Kehutanan

1. RADAR DAN
APLIKASINYA
DALAM
PEMETAAN
TRIO SANTOSO, S. HUT.,
M.SC. CRP.

2. Background
• Optical sensor data (e.g. Landsat) has become the workhorse for
land-cover change studies, and has been used extensively to
study land-cover change around the world
• However, cloud cover ==> the most obvious problem in land
surface optical remote sensing of humid tropical regions
(although not the only problem), which limit deforestation
assessment in time and space.
• Synthetic Aperture Radar (SAR) image has a significant
advantage over optical systems for monitoring land cover and
land cover change due to its ability to image the surface under
most cloud conditions.
INTRODUCTION

3. DEFINISI
Radar (radio detection and range)1][2] adalah sistem pendeteksi yang
menggunakan gelombang radio untuk menentukan jarak (ranging), sudut,
dan kecepatan radial objek relatif terhadap lokasi.
Radar dapat digunakan untuk mendeteksi pesawat, kapal, pesawat ruang
angkasa, peluru kendali, kendaraan bermotor, formasi cuaca, dan medan.
Sistem radar terdiri dari pemancar yang menghasilkan gelombang
elektromagnetik dalam domain radio atau gelombang mikro, antena
pemancar, antena penerima (seringkali antena yang sama digunakan
untuk mengirim dan menerima) dan penerima dan prosesor untuk
menentukan properti objek. Gelombang radio (berdenyut atau terus
menerus) dari pemancar memantulkan objek dan kembali ke penerima,
memberikan informasi tentang lokasi dan kecepatan objek.
1. "Radio Detection and Ranging". Nature. 152 (3857): 391–392. 2 October 1943. Bibcode:1943 Nature. 152.

4. SEJARAH RADAR

5. SLAR image acquitition

6. Four main reflection characteristics of SAR
backscatter
Specula
r
Diffuse
Corner reflector (double bounce) Volume scattering

7. Synthetic Aperture Radar III
Imaging radar systems are differentiated by their wavelength
Band
Designation
Wavelength λ (cm) Frequency v=c λ-1
[MHz(106 cycles sec-1)]
Ka 0.75 – 1.1 40,000 – 26,500
K 1.1 – 1.67 26,500 – 18,000
Ku 1.67 – 2.4 18,000 – 12,500
X 2.4 – 3.75 12,500 – 8,000
C 3.75 – 7.5 8,000 – 4,000
S 7.5 – 15 4,000 – 2,000
L 15 – 30 2,000 – 1,000
P 30 – 100 1,000 – 300

8. JERS-1 SAR
• Japan's Earth Resources Satellite (JERS-l), renamed 'Fuyo-l ' was
launched successfully on II February 1992.
• The orbit of JERS-I is repetitive, near circular, Sun-synchronous, and near-
polar at a nominal altitude of 568 km at the equator.
• The satellite crosses the equator from north-to-south on a descending
orbital node at approximately 10:45 a.m. on each pass.
• Each orbit takes nearly 96 minutes, and the spacecraft completes just over
15 orbits per day, covering the entire Earth (except polar regions) every 44
days.

9. Comparison of specifications of
spaceborne SAR systems (after Nishidai
1992)

10. SAR images for land-cover change
detection
• Unlike the optical sensors, SAR image data have been less exploited in the
context of change detection
• Hindrances to use of SAR data:
1. Difficulty in understanding the information content of the complex
phase and amplitude information recorded in SAR data.
2. The lack of available, calibrated data over sites of interest.
3. The lack of accessible computer software to exploit the information
present in the data.
4. Unique characteristics of SAR data, including topographic effects and
image speckle.
• SAR backscatter from a vegetated target ==> a function of the dielectric
properties of the vegetation and soil, surface roughness, and size and
orientation of the scatterers (e.g. leaves, branches, and trunks) in relation to
the imaging system (Ulaby et al. 1981).
• SAR data have considerable promise in characterizing changes in vegetation
structure and biomass of the fallow and secondary vegetation areas (Sader
1987, Dobson et al. 1992, Rignot et al. 1995, Luckman et al. 1997).

