Makalah Penginderaan Jarak Jauh Mengenai Satelit Mikro Dengan Sensor CCD

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT Tuhan semesta Alam. Berkat rahmat dan hidayahnya sehingga laporan ini dapat selesai tepat pada waktunya. Serta shalawat dan salam. Kepada Rasulullah SAW yang telah membawa manusia keluar dari alam kebodohan menuju alam yang penuh dengan ilmu pengetahuan.

Terimakasih kepada dosen pembimbing mata kuliah Dasar-Dasar Pengideraan Jauh, serta kepada para pihak lainnya yang memberikan masukan materi dan nasehat sehingga makalah ini dapat terselesaikan.

Dalam makalah ini dimuat tentang latar belakang dan elemen-elemen lainnya yang berkaitan dengan satelit mikro dengan sensor CCD baik dari sistem pengoperasiannya, fungsinya serta komponen lainnya.

Tentunya sangat disadari bahwa masih banyak kekurangan yang terdapat dalam makalah ini. Oleh karena itu, saran beserta kritikan yang sifat nya membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan dikemudian hari.

Darussalam, 5 April 2016

Praktikan

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan negara kepulauan dengan wilayah sangat luas yang membentang sekitar 5.150 kilometer sepanjang khatulistiwa dengan lebih dari 81.000 kilometer garis pantai yang terdiri atas beranekaragam lingkungan hidup dan kekayaan sumberdaya alam. Teknologi satelit pengideraan jauh sebagai salah satu bentuk pemanfaatan antariksa mempunyai peran utama di dalam memberikan informasi ruang wilayah Indonesia baik di darat maupun di laut yang sangat diperukan dalam mendukung pembangunan bangsa dan negara.

Perkembangan teknologi satelit mikro dewasa ini dengan kategori berat antara 10 sampai dengan 100 kg terbukti efektif bagi tugas penginderaan jauh pada orbit rendah atau low earth orbit (LEO) sekitar 600s sampai dengan 850 km, dengan biaya dan upaya produksi satelit yang relatif sangat ringan (Klaus Briess, et.al, 2000). Peluang kemajuan teknologi satelit mikro telah memungkinkan lebih banyak pihak-pihak turut mengembangkan teknologi satelit pengideraan jauh, antara lain pemerintahan, badan litbang, perguruan tinggi, industri swasta, dan lain-lain pada negara-negara maju dan berkmebang di dunia (H.P. Roser. 2003).

Keberadaan teknologi satelit mikro tersebut merupakan peluang sekaligus tantangan bagi Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional-LAPAN untuk membangun kemandirian di bidang satelit pengideraan jauh bagi Indonesia (LAPAN,2002).

Pengenalan berbagai kebutuhan sub-sistem satelit yang digunakan bagi suatu tugas misi satelit diperlukan di dalam rencana rancang bangun sistem satelit. Suatu pengkajian tentang fungsi berbagai sub-sistem satelit mikro penginderaan jauh disajikan pada makalah ini, yang diharapkan dapat memberikan deskripsi secara umum mengenai komposisi dan fungsi sub-sistem satelit mikro penginderaan jauh.

1.2 Rumusan Masalah

a. Apa itu satelit mikro ?

b. Apa yang dimaksud dengan sensor CCD ?

c. Bagaimana menentukan spesifikasi optik kamera untuk pengamatan bumi di satelit ?

d. Apa saja contoh satelit mikro ?

1.3 Tujuan

a. Menganalisis fungsi pada sub-sistem satelit mikro

b. Memplejari materi studi berdasarkan literatur/informasi/data yang diperoleh dari badan /lembaga pemilik satelit serta dari literatur dan sumber lainnya.

c. Menganalisis dan menentukan spesifikasi optik kamera pengamatan sesuai dengan perkembangan teknologi COTS untuk muatan kamera satelit mikro.

