RADAR ALTIMETRY

1. Pendahuluan

Satelit altimetri telah berkembang sejak tahun 1973, saat diluncurkannya sistem satelit Skylab oleh Amerika, satelit ini membawa sistem pengukuran microwave baik aktif maupun pasif yang disebut S193 dan mampu menunjukkan pengukuran dari fitur kasar geoid laut seperti ocean trenches. Beberapa jenis satelit altimetri lain yang sudah diluncurkan adalah GOES-3 (1975), Seasat (1978), Geosat (1985), ERS-1 (1991), TOPEX/Poseidon (1992), ERS-2 (1995), Jason-1 (2001), ENVISAT (2001), Jason-2 (2008), dan Cryosat-2 (2010).

            Satelit altimetri dilengkapi dengan pemancar pulsa radar (transmitter), penerima pulsa (receiver), dan pengukur waktu yang memiliki akurasi yang sangat tinggi. Altimeter radar memancarkan pulsa gelombang elektromagnetik ke permukaan laut dan diterima kembali oleh satelit. Berdasarkan waktu tempuh pulsa yang dipancarkan ke permukaan laut dan diterima kembali dapat diinterpretasi tinggi gelombang, panjang gelombang, lapisan termoklin dan arus laut.

            Tujuan utama peluncuran sensor altimetri adalah untuk mengamati sirkulasi lautan global, memantau volume dari lempengan es di kutub dan mengamati perubahan muka laut rata-rata global. Namun demikian sensor ini juga dapat digunakan untuk mengamati arus dan eddies, tinggi gelombang, studi pasang surut di lepas pantai, studi El-Nino, dan lain-lain.

2. Prinsip dasar altimetri

Altimeter memancarkan sinyal ke bumi dan menerima echo dari permukaan laut setelah dipantulkan. Ketinggian laut (sea height) diwakili oleh jarak satelit ke permukaan dan posisi satelit relatif terhadap sebuah permukaan referensi yang berubah-ubah (ellipsoid referensi). Beberapa sistem lokasi seperti Doris memungkinkan untuk menentukan posisi satelit pada akurasi yang tinggi.

Gambar 1. Prinsip dari satelit altimetri

Jarak Satelit ke Permukaan : Range

Radar altimeter pada satelit secara permanen memancarkan sinyal pada frekuensi tinggi (lebih dari 1700 pulsa per detik) ke bumi dan menerima pantulan (echo) dari permukaan laut. Analisis ini menghasilkan sebuah pengukuran teliti dari rentetan perjalanan waktu di antara satelit dan permukaan laut. Waktu pengukuran, diskalakan dengan kecepatan cahaya (yang mana gelombang elektromagnetik menjalar), menghasilkan sebuah rentang/range pengukuran.

Walaupun demikian, gelombang elektromagnetik berjalan melalui atmosfer dapat dikurangi kecepatannya oleh penguapan air atau ionisasi. Pada fenomena ini telah dilakukan koreksi untuk menentukan range akhir yang diestimasi dengan akurasi yang tinggi.

Tujuan akhir untuk mengukur tinggi permukaan relatif terhadap sebuah kerangka referensi darat. Ini membutuhkan pengukuran tersendiri dari lintasan orbit satelit, seperti koordinat latitude, longitude, dan altitude.

Ketinggian Satelit/Altitude Satellite (S)

Parameter orbit penting untuk misi satelit altimetri adalah ketinggian, inklinasi, dan perode. Ketinggian satelit tergantung pada sejumlah pembatas seperti sudut inklinasi, atmospheric drag, aksi gaya gravitasi pada satelit, area dari dunia yang dipetakan, dll.

