Analisis Suhu Permukaan Menggunakan Landsat 8 : Sebuah Pengalaman Uji Kompetensi Penginderaan Jauh

Bulan Ramadhan 1440 H (2019 M) akan segera berakhir, saat ini saya pun sebetulnya sedang siap-siap mudik ke Bandung (lebih tepatnya nengok mertua he he..). Namun berkah bulan Ramadhan kali ini lain dari biasanya, Alhamdulillah pada awal minggu ini saya mendapat hadiah yang luar biasa yaitu mendapatkan kesempatan untuk Uji Kompetensi Bidang Penginderaan Jauh secara gratis dari LSP Geospasial, khususnya untuk level analis utama penginderaan jauh level 6.

Tidak terfikir sebelumnya saya akan mengikuti uji kompetensi tersebut, dikarenakan tidak pernah terbersit sebelumnya rencana untuk sertifikasi bidang penginderaan jauh, karena saya berfikir sudah cukup dengan sertifikat SIG level 7 saja. Namun ternyata selalu menjaga silaturahmi dengan sesama praktisi SIG dan Penginderaan Jauh, Alhamdulillah memberi jalan yang tidak disangka-sangka kepada saya sampai bisa mengikuti Uji Kompetensi Bidang Penginderaan Jauh secara gratis. Terima kasih LSP Geospasial dan khususnya Mas Dwi.

Salah satu bagian dari uji kompetensi level analis utama penginderaan jauh level 6 adalah menganalisis suhu permukaan / Land Surface Temperature (LST) dari Landsat, baik menggunakan Landsat 7 ETM+ atau 8 OLI. Sepengetahuan saya sih kemampuan analisis suhu permukaan jarang digunakan di proyek-proyek ataupun kegiatan yang pernah saya ikuti, paling-paling untuk penelitian atau jurnal. Namun demikian sebagai bagian dari uji kompetensi dan tentu saja sebuah Tolabul Ilmi maka tidak ada salahnya memiliki pengetahuan ini.

Kali ini saya akan sedikit berbagi mengenai itu, walaupun bahasan mengenai ini sebetulnya sudah ‘bejibun’ dibahas di berbagai jurnal dan blog. Metode yang saya lakukan berbasis SOP standar dari beberapa publikasi atau jurnal penginderaan jauh, menggunakan pendekatan Thermal dan NDVI. Adapun pada soal uji kompetensi yang saya dapat yaitu menggunakan Landsat 8.

Sedikit pengantar, pada Landsat 8 terdapat saluran 10 dan 11 (Thermal) dengan resolusi spasial 100 meter yang di resampling menjadi 30 meter. Dari beberapa publikasi dan pengalaman, saya menggunakan saluran 10 untuk menganalisis Land Surface Temperature (LST). O ya sebelum lupa, perangkat lunak yang saya gunakan adalah ENVI 5.3.

#1 Data yang digunakan

• Unduhan landsat 8 OLI
• Shp administrasi (Kabupaten Sumedang)

#2 Merubah nilai DN saluran 10 menjadi Merubah nilai DN saluran 10 menjadi TOA

Ini merupakan bagian dari kalibrasi radiometrik, nilai DN yang dirubah adalah untuk saluran 10 menjadi TOA Brigtness Temperature, dan saluran 4 dan 5 menjadi TOA Spectral Radiance untuk analisis NDVI. Caranya pada ENVI gunakan tool Radiometric Calibration, lokasinya ada pada Toolbox – Radiometric Correction.

Pilih yang multispectral terlebih dulu (paling atas), kemudian pada spectral subset pilih hanya band Red dan Near Infra Red (band 4 dan 5), klik OK dan pada Calibration Type pilih Reflectance, beri nama file output. Klik OK, tunggu proses, indikator ada di kanan bawah.

Jika sudah selesai, tampilkan kedua band hasil kalibrasi

Lakukan Radiometric Calibration kembali untuk band 10 (Thermal Infrared 1), namun untuk Calibration Type nya pilih Brightness Temperature.

Hasilnya adalah seperti contoh berikut, hasil ini adalah suhu permukaan dalam derajat Kelvin, lihat anak panah merah adalah nilai suhu di area sesuai titik kursor (305,6 derajat Kelvin).

#3 Merubah nilai suhu BT dalam Kelvin menjadi Celcius (dikurangi 273.15)

Gunakan band math, band/saluran 10 BT tadi dikurangi sebesar 273.15.

Berikut adalah hasil kalibrasinya

#4 Lakukan analisis NDVI

Temukan tool NDVI pada toolbox, masukan band 4 dan 5 hasil kalibrasi.

Hasilnya adalah sebagai berikut, nilai NDVI berkisar dari -1 sd 1, lihat statistik sebelah kanan. Nilai NDVI pada area sesuai kursor bisa dilihat di kiri bawah (data).

#5 Subest Band dan Lakukan  perhitungan atau analisis Proportion of Vegetation (Pv)

Rumusnya adalah P_v = Square¹. Untuk lebih terlokalisir nilainya, maka sebelum itu saluran 10 BT Celcius dan NDVI, dicrop (subset) hanya yang masuk ke area Kabupaten Sumedang saja. Konversikan shp ke Region of Interest (ROI), baik untuk saluran 10 BT Celcius maupun NDVI, baru lakukan subset.

Hasil subset adalah sebagai berikut;

Mencari Pv, masukan rumusnya dalam band math. Terlebih dulu cari nilai maximum dan minimum NDVI wilayah Sumedang melalui Quick Stats

Sehingga rumus yang dimasukan dalam band math adalah (b1 – (-0.5935))/(0.8555 – (-0.5935))

#6 Lakukan analisis angka Emisi (ε)

Rumusnya adalah ε = 0.004 * P_v + 0.986, masukan pada band math menjadi 0.004 * b1 + 0.986

#7 Menghitung Suhu Permukaan atau Land Surface Temperature

Rumusnya adalah LST = (BT / (1 + (0.00115 * BT / 1.4388) * Ln(ε))), atau dalam band math ENVI menjadi (b1 / (1 + (0.00115 * b1 / 1.4388) * ALOG(b2))).

b1 = Saluran BT Celcius 10, dan

b2 = Emisi NDVI (hasil no 6 di atas)

Berikut adalah citra LST Sumedang

Berikut ini statistik nya, minimal value = 0 adalah nilai background (tidak dipakai), nilai suhu berkisar 13,7 – 48.17 derajat Celcius. Untuk layout sebaiknya menggunakan QGIS karena bisa langsung membaca hasil ENVI (file .DAT), seperti di gambar paling bawah.

Dari beberapa referensi yang saya baca, idealnya proses ini didahului dulu dengan Athmosperic Correction, agar nilai yang didapatkan lebih bersih dari gangguan atmosfir. Demikian sekelumit pengalaman saya mengerjakan analisis suhu permukaan pada uji kompetensi penginderaan jauh level 6, semoga bisa menginspirasi teman-teman yang mau mengikutinya.

1. NDVI – NDVI_min) / (NDVI_max – NDVI_min [↩]