BAB II

PEMBAHASAN

Satelit mikro bagian dari satelit miniatur dimana ukurannya relatif kecil dan bobotnya yang relatif ringan yaitu dibawah 200 Kg. Pengembangan dari satelit mikro ini banyak dilakukan oleh negara-negara di dunia karena biaya produksinya yang murah dan mempunyai fungsi yang baik dalam hal pengamatan seperti pengamatan untuk mitigasi bencana, pengamatan kapal

Peranti muatan-berpasangan (charge-coupled device atau CCD) adalah sebuah sensor untuk merekam gambar, terdiri dari sirkuit terintegrasi berisi larikan kondensator yang berhubungan, atau berpasangan. Di bawah kendali sirkuit luar, setiap kondensator dapat menyalurkan muatan listriknya ke tetanggannya. CCD digunakan dalam fotografi digitaldan astronomi (terutama dalam fotometri), optikal dan spektroskopi UV dan teknik kecepatan tinggi seperti penggambaran untung.

CCD banyak digunakan pada satelit mikro, adapaun contoh-contoh satelit yang menggunakan sensor CCD adalah sebagai berikut :

2.1 Satelit Mirko Beijing-1

2.1.1 Sistem Satelit Mikro Beijing-1

Satelit-mikro Beijing-1 dilepaskan ke Orbit Bumi Rendah pada ketinggian 686 km, dengan umur operasi diharapkan lebih dari 5 tahun. Satelit-mikro Beijing-1 dengan massa 166 kg, dilengkapi dengan dua sensor pencitra (payload). Satu dari sensor tersebut adalah sensor pencitra kamera Pankromatik yang menghasilkan citra Pankromatik yang mempunyai resolusi spasial tinggi (4 m), dengan lebar liputan satu citra 27 km. Sensor yang lainnya adalah pencitra multi- spectral (kamera CCD) 3-kanal yang menghasilkan citra multi-spectral yang mempunyai resolusi spasial medium (32 m) dengan lebar liputan satu citra yang sangat besar 600 km. Resolusi Temporal dari satelit ini adalah 5 hari.

Satelit Beijing-1 digunakan secara ekstensif untuk pemantauan pengembangan kota dan polusi, dan untuk menghasilkan peta-peta digital China dengan meng- gunakan pencitra Pankromatik resolusi tinggi.Satelit Beijing-1 mampu mencitrakan secara kontinu wilayah China meskipun pada lintasan permukaan lahan yang terpanjang (3000km) dan mentransmisikan citra-citra ke stasiun bumi di Beijing secara langsung (real- time) pada kecepatan tinggi (40Mbps) dengan kompresi yang dapat diprogram pada satelit.

Gambar 1 Satelit Beijing-1

2.1.2 Konstelasi Satelit-Mikro Beijing-1 (DMC+4) untuk Pemantauan Bencana Alam (Disaster Monitoring Constelatio)

Adapun 4 anggota Konstelasi Pemantauan Bencana Alam (Disaster Monitoring Constellation- DMC) yang dikoordinasikan secara internasional, yaitu :

ALSAT-1: dimiliki oleh Aljazair, dirancang dan dibangun oleh Surrey Satellite Technology Limited (SSTL), di Inggris (United-Kingdom-UK), diluncurkan pada tanggal 28 November 2002,
BILSAT : dimiliki oleh Turki, dirancang dan dibangun oleh Surrey Satellite Technology Limited (SSTL), di Inggris (UK), diluncurkan pada tanggal 27 September 2003,
NigeriaSat-1: dimiliki oleh Nigeria, dirancang dan dibangun oleh Surrey Satellite Technology Limited (SSTL), di Inggris (UK), diluncurkan pada tanggal 27 September 2003,
UK DMC: dimiliki oleh Inggris, dirancang dan dibangun oleh Surrey Satellite Technology Limited (SSTL), di Inggris (UK), diluncurkan pada tanggal 27 September 2003/TopSAT: dimiliki oleh Inggris, diluncurkan pada Oktober 2005.