11. PERKEMBANGAN RADAR
Radar dikembangkan secara rahasia untuk penggunaan militer oleh
beberapa negara pada periode sebelum dan selama Perang Dunia II.
Perkembangan utama adalah magnetron rongga di Inggris, yang
memungkinkan pembuatan sistem yang relatif kecil dengan resolusi
sub-meter.
Istilah RADAR diciptakan pada tahun 1940 oleh Angkatan Laut
Amerika Serikat sebagai akronim untuk "deteksi dan jangkauan
radio".[3][4]
3. "Intermap Digital Surface Model: accurate, seamless, wide-area surface models". Archived from the
original on 2011-09-28.

12. PEMANFAATAN TEKNOLOGI
RADAR
Penggunaan radar modern sangat beragam, termasuk kontrol lalu
lintas udara dan terestrial, astronomi radar, sistem pertahanan udara,
sistem antimissile, radar laut untuk menemukan landmark dan kapal
lain, sistem anti-tabrakan pesawat, sistem pengawasan laut,
pengawasan luar angkasa dan sistem pertemuan, pemantauan curah
hujan meteorologi, altimetri dan sistem kontrol penerbangan, sistem
lokasi target peluru kendali, mobil self-driving, dan radar penembus
tanah untuk pengamatan geologis.
Sistem lain yang mirip dengan radar memanfaatkan bagian lain dari
spektrum elektromagnetik. Salah satu contohnya adalah LIDAR, yang
menggunakan sebagian besar cahaya inframerah dari laser daripada
gelombang radio.[5]

13. AIRBORNE RADAR
Radar pencitraan seperti synthetic aperture radar (SAR) dengan UAV memiliki potensi besar karena dapat digunakan
sepanjang hari dan segala cuaca. Selain itu biaya rendah, risiko rendah, dan operasi tepat waktu.
SAR juga digunakan untuk penginderaan jauh karena panjang gelombang dioperasikan di bawah 400MHz atau lebih dapat
menembus tutupan awan, kabut, dan debu, tutupan awan (kelemahan teknik penginderaan jauh optic), dapat menembus
tanah, tutupan hutan, es dan salju, dan beberapa bahan buatan manusia.
Contoh penggunaan Airborne Radar meliputi:
 Pencarian dan Penyelamatan
 Cari target militer yang terkubur dangkal
 Pencitraan ladang ranjau yang terkubur
 Perencanaan pemilihan lokasi untuk proyek konstruksi dan pipa
 Deteksi kendaraan dan artileri di bawah dedaunan
 Deteksi aktivitas manusia ilegal di bawah dedaunan
https://www.mapping-solutions.co.uk/applications_new.php?mid=8&Radar

14. Radar
• an active microwave sensor which is an acronym for radio detection
and ranging
• Using radio waves to detect the presence of object and to
determine their distance and sometimes their angular position
Side-looking airborne radar
(SLAR)
• Remote sensing image data in the microwave range of wavelengths is
generally gathered using the technique of side-looking aperture radar

15. Synthetic Aperture Radar I
• The azimuth size (Ra) of a resolution element
==> related to the length (or aperture) of the transmitting antenna in
the azimuth direction (L), the wavelength (λ) and the range (R0)
between the aircraft and the target, and is given by
Ra = R0λ/L
• This means:
• To produce an azimuth resolution of 20 m at a slant range of 1 km
for radiation with a wavelength of 20 cm  need 10 m antenna.
• To produce an azimuth resolution of 20 m at a slant range of 100 km
for radiation with a wavelength of 20 cm  need a 1 km antenna
Clearly impractible
• Therefore, when radar image data is to be acquired from spacecraft, a
modification of SLAR referred to as synthetic aperture radar (SAR) is
used.

16. Synthetic Aperture Radar II
• SAR systems employ a short physical antenna, but through
modified data recording and processing techniques, they synthesize
the effect of a very long antenna.
• The results of this mode is a very narrow effective antenna beam
width, even at far ranges, without requiring a physically long
antenna or a short operating wavelength.

