Teknologi hiperspektral merupakan penginderaan jauh dengan resolusi spektral tinggi yang mampu mengidentifikasi objek dengan detail. Citra hiperspektral mengukur pantulan dalam banyak panjang gelombang sempit secara kontinu untuk membedakan bahan. Aplikasinya meliputi pemetaan lahan, vegetasi, mineral, dan lingkungan serta deteksi zat kimia.

1. Juni 2014 1
1Paper Penginderaan Jauh
TUGAS PAPER
PENGINDERAAN JAUH
APLIKASI CITRA HIPERSPEKTRAL DAN 3D HYPERCUBE PADA CITRA
HIPERSPEKTRAL
OLEH :
ULFAH SYAHLIANAWATI 12/333140/TK/39666
RETNO AGUS PRATIWI 12/333239/TK/39671
PRADITYA MUKTI ALI 12/333279/TK/39692
JURUSAN TEKNIK GEODESI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS GADJAH MADA

2. Juni 2014 2
2Paper Penginderaan Jauh
APLIKASI CITRA HIPERSPEKTRAL
Teknologi Hiperspektral (hyperspectral technology) yang juga dikenal dengan istilah
Imaging Spectrometer, merupakan kelanjutan dari teknologi multispektral (multispectral).
Sistem Penginderaan Jauh Hiperspektral merupakan paradigma baru dalam dunia
penginderaan jauh. Teknik ini menggunakan jumlah sensor hyper alias berlebih sehingga
hasil yang didapat lebih detail dan akurat. Untuk kebutuhan bidang pertanian misalnya, dari
satelit dapat dikumpulkan data detail mengenai lokasi rawan hama, lokasi panen, rawan
kekeringan, rawan banjir, sampai pendugaan umur tanaman dan penentuan jenis tanaman.
Sementara di bidang pertambangan, teknologi ini mampu mengidentifikasi jenis jenis
material tambang (mineral).
Beberapa dekade yang lalu, teknologi hiperspektral hanya dikenal dikalangan para
peneliti dan pakar. Dengan munculnya sistem airbone hyperspectral imaging komersial,
Teknologi Hiperspeltral telah siap untuk memasuki mainstream penginderaan jauh. Dengan
teknologi ini, kita akan banyak terbantu dalam pekerjaan/penelitian yang terkait dengan
manajemen SDA, Pertanian, eksplorasi mineral dan monitoring lingkungan. Banyak Manfaat
yang ditawarkan teknologi ini, akan tetapi pemanfaatannya ini memerlukan pemahanan
terhadap data alam dan berbagai startegi pemrosesan dan interpretasi dari citra tersebut.
Dari Multi Spektral ke Hyperspektral
Teknologi Hyperspektral merupakan kelanjutan dari multi spektral, Sensor Hiperspektral
memanfaatkan jumlah kanal yang jauh lebih banyak dari pada sensor multispektral dengan
resolusi bandwidth yang lebih sempit. Umumnya sensor hyperspektral terdiri dari 100-200
kanal dengan resolusi bandwidth 5-10 nm. Akan jauh berbeda jika dibandingkan dengan
multispektral yang rata rata hanya terdiri dari 5 – 10 kanal, dengan resolusi bandwidth yahg
lebih besar: 70-400 nm.
Dengan kanal kanal yang lebih sempit dengan jumlah yang jauh lebih banyak, sensor
hyperspektral dapat digunakan untuk melakukakan pemisahan, klasifikasi dan identifikasi
objek / material di muka bumi, sebagaimana objek aslinya. Kemampuan lainnya adalah untuk
mendeteksi target subpixel, yang akan sangat membantu dalam mendeteksi objek dengan
resolusi pixel yang lebih kecil.
Hiperspektral: Spectrokopi dan Inderaja
Instrumen yang digunakan untuk menangkap objek Hiperspektral di kenal dengan
spectrometer imaging. Pengembangan instumen ini, melibatkan dua teknologi yang berbeda,
yang terkait satu dengan yang lainnya. Spektroskopi (spectroscopy) dan remote imaging
(penginderaan) objek dipermukaan bumi.