DMCii (DMC Internasional Imaging Ltd) adalah perusahaan yang membawahi kelima satelit tersebut. Dengan kelima satelit yang bekerja bersama-sama dari suatu lokasi yang diberikan setiap hari, hasil pemantauan yang didapat akan menjadi lebih cepat dan detail`. Satelit-mikro. Beijing-1 dibuat dengan peningkatan spesifik dari kebiasaan dengan menghasilkan akomodasi untuk kedua pencitra: suatu pencitra multi- spektral dengan resolusi spasial menengah (32 m) yang sekarang ini diterbangkan pada satelit-satelit AlSAT-1, UK-DMC dan NigeriaSat-1, ditambah dengan suatu pencitra Panchromatik yang baru dengan resolusi spasial tinggi (4 m).

Gambar 2 Skema Konfrigurasi 5 Satelit DMC

2.2 Satelit LAPAN-A2

2.2.1 Misi Satelit LAPAN-A2

a) Mendukung pelaksanaan penanggulangan bencana alam dengan memberikan data satelit foto kamera digital warna resolusi tinggi (semi detail) pada daerah terkena bencana alam. Data juga digunakan untuk pemantauan tata ruang, sumber alam dan lingkungan. Kamera digital warna dapat diarahkan bagi pengamatan bulan dan lingkungan antariksa lainnya;

b) Perolehan data AIS bagi pemantauan lalu lintas pelayaran dan navigasi kapal laut di wilayah Indonesia. Data dapat digunakan oleh instansi yang berwenang, antara lain Badan Koodinasi Keamanan Laut, TNI-AL, Departemen Perhubungan, Departemen Kelautan dan Perikanan dan instansi-instansi berkepentingan lainnya;

c) Pengamatan bumi dengan kamera video warna PAL cakupan 80 km untuk pemantauan lingkungan, serta sebagai referensi pengarahan sikap satelit pada pengamatan kamera digital resolusi tinggi.

Satelit LAPAN-A2 akan diluncurkan ke orbit sebagai muatan tambahan (membonceng) misi wahana peluncur satelit PSLV India yang akan meluncurkan satelit Astrosat ke kedudukan orbit rendah dekat katulistiwa pada ketinggian orbit 650 km dan sudut inklinasi antara 6° dan 8°. Diharapkan satelit LAPAN-A2 ditempatkan pada sudut inklinasi orbit 8° karena akan lebih banyak wilayah Indonesia yang dapat diamati oleh kamera muatan satelit pada pandangan kamera lurus ke bawah (nadir).

Gambar 3 Satelit LAPAN-A2

2.2.2 Spesifikasi optik muatan utama misi pengamatan bumi satelit LAPAN-A2

Satelit LAPAN-A2 dilengkapi dengan kamera digital warna alam (natural color) dengan kombinasi filter merah, hijau dan biru (RGB) atau cyan, magenta dan kuning (CMY) resolusi tinggi. Warna pada produk data foto warna satelit diperoleh dari kombinasi intensitas komponen warna yang terekam pada filter RGB (Red, Green, Blue) atau CMY (Cyan, Magenta, Yellow) oleh detektor kamera. Kamera digital pada satelit LAPAN-A2 menggunakan detektor CCD yang terdiri atas elemen-elemen detektor photo dioda yang diletakkan secara matriks membentuk luasan bidang deteksi gambar, dan disebut sebagai CCD luasan (area CCD). Detektor CCD luasan memiliki kemampuan deteksi pada 3 daerah spektral RGB atau CMY untuk membentuk data foto warna alam (natural color). Perolehan data kamera digital warna muatan satelit LAPAN-A2 digunakan bagi dukungan penanggulangan bencana alam dan pengamatan tata ruang, sumber alam serta lingkungan yang memerlukan pengamatan rupa bumi dengan resolusi ruang yang tinggi dan semi detail yaitu sekitar 6 meter dan lebar cakupan sekitar 12 x 12 km.

