Citra Komposit dan Proses Komposit Citra Penginderaan Jauh

Dalam studi penginderaan jauh, dikenal istilah komposit citra dan citra komposit, yang biasanya tampil dalam berbagai macam warna. Mengapa citra perlu ditampilkan dengan cara seperti itu? Mengapa objek bisa memiliki warna berbeda pada komposit yang berbeda?

Simak penjelasan selengkapnya.

Apa Itu Komposit Citra?

Komposit citra adalah proses menggabungkan dan mengkombinasikan tiga citra penginderaan jauh dari saluran atau band citra yang berbeda sehingga memberikan kombinasi warna yang berbeda, dengan tujuan menonjolkan kenampakan suatu objek yang menjadi objek kajian.

Perbedaan warna pada citra komposit disebabkan oleh perbedaan pada panjang gelombang yang digunakan setiap band, serta kepekaan setiap objek terhadap panjang gelombang tersebut.

Citra komposit merupakan citra hasil dari proses komposit, yaitu pewarnaan sistem warna RGB (red-green-blue) menggunakan kombinasi beberapa saluran citra. Citra ini biasanya dibedakan menjadi komposit warna asli dan komposit warna semu.

Citra komposit biasa disampaikan dengan menyebutkan kombinasi angka saluran yang digunakan, misal kombinasi 321, 452 atau 457.

Citra komposit juga dapat dihasilkan dengan menggunakan hasil indeks citra. Jadi kita bisa menemui citra komposit yang merupakan kombinasi indeks citra dengan saluran asli, misal komposit R: NDVI, G: Indeks kebasahan, B: Saluran Hijau.

Penggunaan citra komposit sangat bermanfaat pada proses interpretasi citra secara visual. Pada proses klasifikasi multispektral, kombinasi band yang tepat akan sangat berguna pada proses pengambilan sampel untuk proses klasifikasi.

Dalam proses komposit citra, akan digunakan saluran (band) berdasarkan spesifikasi panjang gelombang dan juga saluran warna yang digunakan yaitu saluran warna merah, hijau dan biru (RGB).

Memahami Proses Komposit Citra

Citra komposit dapat dihasilkan menggunakan citra multispektral, yaitu citra yang memiliki banyak saluran (band) pada satu area liputan yang sama.

Setiap band pada citra multispektral menggunakan julat panjang gelombang yang sempit, dan didesain agar peka terhadap satu objek tertentu. Sayangnya, kepekaan terhadap suatu kenampakan tertentu, akan menimbulkan efek berlawanan pada objek yang lain.

Contohnya, band inframerah dekat yang didesain agar peka terhadap vegetasi. Namun, band inframerah dekat tidak akan menangkap pantulan energi dari air, karena sifat air yang menyerap energi pada julat gelombang inframerah dekat.

Dengan demikian, untuk dapat membedakan berbagai macam objek dengan baik, beberapa saluran itu digunakan secara serentak.

Pengamatan visual yang mengandalkan pada perbandingan kenampakan pada beberapa lembar citra dari saluran-saluran yang berbeda dirasa tidak efektif. Oleh karena itu, beberapa saluran itu digabung kembali, dengan masing-masing penyusun telah memuat kelebihan komparatif dibanding saluran lain.

Penggabungan citra dari setiap band ini dilakukan dengan memasukkannya pada channel warna yang tersedia di sistem monitor komputer.

Dalam proses komposit citra, kombinasi warna yang digunakan adalah merah, hijau, biru (warna RGB).

Penggunaan kombinasi berbagai saluran spektral yang dimasukkan ke dalam tiga layer warna ini akan menghasilkan warna baru sesuai dengan pola pantulan spektral setiap objek. Sehingga, satu citra ini sudah mampu menyajikan variabilitas spektral seluruh saluran penyusunnya.

Untuk mempermudah penentuan komposit yang digunakan, terdapat beberapa panduan, yaitu:

• Objek kajian dan tujuan kajian. Perbedaan pola spektral setiap objek harus bisa ditonjolkan melalui pemilihan saluran-saluran yang sesuai. Hal ini merupakan faktor utama dalam menentukan komposit citra.
• OIF (Optimum Index Factor). OIF merupakan nilai statistik yang menunjukkan variasi kenampakan optimum yang dapat ditampilkan pada satu kombinasi saluran. Nilai OIF yang semakin tinggi menunjukkan semakin tinggi variasi spektral yang bisa ditampilkan, dan berdampak pada semakin banyaknya objek yang bisa dikenali. Penggunaan komposit berdasarkan OIF yang tinggi ini akan optimal pada kajian penutup/ penggunaan lahan. Satu hal yang penting adalah OIF bukan semata-mata nilai yang bisa dijadikan patokan, dan panduan utamanya adalah seberapa baik citra menampilkan kenampakan sesuai dengan tujuan kajian dan objek kajian  

Bagaimana Citra Komposit Dihasilkan?

Penyusunan citra komposit dilakukan dengan memberikan warna yang berbeda pada saluran spektral yang berbeda.

