Oleh: yudopotter | Oktober 20, 2009

Teori, Konsep dan Metodologi Teknik Permanent Scatterer (PS-INSAR) Didalam Pemetaan Deformasi Permukaan Bumi


1. Sejarah Perkembangan Metode PS-InSAR
Perkembangan PS-InSAR didahului dengan penggunaan InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) pada awal tahun 90-an untuk pengukuran deformasi pada permukaan bumi. Kemudian PS-InSAR pertama kali dikembangkan dan dipatenkan oleh para peneliti bernama Alessandro Ferretti, Claudio Prati, Fabio Rocca dari Dipartimento di Elettronica e Informazione-Politecnico Milano, Italia (Ferretti et al., 1999) untuk studi pengukuran deformasi. Pengembangan metode Permanent Scatterer InSAR didasarkan atas teknik DInSAR (Differential InSAR) dimana pada prinsip teknik ini bersifat unik, mencakup daerah liputan yang luas untuk pelaksanaan aplikasi pengamatan dan pengukuran deformasi. Karena teknik DInSAR menggunakan citra radar multitemporal maka akan timbul temporal decorrelation dan atmospheric dishomogeneities yang mempengaruhi kualitas hasil inteferogram. Oleh sebab itu, dikembangkanlah teknik Permanent Scatterer yang dapat mengeliminasi efek tersebut dan meningkatkan akurasi DEM hingga fraksi dibawah sub-meter (bahkan hingga akurasi hingga milimeter per tahun dalam pengamatan deformasi). Adapun urutan historis perkembangan metode PS-InSAR berdasarkan jurnal para peneliti POLIMI yang telah direview, sebagai berikut:

PS-InSAR_1
2. Tujuan Penerapan Metode PS-InSAR
Tujuan dari penerapan metode PS-InSAR pada awal penelitian (Ferretti, 1999) adalah melakukan identifikasi pada single coherent pixels yang dimulai dari beberapa citra SAR yang terpisah oleh baseline yang besar dalam rangka mendapatkan akurasi DEM hingga sub-meter dan pergerakan permukaan bumi pada area koheren rendah berdasarkan basis piksel-piksel. Dimana secara ringkasnya, bertujuan mendeteksi dan mengamati pergeseran di kawasan pemukiman dengan akurasi hingga milimeter per tahunnya.

3. Komparasi Metode DInSAR dan PS-InSAR
Sebagai perbandingan penerapan metode DInSAR dan PS-InSAR (Ferreti et al, 2001; Adam et al, 2003; Panagiotis et al, 2008) sebagai berikut:
a. Metode DInSAR
1. Menghasilkan tingkat akurasi sub meter namun akan meningkat hingga fraksi milimeter per tahun apabila digunakan kombinasi teknik pengukuran geodesi lainnya (GPS dan Sipat Datar).
2. Menggunakan pasangan data yang lebih sedikit dibandingkan teknik PS-InSAR. Penggunaan pasangan citra radar pada teknik ini antara lain: 15 pasangan citra SAR (Ony, 2008), 10 pasangan citra SAR (Baek J. et al., 2008), 4 pasangan citra SAR (Fang M. et al., 2008) dan lain sebagainya.
3. Lebih mudah dalam melakukan co-registration karena hanya proses penyatuan sistem koordinat antar citra dalam satu pasangan.
4. Inteferogram yang dihasilkan dalam bentuk fringe dilihat secara spasial (konsep raster) dimana dilakukan penskalaan untuk mengetahui laju deformasinya berdasarkan skala ketelitiannya.

b. Metode PS-InSAR
1. Menghasilkan tingkat akurasi hingga milimeter per tahun dari pengolahan citra radar dengan metode PS-InSAR dan biasanya teknik pengukuran geodesi lainnya digunakan sebagai validasi akhir saja.
2. Menggunakan pasangan data SAR yang lebih banyak dalam rentang waktu maksimal 7 tahun sejak dilakukannya akuisisi data pada daerah penelitian (Worawattanamateekul J. et al., 2003). Penggunaan pasangan citra radar pada teknik ini antara lain: 17 pasangan citra SAR dari 28 pasang yang direncanakan sehingga mengalami kesulitan dalam melakukan perhitungan estimasi PS-InSAR (Worawattanamateekul J. et al., 2003), 33 pasangan citra SAR (Ferreti A. et al., 1999), 20 pasangan citra SAR (Elias P. et al., 2009) dan lain sebagainya.
3. Lebih sulit melakukan co-registration karena selain proses co-registrasi umumnya juga harus dilakukan tes homogenitas dalam rangka memisahkan dan menemukan pantulan yang diakibatkan deformasi dan aktifitas atmosfer.
4. Inteferogram yang dihasilkan dalam bentuk fringe kemudian ditransformasikan dalam konsep vektor untuk kemudian dilakukan analisis numerik menggunakan metode hitung perataan. Hal ini dilakukan untuk mengetahui dan memberikan bobot terhadap piksel yang berkualitas dalam konsep irregular grid.
4. Metodologi Pemrosesan PS-InSAR
Untuk tahapan pengolahan PS-InSAR sebenarnya hanya pengembangan dari dasar-dasar pengolahan InSAR dan DInSAR dimana tahapan ringkas pemrosesan metode PS-InSAR (Adam N., 2003; Ferretti., 2001 et al) , sebagai berikut:
a. Data Input
Proses pertama adalah dengan pemilihan daerah penelitian dimana pasangan citra radar (SLC) yang memenuhi syarat koherensi digunakan. Dimana perlu diperhatikan kondisi spektralnya karena kualitas spektral ini akan mempengaruhi inteferogram yang akan dihasilkan. Untuk kebutuhan data dalam metode PS-InSAR adalah adanya kebutuhan data lebih (penggunaan citra radar yang rapat secara temporal dan tidak melebihi 7 tahun dari akuisisi data awalnya) (Woeawattanamateek J. et al., 2003).

