Pengantar Remote Sensing

TA3111 - Teknik EksplorasiArie Naftali Hawu Hede, S.T., M.T., Ph.D.

KK Eksplorasi Sumber Daya Bumi -Teknik Pertambangan - FTTM ITB

Eksplorasi Tidak LangsungRemote Sensing/Pengindraan Jauh

01

Eksplorasi Tidak Langsung vs Eksplorasi Langsung

TA 3111 - Teknik Eksplorasi

Tidak berhubungan (kontak) langsung dengan objekeksplorasi.

Langsung berhubungan (kontak) dengan objek.

Memanfaatkan sifat-sifat fisik dan kimia dari endapan. Melakukan perilaku yang langsung pengamatanpada fisik endapan.

Kegiatan

Prinsippekerjaan

Melalui anomali-anomali yang diperoleh dari hasilpengamatan.

Melalui analisis megaskopis dan mikroskopispada objek pengamatan.Identifikasi

Metoda Remote sensing, survei geokimia, survei geofisika. Pemetaan, uji sumur, uji parit, pemboran.

Tahapaneksplorasi

Desk study – reconnaissance - eksplorasi awal. Eksplorasi awal – lanjut - eksplorasi detail.

Teknologi Relatif membutuhkan peralatan (teknologi) tinggi.Relatif membutuhkan teknologi yang lebihsederhana s.d. manual.

Waktu dan Biaya

Relatif cepat dan biaya/satuan luas relatif murah. Relatif lebih lama dan biaya/satuan luas relatifmahal.

Ketelitian Relatif rendah karena bersifat indikatif. Relatif tinggi karena bersifat pembuktian.

Eksplorasi Tidak Langsung Eksplorasi Langsung

02

Metode Eksplorasi Tidak Langsung

TA 3111 - Teknik Eksplorasi

Remote sensing / pengindraan jauh (indraja)

Survei Geokimia

Survei Geofisika

03

Remote Sensing / Pengindraan Jauh untuk Eksplorasi

TA 3111 - Teknik Eksplorasi

Pengantar Remote Sensing

Dasar Remote Sensing

Foto Udara

Citra Satelit Sensor Optis dan Radar

04

Pengindraan jauh / indraja (remote sensing)?

Ilmu tentang mengakuisisi (acquiring), mengolah (processing), dan interpretasi gambar/citra dan data-data terkait yang didapatkan dari pesawatdan satelit, yang merekam hasil interaksi antara objek material dan radiasielektromagnetik (Sabins, 1997).

05

Longsoran

Vulkanik

Pemantauan cuaca

Tata Guna Lahan

Topografi

Vegetasi

Pemantauan Polusi

Pemantauan Laut

Eksplorasi mineralEksplorasi panas bumi

Eksplorasi bahan galian fosil

Pemantauan Lapisan Udara 06

Metode Remote Sensing dalam Eksplorasi

Kondisi muka bumi

Sensor

Citra

Metode Ground Based

Spasialdatabase

Observasi danpengukuran

Metode Remote Sensing

07

Kelebihan dan Kekurangan

• Meliputi area permukaan bumi yang cukup luas.

• Pengamatan daerah terisolasi atau remote area.

• Pengamatan dalam range (interval) waktu tertentu.

• Hasil diperoleh dalam waktu relatif singkat.

• Penghematan biaya (murah).

• Hasil berupa interpretasi sehingga tetapdiperlukan validasi lapangan.

• Tidak sedetail dibanding observasi langsung.

• Tergantung pada ketersediaan gambar/citra dan memerlukan perangkat keras dan perangkatlunak yang khusus.

08

Prinsip Dasar Remote Sensing

TA3111 - Teknik Eksplorasi

Eksplorasi Tidak LangsungRemote Sensing/Pengindraan Jauh

01

Cara Kerja dari Remote Sensing

Setiap hari dan hampir setiap saat kita menggunakan prinsip remote sensing!

02

Selain kamera, komponen apa yang penting dari gambar berikut?

Sumber foto: https://www.freegreatpicture.com/rural-scenery/studio-photographers-to-take-pictures-of-the-model-50718

03

Interaksi Energi Elektromagnetik dengan MateriIncident energy

ScatteredReflected

Absorbed

Transmitted(refracted)

Emitted

• Fenomena permukaan; refleksi, emisi, scattering

• Fenomena volume; transmisi, absorpsi

04

Elek

trik

Spektrum Elektromagnetik

Sumber: Verhoeven, G., 2017. DOI: 10.5281/zenodo.3534245

Region Panjang Gelombang

Gamma-ray < 0.03 nm

X-ray 0.03–30 nm

UltravioletPhotographic UV

0.03–0.4 µm0.3–0.4 µm

Visible 0.4–0.7 µm

Infrared Reflected IRThermal IR

0.7–1000 µm0.7–3.0 µm3–5 µm, 8–14 µm

Radar 0.1–100 cm

Radio > 100 cm

05

Aplikasi Interaksi Energi Elektromagnetik dalam Remote Sensing

Pemetaan vegetasi, pemetaan mineral-batuan,analisis struktur geologi, analisis longsoran,pemantauan lingkungan (lubang ozon, polusi air,tataguna lahan)

REFLEKTANSIPemantauan gunung berapi, temperaturlaut, lingkungan, meteorology, eksplorasipanas bumi.

