KOREKSI GEOMETRIS PADA CITRA LANDSAT TM 7

oleh : HARRY KURNIAWAN

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penginderaan jauh mempunyai keunggulan dibanding dengan survai terrestrial secara langsung. Dari penginderaan jauh dapat dihemat baik biaya, tenaga maupun waktu karena beberapa parameter dari data dapat disadap secara langsung dari citra. Dari penginderaan jauh didapat pula kemudahan pengambilan sampel di lapangan untuk data-data yang belum dapat disadap oleh citra, yaitu dengan cara melihat gambaran wilayah secara umum daerah cakupan citra dan membuat zona-zona tertentu yang mempunyai karakteristik yang sama. Teknologi penginderaan jauh mempunyai peranan yang penting dalam hal ini. Pada dasarnya, teknologi berbasis satelit ini menyajikan informasi awal kondisi wilayah. Keunggulan utamanya adalah menyajikan informasi aktual dan akurat tanpa adanya kontak langsung dengan obyek. Data satelit punya keunggulan dibandingkan peta atau foto udara, karena bisa menyajikan informasi tentang karakteristik spektral obyek di permukaan bumi yang tidak dapat ditangkap oleh mata telanjang (Sutanto, 1994).
Aplikasi data-data Penginderaan jauh lebih banyak dilakukan untuk identifikasi, deteksi, inventarisasi dan atau pemantauan sumber daya alam dan lingkungan tetapi aspek ketelitian geometris sebagai akibat proses koreksi geometris dan resampling jarang disinggung. Demikian juga untuk citra Landsat TM dan citra Radarsat. Untuk melakukan koreksi geometris citra diperlukan adanya titik-titik kontrol tanah yang dapat diidentifikasi pada citra. Tetapi jumlah titik kontrol tanah yang dibutuhkan untuk koreksi geometris agar menghasilkan ketelitian yang tinggi belum diketahui, demikian juga dengan metode transformasi yang dapat menghasilkan kesalahan yang minimal belum diketahui.
Peta merupakan sumber data yang banyak digunakan untuk berbagai kepentingan. Pemerintah membutuhkan peta sebagai data dasar dalam pembuatan rencana kerja mereka berkaitan dengan kebijakan yang menyangkut wilayah mereka. Untuk saat ini, banyak sekali wilayah Indonesia yang terpencil serta pulau-pulau kecil yang belum terpetakan. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan suatu metode pengukuran yang dapat mengatasi masalah geografis salah satunya dengan memanfaatkan foto udara. Koreksi geometri dilakukan dengan menggunakan 3 metode yaitu polinomial linier, kuadratik, dan kubik. Metode resampling yang digunakan dalam proses pembuatan peta ortofoto adalah nearest neighbour.
Untuk meningkatkan resolusi spasial sebuah citra dapat dilakukan kombinasi antara citra beresolusi spasial rendah dengan citra beresolusi spasial tinggi. Citra kombinasi merupakan perpaduan antara dua citra yang memiliki resolusi spasial, spektral, radiometrik atau temporal yang berbeda. Dari hasil kombinasi citra tersebut didapatkan citra yang berubah resolusi spasialnya dari citra yang beresolusi spasial rendah menjadi sebuah citra yang beresolusi spasial tinggi. Sebelum pelaksanaan kombinasi, citra yang akan dipakai harus dilakukan koreksi geometri. Koreksi geometri citra merupakan proses pada tahap pra pengolahan yang memperbaiki sifat geometris citra. Setelah dilakukan koreksi geometri,dilanjutkan dengan kombinasi citra dengan bantuan sebuah
perangkat lunak khusus.
Setiap citra perlu dilakukan direktifikasi untuk mengkoreksi kesalahan geometri dalam proses pengambilan data, baik yang disebabkan oleh kelengkungan permukaan bumi dan pergerakan satelit, maupun kesalahan instrumen serta ketidakstabilan wahana, jika tidak dilakukan koreksi geometri maka tidak dapat dilakukan pengukuran panjang, keliling dan sebagainya (Lillesand, 1988).

Tujuan
Praktikum ini bertujuan untuk melatih mahasiswa dalam melakukan pengkoreksian terhadap citra satelit sesuai dengan citra referensi yang telah disediakan.