Pada CCD luasan yang digunakan terdapat 2048 x 2048 elemen detektor CCD masing-masing dengan ukuran 5,5 μm. Setiap elemen detektor CCD juga disebut sebagai elemen aktif. Keluaran dari detektor CCD adalah data foto digital warna, dengan resolusi radiometrik elemen detektor adalah 8-bit atau 256 tingkat keabuan pada setiap filter warna RGB atau CMY.

2.3 Satelit LAPAN-A3 (ORARI)

2.3.1 Misi Satelit LAPAN-A3

1) Mendukung pelaksanaan penanggulangan bencana alam dengan menyediakan komunikasi radio amatir ORARI dalam bentuk (1) komunikasi suara (voice) analog dengan frekuensi VHF (Very High Frequency) uplink dan UHF (Ultra High Frquency) downlink dan (2) komunikasi pesan digital dengan Automatic Packet/ Position Reporting System (APRS) pada frekuensi UHF;

2) Perolehan data citra penginderaan jauh multispektral 3-band resolusi menengah bagi pengamatan pertanian pangan, sumber daya alam, lingkungan dan penanggulangan bencana alam. Pemilihan seluruh 3-band spektral satelit LAPAN-ORARI disesuaikan dengan band-band spektral pada satelit-satelit Disaster Monitoring Constellation (DMC) yang telah beroperasi, dan kompatibel dengan spesifikasi spektral band-2, band-3 dan band-4 satelit Landsat 7 ETM;

3) Penelitian ketepatan penempatan sikap satelit oleh ACS satelit dengan menguji pengarahan alat sinar laser antariksa Attitude Determination Instument (ADI) ke lokasi muka bumi yang menjadi sasaran penyinaran oleh satelit;

4) Pengamatan bumi dengan kamera video warna PAL cakupan 80 km untuk pemantauan lingkungan, serta sebagai referensi bagi pengarahan kamera penginderaan jauh multi spektral.

Seperti halnya satelit LAPAN-A2 maka satelit LAPAN-ORARI juga akan ditempatkan ke orbit sebagai muatan tambahan (membonceng) misi wahana peluncur satelit PSLV India untuk meluncurkan satelit Astrosat pada kedudukan orbit rendah dekat katulistiwa di ketinggian orbit 650 km dan sudut inklinasi antara 6o dan 8o. Diharapkan satelit LAPAN-ORARI ditempatkan pada sudut inklinasi orbit 8o karena akan lebih banyak wilayah Indonesia yang dapat diamati oleh kamera muatan satelit pada pandangan tepat lurus ke bawah satelit (nadir).

2.3.2 Spesifikasi optik muatan utama misi pengamatan bumi satelit LAPAN-A3

Pada satelit LAPAN-ORARI muatan yang dibawa satelit adalah kamera penginderaan jauh pelarik pencitra multispektral (multispectral scanning imager camera) seperti digunakan sebagai muatan utama satelit-satelit SPOT HRV, Ikonos, Quickbird dan lain-lain. Pada pelarik pencitra digunakan CCD baris (line CCD), yaitu sensor CCD yang terdiri atas satu baris detektor photo dioda. Pada perolehan data citra CCD baris dilakukan pelarikan sapuan lebar (push broom scanning) tepat tegak lurus jalur lintasan satelit di atas bumi. Pada Gambar-3.2. ditunjukkan pelarikan sapuan oleh satu unit CCD baris. Pada sensor multispektral terdapat tiga atau lebih sensor CCD baris yang masing- masing diberi filter warna yang berbeda sesuai sifat-sifat reflektansi spektral objek muka bumi yang akan diamati.

Kamera pelarik pencitra multispektral pada satelit LAPAN-ORARI mengunakan sensor CCD baris jenis Kodak KLI 8023 dengan tiga CCD baris dan sejumlah 8.002 detektor photo dioda. Pada operasi normal perolehan data citra multispektral oleh satelit LAPAN-ORARI hanya digunakan satu CCD baris saja pada setiap band spektral yang masing-masing diletakan pada sebuah sensor CCD baris Kodak KLI 8023.