Ketinggian satelit (S) adalah jarak satelit dengan referensi yang berubah-ubah (seperti ellipsoid, perkiraan kasar dari permukaan bumi). Satelit dapat diikuti jalannya dengan berbagai cara, seperti mengukur ketinggiannya dengan akurasi yang paling tinggi dan menentukan orbit tepatnya, dengan akurasi dalam 1 atau 2 cm. Teknik utama yang digunakan adalah:

-          Doppler shift, untuk menentukan secara tepat kecepatan satelit pada orbitnya. Menggunakan dynamic orbitography models untuk menentukan lintasan satelit relatif terhadap bumi (seperti instrumen DORIS atau PRARE )

-          GPS atau sistem yang sama juga dapat digunakan

-          Laser tracking juga digunakan, sering untuk kalibrasi.

Ketinggian Permukaan

Surface Height (H) adalah jarak satelit dari permukaan referensi (reference surface), maka :

(terkoreksi) Height = Altitude - (terkoreksi) Range

Untuk lautan, the sea surface height (SSH)  dipengaruhi seperti :

-Tinggi permukaan laut yang tanpa fator-faktor pengganggu (tide, wind, current, dll). Permukaan ini diketahui sebagai Geoid yang ditentukan oleh bermacam-macam gaya berat sekeliling bumi.

- sirkulasi laut atau topografi dinamik.

Referensi :

Rosmorduc, V., J. Benveniste, E. Bronner, S. Dinardo,O. Lauret, C. Maheu, M.

            Milagro, N. Picot, Radar Altimetry Tutorial, J. Benveniste and N. Picot Ed.,

www.altimetry.info, 2011.

PHOTO TELEMETRY

I.                   Pendahuluan

Sensor kamera adalah sensor penangkap gambar yang dikenal juga sebagai CCD (Charged Coupled Device) dan CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) yang terdiri dari jutaan piksel lebih. Sensor ini berbentuk chip yang terletak tepat di belakang lensa. Semakin banyak pixel yang ditangkap, semakin detail gambar yang dihasilkan (http://id.wikipedia.org).

            Webcam adalah perangkat yang digunakan untuk menangkap gambar, audio dan video. Webcam merupakan kamera digital yang dapat dikoneksikan di laptop atau komputer. Aplikasi yang paling umum dari webcam adalah video chat, merekam video, menangkap gambar. Sebuah webcam umumnya terdiri dari lensa, sensor gambar dan suara, dan sirkuit elektronik untuk memproses data serta mengirimkannya ke PC.

Lensa webcam umumnya terbuat dari plastik dan memiliki panjang fokus tetap (Gambar 1a). Panjang fokus dan ukuran aperture menentukan kualitas lensa. Sebuah lensa digunakan untuk memfokuskan gambar benda pada sensor CMOS (Gambar 1b). CMOS Image Sensor berfungsi untuk mengkonversi sinyal cahaya optik menjadi sinyal listrik. Sebuah sensor CMOS terdiri dari array detektor foto dengan amplifier, noise-koreksi, dan sirkuit digitalisasi. Output dari sensor CMOS adalah sinyal digitalisasi (www.engineersgarage.com).

  

                                a                                                                              b

Gambar 1. Sensor CMOS (a) dan lensa (b) (sumber : www.engineersgarage.com)

Tujuan dari praktikum adalah mengetahui karakteristik dari sensor sinyal cahaya (Photo sensor) pada photo telemetry.

II.                   Metode Kerja

          Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah kertas berwarna (Merah, Kuning, Hijau, Biru, dan Hitam) ukuran A4, Webcam, Laptop, dan Software. Webcam dipasang di atas kertas berwarna untuk menangkap gambar dengan sumber pencahayaan dari matahari. Sebelumnya webcam telah terhubung dengan laptop yang sudah terinstal software pemroses gambar dan video. Data yang dikumpulkan adalah gambar dari kertas berwarna dengan warna hitam sebagai alas dan data perubahan warna ketika di-setting (Brightness, Contrast, Chroma, Saturation, dan Definition).

