Interferometric Synthetic Aperture Radar (InsAR) adalah teknologi
penginderaan Jauh yang menggunakan citra hasil dari satelit radar.
Satelit radar memancarkan gelombang radar secara konstan, kemudian
gelombang radar tersebut direkam setelah diterima kembali oleh sensor
akibat dipantulkan oleh target di permukaan bumi.
Citra yang diperoleh dari satelit radar berisi dua informasi
penting. Informasi tersebut adalah daya sinar pancar berupa fasa dan
amplitudo yang dipengaruhi oleh banyaknya gelombang yang dipancarkan
serta dipantulkan kembali. Pada saat gelombang dipancarkan dilakukan
pengukuran fasa. Pada citra yang diperoleh dari tiap-tiap pikselnya
akan memiliki dua informasi tersebut. Intensitas sinyal dapat digunakan
untuk mengetahui karakteristik dari bahan yang memantulkan gelombang
tersebut, sedangkan fasa gelombang digunakan untuk menentukan apakah
telah terjadi pergerakan (deformasi) pada permukaan yang memantulkan
gelombang tersebut.
————————————————————————————————————————————————–
Radio Detection and Ranging (RADAR)
Radar atau Radio Detection and Ranging adalah suatu alat yang
sistemnya memancarkan gelombang elektromagnetik berupa gelombang radio
dan gelombang mikro. Pantulan dari gelombang yang dipancarkan tadi
digunakan untuk mendeteksi obyek.
Pengamatan dilakukan terhadap intensitas gelombang radio yang
diterima sensor dan waktu yang diperlukan gelombang mulai saat
dipancarkan, dipantulkan oleh obyek, dan diterima kembali oleh sensor.
Waktu yang diperlukan oleh gelombang tersebut dinamakan time delay,
kemudian apabila dikalikan dengan kecepatan cahaya akan menghasilkan 2x
jarak.
Pada permukaan bumi pulsa gelombang radar dipancarkan kesegala arah,
sebagian pantulannya diterima kembali oleh sensor. Pantulan ini
memiliki intensitas yang lebih lemah dibandingkan ketika dipancarkan dan
memiliki polarisasi yang spesifik vertikal atau horisontal tidak harus
sama dengan ketika pertama dipancarkan.
Setiap gelombang elektromagnetik memiliki fenomena yang berbeda-beda
sesuai dengan karakteristiknya masing-masing. Karakteristik gelombang
ini berhubungan dengan frekuensi. Radar menggunakan spektrum gelombang
elektromagnetik pada rentang frekuensi 300 MHz hingga 30 GHz atau
panjang gelombang 1 cm hingga 1meter dengan polarisasi gelombang single
vertikal atau horizontal plane. Citra radar yang diperoleh
merepresentasikan jumlah energi pantul yang diterima oleh sensor. Besar
kecilnya panjang gelombang yang digunakan berpengaruh pada citra yang
diperoleh. Semakin besar panjang gelombangnya maka semakin kuat daya
tembus gelombangnya. Hal ini berlaku dengan catatan bahwa semakin
tinggi nilai konstanta dielektriknya maka semakin sulit untuk ditembus.
————————————————————————————————————————————————–
Pencitraan dengan RADAR
Pencitraan radar dilakukan kearah samping relatif terhadap arah
terbang wahana yang digunakan, baik itu pesawat atau satelit. Oleh
sebab itu, radar dalam melakukan pencitraan memiliki geomteri
tersendiri. Geometri pencitraan radar diantaranya yaitu: Incident angle
(sudut yang dibentuk antara pancaran gelombang radar dengan garis yang
tegak lurus terhadap permukaan obyek), depression angle (sudut yang
dibentuk dari arah horisontal ke arah garis pancaran gelombang radar),
Look Angle (sudut antara utara geografis dan arah pancaran gelombang
radar atau dengan garis tegak lurus arah terbang wahana), look direction
(arah antena saat melakukan pencitraan).
