasi jika dibandingkan dengan foto udara atau citra multispektral menggunakan gelombang tampak
- Resolusi spasial citra yang rendah atau kasar, sehingga membatasi pemanfaatan pada level skala detil
Interpretasi Citra Termal
Pada prinsipnya, perekaman pada sistem termal merekam nilai pantulan termal pada obyek. Selanjutnya, kemudian ditransformasikan menjadi nilai piksel. Nilai piksel (BV) merupakan hasil koding terhadap nilai pantulan spektral obyek sehingga belum bisa menampilakan atau menunjukkan jenis obyek.
Untuk melakukan analisis terhadap obyek, maka yang harus dianalisis adalah nilai pantulan termalnya.
Beberapa hal yang harus dipahami dalam melakukan interpretasi citra termal adalah:
- Sifat objek dan emisifitasnya
- Waktu perekaman
Sifat objek
Nilai pantulan termal ini dipengaruhi oleh dua hal: Suhu objek dan Nilai kepancarannya (emisivitas).
Suhu objek mempengaruhi jumlah energi yang diterima oleh sensor. Jadi pada citra termal, rona menunjukkan perbedaan temperatur. Umumnya, semakin cerah rona suatu objek, maka semakin tinggi suhu permukaannya.
Emisivitas objek yang berbeda sangat bervariasi akibat jenis material. Namun, untuk banyak jenis bahan, emisivitas sering dianggap konstan pada panjang gelombang 8 sampai 14 mikrometer, jadi julat ini yang banyak dipakai.
Namun, penelitian mengenai emisivitas versus panjang gelombang untuk bahan dalam rentang panjang gelombang ini menunjukkan bahwa nilai-nilai dapat sangat bervariasi dengan panjang gelombang.
Selanjutnya, emisivitas bahan bervariasi dengan kondisi bahan atau material objek. Sebuah tanah yang memiliki emisivitas 0,92 ketika kering dapat memiliki emisivitas 0,95 saat basah (partikel tanah berlapis air memiliki emisivitas mendekati air).
Objek seperti daun pohon yang gugur dapat memiliki emisivitas yang berbeda ketika satu daun (0,96) daripada ketika seluruh kanopi yang diukur (0,98).
Selain rona, kita bisa mengenali objek pada citra termal melalui bentuk, ukuran dan pola objek.
Tetapi hal ini harus dilakukan dengan hati-hati karena bisa jadi ada objek-objek yang berbeda, letaknya berdekatan, namun memiliki suhu yang sama atau hampir sama.
Pada kondisi seperti ini, bentuk dan ukuran dapat mengecoh penafsir.
Dengan karakteristik seperti itu, interpretasi terhadap citra termal sebaiknya disertai dengan menggunakan citra multispektral atau foto udara.
Waktu perekaman
Kenampakan yang dihasilkan pada perekaman siang dan malam hari bisa jadi berbeda.
Pada saluran termal sungai dan danau tampak lebih gelap dari daratan, menunjukkan bahwa objek tersebut lebih dingin dari tanah sekitarnya pada siang hari.
Pepohonan juga tampak lebih gelap (lebih dingin) daripada area berumput, sementara banyak atap tampak sangat cerah karena suhunya yang relatif tinggi.
Selain variasi siang-malam, variasi juga dapat disebabkan oleh perbedaan musim. Objek-objek yang sama bisa jadi akan memiliki suhu yang berbeda pada musim yang berbeda
Pengolahan Digital
Data penginderaan jauh termal perlu diperlakukan berbeda dari data penginderaan jauh lainnya, karena memiliki karakteristik yang berbeda mulai dari spektrum gelombang yang direkam hingga perbedaan informasi yang dimilikinya.
Sebelumnya, citra termal harus dikoreksi secara atmosferik dengan tepat.
Suhu pada citra perlu dikoreksi untuk efek emisivitas, biasanya dilakukan dengan dukungan data klasifikasi tutupan lahan yang akurat.
Ketika membandingkan citra multi tanggal efek perbedaan perekaman siang-malam harus dipertimbangkan, nilai piksel termal tidak dapat dibandingkan semudah nilai multispektral.
Bahan dengan inersia termal tinggi memiliki siklus diurnal (perbedaan siang-malam) yang kurang menonjol, bahan dengan inersia termal rendah menunjukkan variabilitas yang jauh lebih besar (misalnya air, logam).
Foto Udara Termal
Foto udara termal berbeda dengan citra termal. Jika citra termal diperoleh melalui sensor berupa penyiam, foto udara termal diperoleh dari sensor berupa kamera termal. Kamera ini mampu mengubah temperatur menjadi panjang gelombang tertentu dan dapat divisualkan dalam bentuk foto.
Penutup
Melalui artikel ini, kita telah belajar mengenai citra inframerah termal dan cara kerjanya, manfaat, kelebihan dan kekurangan, perolehan data dan penggunaan data baik secara visual maupun pengolahan digital.
Jika ada pertanyaan atau diskusi, silahkan tulis di kolom komentar di bawah.
Semoga tulisan ini bermanfaat.
