Kurva pantulan spektral merupakan salah satu kunci penting dan harus dipahami dalam proses interpretasi citra penginderaan jauh.
Kurva pantulan spektral adalah grafik yang menggambarkan respon spektral objek terhadap energi pada setiap panjang gelombang. Di dalamnya, terdapat kurva yang menunjukkan persentase pantulan energi elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang. Kurva pantulan spektral biasanya memuat objek umum seperti air, vegetasi, dan tanah.
Memahami Kurva Pantulan Spektral
Tenaga elektromagnetik yang sampai ke permukaan bumi akan diperlakukan berbeda sesuai dengan karakteristik objek dan panjang gelombangnya. Ada yang memantulkan tenaga elektromagnetik dan ada pula yang menyerapnya. Hal ini sering disebut dengan respon spektral objek.
Kita dapat membedakan objek satu dengan yang lainnya berdasarkan respon spektralnya, yaitu jumlah energi yang kembali ke sensor pada setiap panjang gelombang.
Selanjutnya, respon spektral pada setiap panjang gelombang ini divisualisasikan ke dalam bentuk grafik, yang disebut dengan kurva pantulan spektral.
Pada kurva pantulan spektral, sumbu Y menunjukkan persentasi nilai pantulan spektral (reflectance) yang dipantulkan oleh objek. Sedangkan sumbu X menunjukkan rentang panjang gelombang yang digunakan. Variasi nilai pantulan di sepanjang rentang panjang gelombang kemudian membentuk kurva yang dibedakan berdasarkan jenis objeknya.
Pengenalan pola spektral objek dapat menjadi pemandu yang sangat bermanfaat dalam upaya mengenali objek pada citra penginderaan jauh. Di bawah ini disajikan kurva pantukan beberapa objek pada julat (rentang, range) panjang gelombang antara 0,4 µm hingga 2,35µm.
Perbedaan karakteristik respon spektral objek ini kemudian yang dimanfaatkan dalam sistem penginderaan jauh
Hasilnya, citra multispektral memiliki banyak saluran yang bisa dimanfaatkan dalam banyak keperluan. Semakin banyak saluran atau semakin tinggi resolusi spektral citra, maka semakin rinci citra bisa membedakan objek secara spektral.
Secara garis besar dapat dikatakan bahwa air jernih cenderung memberikan pantulan yang lebih rendah daripada air keruh pada semua wilayah panjang gelombang.
Vegetasi memberikan pantulan sangat rendah pada spektrum biru, meningkat agak tinggi pada spektrum hijau (oleh karena itu vegetasi tarnpak hijau di mata manusia), menurun lagi di spektrum merah (karena serapan kuat oleh pigmen daun), dan meningkat sangat tajam di spektrum inframerah dekat -sebagai akibat dari pantulan oleh ruang antar-sel pada jaringan spongy daun.
Vegetasi kembali rnernberikan pantulan rendah di saluran inframerah tengah I dan inframerah II karena pengaruh kandungan lengas (kelembaban) yang tinggi.
Tanah bertekstur relatif kasar (pasiran) ataupun relatif lembab memberikan pantulan yang cenderung meningkat dari spektrum biru ke inframerah dekat, kemudian sedikit turun pada spektrum inframerah tengah I dan II karena pengaruh serapan oleh lengas tanah.
Tanah bertekstur relatif halus ataupun yang berona cerah di lapangan dan sangat tipis cenderung memberikan pantulan tinggi pada semua spektral. Dedaunan kering akan memberikan pantulan yang terus meningkat seiring dengan meningkatnya panjang gelombang.
Meskipun demikian, gejala ini cenderung ideal pada laboratorium, sedangkan kombinasi berbagai faktor di lapangan kadang-kadang mengaburkan pola ‘teoretis’ semacam ini.
Respon spektral dari banyak objek kemudian disimpan dalam spectral library dan dapat digunakan kembali.
Kurva Pantulan Spektral Objek Vegetasi
Kurva pantulan spektral vegetasi dapat dikatakan merupakan kurva yang paling fluktuatif daripada kurva yang lainnya. Secara umum, kurva memberikan pantulan rendah pada spektrum biru, meningkat pada spektrum hijau, menurun lagi di spektrum merah, dan naik lagi pada gelombang inframerah.
Kurva di atas menunjukkan bahwa untuk vegetasi sehat berdaun hijau pada panjang gelombang 0.45 dan 0.65 mikrometer klorofil banyak mememantulkan energi. Besarnya pantulan energi pada spektrum hijau menyebabkan mata menangkap vegetasi sehat berwarna hijau.
Ketika suatu tumbuhan mengalami gangguan, maka serapan klorofil akan berkurang pada saluran biru dan merah sehingga pantulan spektrum merah bertambah dan akan terlihat tumbuhan berwarna kuning.
Pada panjang gelombang 0.70µm, pantulan vegetasi sehat meningkat drastis. Pada kisaran panjang gelombang 0.70 – 1.3µm, daun memantulkan 50% tenaga yang datang dan selebihnya ditransmisikan. Pantulan vegetasi pada panjang gelombang 0.70-1.3µm dihasilkan oleh sruktur internal daun.