3. Juni 2014 3
3Paper Penginderaan Jauh
Spektroskopi
Spektroskopi adalah studi tentang cahaya yang dipancarkan atau dipantulkan oleh material
atau kombinasi (campuran) antar material, yang terkait dengan panjang gelombang sebagai
perwakilan dari energi yang diterima/dipentulkan oleh objek. Sebagai aplikasi dalam inderaja
optis, spektroskopi memanfaatkan spektrum cahaya matahari yang dipantulkan oleh material
yang ada dipermukaan bumi, baik yang bersifat alami maupun buatan manusia.
Instrumen dari spektroskopi ini dikenal dengan nama spektrometer (spectrometer) atau
spektroradiometer (spectroradiometer), yang digunakan untuk mendapatkan informasi
tentang spektrum cahaya yang dipantulkan oleh material uji yang dilakukakn dilaboraturium.
Elemen dispersi optis (seperti prisma) yang ada pada spektrometer membagi cahaya dalam
kanal kanal sempit, kemudian panjang gelombang yang berdekatan dan energi dari setiap
kanal direkam oleh detektor-detektor. Dengan menggunakan ratusan atau bahkan ribuan
detektor, spektrometer dapat mengukur spektral dari kanal yang panjang gelombangnya
berkisar 0.4-2.4 mm ([panjang gelombang dari cahaya tampak sampai Infra merah tengah).
Sensor perekam jarak jauh
Sensor perekam jarak jauh (Remote Imager) dirancang untuk dapat mengukur cahaya yang
dipantulkan oleh objek pada area berdekatan di permukaan bumi. Citra yang direkam oleh
Sensor perekam ini kemudian diolah oleh spektormeter yang ada bumi.
Nilai Replektan Spektral
Nilai Replektan Spektral ( Spectral Reflectance, selanjutnya disebut spektra) merupakan :
perbandingan antara energi yang dipantulkan dengan energi yang sampai pada suatu objek
sebagai fungsi panjang gelombang.
Spektra merupakan suatu kwantitas tanpa unit yang mencakup harga dari 0 sampai 1.0, atau
dapat juga dinyatakan sebagai persentase, seperti di grafik diatas. pengukuran spektra dari
suatu material uji dilakukan di laboratorium, nilai energi juga diperhitungkan dalam
menentukan nilia spektra dari suatu material uji. Nilai energi ini diukur secara langsung atau
diperoleh dari pengukuran cahaya yang dipantulkan dari sebuah material standar yang telah
diketahui nilai spektranya.
Spektra ini penting, sebagai alat bantu dalam interpretasi citra hiperspektral. Nilai spektra
bervariasi terhadap panjang gelombang untuk hampir semua material sebab energi pada
panjang gelombang tertentu dihamburkan atau diserap ke tingkat derajat yang berbeda.
Variasi spektra akan tampak jelas ketika kita membandingkan kurva spektra dengan kurva
panjang gelombang untuk material yang berbeda, seperti yang ditampilkan pada Gambar 3.

4. Juni 2014 4
4Paper Penginderaan Jauh
Bentuk suatu kurva spektra serta posisi dan kekuatan daya serap kanal dapat digunakan untuk
mengidentifikasi dan memilah material yang berbeda. Sebagai contoh, tumbuh-tumbuhan
mempunyai spektra(daya pantul) lebih tinggi pada kanal inframerah-dekat dan memiliki
spektra lebih rendah daripada tanah (soil) pada band merah.
Spektra Mineral
Material non organik seperti mineral, komposisi kimia dan sturuktur kristalnya
mempengaruhi bentuk bentuk kurva spektral. Penyerapan pada panjang gelombang spesifik
disebabkan oleh adanya ion atau unsur-unsur bahan kimia tertentu, dan ikatan unsur-unsur
kimia antar elemen yang ada. Ilustrasi pada gambar 4 menunjukkan spektra beberapa mineral.
Spektra Tumbuhan
Spektra dari tumbuhan hijau yang sehat mempunyai bentuk yang khusus. Bentuk kurva
dipengaruhi oleh absorbsi dari pigmen hijau (klorofil) dan pigmen daun lainnya. Klorofil
menyerap cahaya tampak dengan sangat efektif tetapi menyerap panjang gelombang merah
dan biru lebih kuat dibanding hijau, sehingga tumbuhan yang sehat akan berwarna hijau.
Lihat gambar 5
Pustaka Spektra
Beberapa pustaka spektra dari material alami maupun buatan manusia, telah tersedia untuk
digunakan oleh publik Pustaka tersebut menyediakan referensi spektral yang dapat membantu
dalam melakukakn interpretasi citra hiperspektral. Saat ini telah tersedia pustaka spektra
ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) dan pustaka
spektral USGS (the United States Geological Survey).
Pustaka spektral ASTER dibuat dan disediakan oleh NASA sebagai bagian dari
pengembangan instrumen penginderaan ASTER. Di dalamnya telah termasuk kompilasi
spektral dari NASA, Laboratorium Jet Propulsion, Johns Hopkins University dan dari
Laboratorium milik USGS sendiri. Pustaka Spektra ASTER telah mempunyai 2000 spektra
yang meliputi mineral, batuan, material buatan manusia, air, dan salju. Semua spectra tersedia
untuk panjang gelombang 0.4 to 14 μm. Pustaka ini dapat diakses dan diunduh melalui
alamat: http://speclib.jpl.nasa.gov
Pustaka spektral USGS, merupakan pustaka yang disediakan oleh Laboratorium Spektroskopi
USGS. Tersedia sekitar 500 spectra dari mineral dan beberapa jenis tumbuhan, dengan area
kanal dari 0.3-3 μm. Pustaka USGS dapat diakses melalui:
http://speclab.cr.usgs.gov/spectral.lib04/spectral-lib04.html Di dalam pustaka ini sudah
termasuk pustaka referensi standard dari TNTmips, sebuah software analisys Citra
hiperspektral