17. OIL AND GAS
Teknologi RADAR dapat digunakan untuk mendeteksi potensi cadangan
minyak baru dengan mengamati daerah-daerah di mana terjadi
Rembesan Aktif. Rembesan aktif mengacu pada daerah di mana
hidrokarbon bawah permukaan menembus dalam konsentrasi besar ke
dalam sedimen dangkal dengan air di atasnya.
Rembesan tersebut terjadi di cekungan di mana hidrokarbon secara aktif
menghasilkan atau mengandung jalur migrasi yang sangat baik. Dalam
kondisi lepas pantai, kebocoran minyak sering dapat dideteksi karena
minyak yang muncul ke permukaan dari dasar laut sebagai gelembung
gas yang dilapisi oleh minyak atau sebagai tetes minyak yang kemudian
membentuk lapisan tipis di permukaan air yang dapat digunakan untuk
mengidentifikasi jalur pipa yang pecah atau rusak, yang dalam kondisi
laut rendah sering terlihat licin.
Rembesan minyak alami ini dapat dideteksi di cekungan lepas pantai dan
terkadang dapat menandai kelanjutan dari ladang minyak dan gas yang
terletak di darat. RADAR juga dapat digunakan untuk mendeteksi
tumpahan minyak yang tidak disengaja yang disebabkan oleh kerusakan
kapal tanker minyak dan juga pencucian kapal tanker secara ilegal di
laut.

18. FORESTRY
Pemantauan status hutan dan pengelolaan hutan
memerlukan data terkini dan akurat yang harus
dilakukan dengan padat karya dan biaya mahal.
Sensor RADAR dari platform udara memiliki
potensi memberikan informasi kuantitatif
tentang struktur hutan dan komponen biomassa
dan dapat digunakan untuk memperoleh data
dalam jumlah besar yang mencakup area hutan
yang luas dengan cepat dan efisien, data
tersebut kemudian dapat digunakan untuk
memperkirakan distribusi beban biomassa hutan
dan bahan bakar kanopi.
Data ini terbukti sangat berguna untuk
peramalan kebakaran dan model manajemen.

19. MINING
Aplikasi lain termasuk penggunaan radar penembus tanah untuk membantu dalam
menentukan keselamatan pertambangan, menetapkan kedalaman batuan dasar, memetakan
endapan pasir dan kerikil, memastikan kualitas batuan, selain eksplorasi mineral.
Radar dapat digunakan di daerah batuan beku dan batuan metamorf untuk menemukan fitur
hidrotermal termasuk rongga dan dalam aplikasi tambang dalam dapat digunakan untuk
mengidentifikasi fitur geologi.
RADAR dapat memindai lereng batu untuk memantau deformasi spasial wajah. Gerakan kecil
dari dinding kasar dapat dideteksi dengan akurasi sub-milimeter. Keuntungan radar
dibandingkan teknik pemantauan lainnya adalah menyediakan cakupan area penuh tanpa
perlu memasang reflektor atau peralatan di dinding. Selain itu, gelombang radar cukup
menembus hujan, debu, dan asap untuk memberikan pengukuran yang andal, secara real-
time dan 24 jam sehari.

20. ENVIRONMENTAL
Beberapa aplikasi memerlukan sensor pencitraan untuk
pemantauan lingkungan yang dapat terus menerus
mengamati suatu area dalam mode 24/7 secara
independen dari cuaca dan pengaburan atmosfer lainnya
seperti debu dan asap.
Sistem radar dapat memenuhi persyaratan ini dan
memungkinkan peluang pencitraan dan pemantauan
lingkungan yang murah dan kuat. Synthetic Aperture Radar
(SAR) adalah radar pencitraan yang memanfaatkan gerakan
relatif antara antena dan target yang diamati untuk
mensintesis antena yang sangat panjang melalui
pemrosesan sinyal.
Dibandingkan dengan radar aperture nyata konvensional,
SAR dapat memperoleh resolusi spasial yang lebih baik.
Saat ini SAR telah menjadi alat penting untuk pemantauan
lingkungan karena kemampuannya untuk beroperasi siang
dan malam, dan di hampir semua kondisi cuaca. Ini
memiliki berbagai aplikasi, termasuk pemantauan laut dan
es, pertambangan, pemantauan polusi minyak,
oseanografi, pemantauan salju, klasifikasi medan. Dengan
Kemampuannya untuk menembus tutupan awan, salju dan
es serta vegetasi, sistem SAR sangat ideal untuk
pemantauan lingkungan dalam kondisi yang keras di mana