Struktur internal daun pada tiap-tiap spesies berbeda-beda, sehingga pemisahan spesies tumbuhan mungkin dapat dilakukan. Demikian pula untuk mendeteksi gangguan pada tumbuhan. Misalnya pada areal perkebunan yang luas, interpretasi dapat dilakukan untuk membedakan tumbuhan yang sehat dengan yang terganggu.
Pada kisaran panjang gelombang > 1.3µm, tenaga yang datang pada vegetasi akan diserap atau dipantulkan dan tidak ada atau sedikit yang ditransmisikan.
Penurunan reflektansi terjadi pada panjang gelombang 1.4µm, 1.9µm, dan 2.7µm karena kandungan air pada daun kuat sekali serapannya pada panjang gelombang ini. Dengan demikian spektrum ini disebut spektrum penyerap air.
Kurva Pantulan Spektral Objek Air
Air menyerap sebagian besar gelombang elektromagnetik yang ada dan hanya sebagian kecil yang dipantulkan. Kurva menunjukkan air hanya memantulkan gelombang yang panjangnya 0,4 µm sampai 0,7 µm.
Panjang gelombang itu merupakan panjang gelombang tampak yaitu saluran biru (0,4 -0,5 µm), saluran hijau (0,5-0,6 µm) dan saluran merah (0,6-0,7 µm).
Karena sifatnya yang hanya memantulkan gelombang tampak saja, pada pemotretan atau pembuatan citra yang menggunakan gelombang infra merah (panjang gelombang 0,7-13 µm) objek perairan akan tampak gelap atau hitam karena objek perairan mneyerap gelombang inframerah dengan baik.
Kurva Pantulan Spektral Objek Tanah
Objek tanah bisa memantulkan semua jenis panjang gelombang meskipun dengan kemampuan pantulan yang berbeda. Namun jika dibandingkan dengan dua objek yang lain yaitu air dan vegetasi, objek tanah mempunyai grafik yang cenderung konstan.
Untuk gelombang tampak (panjang gelombang 0,4-0,7 µm) objek tanah mempunyai kemampuan pantulan tinggi yang meningkat ke panjang gelombang yang lebih tinggi, berarti tanah mempunyai kemampuan pantula dari tinggi ke rendah berikut yaitu saluran merah, saluran hijau, dan saluran biru.
Dengan demikian pada citra yang menggunakan gelombang tampak atau komposit warna asli, objek tanah akan berwarna merak kecoklatan hasil perpaduan warna merah dan sedikit hijau dan warna biru yang lebih sedikit.
Hal yang sama terjadi pada gelombang infra merah. Objek tanah memantulkan gelombang infra merah daripada dua objek yang lain. Perbedaan kemampuan ini akan membuat objek tanah mempunyai rona yang lebih cerah daripada yang lainnya.
Beberapa faktor yang mempengaruhi reflektansi tanah ialah kandungan kelembaban tanah, tekstur tanah, kekasaran permukaan, adanya oksida besi dan kandungan bahan organik.
Faktor-faktor tersebut saling berhubungan dan sangat kompleks. Kelembaban tanah berkaitan erat dengan tekstur tanah.
Tanah berpasir bertekstur kasar biasanya baik pengatusannya, sehingga menghasilkan kelembaban yang rendah dan reflektansi relatif tinggi.
Tekstur tanah yang pengatusannya buruk akan memiliki reflektansi yang rendah. Akan tetapi dengan tidak adanya kandungan air, tanah itu cenderung mempunyai reflektansi yang tinggi pula.
Tanah bertekstur kasar akan nampak lebih gelap daripada tanah bertekstur halus. Jadi karakteristik reflektansi tanah akan tetap hanya dalam kondisi tertentu.
Faktor lain yang dapat memperkecil reflektansi tanah adalah kekasaran permukaan dan kandungan bahan organik. Adanya oksida besi juga akan mengurangi reflektansi pada spektrum tampak.
Bagaimana kurva pantulan spektral bermanfaat?
Setiap objek memiliki karakteristik tersendiri dalam memperlakukan suatu panjang gelombang tertentu, bisa memantulkan dengan begitu tinggi atau rendah.
Hal ini kemudian dimanfaatkan untuk menonjolkan suatu objek pada citra dengan memilih band dengan panjang gelombang yang pantulannya tinggi. Untuk menonjolkan beberapa objek sekaligus, maka dilakukan komposit citra.
Pemahaman terhadap kurva pantulan spektral objek bermanfaat untuk dua hal. Pertama, untuk menyusun citra komposit yang mampu menonjolkan kenampakan yang ingin kita kaji. Misal, pada proses pemisahan darat dan air, kita bisa menggunakan komposit RGB 567 pada Landsat 8, di mana kenampakan air akan berwarna hitam pekat.
Pemanfaatan kedua, adalah sebaliknya, kita mampu melakukan interpretasi pada kombinasi komposit apapun. Hal ini bermanfaat terutama jika ingin melihat kenampakan dengan banyak klasifikasi, seperti tutupan lahan secara detil.
Penutup
Pada artikel ini kita belajar mengenai kurva pantulan spektral dari berbagai objek yaitu vegetasi, air dan tanah. Pemahaman mengenai kurba pantulan spektral ini sangat penting dalam proses interpretasi citra, terutama citra multispektral.