TINJAUAN PUSTAKA

Tujuan dari koreksi geometri adalah untuk memperbaiki distorsi geometrik dengan meletakkan elemen citra pada posisi planimetric (x dan y) yang seharusnya, sehingga citra mempunyai kenampakan yang lebih sesuai dengan keadaan sebenarnya di permukaan bumi sehingga dapat digunakan sebagai peta. Ada beberapa hal yang menyebabkan citra perlu dilakukan koreksi geometrik;
a. Citra hasil penginderaan jauh mengalami distorsi geometrik.
b. Citra hasil penginderaan jauh mengalami kesalahan digital number sebagai dampak dari gangguan atmosfir.
c. Banyaknya gangguan (noise) pada gambar seperti striping, bad line, line drop dan salt and paper yang dikarenakan keterbatasan pencitraan, seperti adanya gangguan signal digitazition ataupun kerusakan pada satelit.
(Arifin, 2008).
Menurut Helmi (2007) pemrosesan data digital citra Landsat TM meliputi perbaikan citra baik yang diakibatkan oleh sensor citra berupa kesalahan yang diakibatkan oleh gangguan atmosfer maupun kesalahan yang diakibatkan oleh kelengkungan bumi. Pemrosesan citra ini dilakukan dengan komputer yaitu meliputi koreksi radiometrik dan geometrik.
Uftori (2009) menyatakan bahwa koreksi radiometrik adalah koreksi pada citra dan kesalahan pada sensor yang diakibatkan oleh gangguan atmosfer. Gangguan ini mengakibatkan perubahan pada nilai piksel, karena akibat hamburan dan serapan radiasi gelombang elektromagnetik oleh atmosfer. Metode yang digunakan dalam koreksi radiometrik adalah penyesuaian histogram. Prinsip dasar dari metode ini adalah melihat nilai minimum dari masing-masing histogram yang dianggap sebagai nilai bias. Nilai yang telah terkoreksi adalah nilai asli dikurangi dengan nilai bias minimum.
Ada dua cara untuk melakukan koreksi geometri yang pertama adalah rektifikasi geometri. Rektifikasi geometri adalah mengubah aspek geometri pada citra dengan cara merujuk pada proyeksi peta yang baku, sehingga koordinat pada citra menjadi sama dengan koordinat pada peta yang digunakan sebagai data acuan. Proses yang digunakan dalam koreksi geometri dengan cara rektifikasi geometri adalah dengan transformasi koordinat dan resampling. Metode yang digunakan adalah dengan metode GCP (ground control point), yaitu membandingkan titik-titik kontrol pada citra dan titik-titik kontrol pada peta (Lindgren, 1985).
Helmi (2007) menyatakan bahwa pengambilan titik kontrol harus mewakili dan merata pada seluruh citra. untuk memudahkan dalam pengambilan titik kontrol, obyek yang dipilih sebagai titik kontrol adalah obyek yang mudah dikenali pada citra, seperti posisi jalan, sungai dan kenampakan obyek yang khas. Cara yang kedua adalah dengan registrasi citra yaitu dengan mendaftarkan koordinat citra yang belum terkoreksi dengan koordinat citra yang sudah terkoreksi yang mempunyai daerah yang sama, atau (map to map transformation).
Dalam koreksi geometrik, dilakukan koreksi pada masing-masing pixel pada citra yang sudah ada koordinatnya, oleh karena itu diperlukan GCP (Ground Control Point). GCP merupakan pasangan-pasangan titik pada citra awal (belum terkoreksi) dan referensi (peta, citra terkoreksi) untuk memperbaiki distorsi sistemik pada citra awal. Objek-objek yang dapat digunakan GCP adalah objek yang sama pada citra mentah maupun referensi. GCP idealnya diletakkan pada jalan, sungai, garis pantai, teluk, tanjung, atau kenampakan pada permukaan bumi lainnya yang dapat dikenali dengan kemungkinan perubahan yang relatif lambat/tetap (Arifin, 2008).
Penentuan titik GCP diusahan menyebar pada posisi terluar dari citra yang akan dilakukan koreksi geometri. Jumlah titik GCP minimal yang harus dibuat pada rektifikasi citra dengan metode polinomial orde 1 adalah 4 buah titik, jika pada orde 1 belum mendapatkan informasi, Maka dilajutkan pada orde 2, pada orde 2 titik GCP yang digunakan minimal 7 titik GCP. Penggunaan orde 1 dan dilajutkan ke orde 2, tergantung dari ketelitian koreksi geometrik (0.5 pixel), jika ketelitian yang diperoleh tidak 0.5 pixel, maka dipakai orde 2, nilai RMS yang ditoleran berkisar pada 0.5 - 0.9 (Uftori, 2009).