21. MILITARY
RADAR adalah alat yang berharga untuk militer aplikasi utama untuk radar
aperture sintetis (SAR) menjadi pengintaian, pengawasan, dan
penargetan.
Aplikasi ini didorong oleh kebutuhan militer akan sensor pencitraan segala
cuaca, siang dan malam serta memiliki sensor yang menyediakan
kemampuan untuk target pencitraan yang biasanya disembunyikan oleh
pepohonan, semak belukar, dan penutup tanah lainnya.
SAR dapat memberikan resolusi yang cukup tinggi untuk membedakan
fitur medan dan untuk mengenali serta mengidentifikasi target buatan
manusia yang dipilih. SAR juga menyediakan kemampuan untuk segala
cuaca, navigasi dan panduan otonom.
Dengan membentuk gambar reflektifitas SAR dari medan dan kemudian
"menghubungkan" gambar SAR dengan referensi yang disimpan,
pembaruan navigasi dapat diperoleh.

22. NAVIGATION TOOL FOR
SHIPS
Dalam navigasi, radar digunakan sebagai alat pencegah tubrukan di laut
yang sangat penting, khususnya pada kondisi berkabut dan atau malam
hari. Karena radar mampu memberikan informasi yang sama di setiap
kondisi. Dengan demikian, pada malam hari pun kita dapat dapat melihat
kapal dan pergerakannya seperti layaknya pada siang hari.
Radar di atas kapal dibagi menjadi dua, yaitu X band dan S band. X band
adalah radar yang memiliki antena pendek dengan rentang frekuensi 8.0
– 12.0 GHz dan panjang gelombang 2.5 – 3.75 cm. Sedangkan S band,
antenanya lebih panjang, rentang frekuensinya 2 – 4 GHz dan panjang
gelombang 7.5 – 15 cm.

23. SHUTTLE RADAR TOPOGRAPHY
MISSION
SRTM adalah upaya penelitian internasional yang
memperoleh model elevasi digital dalam skala hampir global
dari 56°LS hingga 60°LU,[1] untuk menghasilkan database
topografi digital Bumi yang paling lengkap sebelum hingga
rilis ASTER GDEM pada tahun 2009.
SRTM terdiri dari sistem radar yang dimodifikasi khusus
yang terbang di atas Space Shuttle Endeavour selama misi
STS-99 11 hari pada Februari 2000. Sistem radar didasarkan
pada Spaceborne Imaging Radar yang lebih tua -C/X-band
Synthetic Aperture Radar (SIR-C/X-SAR), sebelumnya
digunakan pada Shuttle pada tahun 1994. Untuk
memperoleh data topografi, muatan SRTM dilengkapi dengan
dua antena radar.[1]
1.Nikolakopoulos, K. G.; Kamaratakis, E. K; Chrysoulakis, N. (10 November 2006). "SRTM vs ASTER elevation products.
Comparison for two regions in Crete, Greece" (PDF). International Journal of Remote Sensing. 27 (21): 4819.
Bibcode:2006IJRS...27.4819N. doi:10.1080/01431160600835853. ISSN 0143-1161. S2CID 1939968. Archived from the
original (PDF) on July 21, 2011. Retrieved March 10, 2010.
2.Hirt, C.; Filmer, M.S.; Featherstone, W.E. (2010). "Comparison and validation of recent freely-available ASTER-GDEM ver1,

24. SHUTTLE RADAR TOPOGRAPHY
MISSION
Ketinggian SRTM asli dihitung relatif terhadap ellipsoid WGS84 dan
kemudian nilai pemisahan geoid EGM96 ditambahkan untuk
mengonversi ke ketinggian relatif terhadap geoid untuk semua produk
yang dirilis [2].
Misi Topografi Radar Pesawat Ulang-alik adalah proyek internasional
yang dipelopori oleh Badan Intelijen Geospasial Nasional AS (NGA),
sebuah badan dari Departemen Pertahanan AS, dan Badan Penerbangan
dan Antariksa Nasional AS (NASA).
NASA mentransfer muatan SRTM ke Smithsonian National Air and Space
Museum pada tahun 2003; tabung, tiang, dan antena sekarang
dipajang di Steven F. Udvar-Hazy Center di Chantilly, Virginia [3].
1.Hirt, C.; Filmer, M.S.; Featherstone, W.E. (2010). "Comparison and validation of recent freely-available ASTER-GDEM ver1,
SRTM ver4.1 and GEODATA DEM-9S ver3 digital elevation models over Australia". Australian Journal of Earth Sciences. 57
(3): 337–347. Bibcode:2010AuJES..57..337H. doi:10.1080/08120091003677553. hdl:20.500.11937/43846. S2CID
140651372. Archived from the original on May 3, 2013. Retrieved May 5, 2012.

