Basic of RaDAR

Radar merupakan singkatan dari “Radio Detection and Ranging”. Radar tersebut merupakan bagian dari Penginderaan Jauh (Remote Sensing) yang masuk dalam kategori Penginderaan Jauh yang bersifat aktif berdasarkan sumber energi yang digunakan.

Kembali ke dasar penginderaan jauh, berdasarkan sumbernya, penginderaan jauh terbagi menjadi dua yaitu 1)Penginderaan Jauh Pasif dan 2)Penginderaan Jauh Aktif. Perbedaan sumber dari keduanya yaitu, penginderaan jauh pasif dikatakan demikian karena sumber energi yang terlibat dalam perekaman sensor ke permukaan bumi berasal dari Matahari sehingga proses perekaman pada penginderaan jauh otomatis hanya dapat dilakukan pada pagi dan siang hari. Berbeda dengan penginderaan jauh aktif yang memiliki atau memancarkan energinya sendiri yang berasal dari sensornya sehingga dikatakan aktif yang memiliki keuntungan yaitu dapat beroperasi siang dan malam.

Penginderaan jauh aktif meiliki dua jenis yaitu LiDAR dan RaDAR. LiDAR telah dibahas sedikit pada bahan bacaan sebelumnya dan untuk kali ini dibahas khusus dasar mengenai radar.

Sistem penginderaan jauh aktif atau radar bekerja dengan menghasilkan energi sendiri berupa gelombang mikro yang memiliki keunggulan tersendiri. Lillesand et al (2018) menjelaskan dua kelebihan gelombang mikro yaitu:

• memiliki kemampuan dalam melakukan penetrasi terhadap atmosfer di semua kondisi seperti menembus kabut, hujan, salju, awan dan asap.
• pantulan dan pancaran gelombang mikro dari objek material bumi tidak memiliki keterkaitan langsung terhadap spektrum tampak dan termal.

Dari dua kelebihan tersebut, sangat jelas bahwa radar dapat melakukan perekaman kapanpun dan dalam kondisi apapun. Radar (radio detection and raging) menyinari permukaan bumi menggunakan gelombang elektromagnetik dan menerima kembali sinyal pantulan melalui sensor (backscattering) yang berisikan informasi amplitudo dan fase dari target. Sistem perekaman radar dimanfaatkan untuk mengukur waktu penjalaran sinyal selama proses perekaman untuk mengetahui jarak dari sensor ke permukaan (Meyer, 2017).

Jika pada sistem pasif, memiliki saluran visible dengan panjang gelombang yang pendek (Biru:0,4, Hijau:0,5, Merah:0,6) ditambah dengan saluran inframerah, maka radar memiliki beberapa saluran (band) dengan nilai frekuensi dan panjang gelombang yang berbeda serta jenis aplikasi untuk berbagai bidang, seperti geologi, vegetasi, marine, cuaca dan lain sebagainya. Berikut tabel saluran (band) pada radar serta aplikasinya :

Semakin kecil frekuensi dari radar dan semakin panjangnya panjang gelombang radar menjadikannya dapat bekerja untuk merekam permukaan bumi kapanpun dalam kondisi cuaca apapun dan di lokasi manapun. Berikut gambar yang menerangkan dengan jelas saluran pada gelombang spektrum.

Rosen (2011) mengemukakan bahwa radar sangat sensitif terhadap struktur dari objek yang direkam atau dengan kata lain radar merekam sifat elektrikal dari suatu objek di permukaan bumi sedangkan citra optik sensitif terhadap sifat kimia suatu objek. Maka dari itu kedua citra yang dihasilkan masing-masing sistem memiliki aplikasi yang sesuai.

Berdasarkan energi yang digunakan radar yaitu gelombang mikro, citra yang dihasilkan oleh sistem radar berasal dari pulsa gelombang mikro melalui yang dipancarkan oleh sensor radar itu sendiri dan diterima kembali dalam bentuk sebuah Echo (gema/suara) . Pulsa yang dikirimkan berbentuk seperti sebuah sinar atau pada istilah radar disebut beam yang menyinari objek permukaan. Perumpamaan yang dapat diambili yaitu dari seekor “kelelawar” yang mana keduanya sama-sama menggunakan echolocation atau mengandalkan suara untuk menentukan objek atau lokasi, namun yang berbeda yaitu jenis gelombang yang dihasilkan kelelawar berupa ultrasound sedangkan radar berjenis gelombang mikro.

Hal seperti ini terjadi pada radar ketika satelit mengirimkan pulsa gelombang mikro (microwave) dalam bentuk beam dan menerima kembali dalam bentuk echo dari tiap-tiap objek permukaan sehingga dihasilkan citra yang mewakili tiap-tiap bentuk dan jenis objek permukaan bumi.

Syarat pembentukan citra radar yang didasarkan pada echo yang diterima yaitu 1)objek apa yang dikenai oleh echo tersebut atau dengan kata lain dari mana echo tersebut datang pada objek permukaan bumi karena sifat sensor yang terus bergerak sehingga tidak akan semua pulsa yang dipancarkan diterima seutuhnya pada sensor perekaman, dan 2)seberapa terang masing-masing echo dalam menghasilkan citra sebab perbedaan struktur tiap-tiap objek di permukaan bumi tentunya berbeda dengan masing-masing karakteristik yang muncul di citra.

Citra yang dihasilkan dari radar semakin lama semakin mengalami perkembangan baik dari segi resolusi spasial maupun spektralnya. Ukuran objek, struktur sangat menentukan kecerahan piksel pada citra yang dihasilkan radar. Objek kecil tentunya akan menghasilkan piksel yang gelap dan semakin besar objek yang direkam maka piksel yang dihasilkan pada citra memiliki tingkat kecerahan yang tinggi, NAMUN khusus untuk objek berupa tubuh air, piksel yang dihasilkan yaitu piksel yang paling gelap (hitam) dengan nilai piksel “0”. Sifat perekeman objek pada radara akan dibahas pada postingan berikutnya.

Citra radar yang muncul pada awal-awal pengembangan radar. Terkhususkan untuk saluran (band) pada radar, saluran pada radar terbagi lagi ke dalam beberapa saluran yaitu X (2,4-3,75 cm), C (3,75-7,5 cm), S (7,5-15 cm), L (15-30 cm) dan P (30-100 cm). Maka, citra dengan panjang gelombang yang panjang tentunya akan menentukan tingkat kejelasan pada gambar akan tetapi kendala yang ada saat ini yaitu keterbukaan data terhadap masing-masing citra tersebut. Untuk saluran P, sampai saat ini belum ada citra yang dapat diakses oleh umum karena data tersebut yang hanya digunakan untuk aplikasi oleh para peneliti besar padahal kemampuan citra dengan saluran P ini sangat luar biasa untuk segala bidang penelitian. Sehingga, sampai saat ini citra yang mudah diakses dan secara gratis yaitu citra Sentinel-1 (saluran C) yang mulai beroperasi pada tahun 2015 sampai dengan saat ini terus beroperasi dan citra ALOS PALSAR (saluran L), namun untuk ALOS PALSAR sendiri, data yang terbuka untuk umum terhenti sampai tahun 2012.

Berikut contoh citra Sentinel-1A :