Tutorial ASTER Imagery Orthorectification Using ENVI Software
Download as DOCX, PDF1 like2,549 views
Dokumen ini menjelaskan proses orthorektifikasi citra satelit, yang bertujuan untuk mengoreksi kesalahan geometrik yang disebabkan oleh topografi dan geometri sensor. Proses ini penting untuk menghasilkan citra tegak atau ortho yang akurat, yang dapat digunakan untuk pemetaan dan ekstraksi informasi spasial. Metode yang digunakan melibatkan informasi dari Ground Control Points (GCP), Digital Elevation Model (DEM), dan pemrograman perangkat lunak seperti ENVI.
Tutorial ASTER Imagery Orthorectification Using ENVI Software
- 1. . Halaman 4 dari 22 TUTORIAL ORTHOREKTIFIKASI CITRA SATELIT RESOLUSI SEDANG (CITRA ASTER)
- 2. . Halaman 5 dari 22 TUTORIAL ORTHOREKTIFIKASI CITRA SATELIT RESOLUSI SEDANG (CITRA ASTER) Orthorektifikasi adalah proses koreksi geometrik citra satelit atau foto udara untuk memperbaiki kesalahan geometrik citra yang bersumber dari pengaruh topografi, geometri sensor dan kesalahan lainnya. Hasil dari orthorektifikasi adalah citra tegak (planar) yang mempunyai skala seragam di seluruh bagian citra. Orthorektifikasi sangat penting untuk dilakukan apabila citra akan digunakan untuk memetakan dan mengekstrak informasi dimensi, seperti lokasi, jarak, panjang, luasan, dan volume. Citra tegak merupakan citra) yang telah dikoreksi segala kesalahan geometriknya, sebagai akibat dari mekanisme perekaman citra. Kesalahan geometrik citra dapat berasal dari sumber internal satelit dan sensor (sensor miring/off nadir) ataupun sumber eksternal, yang dalam hal ini adalah topografi permukaan bumi. Perekaman off nadir dan perbedaan ketinggian berbagai obyek di permukaan bumi menyebabkan adanya kesalahan citra yang disebut relief displacement. Relief displacement sendiri dapat didefinisikan sebagai pergeseran posisi obyek dari tempat seharusnya, yang disebabkan oleh ketinggian obyek dan kemiringan sensor citra Kesalahan Geometrik Pergeseran Relief Proses orthorektifikasi dilakukan mengunakan tiga jenis informasi, yaitu informasi orientasi internal dan eksternal sensor pada saat merekam, informasi elevasi permukaan bumi, dan informasi koordinat obyek di bumi (Ground Control Points). Dalam kenyataannya, informasi orientasi sensor pada saat perekaman tidak diberikan oleh vendor citra, sebagai penggantinya vendor memberikan informasi simulasi orientasi sensor yang disebut dengan RPC (Rational Polynomial Coefficient). Sedangkan informasi ketinggian diperoleh dari digital elevation model (DEM). Adapun informasi koordinat obyek di bumi diperoleh dari GPS. Agar orthorektifikasi dapat memberikan akurasi maksimal, DEM dan GCP yang digunakan harus mempunyai akurasi yang baik. GCP dan DEM yang baik secara akurasi dan resolusi biasanya diperoleh dari survey Differential GPS dan IFSAR/LIDAR. Hasil orthorektifikasi berupa citra ortho/tegak yang mana seluruh kesalahan geometrik sudah dihilangkan. Dengan demikian bisa diibaratkan citra ortho sudah seperti peta dan dapat dimanfaatkan untuk menurunkan data spasial. Tahapan orthorektifikasi disusun sebagai berikut
- 3. . Halaman 6 dari 22 Untuk praktek orthorektifikasi ini, kita akan menggunakan citra ASTER Stereo Level 1A yang merekam daerah Bandung Barat dan Software ENVI. File citra mempunyai ekstensi .DAT. Di dalam file DAT sudah tersimpan informasi yang diperlukan untuk orthorektifikasi seperti RPC, orientasi dan koordinat sensor, sudut matahari dan lain-lain, sehingga kita tidak perlu membuat secara manual. File JPGmerupakan preview citra, sedangkan file BRS dan TXT merupakan metadata umum citra. Input Citra Mentah • Citra mentah disini adalah citra format standar dari vendor citra dimana di dalam atau bersama file citra dilampirkan metadata asli citra (informasi tanggal perekaman, sudut sensor, gain offset, informasi geometri sensor dll) atau citra turunan yang sudah dilengkapi dengan informasi RPC (Rational Polynomial Coefficient) yang menentukan hubungan antara sensor dan permukaan bumi. Input GCP • Orthorektifikasi bisa dilakukan tanpa menggunakan GCP, tapi akurasi hasil orthorektifikasinya biasanya tidak sebaik dengan tambahan GCP. Hal ini dikarenakan informasi hubungan geometri sensor dan permukaan bumi hanya diwakili oleh RPC yang sebenarnya merupakan model geometri turunan/bukan asli Input DEM • DEM diperlukan untuk mengkoreksi kesalahan pergeseran relief akibat perbedaan topografi, semakin tinggi resolusi dan akurasi DEM yang digunakan, hasil ortorektifikasi akan semakin baik dan akurat. Bundle Adjusment • Bundle Adjusment adalah proses matching antara DEM, GCP, dan citra , untuk menghasilkan model tiga dimensional yang menggambarkan posisi sensor dan permukaan bumi pada saat citra direkam. Citra satelit kemudian ditampalkan di atas model tiga dimensional tersebut, direstrukturisasi ulang pikselnya kemudian diturunkan citra tegak/ortho. Uji Akurasi • Uji akurasi dilakukan untuk mengevaluasi hasil dari orthorektifikasi, apakah sudah memenuhi ketentuan minimal akurasi skala pemetaan apa belum. Uji akurasi dilakukan dengan membandingkan antara koordinat pada citra ortho dengan koordinat lokasi tersebut di lapangan, kemudian dihitung selisihnya. Proses penghitungan ini dilanjutkan sampai didapat jumlah sampel yang signifikan secara statistik dan diakhiri dengan penghitungan RMSE untuk menentukan akurasi citra ortho. Citra Tegak • Hasil proses berupa citra tegak/ortho
- 4. . Halaman 7 dari 22 ENVI Orthorectification Dalam tutorial ini, software yang akan digunakan adalah software ENVI. Software ENVI merupakan salah satu software yang mendukung orthorektifikasi melalui salah satu modulnya, yaitu ENVI Orthorectification Module. Proses orthorektifikasi sendiri merupakan beberapa tahap yang memerlukan setting banyak parameter pada setiap langkah sebagaimana dijelaskan diatas. Input Citra Proses ekstraksi DEM dimulai dengan input pasangan citra stereo yang mempunyai informasi RPC. Citra ASTER mempunyai pasangan band stereo, yaitu Band 3 N (nadir) dan Band 3 B (Backward). . 1. DariMenu ENVI® Classic pilih File > Ope n External File > EOS > ASTER. 2. Pilih file dengan ekstensiDAT lalu klik Ope n. The Available Bands List akan muncul.