BAB III

KESIMPULAN

1) Satelit mikro dapat digunakan bagi pengamatan bumi dengan resolusi tinggi dan menengah;

2) Satelit LAPAN-A2 mempunyai resolusi ruang muka bumi pada pandangan nadir adalah sekitar 6 meter dengan cakupan 12,2 x 12,2 km. Data pengamatan bumi satelit LAPAN-A2 digunakan bagi pemanfaatan dukungan upaya penanggulangan bencana alam.

3) Satelit LAPAN-ORARI mempunyai resolusi ruang muka bumi pada pandangan nadir 16,7 (~17) m dan cakupan muka bumi 101,87 (~100) km. Satelit LAPAN-ORARI mempunyai 3-band yang kompatibel dengan band-2, band-3 dan band-4 satelit Landsat 7 ETM, sehingga mempermudah interpretasi data citra yang sudah banyak dikenal pengguna data penginderaan jauh;

4) Pemilihan orbit rendah dekat katulistiwa bagi kedua satelit masih memerlukan pengkajian dan penelitian yang lengkap untuk mengatasi masalah koreksi radiometrik akibat dari intensitas pencahayaan matahari dan efek atmosfer yang tidak tetap pada saat lintasan satelit;

5) Dengan ketinggian kedua satelit 650 km maka operasi AIS dan komunikasi radio amatir dapat dioperasikan setiap sekitar 97 menit atau 14,7 kali dalam sehari, siang dan malam apabila diperlukan;

6) Karena kedua satelit tidak dilengkapi mesin pendorong (thruster) bagi keperluan perbaikan orbit satelit, maka orbit kedua satelit akan meluruh dengan waktu dan mempengaruhi ketetapan parameter operasi dan produk muatan satelit dengan usia satelit yang semakin tua;

7) Kedua orientasi satelit tersebut memerlukan sistem kendali sikap satelit atau satellite attitude control (ACS) yang terprogram, otomatik, sangat teliti dan cepat.

8) Penilaian kualitas data citra satelit-mikro Beijing-1 dan ketelitian klasifikasi penggunaan lahan (Wang, 2008) menyimpulkan bahwa data CCD Satelit- mikro Beijing-1 mempunyai potensi aplikasi yang sangat besar dalam bidang penelitian penggunaan lahan, dapat digunakan dalam aplikasi penggunaan lahan/penutup lahan, penelitian sumber alam, dan menjadi satu sumber data baru yang memperbaharui data inderaja.

9) Dengan kemampuan teknis satelit mikro Beijng-1, dan dengan mempertimbang- kan karakteristik data citra satelit mikro Beijing-1, maka data citra satelit mikro Beijing-1 dapat dimanfaatkan untuk melaksanakan bermacam aplikasi kasus kasus pemetaan atau perencanaan wilayah, pengelolaan sumber daya alam dan lingkungan maupun untuk pengelolaan bencana alam, seperti: a) informasi pertanian, b) sumber daya air, c) pemantauan lingkungan dan bencana alam, d) pemantauan pengem- bangan kota dan polusi, e) menghasilkan peta-peta digital dengan menggunakan pencitra kamera Pankromatik resolusi tinggi, f) perencanaan kota, g) pemantauan lingkungan ekologi, h) peman- tauan proyek-proyek kunci, dan tujuan-tujuan penggunaan lahan, dan i) konstelasi 5 satelit-mikro (Disaster Monitoring Constellation–DMC), didedi- kasikan untuk pemantauan bencana alam alamiah dan bencana karena buatan manusia di China dan di seluruh dunia.

DAFTAR PUSTAKA

Hasbi W, et al. 2010. Penentuan Spesifikasi Optik Kamera Pengamatan Bumi di Satelit LAPAN-A2 dan Satelit LAPAN-A3. Bogor : IPB Press.

Kadri, Toto M. Fungsi Sub-Sistem Satelit Mikro Penginderaan Jauh. LAPAN : Jakarta.

LAMPIRAN

Lampiran 1 Skema Fungsi Pengaturan Sikap Satelit