5. Juni 2014 5
5Paper Penginderaan Jauh
Tentang Citra Hiperspektral
Menurut (Erick JB, 2002), pengertian hiperspektral adalah banyaknya jumlah band panjang
gelombang yang terukur antara 100 -500, dengan perbedaan panjang gelombang
5nm<∆λ<10nm. Hiperspektral dapat digunakan untuk mengidentifikasi dan mencirikan
materi yang unik serta memiliki potensi ekstraksi informasi lebih akurat dan detail dibanding
dengan jenis multispektral. citra hiperspektral, harus didasari dengan sejumlah konsep
spektral yang digunakan di penginderaan jauh. Terminologi spektral berkaitan dengan
panjang gelombang, dan energi, serta satuan panjang gelombang adalah micron. Seperti yang
terlihat pada Gambar
Gelombang tampak terletak di 400 nm-700 nm sedang gelombang radio memiliki
panjang gelombang lebih dari gelombang tampak. Setiap materi memiliki identitas yang unik
akibat pola reflektasi dan absorbsi dari gelombang elektromagnetik yang menimpanya. Bila
delta nilai pantulan panjang gelombangnya sempit dan kecil sekali, maka akan terjadi
kontinuitas pada piksel yang merekam pantulan objek, itu terjadi di hiperspektral.
Citra hiperspektral mengukur radiasi pantulan dalam satu seri panjang gelombang
yang sempit dan kontinu, dibanding dengan multispektral. Dikatakan kontinu dan disebut
data hiperspektral bila perbedaan panjang gelombangnya kurang dari 5 nm, aplikasi materi
yang sejenis secara spektral dapat dibedakan dan informasi berskala sub piksel dapat
diekstraksi, hal ini perlu dikembangkan teknik pengolahan citra yang baru.
Berikut aplikasi penginderaan jauh hiperspektral :
 Melengkapi peta lahan basah untuk memantau lokasi yang menarik,
 Meningkatkan pemetaan spesies vegetasi,
 Mengidentifikasi dan memantau rumput yang berbahaya,
 Meningkatkan pemantauan kuantifikasi biomassa dan evolusi,
 Pemetaan penetrasi jalur dan tingkat kehancuran untuk lebih baik meredakan serangan
spesies yang beracun,
 Pemantauan wilayah yang terkontaminasi dan rehabilitasi tambang logam,