26. DIGITAL ELEVATION MODEL
A digital elevation model (DEM) is a 3D computer
graphics representation of elevation data to represent terrain,
commonly of a planet, moon, or asteroid. A "global DEM" refers to
a discrete global grid. DEMs are used often in geographic information
systems, and are the most common basis for digitally produced relief
maps.
While a digital surface model (DSM) may be useful for landscape
modeling, city modeling and visualization applications, a digital terrain
model (DTM) is often required for flood or drainage modeling, land-use
studies,[1] geological applications, and other applications,[2] and
in planetary science.

27. A DEM can be represented as a raster (a grid of squares, also known as
a heightmap when representing elevation) or as a vector-based triangular
irregular network (TIN).[11] The TIN DEM dataset is also referred to as a
primary (measured) DEM, whereas the Raster DEM is referred to as a
secondary (computed) DEM.[12] The DEM could be acquired through
techniques such as photogrammetry, lidar, IfSAR or InSAR, land surveying,
etc. (Li et al. 2005).
DEMs are commonly built using data collected using remote sensing
techniques, but they may also be built from land surveying.

28. Accuracy
The quality of a DEM is a measure of how accurate elevation is at each pixel
(absolute accuracy) and how accurately is the morphology presented
(relative accuracy). Quality assessment of DEM can be performed by
comparison of DEMs from different sources.[25] Several factors play an
important role for quality of DEM-derived products:
•terrain roughness;
•sampling density (elevation data collection method);
•grid resolution or pixel size;
•interpolation algorithm;
•vertical resolution;
•terrain analysis algorithm;
•Reference 3D products include quality masks that give information on the
coastline, lake, snow, clouds, correlation etc.

29. Digital Terrain Model Generator + Textures(Maps) + Vectors Common uses of DEMs include:
•Extracting terrain parameters for geomorphology
•Modeling water flow for hydrology or mass movement (for example avalanches and landslides)
•Modeling soils wetness with Cartographic Depth to Water Indexes (DTW-index)[23]
•Creation of relief maps
•Rendering of 3D visualizations.
•3D flight planning and TERCOM
•Creation of physical models (including raised relief maps and 3D printed terrain models)[26]
•Rectification of aerial photography or satellite imagery
•Reduction (terrain correction) of gravity measurements (gravimetry, physical geodesy)
•Terrain analysis in geomorphology and physical geography
•Geographic information systems (GIS)
•Engineering and infrastructure design
•Satellite navigation (for example GPS and GLONASS)
•Line-of-sight analysis
•Base mapping
•Flight simulation
•Train simulation
•Precision farming and forestry[27]
•Surface analysis
•Intelligent transportation systems (ITS)
•Auto safety / advanced driver-assistance systems (ADAS)
•Archaeology

30. Land-cover change detection
using
L-band JERS-1 SAR images
Arief Darmawan

31. • To explore the potential of using JERS-1 SAR images for land-
cover change detection in the tropical environment
• To evaluate the effectiveness of combining SAR image and optical
image for LULCC analysis.
Objective

32. Land-cover
classification
JERS-1 Image
Geo-correction
Antenna Pattern Correction
Multi-stage threshold
Classification
Speckle filter
(Lee filter 11x11)
First order
textural image
(Occurrence at
11x11 kernel)
Second order
textural image
(Co-occurence at
11x11 kernel)
Classified image
I
Unsupervised
classification
(Fuzzy C Means)
Object oriented
classification
(Nearest
neighbor)
Classified image II Classified image
III
Accuracy
assessment
Best
classification
algorithm

33. Change
detection JERS 1993
Geo-correction
Antenna Pattern Correction
JERS 1998
Speckle filter (Lee filter 11x11)
Image differencing Multitemporal image
classification
Pre-processed
JERS 1993
Pre-processed
JERS 1997
Accuracy assessment
Best change detection algorithm

34. Antenna Pattern
Correction
•SAR images typically have a variation in gain
across the range direction due to the
instrument's antenna gain pattern.
•A polynomial function, with a user-defined order,
is fit to the means and used to remove the gain
variation.
(a) Uncorrected (b) Corrected

35. TERIMA KASIH