Konversi Digital Number Landsat menjadi Reflektan ToA (Top of Atmosphere)

Sensor Landsat Thematic Mapper (TM) dan Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) menangkap pantulan energi matahari, merubahnya menjadi pancaran kemudian diskalakan ulang menjadi bilangan digital 8 bit dengan cakupan 0 – 255. Sangat mungkin untuk mengkonversi manual bilangan DN ke pantulan ToA dengan menggunakan proses dua langkah.  Langkah pertama konversi bilangan DN ke nilai pancaran menggunakan nilai bias dan gain spesifik pada daerah yang dikerjakan. Langkah kedua adalah konversi dari pancaran ke pantulan ToA.

Sensor Landsat 8 OLI lebih sensitif sehingga bisa diturunkan menjadi DN 16 bit dengan cakupan 0 – 65536. Data ini juga dapat dikonversi ke pantulan, daripada pancaran, jadi DN dapat secara manual dikonversi ke pantulan dalam satu langkah saja. ENVI dapat merubah data Landsat  USGS GeoTIFF dalam satu langkah

1. ENVI dan USGS GeoTIFF dengan Metadata

USGS sekarang menyediakan data dengan format GeoTIFF dengan Metadata.  ENVIsecara mudah akan mengkonversi dari data saluran optik ke  nilai pantulan ToA ketika membuka file USGS dengan ekstensi  “_MTL.TXT”.  ENVI secaca otomatis membuka citra Landsat sebagai multifile dengan 6 – 7 saluran dalam beberapa file.

Untuk membuat data pantulan menggunakan ENVI Classic, dari menu utama ENVI pilih Basic Tools |Preprocessing |Calibration Utilities |Landsat Calibration.  Pilih data file optik yang mempunyai 6-7 saluran dan dialog ENVI Landsat Calibration akan terbuka dengan semua parameter kalibrasi telah terisi. Klik pada pilihan Reflectance dan masukkan nama output file nya.

Untuk ENVI Standard, pilih dari menu Toolbox | Radiometric Correction | Radiometric Calibration. Pilih file data optik dan dialog Radiometric Calibration terbuka.  Dibawah menu Calibration Type pilih Reflectance dan simpan. Sebagai pengingat, nilai pantulan mencakup  0.0 sampai 1.0 dan disimpan dalam format data floating/desimal.

2. Konversi data 8 OLI data ke ToA Reflectance Secara Manual

Data jenis ini dapat dikonversi ToA Reflectance menggunakan faktor skala dan parameter yang didapatkan di file metadata (MTL.txt).  Penjelasan dan formula dapat dilihat pada halaman resmi USGS di: Using the USGS Landsat 8 Product.  Selalu gunakan formula yang mencakup koreksi sudut sinar matahari.

3. Konversi Data Landsat TM dan ETM ke ToA Reflectance

Ini proses dua langkah. Pertama, konversi DN ke nilai pancaran, kemudian konversi nilai radian ke nilai pantulan.  Untuk setiap data, perlu diketahui jarak dari matahari ke bumi dalam unit astronomi, Hari dalam format Julian, dan sudut puncak matahari. Informasi dapat juga dilihat pada bagian 11 dari Landsat 7 Users Handbook.

3.1. DN ke Pancaran

Ada dua formula yang dapat digunakan untuk mengkonversi DN ke pancaran; Metode yang digunakan tergantung pada data kalibrasi yang ada pada header filenya. Salah satu metode menggunakan nilai Gain dan Bias (atau Offset) dari file header.  Metode lebih panjang menggunakan faktor skala pancaran spektral LMin dan LMax.  Cari file dengan nama seperti LT5171034009024510.WO, atau file dengan ekstensi .met atau .txt.  Untuk citra ETM+ informasi ini mungkin ada pada file dengan mana seperti L71171035_03520000905_htm.fst.

File parameter kalibrasi tersedia pada halaman Landsat Calibration di USGS.

3.1.1.Metode Gain dan Bias

Formula untuk mengkonversi DN ke radiance menggunakan nilai gain dan bias adalah:

Dimana:

L?  adalah nilai sel dalam pancaran
DN  adalah nilai sel dalam nomer digital
gain adalah nilai gain pada saluran tertentu
bias adalah nilai bias pada saluran tertentu

Formula ENVI di Band Math seperti ini:

0.05518 * (B1) + 1.2378

menggunakan nilai gain tertentu 0.05518 dan nilai offset 1.2378.  Pada dialog Band Pairing sesuaikan B1 dengan saluran optik yang bersangkutan.

3.1.2.Metode Skala Pancaran Spektral

Menggunakan formula sebagai berikut :

Dimana:

L?  adalah nilai sel sebagai pancaran
QCAL = nomer digital
LMIN?= skala pancaran spektran ke QCALMIN
LMAX? = skala pancaran spektran ke QCALMAX
QCALMIN = nilai piksel terkalibrasi terkuantisasi minimal
(biasanya = 1)
QCALMAX = nilai piksel terkalibrasi terkuantisasi maksimal
(biasanya = 255)

3.2. Pancaran ke ToA Pantulan

Dari Landsat 7 Users Handbook – Bagian 11:

Dimana:
?? = Pantulan planetari tanpa satuan
L?= Pancaran spektral (dari langkah sebelumnya)
d = jarak Bumi-Matahari dalam unit astronomi
ESUN? = rata-rata iradiasi exoatmospheric matahari
?s = sudut puncak matahari

Sudut puncak matahari dapat dihitung dengan  Solar Poistion Calulator dari Universitas Oregon.

Tabel berikut dari Landsat & Users Handbook – Bagian 11

http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/data_prod/prog_sect11_3.html

Tabel 11.3 ETM+ Iradiasi Spektral matahari
Band watts/(meter squared * ?m)
1 1969.000
2 1840.000
3 1551.000
4 1044.000
5 225.700
7 82.07
8 1368.000
 

Tabel 11.4 jarak Bumi-Matahari dalam unit astronomi

Julian Day Distance Julian Day Distance Julian Day Distance Julian Day Distance Julian Day Distance
1 .9832 74 .9945 152 1.0140 227 1.0128 305 .9925
15 .9836 91 .9993 166 1.0158 242 1.0092 319 .9892
32 .9853 106 1.0033 182 1.0167 258 1.0057 335 .9860
46 .9878 121 1.0076 196 1.0165 274 1.0011 349 .9843
60 .9909 135 1.0109 213 1.0149 288 .9972 365 .9833

.

 

Tinggalkan Pesan