METODE PRAKTIKUM
Waktu dan Tempat
Praktikum Koreksi Geometrik ini dilaksanakan pada hari Senin, 22 Februari 2010 di Ruang 304 Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah Citra Landsat Kota Medan
Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah:
- Laptop
- Software ERDAS

Prosedur
1. Buka aplikasi ERDAS IMAGINE 8.5 pada komputer atau Labtop.
2. Buka file medan1 di viewer #1 sebagai referensi



















3. Buka file Medan 2 di viewer #2 sebagai peta yang akan di koreksi














4. Ubah kedua band pada peta menjadi 543













5. Untuk melakukan koreksi geometrik, buka Raster – Geometrik corection
6. Pilih model polinomial pada tabel set geometrik model.








7. Lakukan pengecekan di projection, pilih meter pada Map Unit










8. Ubah Categories Projection menjadi UTM WGS 84 north











9. Ubah projection ke UTM Zone 47 untuk kota Medan








10. Pilih Exisiting Viewer lalu klik viewer yang akan menjadi acuan










11. Ditetapkan 5 titik yang sama yang akan dijadikan acuan dalam pengkoreksian, gunakan untuk penetapan GCP.











12. Dilihat Control Point Error untuk memastikan titik yang akan dikoreksi





13. Selanjutnya lakukan langkah tersebut untuk 5 titik berikutnya. Sampai di dapatkan total RMS secara otomatis.
14. Setelah hasil didapatkan, dilakukan pengecekan citra yang telah dikoreksi dengan menggunakan Geolink, dengan cara View – Link – Geografikal – Klik pada citra





























HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil
Proses koreksi geometris pada citra landsat kota Medan yang telah dilakukan menghasilkan image sebagai berikut;








Gambar 1. Citra Landsat kota Medan yang belum dikoreksi (band 543)








Gambar 2. Citra Landsat Medan sebagai referensi (band 543)

Gambar3. Citra Landsat Medan yang sudah dikoreksi (band 432)


Gambar 4. Hasil akhir dengan nilai total RMS error 0,2047
Tingkat ketelitian citra hasil koreksi dapat dilihat dari besarnya nilai RMS error pada setiap titik kontrol yang dibuat. Dalam praktikum ini nilai RMS error yang dipakai adalah <0,5. Nilai RMS error pada setiap titik kontrol (GCP) dapat disajikan dalam bentuk tabel sebagai berikut;




Tabel 1. Nilai RMS error pada setiap titik kontrol (GCP) yang telah dibuat
POINT X INPUT Y INPUT X REFERENSI Y REFERENSI RMS ERROR
GCP 1 469.043.027.123 400.500.609.132 468.947.670.216 400.293.747.898 0,212
GCP 2 468.858.302.458 394.831.293.533 468.736.233.258 394.655.009.525 0,118
GCP 3 461.626.613.457 400.382.231.189 461.505.907.831 400.173.460.171 0,047
GCP 4 464.417.135.482 394.173.567.817 464.277.228.319 393.999.043.876 0,111
GCP 5 467.885.192.864 397.936.751.670 467.774.567.864 397.743.626.670 0,369

Adapun nilai total RMS error yang diperoleh adalah sebesar 0,2047 dengan X (0,1532) dan Y (0,1358). Besarnya nilai tersebut telah memenuhi kriteria nilai total RMS error yang diinginkan, yakni <0,5. Semakin kecil nilai yang diperoleh maka ketepatan posisi pixel peta hasil pengkoreksian semakin mendekati peta referensi.