————————————————————————————————————————————————–
Synthetic Aperture Radar
Synthetic Apertur Radar (SAR) adalah salah satu kelas spesifik dari
radar. Dinamakan sintetik karena tidak menggunakan antena panjang
secara spesifik seperti pada Real Aperture Radar (RAR). Konsepnya
adalah memanfaatkan frekuensi dari sinyal radar sepanjang jalur spektrum
untuk membedakan dua penyebaran pada pancaran antena. Faktor yang
menentukan pada proses ini adalah kepanduan radar, yaitu fasa seperti
halnya amplitudo gelombang yang diterima dan disimpan utnuk digunakan
pada proses selanjutnya. Dalam hal ini fasa tersebut harus stabil pada
periode mengirim dan menerima sinyal. Hal ini menyebabkan tercipta
kesan seolah-olah digunakan antena panjang dengan mengkombinasikan
informasi dari berbagai gelombang yang diterima.
Tidak seperi RAR yang memiliki kelemahan, SAR menggunakan prinsip
Dopler. Penjalaran gelombang memiliki frekuensi tertentu dan apabila
diperoleh suatu frekuensi dengan cara menerapkan prinsip Dopler, maka
frekuensi tersebut dinamakan frekuensi Dopler. Perbedaan frekuensi yang
terjadi akan mengakibatkan hasil citra untuk tiap objek berbeda tanpa
perlu menggunakan antena yang panjang. Pada saat wahana bergerak
melewati target sambil melakukan pencitraan, maka obyek terekam pada
selang waktu tertentu dengan frekuensi yang berbeda beda. Frekuensi
yang tertinggi adalah obyek yang memiliki jarak relatif terdekat dengan
sensor.
————————————————————————————————————————————————–
Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR)
InSAR merupakan suatu teknik yang digunakan untuk mengekstraksi
informasi tiga dimensi (3D) dari permukaan bumi dengan pengamatan fasa
gelombang radar. Pada awalnya radar interferometri digunakan untuk
pengamatan permukaan bulan dan planet venus. Pada tahun 1974 teknik ini
diaplikasikan pertama kali di bidang pemetaan. Untuk memperoleh
topografi dari citra harus dipenuhi dua buah syarat, yaitu obyek
dipermukaan bumi yang dicitrakan harus dapat terlihat dengan jelas atau
memiliki resolusi citra yang tinggi sehingga dapat dilakukan
interpretasi dan identifikasi yang sesuai. Selain itu citra harus
memiliki posisi tiga dimensi yang cukup sehingga daerah yang akan
dipetakan dapat diketahui topografinya. Kedua hal tersebut hanya dapat
dipenuhi oleh teknik InSAR. Hal inilah yang menyebabkan semakin banyak
bidang kajian yang mengaplikasikan InSAR.
Dengan diluncurkannya Satelit ERS-1 diikuti ERS-2 maka teknik ini
semakin berkembang, sebab kedua sistem satelit radar ini dapat
menghasilkan data interferometri setiap dua hari. Teknik interferometri
mencitrakan suatu obyek di permukaan bumi dengan cara melakukan
pengamatan terhadap beda fasa dua gelombang pendar yang berasal dari
satu obyek.
————————————————————————————————————————————————–
Metode Pencitraan InSAR
Metode pencitraan InSAR dapat diterapkan pada wahana pesawat terbang
ataupun wahana satelit. Pada wahana pesawat terbang digunakan dua antena
pada saat yang sama dan melakukan pencitraan dengan sekali melintas
(single pass), sedangkan pada wahana satelit digunakan satu antena
dengan melakukan pencitraan dengan melintas lebih dari sekali pada waktu
yang berbeda (multi pass). Pada penggunaan dua buah antena,
berdasarkan posisi antena dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu posisi
melintang pesawat terbang (accross track), dan memanjang pesawat terbang
(along track).
————————————————————————————————————————————————–
Multi Pass
Teknik InSAR yang menggunakan satelit dilakukan dengan cara
pengulangan lintasan (multi pass). Pengulangan lintasan ini pada ERS-1
dan ERS-2 terjadi setiap 35 hari sekali sehingga sudah terjadi perubahan
liputannya. Perubahan liputan lahan ini mempengaruhi sinyal balik
radar. Penggunaan pasangan tandem antara ERS-1 dan ERS-2 yang memiliki
perbedaan waktu melintas 1 hari, maka liputan lahan relatif masih tetap.
Sensor pada satelit ERS-1 dan ERS-2 melakukan penginderaan ke arah
samping kanan dengan sudut masuk sebesar 23 derajat dan tegak lurus arah
lintasan. Hal ini menyebabkan pada saat satelit bergerak pada posisi
naik dari selatan ke utara yang disebut juga ascending sensor mengarah
ketimur, sebaliknya saat descending dari arah utara keselatan sensor
mengarah ke barat.
Apabila dicitrakan oleh suatu sensor, dua titik di permukaan bumi
yang memiliki jarak dan azimut tertentu kemungkinan kedua titik tersebut
muncul pada satu piksel yang sama, padahal kedua titik tersebut
kenyataannya memiliki tinggi yang berbeda, namun menjadi tidak dapat
dibedakan. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan adanya sensor lain
(sensor kedua) yang dapat menunjukkan adanya perbedaan ketinggian
diantara kedua titik tersebut. Sensor kedua melakukan pencitraan dengan
posisi berbeda dengan sensor pertama. Pada masing-masing citra untuk
titik yang sama akan mempunyai nilai fasa yang berbeda. Beda fasa
itulah yang merupakan fungsi tingginya. Beda fasa ini memiliki nilai
pada rentang minus phi hingga positif phi, sehingga hanya dapat diukur
dengan ambiguitas 2 phi.
————————————————————————————————————————————————–
Garis Dasar (Baseline)
Dalam menentukan beda fasa salah satu hal yang menentukan adalah
pencitraan kedua yang dibedakan dengan pencitraan pertama oleh garis
dasar (baseline). Garis dasar ini disebut juga dengan nama garis dasar
interferometrik. Garis dasar interferometrik satelit ERS dapat
digunakan untuk keperluan tertentu. Semakin pendek garis dasar
interferometrik maka pengaruh terhadap perubahan tinggi akan semakin
besar. Hal ini disebabkan dengan meningkatnya panjang garis dasar
interferometrik, maka derau fasa juga akan semakin meningkat sehingga
terjadi ketidaksesuaian antara citra utama dengan citra kedua.
————————————————————————————————————————————————–
Parameter yang mempengaruhi sinyal balik radar
Setelah dipancarkan melalui sensor, gelombang radar kemudian
dipantulkan oleh permukaan bumi dan diterima kembali oleh sensor.
Gelombang pantulan tersebut disebut juga istilahnya sebagai sinyal
balik. Ada dua parameter yang memperngaruhi sinyal balik yaitu:
parameter sistem dan parameter permukaan.
Pada parameter sistem yang dapat mempengaruhi sinyal balik adalah
panjang gelombang, polarisasi, dan sudut balik. Sementara itu parameter
permukaan berhubungan dengan hal-hal seperti kondisi permukaan daerah
yang dicitrakan meliputi kekasaran permukaan, geometri permukaan, dan
sifat dielektrika. Terdapat tiga kemungkinan akibat interaksi pancaran
gelombang radar dengan permukaan bumi yaitu dihamburkan obyek,
dipantulkan secara spekular, atau dipantulkan sempurna.
————————————————————————————————————————————————–
Aplikasi-aplikasi InSAR
InSAR yang merupakan salah satu metode dari SAR saat ini banyak
digunakan untuk pemetaan topografi daratan dan permukaan es, studi
struktur geologi dan klasifikasi batuan, studi gelombang dan arus laut,
studi karakteristik dan pergerakan es, pengamatan deformasi, dan gempa
bumi.
Khusus untuk bidang deformasi, kini InSAR menjadi alternatif
teknologi yang menjanjikan dalam penelitian deformasi seperti penurunan
tanah (land subsidence) dan penelitian gempa bumi. Penggunaan InSAR
dalam penelitian gempa bumi berkembang setelah terjadinya gempa Landers
di Amerika, yang terdokumentasikan serta terinformasika deformasinya
dengan baik oleh citra InSAR