b. InSAR Processing
Pada tahap ini dilakukan pemilihan citra master dan slave dengan parameternya adalah efektif baseline, tanggal akuisisi, frekuensi centroid Doppler dan kondisi iklim pada saat akuisisi data. Kondisi atmosfer diperlukan untuk mengidentifikasi apabila terjadi sinyal atmosfer yang kuat didalam citra radar tersebut. Selain itu, didlam pemrosesan data InSAR juga diperlukan paramater geometri pengamatan seperti height-to-phase conversion factor, the flat-earth phase, the range distance dan the look angle yang akan diperhitungkan juga.
c. DInSAR Processing
Selama pemrosesan DInSAR, dilakukan simulasi parameter-parameter geometri pengamatan. Dimana DEM dan Precise Orbit digunakan sebagai data masukan sehingga fasa inteferogram dapat dimodelkan secara teliti. Kedua hubungan sistem koordinat antara citra master dan slave diperoleh dari titik ikat bersama dipermukaan bumi. Sehingga pada tahap DInSAR juga akan dilakukan proses co-registration pada kedua citra tersebut.
d. Calibration
Pada metode PS-InSAR mulai diperkenalkan konsep kalibrasi dimana dilakukan analisis perilaku temporal backscattering berbasis piksel dengan memperhatikan bobot intensitas sebarannya. Dimana kesalahan yang muncul akibat adanya anttena pattern loss dan range spreading loss dapat direduksi seminimal mungkin.
e. Permanent Scatterer Detection
Analisis temporal dari fasa differensial terbatas pada titik pantulan dengan nilai SNR tinggi dan perilaku gelombang pantul yang stabil dalam jangka waktu lama (umumnya obyek buatan manusia). Proses identifikasi PS-InSAR didalam co-registrasi citra terkalibrasi adalah dengan melakukan tes homogenitas (Ferretti et al., 2001). Bertujuan untuk menemukan sebanyak mungkin pantulan yang disebabkan oleh pola penurunan muka tanah (deformasi) dan pola atmosfer secara rapat berdasarkan konsep spasial. Hal ini untuk menghindari adanya titik pantulan yang tidak baik kualitasnya dimana hasilnya akan berupa grid tak beraturan (irregular grid). Tahapan yang penting lainnya adalah proses ekstraksi data dan konversi data dari raster menjadi data vektor.
f. Estimation
Berdasarkan fasa DInSAR yang telah diperoleh sebelumnya akan muncul persoalan non linier inversi dikarena konsep modulo 2π (membutuhkan proses unwrapped). Hal ini bisa diselesaikan dengan menggunakan perilaku berbeda dalam kontribusi parameter akuisisinya seperti baseline efektif, baseline temporal, kesalahan orbit, jangkauan dan azimuth lokasi dari pantulan (Adam et al., 2003). Dilakukan estimasi relatif antara titik pantulan yang berdekatan satu dengan lainnya sehingga akan mereduksi pengaruh atmosfer dan kesalahan orbit. Selain itu estimasi relatif yang diselesaikan dengan teknik hitung perataan yang ditransformasikan dalam bentuk peta global deformasi 2D akan membantu dalam penyusunan periodogram laju deformasi. Umumnya didalam proses estimasi ini juga dilakukan validasi data PS-InSAR dengan metode dan algoritma tertentu pula.


Responses

  1. asslm.. salam kenal sebelumnya sy ilham. sy mahasiswa teknik geodesi dan geoinformatika universitas pakuan Bogor.
    sebelumnya terima kasih sekali karena bapa telah menulis mengenai teknlogi radar, insar.
    Insya allah bermanfaat..
    terima kasih

  2. makasi tulisannya pak, membantu sekali


Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Kategori

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 1.069 pengikut lainnya.

%d bloggers like this: