1
TRANSFORMASI INDEKS VEGETASI VEGETASI
oleh MEI WULANDARI 12/336934/SV/0188
1!
"ENDA#ULUAN
Data pengindraan jauh, terutama hasil dari perekaman citra satelit sumber daya, memiliki banyak kelebihan dalam hal informasi yang dapat disadap dari suat suatu u objek objek,, daera daerah, h, atau atau fenom fenomen enaa di perm permuk ukaan aan bumi bumi.. Obje Objekk-ob objek jek di permukaan bumi yang dapat terekam citra sumber daya antara lain, objek vegetasi, tanah, tubuh air, jalan, bangunan, dan sebagainya. Interpretasi objek vegetasi dengan menggunakan citra satelit sumber daya, sering digunakan dalam berbagai penelitian. Namun, setiap jenis vegetasi di permukaan bumi memiliki responss spektral yang berbeda-beda terutama pada setiap saluran spektralnya, sehingga perlu adanya kajian mendalam mengenai karakteristik objek vegetasi. ngka yang menyatakan besar atau tingginya suatu fenomena yang terkait dengan dengan karakt karakteri eristik stik vegeta vegetasi si disebu disebutt dengan dengan indeks indeks vegetas vegetasii !Dano !Danoerd erdoro oro,, "##"$"%& . Indeks vegetasi merupakan suatu transformasi spektral yang diterapkan pada citra multisaluran untuk menonjolkan aspek kerapatan vegetasi, kandungan biomassa,
konsentrasi
klorofil,
dan
sebagainya
!Danoerdoro,
"#1"$"'%&.
(ransformasi indeks vegetasi berupa transformasi pengubahan nilai piksel pada citra digital multispektral sehingga menghasilkan citra dengan nilai piksel baru yang yang mempres mempresent entasik asikan an variasi variasi fenome fenomena na vegetas vegetasii !Danoe !Danoerdo rdoro, ro, "##"$" "##"$"%&. %&. danya transformasi indeks vegetasi ini, dapat menghasilkan citra baru yang lebih
"
representatif dalam menyajikan fenomena vegetasi dan melibatkan beberapa saluran sekaligus.
2!
KARAKTERISTIK S"EKTRAL VEGETASI
)etiap objek memiliki karakteristik dan respons yang berbeda terhadap suatu
panjang
gelombang
elektromagnetik,
dan
panjang
gelombang
elektromagnetik tertentu memiliki responss yang berbeda ketika berinteraksi dengan objek sehingga dapat ditemukan objek yang sama akan memiliki respons spektral yang berbeda !*olidena, "#1"$1&. +espons spektral objek dipermukaan bumi dipengaruhi oleh aimuth matahari, sudut ketinggian matahari, arah relatif sensor terhadap nadir, dan kondisi objek tersebut !*olidena, "#1"$1&. arakteristik pantulan spektral dari vegetasi dipengaruhi oleh kandungan pigmen daun, material organik, air, dan karakteristik struktural daun seperti bentuk daun dan luas daun !*olidena, "#1"$1&. egetasi memiliki karakteristik spektral yang unik bila dibandingkan dengan obyek tanah maupun air pada saluran panjang gelombang tampak maupun pada panjang gelombang inframerah. /ambar 0 menunjukkan nilai pantulan spektral tumbuhan hijau yang sehat mempunyai bentuk kurva khusus yang dipengaruhi oleh absorbsi dari klorofil dan pigmen daun lainnya !aelani, (anpa (ahun$%&. Nilai pantulan vegetasi pada saluran panjang gelombang tampak memiliki nilai pantulan yang rendah, yaitu pada panjang gelombang biru dan merah. 2al ini disebabkan oleh serapan klorofil yang digunakan untuk aktivitas fotosintesa. egetasi sehat memiliki nilai spektral yang tinggi pada panjang gelombang hijau sehingga menyebabkan vegetasi sehat terlihat ber3arna hijau. Nilai pantulan spektral vegetasi pada panjang gelombang
4
inframerah dekat memiliki nilai pantulan yang lebih tinggi dari pada panjang gelombang tampak, yang disebabkan oleh adanya perbedaan stuktur daun.
)umber$ !aelani, (anpa (ahun$%& Nilai pantulan spektral vegetasi pada panjang gelombang inframerah dekat meningkat seiring dengan menurunnya kadar air pada daun, untuk itu saluran inframerah dekat dapat digunakan untuk melihat vegetasi yang sakit !*olidena, "#1"$"&. Nilai pantulan spektral vegetasi menurun pada panjang gelombang inframerah tengah, yang disebabkan oleh serapan yang kuat oleh air !*olidena, "#1"$"&. /agasan pengembangan indeks vegetasi bera3al dari adanya pengamatan atas kecenderungan yang berla3anan antara respons spektral vegetasi pada saluran hijau dan merah, atau antara saluran merah dan inframerah dekat !Danoerdoro, "##"$"%&. )emakin tinggi respons spektral vegetasi pada saluran hijau, maka semakin sehat vegetasi tersebut. susmsi tersebut berdasarkan pada saluran hijau yang sangat peka terhadap klorofil sehingga jika semakin tinggi
'
kandungan klorofil pada suatu vegetasi, maka respons spektral saluran hijau juga akan semakin tinggi. 2al tersebut berkebalikan dengan respons spektral pada saluran merah, semakin
tinggi
respons
spektral
vegetasi
pada
saluran
merah,
maka
mengindikasikan bah3a semakin tidak sehat vegetasi tersebut. sumsi tersebut berdasarkan jumlah klorofil pada vegetasi yang mempengaruhi terhadap intensitas penyerapan panjang gelombang merah. )emakin tinggi kerapatan vegetasi yang sehat, akan terjadi peningkatan pada jumlah klorofil sehingga berpengaruh terhadap banyaknya penyerapan panjang gelombang merah yang juga akan semakin tinggi. (ingginya penyerapan panjang gelombang merah pada vegetasi berpengaruh terhadap pantulan spektral saluran merah, di mana pantulan spektral saluran merah akan mengalami penurunan akibat panjang gelombang merah yang dipantulkan lebih sedikit yang dikarenakan banyaknya panjang gelombang merah yang diserap oleh vegetasi. +espons spektral pantulan saluran merah juga dipengaruhi oleh banyaknya kandungan air pada suatu vegetasi. egetasi yang sehat memiliki kandungan air 5#6 pada kapasitas total berat vegetasi. 7antulan spektral air pada saluran merah sangat rendah, dikarenakan air pada panjang gelombang yang lebih panjang akan lebih banyak yang diserap dari pada dipantulkan sehingga jika semakin tinggi kandungan air pada suatu vegetasi maka semakin rendah pantulan respons spektral pada saluran merah. egetasi yang tidak sehat akan mempunyai pantulan responss spektral yang tinggi pada saluran merah yang diakibatkan oleh rendahnya konsentrasi klorofil dan kandungan air yang terkandung dalam suatu vegetasi.
0
+espons pantulan spektral pada saluran hijau dengan saluran merah terhadap suatu vegetasi yang sehat sangat berla3anan pada aspek pantulan spektralnya. 8esarnya nilai pantulan pada saluran hijau dapat dikurangi dengan besarnya pantulan pada saluran merah pada suatu tingkat kerapatan vegetasi. )elisih nilai pantulan ini akan berbeda untuk vegetasi dengan kerapatan yang berbeda pula. )emakin rapat vegetasinya, makasemakin besar selisih nilai pantulannya. 7engamatan pantulan spektral antara saluran merah dengan saluran inframerah dekat juga menunjukkan hasil yang sama dengan pantulan spektral hijau terhadap pantulan spektral merah. +espons pantulan spektral pada saluran inframerah dekat dipengaruhi oleh susunan anatomi suatu vegetasi. natomi suatu vegetasi tersusun atas jaringan mesofil, di mana pada jaringan mesofil tersebut terdapat jaringan spongi yang tersusun atas klorofil sehingga vegetasi akan memiliki pantulan spektral yang sangat tinggi terhadap inframerah dekat. lorofil pada inframerah dekat lebih cenderung dipantulkan dari pada diserap sehingga pada vegetasi yang sehat akan memiliki pantulan yang sangat tinggi pada saluran inframerah dekat. +espons pantulan spektral pada saluran merah dengan saluran inframerah dekat terhadap suatu vegetasi yang sehat sangat berla3anan pada aspek pantulan spektralnya. egetasi dengan kerapatan sedang akan memberikan pantulan cukup rendah pada saluran merah dan pantulan tinggi pada saluran inframerah dekat. )elisih yang muncul di antara keduanya akan lebih besar dibandingkan selisih antara pantulan pada saluran hijau dan saluran merah. pabila yang diamati adalah vegetasi kerapatan tinggi, maka selisih antara keduanya akan
%
sangat besar dan secara signifikan lebih mudah diamati daripada selisih pantulan antara saluran hijau dan merah. 7antulan tinggi pada saluran hiajau dan inframerah dekat sebenarnya tidak sama, meskipun memberikan efek yang hampir sama pada vegetasi sehat dan berdaun lebar !Danoerdoro, "##"$"9&.
3!
INDEKS VEGETASI DASAR
(ransformasi indeks vegetasi diterapkan untuk mengubah nilai piksel melalui suatu operasi aritmatik beberapa saluran sekaligus sehingga nilai piksel baru yang dihasilkan lebih representatif menyajikan dalam menyajikan aspekaspek yang berkaitan erat dengan kondisi vegetasi, misalnya kerapatan vegetasi, :I, biomassa, umur tegakan, konsentrasi klorofil, dan juga kandungan nitrogen !Danoerdoro, 1;;4$1;&. Indeks vegetasi dasar yang umumnya diterapkan untuk keperluan pemetaan vegetasi di antaranya +I, NDI, (I, dan DI.
(ransformasi
+I
diformulasikan
sebagai
berikut$
+I
=
Nilai Piksel IR dekat Nilai Piksel merah
!Danoerdoro, "#1"$"'5&. Nilai pantulan spektral vegetasi
pada panjang gelombang inframerah dekat memberikan respons pantulan yang sangat tinggi, sedangkan nilai pantulan spektral vegetasi pada panjang gelombang merah memberikan respons pantulan sangat rendah. 2asil dari indeks vegetasi +I diharapkan dapat memberikan pantulan tinggi pada objek vegetasi sehingga
9
objek vegetasi yang terliput citra lebih mudah diinterpretasi dan lebih representatif dalam menyajikan karakteristik vegetasi yang terliput citra. Normalized Difference Vegetation Index !NDI& merupakan kombinasi antara teknik penisbahan dengan teknik pengurangan citra !Danoerdoro, "#1"$"'5&. (ransformasi NDI ini merupakan salah satu produk standar NO ! National Oceanic and Atmospheric Administration&, satelit cuaca yang berorbit polar namun member perhatian khusus pada fenomenaglobal vegetasi dan cuaca !Danoerdoro, "#1"$"'5&. (ransformasi NDI diformulasikan sebagai berikut$
Nilai Piksel IR dekat – Nilai Piksel merah
NDI =
Nilai Piksel IR dekat + Nilai Piksel merah
!Danoerdoro, "#1"$"'5&.
2asil perhitungan formula indeks vegetasi NDI akan menghasilkan nilai piksel vegetasi yang memiliki respons pantulan spektral yang rendah. 2al ini dikarenakan selisih pantulan spektral sangat tinggi pada saluran inframerah dekat dengan pantulan sangat rendah pada saluran merah akan menghasilkan pantulan spektral yang tinggi, dari pantulan spektral yang tinggi kemudian dibagi dengan pantulan spektral yang sangat tinggi akan menghasilkan pantulan spektral yang rendah. Namun, pada indeks vegetasi NDI objek air dan tanah memiliki pantulan spektral yang sangat rendah sehingga harapannnya pantulan rendah vegetasi yang dihasilkan dari formula NDI masih dapat ditonjolkan serta karakteristik vegetasi masih dapat direpresentasikan lebih baik dari pada objek air dan tanah. 7ersamaan antara indeks vegetasi +I dengan NDI terletak pada kemampuan dalam menonjolkan aspek kerapatan vegetasi yang sama. Namun, perbedaan utama di antara keduanya terletak pada nilai indeks vegetasi yang dihasilkan. Nilai indeks vegetasi +I terkecil yang dihasilkan sebesar # dan nilai
5
maksimum biasanya mencapai dua digit !Danoerdoro, "#1"$"'5&. Nilai indeks vegetasi pada NDI selalu berkisar antara -1 sampai dengan >1. Transformed Vegetation Index !(I& dikembangkan untuk menghindari hasil negative pada NDI. (ransformasi (I diformulasikan sebagai berikut$
(I =
√ NDVI + 0,5 !Danoerdoro, "#1"$"';&. Difference Vegetation Index !DI& merupakan indeks vegetasi yang
berbasis pada selisih antara saluran inframerah dekat dengan saluran merah. (ransformasi DI diformulasikan sebagai berikut$ DI = 1," ? !Nilai 7iksel I+ merah @ Nilai 7iksel merah& !Danoerdoro, "#1"$"';&. 4!
INDEKS
VEGETASI
$ANG
MENEKAN
GANGGUAN
LATAR
%ELAKANG TANA#
/angguan latar belakang tanah merupakan gangguan berupa variasi responss spektral tanah yang berbeda-beda, yang menyebabkan kurang akuratnya indeks vegetasi yang dihasilkan !Danoerdoro, "#1"$"0"&.
/angguan latar
belakang tanah ini terjadi pada vegetasi yang tidak rapat, di mana tutupan vegetasinya kurang dari 5#6 sehingga pada citra, kenampakan tutupan tanahnya mendominasi dibandingkan dengan tutupan kanopi vegetasi. ondisi tanah juga sangat berpengaruh terhadap pantulan spektral tanah. (anah yang memiliki kelembaban tinggi memiliki pantulan spektral yang
lebih
rendah bila
dibandingkan dengan tanah kering, citra multispektral dapat mendeteksi jenis jenis kondisi tersebut. 7erbedaan pantulan spektral tanah menyebabkan indeks vegetasi tidak dapat diukur secara akurat sehingga dikembangkan indeks vegetasi yang mencoba mereduksi gangguan tanah dengan cara mengubah perilaku garis isovegetasi !yang mempunyai kerapatan sama& !Danoerdoro, "#1"$"0"&. )emua indeks vegetasi ini berbasis rasio !nisbah& dan menggeser tempat garis-garis isovegetasi
;
bertemu !Danoerdoro, "#1"$"0"&. Indeks-indeks vegetasi yang menekankan gangguan latar belakang tanah ialah !a& )I !Soil Adjusted Vegetation Index&, !b& ()I !Transformed Soil Adjusted Vegetation Index&, !c& *)I ! Modified Soil Adjusted Vegetation Index&, dan !d& *)I" !Second Modified Soil Adjusted Vegetation Index& !Danoerdoro, "#1"$"0"&. &!
INDEKS VEGETASI $ANG MENEKAN "ENGARU# ATMOSFER
(ransformasi indeks vegetasi yang dirancang untuk meminimalkan pengaruh atmosfer, yaitu /A*I !lo!al "n#ironmental Modelling Index& dan +I ! Atmospheric Resistant Vegetation Index& !Danoerdoro, "#1"$"04&. /A*I merupakan indeks vegetasi yang bersifat nonlinier dan menggunakan isoline vegetasi yang kompleks !Danoerdoro, "#1"$"04&. /A*I menghasilkan rentang nilai antara # hingga >1. +I merupakan indeks vegetasi yang berbasis pada rasio citra. +I mengasumsikan adanya parent index$ yaitu garis tanah di mana isoline%isoline vegetasi memotong parent index !Danoerdoro, "#1"$"04&.
6!
KESIM"ULAN
egetasi memiliki karakteristik spektral yang unik bila dibandingkan dengan obyek tanah maupun air pada saluran panjang gelombang tampak maupun pada panjang gelombang inframerah. ecenderungan yang berla3anan antara respons spektral vegetasi pada saluran hijau dan merah, atau antara saluran merah dan inframerah dekat melahirkan pengembangan indeks vegetasi. Indeks vegetasi merupakan suatu transformasi spektral yang diterapkan pada citra multisaluran
1#
untuk menonjolkan aspek kerapatan vegetasi, kandungan biomassa, konsentrasi klorofil, dan sebagainya. Indeks vegetasi dasar yang umumnya diterapkan untuk keperluan pemetaan vegetasi di antaranya +I, NDI, (I, dan DI.