6. Juni 2014 6
6Paper Penginderaan Jauh
 Mendeteksi kontaminasi hidrokarbon terhadap tanah dan air yang dihubungkan
dengan aktivitas industri dan pemantauan pipa hidrokarbon,
 Mengukur pengaruh industri dan pertanggung jawaban manajemen sebagai garis
dasar lingkungan,
 Memodelkan dan memantau kualitas air dari garis pantai,
 Pengkajian kualitas tanah dan pemantauan pengaruh praktek pertanian,
 Mendukung perhitungan karbon melalui inventarisasi hutan (komitmen protokol
kyoto),
 Pemantauan kelautan,
 Deteksi Marijuana dan Ganja,
 Deteksi Uang palsu,
 Target Deteksi penyamaran,
 Deteksi polutan pada sistem saluran air
 Eksplorasi geologi,
 Pemantauan Lingkungan,
 Precision Farming,
 Geobotany,
 Pemanfaatan untuk membangun sistem pengawasan, jalur, pertanian, pertahanan
tanah air, pemantauan lingkungan, pengintaian militer dan perencanaan kota,
 Untuk mendeteksi status nutrisi dan air dari gandum pada sistem irigasi,
 Deteksi aneka anggur dan dikembangkan sebagai sistem peringatan untuk
penjangkitan penyakit,
 Dapat digunakan untuk mendeteksi komposisi kimia dari tumbuhan, gedung, pabrik,
 Dapat digunakan untuk mengidentifikasi ragam mineral dan sangat ideal untuk
industri pertambangan dan perminyakan,
 Pemetaan biomedis dan pencitraan biometrik,
 Identifikasi Mineral Campuran,
 Bioteknologi : deteksi noda di microarray, deteksi seluler, analisa gel protein,
 Kesehatan : deteksi melamonia, deteksi kanker perut,
 Pemantauan asset : jalan yang retak, pemetaan koridor,
 Aplikasi lain : ukuran serabut, deteksi simetri, deteksi kekerasan kayu.
Berikut tampilan citra hiperspektral dalam RGB. Adapun data sampel yang diambil
adalah data sampel Teluk Meksiko. Data sampel ini diambil dari dataset SpecTIR ekstensif
hyperspectral dasar lingkungan yang meliputi beberapa National Wildlife Reserves di Teluk
Meksiko selama periode Mei-Juni 2010. Sampel tertentu ini dari Bawah Suwanee NWR,
dikumpulkan pada resolusi spasial 2m dan nominal 5nm Band jarak mencakup rentang
spektral yaitu 395-2450nm.

7. Juni 2014 7
7Paper Penginderaan Jauh



8. Juni 2014 8
8Paper Penginderaan Jauh



9. Juni 2014 9
9Paper Penginderaan Jauh

3D Hypercubes
Menggunakan Build alat Cube 3D untuk mengambil file multispektral atau berkas
hyperspectral (yang mungkin spasial dan spektral subsetted) dan membuat gambar RGB
dengan potongan spektral baris atas dan kolom paling kanan dalam pandangan perspektif.
Irisan spektral yang membentang dan tabel warna yang dipilih pengguna diterapkan. Gambar
akhir adalah warna komposit 3D, RGB, kubus gambar. Semua pengolahan menengah terjadi
berkas-to-file, atau dalam memori, tergantung pada preferensi Anda. (File sementara yang
dibuat selama proses tersebut akan dihapus setelah mereka digunakan).
1. Pada tampilan ENVI klik Toolbar Spectral → Build 3D Cube maka akan muncul
jendela untuk memasukkan file lalu pilih file yang akan dibentuk 3D Hypercube-nya.

10. Juni 2014 10
10Paper Penginderaan Jauh
2. Selanjutnya akan ada jendela 3D Cube RGB Face Input Bands lalu pilih band mana
saja yang akan ditampilkan dalam RGB dengan klik pada band yang dimaksud. Klik
OK lalu pilih color table lookup yang ingin digunakan. Masukkan nama file output
yang diinginkan dan Klik OK maka 3D hypercube citra akan muncul.

11. Juni 2014 11
11Paper Penginderaan Jauh
Referensi :
specTIR Management. 2010. Free Data Samples. www.spectir.com/free-data-samples.
Diakses pada hari Kamis, 5 Juni 2014 pada pukul 16.20 WIB
Aviris. 2010. Free data samples. aviris.jpl.nasa.gov/data/free_data. Diakses pada hari Kamis,
5 Juni 2104 pada pukul 16.33 WIB
Wiweka. 2008. Kapabilitas Citra Hiperspektral.
http://jurnal.lapan.go.id/index.php/berita_dirgantara/article/viewFile/68/65. Diakses
pada hari Minggu, 8 Juni 2014 pada pukul 10.00 WIB
Smith, Randall B (2006), Introduction to Hyperspectral Imaging, MicroImagis Inc,
Http://www.microimages.com. Diakses pada hari Kamis, 5 Juni 2014 pada pukul
17.00 WIB
Short, Nicholas M.(2006) Remote Sensing Systems – Hyperspectral Imaging, NASA,
http://rst.gsfc.nasa.gov. Diakses pada hari Kamis, 5 Juni 2014 pada pukul 17.05 WIB
Tapley, Byron D(2006) Hyperspectral Remote Sensing, Centre for Space Research-
University of Texas, http://www.csr.utexas.edu/. Diakses pada hari Kamis, 5 Juni
2014 pada pukul 17.08 WIB
Pike, John(2005) Hyperspectral Imaging, Fedeartion of American Scientist:
http://www.fas.org/. Diakses pada hari Kamis, 5 Juni 2014 pada pukul 17.22 WIB