Pembahasan
Data mentah penginderaan jarak jauh umumnya mempunyai kesalahan geometris. Oleh sebab itu, sebelum mengolah data diperlukan suatu perlakuan yang disebut koreksi geometris. Tujuan dilakukan koreksi geometris tersebut adalah melakukan koreksi citra terhadap citra referensi yang dianggap telah mempunyai kordinat geometri yang benar.
Lebih lanjut Arifin (2008) menyatakan bahwa tujuan dari koreksi geometri adalah untuk memperbaiki distorsi geometrik dengan meletakkan elemen citra pada posisi planimetric (x dan y) yang seharusnya, sehingga citra mempunyai kenampakan yang lebih sesuai dengan keadaan sebenarnya di permukaan bumi sehingga dapat digunakan sebagai peta.
Untuk dapat melakukan koreksi geometris diperlukan suatu Titik Kontrol Tanah (Ground Control Point / GCP) dengan distribusi penyebaran titik harus merata. Berdasarkan proses pengoreksian yang telah dilakukan penulis terhadap citra landsat kota Medan yang telah dilaukan, maka dapat ditemui beberapa hal yang harus dipertimbangakan dalam pemilihan Titik Kontrol Tanah, antara lain;
1. Diusahakan agar distribusi titik yang dibuat harus tersebar merata dan mewakili cakupan citra.
2. titik yang dibuat haruslah terletak pada lokasi yang relatif stabil, tidak berubah (persimpangan jalan, pertemuan aliran sungai, danau dan sebagainya). Diusahakan agar tidak membuat titik pada garis pantai yang memiliki tingkat perubahan tinggi.
Hal tersebut sejalan dengan Helmi (2007) yang menyatakan bahwa pengambilan titik kontrol harus mewakili dan merata pada seluruh citra. untuk memudahkan dalam pengambilan titik kontrol, obyek yang dipilih sebagai titik kontrol adalah obyek yang mudah dikenali pada citra, seperti posisi jalan, sungai dan kenampakan obyek yang khas.
Lebih lanjut Arifin (2008) menyatakan bahwa dalam koreksi geometrik, dilakukan koreksi pada masing-masing pixel pada citra yang sudah ada koordinatnya, oleh karena itu diperlukan GCP (Ground Control Point). GCP merupakan pasangan-pasangan titik pada citra awal (belum terkoreksi) dan referensi (peta, citra terkoreksi) untuk memperbaiki distorsi sistemik pada citra awal. Objek-objek yang dapat digunakan GCP adalah objek yang sama pada citra mentah maupun referensi.
Dibutuhkan sedikitnya empat buah titik kontrol (GCP) yang dibuat pada citra referensi dan citra baru. Namun dalam praktikum ini dipakai titik kontrol sebanyak lima buah. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan ketelitian koreksi geometris yang dilakukan.
Ketelitian koreksi geometris yang dilakukan dapat dilihat dari besarnya nilai total RMS error yang diperoleh (dengan menggunakan software ERDAS). Dalam praktikum ini nilai total RMS error yang ditolelir adalah <0,5. Setelah melakukan koreksi geometris pada citra landsat “medan2” penulis memperoleh nilai total RMS error sebesar 0,2047. Nilai tersebut dianggap sesuai dan memenuhi kriteria yang dipakai. Dengan begitu, citra “medan2” yang telah dikoreksi dianggap telah sesui dengan citra referensi, yakni “medan1”.
Selanjutnya proses pengujian citra “medan2” hasil koreksi dengan citra “medan1” sebagai referensi dapat dilakukan dengan menggunakan tool link/unlink viewer pada ERDAS (view – link/unlink viewer – geographical). Hasil pengujian yang telah dilakukan penulis terhadap beberapa pixel pada citra “medan2” menunjukkan bahwa posisi pixel tersebut telah sama dengan posisi pixel serupa yang terdapat pada citra “medan1”. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa citra “medan2” telah berhasil dikoreksi.
KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan
1. Nilai total RMS error yang diperoleh adalah sebesar 0,2047.
2. Semakin kecil nilai total RMS error yang diperoleh maka akan semakin kecil perbedaan posisi pixel antara citra baru (medan2) dengan citra referensi (medan1).
3. Semakin banyak titik kontrol (GCP) yang dibuat maka akan semakin memperbesar kemungkinan memperoleh nilai RMS error yang kecil.
4. Titik kontrol yang dibuat haruslah tersebar merata dan berada pada lokasi yang sama persis antara citra referensi dan citra baru agar memperoleh ketelitian posisi pixel yang akurat.
5. Pengujian terhadap beberapa pixel pada citra hasil koreksi mutlak diperlukan untuk melihat seberapa akurat posisi pixel yang sama pada citra referensi.

Saran
Hendaknya setiap praktikan lebih teliti dan cermat dalam menentukan titik kontrol (GCP) dan menyesuaikannya secara manual pada citra referensi dan citra baru agar nilai total RMS error yang diperoleh semakin kecil sehingga posisi pixel pada citra baru semakin akurat.






DAFTAR PUSTAKA

Arifin. 2008. Koreksi Geometri Data Citra Raster. http://digilib.itb.ac.id. Diakses pada tanggal 26 Februari 2010.

Helmi, M. 2007. Koreksi geometri. http://digilib.its.ac.id. Diakses pada tanggal 26 Februari 2010.

Lillesand, K. 1988. Penginderaan jauh dan Interpretasi Citra. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.

Lindgren, D.T.. 1985. Land use Planning and Remote Sensing. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.

Sutanto. Penginderaan Jauh. 1994. Penginderaan Jauh. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.

Uftori, Z. 2009. Koreksi Geometris pada Data Citra. www.uftoriwasit.blogspot.com. Diakses pada tanggal 26 Februari 2010.