- 5. . Halaman 8 dari 22 3. Dari menu Available Band List, atur agar posisi R di Band 3N,posisi G di Band 2 dan posisi B di Band 1, kemudian klik load RGB. Ini merupakan prosedur untuk menampilkan citra komposit warna semu dari ASTER. 4. Darimenu utama ENVI, pilih Map > Orthorectification > ASTER > Orthorectify ASTER with Ground Control.
- 6. . Halaman 9 dari 22 Mendefinisikan Ground Control Points Pada langkah kedua ini,anda akan mendefinisikan GCP sebagai referensi koordinat citra dan sumber data elevasi. 1. Setelah mengeksekusi pilihan Orthorectify ASTER with Ground Control, muncul jendela input GCP seperti di bawah, GCP siap untuk di-input. 2. Klik Tombol untuk memasukkan data dalam format derajat menit detik. Atur posisi citra agar mirip seperti gambar di bawah, kemudian masukkan angka seperti gambar di kanan. Kemudian klik Add Point.
- 7. Halaman 10 dari 22 2. Untuk memasukkan GCP kedua, atur tampilan agar sepertigambar di bawah, kelahmudian masukkan koordinat GCP seperti gambar di sebelah kanan. 3. Masukkan untuk GCP ketiga.
- 8. Halaman 11 dari 22 4. Atur Posisi seperti gambar di bawah untuk GCP ke empat. Penspesifikasian Paramater Orthorektifikasi Setelah GCP dimasukkan, proses berikutnya adalah penspesifikasian parameter orthorektifikasi. 1. Dari Menu Ground Control Points Selection, klik Options > Ortorectify File. Kemudian pilih dataset VNIR yang akan diorthorektifikasi (lihat gambar di kanan.
- 9. Halaman 12 dari 22 2. Jendela spesifikasi parameter orthorektifikasi akan muncul. Untuk Image resampling,pilih Nearest Neighbor. Kemudian input height pilih DEM,kemudian klik select DEM file,dan browse ke lokasi penyimpanan DEM. Untuk praktek ini kita menggunakan ASTER GDEM resolusi 30 meter. DEM resampling pilih bilinear dan Geoid Offset = 0. Tentukan lokasi penyimpanan hasil ekstraksi, dan parameter proyeksi biarkan default seperti gambar di bawah. Klik OK, proses orthorektifikasi akan dimulai. or 3. Tampilan hasil orthorektifikasi seperti gambar dibawah
- 10. Halaman 13 dari 22 UJI AKURASI Kita akan mencoba membandingkan antara citra hasil orthorektifikasi dan citra hasil koreksi geometrik biasa, mana yang lebih akurat. Untuk itu kita perlu melakukan koreksi geometrik biasa dari citra ASTER level 1A. 1. Darimenu Map pilih Georeference ASTER > Georeference Data. Kemudian masukkan citra VNIR sebagaiinput (lihat gambar kanan). 2. Atur keluaran proyeksi dan datum seperti gambar di bawah. Simpan juga GCP yang degenerate oleh ENVI untuk melakukan georeferensi.
- 11. Halaman 14 dari 22 3. Muncul pilihan spesifikasi output, biarkan seperti default, atau anda bisa memilih dari tiga metode koreksi geometrik yang ada (RST, triangulation dan polynomial). Ketiga metode akan menghasilkan akurasi yang berbeda. Tentukan lokasi penyimpanan output dan klik OK. Koreksi geometrik akan dilakukan. 4. Hasil akan ditampilkan di bawah, secara umum memang mirip dengan hasil orthorektifikasi.
- 12. Halaman 15 dari 22 5. Kita akan membandingkan citra hasil georeferensi dan citra hasil orthorektifikasi di Google Earth, dengan mengacu citra google sebagai referensi. Buka Citra hasil georeferensi. Dari menu tampilan citra, klik Tools > SPEAR > Google Earth > Export Image. 6. Tentukan lokasi penyimpanan, lalu klik OK. Lakukan langkah yang sama untuk citra hasil orthorektifikasi. 7. Buka Google Earth, kemudian dari Menu File > Open , kemudian buka kedua citra hasil orthorektifikasi dan hasil georeferensi yang berformat KML. 8. Silahkan dibandingkan mana yang lebih akurat.