                                    

                                   Gambar 2. Instalasi peralatan praktikum  

III.                   Hasil dan Pembahasan

1. Gambar hasil perekaman

                             Gambar 3. Tampilan citra dari target

Dari hasil di atas terlihat bahwa instrumen yang digunakan (webcam) mampu mendeteksi warna visibel dari warna kertas yaitu merah, hijau, kuning, dan biru dengan sumber pencahayaan alami yaitu berasal dari matahari. Webcam memiliki lensa yang digunakan untuk memfokuskan gambar benda pada sensor CMOS. Sedangkan CMOS Image Sensor berfungsi untuk mengkonversi sinyal cahaya optik dari matahari yang dipantulkan dari objek menjadi sinyal listrik dan output-nya berupa sinyal digitalisasi yang selanjutnya dikirim ke PC yang sudah terinstal software sehingga muncul warna atau tampilan dari target yang diamati.

2. Data perubahan warna awal dan setelah di-setting

Awal (Default)	Perubahan warna	Perubahan warna	Perubahan warna
Brightness = 50	Warna awal Kuning Biru -> abu-abu Hijau -> abu-abu Merah -> merah	Warna awal Biru Kuning -> abu-abu Hijau -> abu-abu Merah-> merah cerah	Warna awal Hijau Kuning -> kuning                campur biru Biru -> biru campur               kuning Merah -> merah muda
Contrast   = 50
Chroma    = 50
Saturation = 50
Definition = 50

Setting	Perubahan warna
Brightness = 78	Kuning terlihat Biru -> putih Hijau -> putih Merah -> merah muda
Contrast   = 72
Chroma    = 42
Saturation = 57
Definition = 50

Setting	Perubahan warna
Brightness = 66	Kuning -> putih Biru -> terlihat Hijau -> putih Merah -> terlihat
Contrast   = 56
Chroma    = 74
Saturation = 91
Definition = 50

Setting	Perubahan warna
Brightness = 56	Kuning ->putih Biru -> terlihat Hijau -> abu-abu Merah -> terlihat
Contrast   = 52
Chroma    = 70
Saturation = 74
Definition = 43

Dari data di atas dapat dijelaskan bahwa sensor yang digunakan mampu membedakan warna pantulan cahaya optik dari target dengan sumber pencahayaan dari matahari tetapi tidak mampu membedakan warna sekaligus ketika objek tersebut diganti dengan warna-warna kertas yang berbeda. Hal ini dapat disebabkan adanya piranti keras yang mempengaruhinya seperti kemampuan pemrosesan data (RAM) dari laptop yang digunakan.

Selanjutnya hasil dari setting piranti lunak yang digunakan, yaitu pengaturan dari Brightness, Contrast, Chroma, Saturation, dan Definition menghasilkan perubahan warna dari citra target yang teramati menjadi kurang stabil dalam membedakan  warna target atau hanya dapat membedakan secara baik pada warna tertentu saja. Hal ini dikarenakan tingkat cahaya dari citra target menjadi berubah karena pengaturan terang, gelap, dan kontras dari cahaya optik yang ditangkap oleh kamera dan ditampilkan oleh software tersebut, sehingga hanya pantulan warna cahaya gambar tertentu saja dari target yang memiliki ketajaman dan kestabilan cahaya yang dapat dilihat dengan baik dibandingkan pada posisi awal sebelum di-setting, yang lebih stabil dalam menangkap warna cahaya target atau mampu membedakan warna target lebih banyak.

 

IV.                   Kesimpulan

Dari hasil percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa sensor cahaya yang digunakan memiliki kemampuan menangkap cahaya optik yaitu cahaya tampak yang dipantulkan dari objek dengan sumber pencahayaan dari matahari. Hasil setting dari software yang dipakai menunjukkan bahwa pantulan signal cahaya warna dari target hasil perekaman sensor dapat dimanipulasi atau diatur kualitas warna gambarnya sesuai dengan keinginan.