Caranya, adalah meletakkan citra dari band yang dipilih pada saluran warna merah, hijau dan biru.

Misal untuk mendapatkan citra sesuai dengan warna aslinya di lapangan, kita perlu meletakkan band citra sesuai dengan warnanya. Artinya, band biru (sekitar 0,45 – 0,52 mikrometer) kita letakkan ke saluran warna biru, band hijau (sekitar 0,52 – 0,60 mikrometer) kita letakkan ke saluran warna hijau, dan band merah (sekitar 0,63 – 0,69 mikrometer) kita letakkan ke saluran warna merah.

Untuk memudahkan, saya akan pisahkan saluran warna dan band citra menjadi dua kolom yang berbeda.

Jadi, untuk mendapatkan warna sesuai dengan apa yang kita lihat dengan mata kita, pada Landsat 7 kita gunakan komposit RGB 321, sedangkan pada Landsat 8 dan 9, kita gunakan komposit 432.

Tujuan Komposit Citra

Komposit citra perlu dilakukan  untuk menonjolkan kenampakan di permukaaan bumi yang dianggap penting yang menjadi fokus kajian. Hal ini penting dilakukan karena kenampakan objek yang dikehendaki bisa lebih menonjol dan lebih mudah diinterpretasi, terutama dengan interpretasi visual.

Sebagai contoh, untuk menekankan objek perairan dan karakteristiknya, misal endapan sedimen pada perairan dangkal, kita perlu menggunakan kombinasi band yang peka air.

Dengan demikian, kita bisa menggunakan band merah, hijau, dan biru yang peka air, dan tidak menggunakan saluran inframerah dekat maupun tengah karena air cenderung menyerap energi pantulan pada panjang gelombang tersebut.

Jenis-jenis Citra Komposit

Citra komposit dapat dibagi menjadi:

• warna asli
• warna semu

Warna Asli (true color/ natural color)

Citra komposit warna asli menampakkan warna asli objek sesuai dengan pandangan mata manusia, misal tanah akan berwarna kemerahan dan kanopi vegetasi akan berwarna hijau.

Citra ini didapatkan dengan menempatkan citra band merah, hijau, dan biru sesuai dengan pada saluran warna RGB masing-masing.

Citra warna asli dapat diperoleh menggunakan kombinasi 321 pada Landsat 7 dan 432 pada Landsat 8.

Warna Semu (false color)

Citra komposit warna semu artinya tidak menunjukkan warna sesuai aslinya. Biasanya diperlukan untuk menonjolkan satu atau beberapa kenampakan objek, yang tidak tampak pada citra komposit warna asli.

Citra komposit warna semu dibagi menjadi komposit standar dan tidak standar.

Komposit standar menggunakan tiga saluran masukan, yaitu inframerah dekat, merah, dan hijau, dengan urutan pewarnaan merah, hijau, dan biru.

Sedangkan pada komposit tak standar, kombinasi dapat disusun dengan susunan:

• mengubah urutan tersebut misalnya merah, inframerah dekat, dan hijau
• menggunakan saluran-saluran lain -misalnya biru, inframerah dekat, dan merah
• menggunakan gabungan saluran terlebih dahulu (misalnya indeks vegetasi) dan setelah itu baru dikompositkan.
• Menggunakan tanggal perekaman yang berbeda. Misal komposit RGB dengan susunan nilai rata-rata NDVI pada bulan Januari-Maret; April-Juni; Sept-Desember.

Inilah pentingnya mencantumkan informasi susunan band pada citra komposit, terutama jika dalam bentuk cetak atau hardcopy.

Teori Warna

Sebelumnya, kita pahami dulu bahwa ada dua jenis warna primer, yaitu aditif dan substraktif.

Warna Primer Aditif (Additive Primary Color) disederhanakan dari spektrum yang terlihat untuk menyertakan hanya spektrum Biru (400-500nm), Hijau (500-600 nm), dan Merah (600-700 nm).

Kombinasi cahaya menggunakan warna primer aditif adalah bagaimana warna terbentuk pada monitor komputer dan layar televisi.

Sedangkan warna primer substraktif merupakan warna-warna Cyan, Magenta, Yellow, dan Black (CMYK) yang dihasilkan dari pencampuran warna primer aditif. Kombinasi warna substraktif digunakan dalam cat dan tinta. Itulah sebabnya, warna RGB yang dihasilkan pada layar komputer bisa berbeda ketika dicetak dalam format CMYK.

Pembentukan warna dalam proses komposit citra dilakukan berdasarkan warna primer aditif (addictive primary color) yaitu warna merah, hijau dan biru (RGB).

Untuk memahami proses pembentukan warna pada citra komposit, kita bisa menggunakan kubus warna.  

Jika kombinasi dilakukan pada nilai yang sama, maka berikut kombinasi warna yang dihasilkan:

• kombinasi warna merah dan hijau = warna kuning
• warna merah dan biru = magenta
• hijau dan biru = cyan
• merah+hijau+biru = putih
• sedangkan warna hitam diperoleh dengan ketiadaan tiga warna utama tersebut.