EMISI

Intensitas nilai reflektansi material;Identifikasi jenis material

Absorpsi Emisi

Emisi dari energi radiasi;Estimasi temperatur permukaan

Gelombang laut, meteorology, kelembapantanah, topografi, pergerakan permukaankarena gempa, erupsi gunung api, penurunantanah.

Intensitas back-scattering;Estimasi kekasaran-pergerakanpermukaan

Scattering

SCATTERING

06

Energi Elektromagnetik dan Citra SatelitREFLEKTANSI EMISI SCATTERING

Update: Landsat 8, ASTER, Sentinel 2, dll.

Update: Sentinel 1, ALOS PALSAR, TerraSAR-X, dll

Near-infrared

Shortwave infrared

Diagram rentang visible-infrared dan rentang microwave terhadap transmisi melalui atmosfer (Sabins, 1997).

Cit

ra/I

mag

e

Cit

ra/I

mag

e

07

Remote Sensing Pasif dan Aktif

Remote sensing pasif

LANDSAT (USA)

SPOT (France)

QuickBird (USA)

RADARSAT (Canada)

ERS (Europe)

ALOS (Japan)

Remote sensing aktif

Sumber energi Sensor Sumber energi & Sensor

08

Foto Udara

TA3111 - Teknik Eksplorasi

Eksplorasi Tidak LangsungRemote Sensing/Pengindraan Jauh

01

Pendahuluan

Foto udara (aerial photography) merupakanpionir dalam remote sensing dan digunakandalam berbagai keperluan pemetaan.

Teknik intepretasi foto udara sangatpenting untuk dapat memahami citraremote sensing yang lain.

http://ucblibraries.colorado.edu/map/aerialphotos.htm

02

Terminologi terkait Foto UdaraFoto udara (aerial photography)Hasil pemotretan suatu daerah dari ketinggian tertentu,dalam ruang lingkup atmosfer dengan menggunakankamera. Misal menggunakan pesawat terbang,helikopter, balon udara, unmanned aerial vehicle /drone.

Fotogrametri:Ilmu untuk memperoleh pengukuran geometris yangakurat menggunakan foto yang diambil dari platformudara.

Aerial surveyIstilah umum yang berarti pengumpulan informasi yangdilakukan dari platform udara. Dapat menggunakanberbagai sensor seperti kamera foto dan video, sensortermal, multispektral dan hiperspektral, LiDAR danbahkan mata kita.

A

B

C

03

Dasar Foto Udara

Teknik foto udara tidak sama dengan teknik fotografi biasa

• Tidak dilengkapi dengan georeferensi (informasikoordinat dan proyeksi).

• Tidak digunakan untuk pengukuran yang akurat.

• Diambil dengan menggunakan fotogrametrik danmemiliki georeferensi.

• Dapat digunakan untuk pengukuran secaraakurat.

04

Karakteristik Foto Udara

FOTO UDARA

Pandangan Sinoptik(perspektif secara luas)

Rentang Spekral

Stereoskopi

Fotografi

Penggunaan dan Ketersediaan

Ekonomis

Perpaduan dari ilmu dan seni

05

Pandangan Sinoptik Foto UdaraFoto udara menyajikan “bird’s-eye view” objek di permukaan bumi tampak seperti dari udara.

Fitur-fitur dalam intepretasi foto udara

Foto udara sekitar Observatorium Boscha, September 2016

- ariehede

Observatorium Boscha

Rona/warna

Bentuk

Ukuran

Tekstur

Kegelapan/kecerahan dari obyek, foto berwarna (RGB) atau color infrared (CIR)

Konfigurasi atau kerangka suatu objek,

Atribut obyek; jarak, luas, tinggi, lereng dan volume

Frekuensi perubahan rona pada citra; halus/kasar

Bayangan

Pola

Situs dan asosiasi

Bayangan obyek yang dipengaruhi oleh arah penyinaran

Kenampakan kemiripan yang tersebar dan dapatberulang

Karakteristik lokasi dan hubungan satu obyek denganobyek lain

06

Rentang Spektral Foto Udara

Tipikal kamera yang biasa digunakan:

• Sensor kamera RGB (400–700 nm)

• Sensor NIR (700–1100 nm)

• Sensor thermal (3–5 µm atau 8–14 µm)

Rentang spektral foto udara ditentukan oleh kamera/sensor yangdigunakan pada wahana (drone, pesawat, balon udara, dll).