Contoh Komposit Citra: Landsat 8

Sebagai contoh, kita gunakan Landsat 8 untuk menyusun kombinasi saluran (band) untuk berbagai macam objek.

Sebelumnya, kita perlu mengetahui spesifikasi setiap band dari citra Landsat.

Kombinasi saluran dipilih karena sejumlah alasan, terutama objek yang dikaji dan pola spektralnya, dan akan sangat membantu untuk memahami objek kajian.

Meskipun ada banyak kemungkinan kombinasi band, berikut ini beberapa susunan komposit citra Landsat 8 untuk berbagai objek kajian. Kombinasi band didaftar berdasarkan nomor band pada citra dalam urutan warna merah, hijau, biru (RGB):

Kalau saya secara pribadi, komposit citra yang menjadi “default”, yang bisa saya gunakan hampir untuk setiap keperluan adalah NIR-SWIR 1-Blue, atau 451 pada Landsat 7 dan 562 pada Landsat 8.

Bagaimana Cara Interpretasinya?

Proses interpretasi citra komposit akan sangat banyak menggunakan unsur interpretasi berupa rona dan warna. Meskipun demikian, pastinya unsur-unsur lain seperti bentuk, ukuran, bayangan, tekstur, pola, situs dan asosiasi juga tetap dibutuhkan.

Untuk menginterpetasi obyek yang terdapat pada citra komposit, kita perlu memahami dua hal:

• Pola spektral objek pada kurva pantulan spektral
• Teori pembentukan warna

Pengenalan dan pemahaman pola spektral pada masing-masing saluran penyusun komposit citra diperlukan terlebih dahulu.

Dengan pengetahuan ini, kita bisa membayangkan objek apa saja yang akan memiliki nilai pantulan spektral yang tinggi pada setiap saluran citra.

Sedangkan pemahaman teori pembentukan warna akan sangat kita butuhkan karena penggunakan tiga saluran yang berbeda akan memunculkan warna tertentu sesuai dengan karakteristik objek.

Jadi, sebelum melihat citra kompositnya pun kita dapat membayangkan, warna apa yang akan muncul pada setiap jenis objek.

Perhatikan contoh berikut ini.

Misal, kita ingin mengenali objek sawah usia muda pada Landsat 8 pada komposit 562.

Proses interpretasi dapat dilakukan dengan langkah-langkah:

1. Pahami citra yang digunakan, terutama terkait resolusi spasialnya, dan tanggal perekaman.
2. Pahami setiap saluran yang digunakan, yaitu band 5 (Inframerah dekat), band 6 (inframerah tengah I), dan band 2 (hijau).
3. Pahami karakteristik objek kajian. Sawah usia muda akan memiliki kombinasi vegetasi jarang, dengan latar belakang berupa lumpur (tanah dengan kelembaban dan kandungan air yang tinggi). Artinya, bergantung usianya, sawah usia muda akan memberikan pantulan yang sedang cenderung tinggi pada band 5 dan 6, dan rendah pada band 2. Perlu dipahami bahwa nilai tinggi-rendah ini saya tentukan berdasarkan perbandingannya pada setiap saluran yang digunakan.  
4. Gunakan teori pembentukan warna dan tentukan warna yang akan muncul. Warna merah menunjukkan nilai kecerahan pada band 5, warna hijau menunjukkan nilai kecerahan band 6 dan warna biru menunjukkan nilai kecerahan band 2. Berdasarkan karakteristiknya, maka sawah usia muda akan berwarna merah kecoklatan. Semakin merah terang, artinya kenampakan vegetasi padi lebih menonjol, mengindikasikan usia padi yang lebih tua. Sedangkan semakin gelap, menunjukkan unsur tanah lembab yang lebih dominan. Warna merah mendekati orange pada sawah berarti tanah di bawahnya memiliki kandungan air yang lebih rendah. Sedangkan warna tanah kering tanpa vegetasi akan nampak kebiruan.
5. Hal yang cukup penting adalah, kita selalu tetap dapat menggunakan unsur interpretasi yang lain untuk melakukan interpretasi. Misal, objek sawah sebelumnya dapat kita kenali berdasarkan bentuknya yang mengotak dengan pola yang teratur. Baru kemudian menggunakan warna untuk menentukan usia atau fase sawahnya.
6. Lakukan klasifikasi atau ekstraksi dengan delineasi.

Dengan menggunakan pola pantulan spektral objek sebagai panduan dan pemahaman terhadap teori pembentukan warna, maka proses interpretasi terhadap citra dapat kita lakukan.

Penutup

Pemahaman terhadap citra komposit merupakan hal yang sangat penting dalam bidang penginderaan jauh.

Kemampuan interpretasi dapat ditingkatkan dengan melakukan proses latihan pada berbagai kombinasi komposit citra. Latihan ini juga akan mengasah pemahaman interaksi objek terhadap setiap panjang gelombang.

Untuk meningkatkan pemahaman mengenai materi ini, kita perlu meningkatkan pemahamn mengenai pola spektral objek dan teori pembentukan warna.