Contoh drone multispektral DJI P4 Multispectral

Red edge (RE): 730 + 16 nm

Visible Light(RGB) Red (R):

650 + 16 nm

Near-infrared (NIR):840 + 26 nm

Blue (B):450 + 16 nm)

Green (G):560 + 16 nm

https://www.spectraldevices.com/products/multispectral-camera-rgb-and-nir-bands

Tipikal rentang spektral sensor kamera RGB - NIR

Foto thermal di kawah Wayang, Pangalengan, Jawa Barat

07

Streoskopi Foto Udara

Stereoskopi??Sebuah teknik untuk membuat atau menampilkan ilusi mendalam pada sebuah gambar secara stereopsis untuk penglihatan binokular.

Stereoskop

Permukaanab c

d

a’ b’ d’ c’ a’ d’ b’ c’ Foto

Persepsi relief dari dua foto udara(modifikasi dari Girard, 2003)

Obyek

Prinsip stereoskopi akan digunakan dalam FOTOGRAMETRI

Foto 2Foto 1

Stereoskop

08

Karakteristik Lainnya

Fotografi

Penggunaan & Ketersediaan

Ekonomis

Kemampuan menangkap moment

Foto Udara Danau Biru, Belitung, 2018-ariehede

Berbagai keperluan & praktispengambilan /pengolahan data

Biaya lebih murah daripemetaan langsung

09

Dasar FotogrametriIlmu dan teknik untuk memperoleh informasi yang dapat diandalkan tentang obyek fisik dan lingkungan melalui proses perekaman, pengukuran, dan interpretasi gambar fotografi.

Melakukan pengukuran (posisi, elevasi, jarak, luas, volume) termasuk pemetaan topografi dari foto.

Fotogrametri metrikal

A

Penafsiran dan evaluasi fitur-fitur secara kualitatif dari fotoInterpretasi Foto

B

Kategori

• Kamera manual – foto - scan – image digital • Kamera digital – image digital

Akuisisi Data

A

Rectifier, orthophoto projector, analyticalProsedur Fotogrametrik

B

Sistem Fotogrametri

C Othophoto, points, DEM, peta topografi-tematikProduk

10

Konsep Dasar Fotogrametri - Skala

Perhitungan skala (S)

• S = ukuran foto/ukuran sebenarnya = ab/AB

• S = focal length/ketinggian terbang = f / H

Exposure Station, L

Focal length, f

Positive print

Sumbuoptis

Area sebenarnya

Foto

Ketinggianterbang, H

a b

A B

Focal lengthJarak obyek

Kamera

Contoh:Foto udara diambil dari ketinggian 700 m diatas permukaan tanah, denganmenggunakan kamera yang memiliki focal length 70 mm, maka skalanya adalah: f / H = 70 mm / 700000 mm

= 1 / 10000 = 1 : 10000

Contoh:Foto dari ketinggian 2000 m diataspermukaan laut dengan elevasi rata-rata 1500 m, menggunakan kamera yang memiliki focal length 50 mm, maka skalanyaadalah:

f / H = 50 mm / (2000-1500) m = 50 mm / 500000 mm = 1 : 10000

11

Pemetaan 3DData 3D resolusi tinggi digunakan pada berbagai bidang termasuk teknik eksplorasi mulai dari pemodelanmineral pada lingkup hand-specimen hingga permukaan bumi.

Data 3D yang dihasilkan dari survei udara: (1) aktif ; LIDAR dan (2) pasif; foto udara.

(1) LiDAR(2) Foto Udara

(1) LIDAR (Light Detection and Ranging)Menggunakan peralatan laser yang terbilang mahal Membutuhkan pengukuran waktu terbang yang tepatMampu mengukur di daerah yang ditutupi tumbuhan

(2) Foto UdaraMurahMenghasilkan foto berwarnaPengukuran di daerah ditutupi tumbuhan kurang akurat

12

Survei Foto Udara untuk Pemetaan - Praktis

Perencaan dan perancangan jalur terbang Persiapan Peralatan Terbang

Penerbangan wahana terbangPemrosesan dataProduk

13

Teknologi Foto Udara dalam EksplorasiModel 3D yang akurat secara geometris dapat digunakan untukmemvisualisasikan dan menganalisis litologi dan struktur.

Perkembangan teknologi sensor kamera (misalnya kamera multi- danhiperspektral dapat memberikan informasi intepretasi jenis mineral/batuanberdasarkan spektral reflektansi.

Perbandingan (A) hasil foto RGB singkapan batuan, (B) spektrumreflektansi sampel. Gambar (C) dan (D) menunjukan intepretasisebaran mineral pada singkapandengan menggunakan metode(C) spectral angle mapper dan (D) berdasarkan absorpsi pada panjang gelombang tertentu.

Kirsch et al, 2018. Integration of Terrestrial

and Drone-Borne Hyperspectral and

Photogrammetric Sensing Methods for

Exploration Mapping and Mining

Monitoring. Remote Sensing.10(9):1366.

Model 3D berdasar foto udara Open Pit Nam Salu KelapaKampit, Belitung. -ariehede, 2018

14

Terima Kasih

TA 3111 - Teknik Eksplorasi

09