Fokus Media Visi Global
Perusahaan tersebut tampil di CCTV sebanyak 15 kali, dan jangkauannya melalui media Partai, media pusat, dan media resmi daerah mencapai total 50 juta orang.
Perbandingan Metode Pengambilan Air Berdasarkan Citra Satelit Hiperspektral
Pendahuluan Latar Belakang
Sumber daya air merupakan salah satu sumber daya alam yang paling berharga bagi umat manusia. Meskipun negara saya menempati peringkat keempat di dunia dalam total sumber daya air tawar, pangsa per kapita negara saya hanya seperempat dari rata-rata dunia. Pemanfaatan teknologi penginderaan jauh untuk memperoleh informasi dinamis tentang badan air di darat secara akurat dan cepat merupakan cara teknis yang efisien untuk survei sumber daya air dan pemantauan wilayah.
Saat ini terdapat banyak penelitian tentang ekstraksi informasi badan air, dengan sebagian besar sumber data bersifat multispektral. Berbagai metode ada untuk mengekstrak badan air dari berbagai jenis dan wilayah, masing-masing dengan keunggulannya sendiri; namun, penelitian tentang penerapannya pada data satelit hiperspektral relatif terbatas. Oleh karena itu, makalah ini membandingkan dan menganalisis berbagai metode ekstraksi badan air menggunakan satelit Xi'an Optics-1 05 (juga dikenal sebagai satelit Tianxianpei).
Metode dan Prinsip
Studi kasus ini menggunakan citra hiperspektral Kota Weifang yang diambil oleh satelit Xiguang-1 05 (Tianxianpei) pada tanggal 21 Mei 2025, untuk mengekstrak badan air, dan membandingkan serta menganalisis berbagai metode berdasarkan hasil ekstraksi tersebut.
Tabel 1. Pengenalan Data
Dalam hal ini, perhitungan indeks menggunakan data reflektansi tingkat L2C yang telah dikoreksi secara atmosferik. Prosedur operasi spesifiknya adalah sebagai berikut:
1. Praproses Data
(1) Kalibrasi radiometrik: Data nilai DN asli diradiasikan dengan menggunakan koefisien kalibrasi radiometrik yang disediakan oleh radiansi untuk mendapatkan data radiansi tampak. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan alat Kalibrasi Radiometrik di ENVI.
(2) Koreksi atmosfer: Koreksi atmosfer dilakukan dengan menggunakan alat koreksi atmosfer berdasarkan model 6S atau MODTRAN untuk mendapatkan data reflektansi permukaan, seperti alat koreksi atmosfer FLAASH di ENVI.
(3) Penghalusan Spektral: Di ENVI, algoritma Savitzky-Golay (SG) digunakan untuk menghaluskan data reflektansi permukaan, yang mengurangi noise spektral dan meningkatkan keandalan klasifikasi selanjutnya. Anda dapat menggunakan alat ekstensi Filter Savitzky-Golay di App Store ENVI atau alat Penghalusan Spektral THOR bawaan. Saat menggunakan Filter Savitzky-Golay, parameter diatur sebagai berikut:
(4) Registrasi citra (opsional): Registrasi geografis dilakukan pada data yang diproses berdasarkan peta dasar. Registrasi dapat dilakukan di ENVI, qgis, atau arcgis. Google Imagery direkomendasikan sebagai peta referensi.
2. Pengambilan air
(1) Metode ambang batas pita tunggal
Metode penentuan ambang batas pita tunggal mengacu pada pemilihan pita spesifik dan pengambilan sampel air dengan menetapkan ambang batas yang sesuai. Ambang batas didefinisikan sebagai berikut:
Dalam rumus tersebut, RNIR mewakili nilai reflektansi inframerah dekat; δ adalah ambang batas. Ketika reflektansi ≥ δ, benda tersebut dinilai bukan air; ketika
(2) Indeks Perbedaan Air Ternormalisasi (NDWI)
Luas badan air diekstraksi menggunakan metode indeks spektral. Secara spesifik, Normalized Difference Water Index (NDWI) dihitung berdasarkan citra reflektansi permukaan yang diproses oleh FLASH. Kemudian, berdasarkan histogram citra NDWI, ambang batas ditetapkan untuk menyelesaikan ekstraksi badan air. Rumus perhitungannya adalah sebagai berikut:
(3) Indeks Air Berbayang yang Ditingkatkan (MSWI)
Indeks Air Teduh yang Dimodifikasi (MSWI) adalah model rasio berdasarkan Indeks Air Teduh yang meningkatkan pemisahan antara bayangan dan badan air. Rumus perhitungannya adalah sebagai berikut:
Ambang batas ditetapkan pada 0; nilai yang lebih besar dari 0 menunjukkan badan air, sedangkan nilai lainnya dianggap sebagai latar belakang.
(4) Indeks Air Tertimbang Komprehensif (CWWI)
Indeks Bobot Air Komprehensif (Comprehensive Weight Water Index/CWWI) menggunakan tiga panjang gelombang—biru, hijau, dan inframerah dekat—dan memberikan bobot berbeda pada setiap pita untuk menciptakan kombinasi pita. Metode ini lebih lanjut membedakan badan air dari badan non-air dengan menyoroti perbedaan dalam refleksi dan penyerapan air. Definisinya adalah sebagai berikut:
(5) Indeks Bangunan Bayangan (SBI)
Indeks Bangunan Berbayang (Shaded Building Index/SBI) digunakan untuk mengekstrak badan air dengan mengalikan NDWI dan pita inframerah dekat serta memilih ambang batas. Penggunaan NDWI saja dapat dengan mudah menyebabkan kebingungan antara bayangan dan badan air, sehingga menghasilkan noise dan ketidakmurnian yang signifikan. Di area penelitian, nilai NDWI dari fitur lahan tipikal, dari tertinggi ke terendah, adalah: badan air, bangunan, bayangan gunung, dan vegetasi, dengan kecerahan menurun dalam urutan tersebut. Badan air dan bangunan memiliki kecerahan yang serupa, menunjukkan tumpang tindih nilai yang signifikan. Badan air menunjukkan perbedaan yang signifikan dari fitur lahan lainnya pada pita inframerah dekat, dengan reflektansi dari tertinggi ke terendah adalah: vegetasi, bayangan gunung, bangunan, dan badan air. Oleh karena itu, ekspresi untuk SBI adalah:
Dalam rumus tersebut, NDWI adalah Normalized Difference Water Index; RNIR adalah reflektansi inframerah dekat. Mengalikan NDWI dengan kuadrat pita inframerah dekat akan memaksimalkan perbedaan numerik antara badan air dan fitur lahan lainnya, sekaligus mempermudah identifikasi nilai skala abu-abu dan ekstraksi badan air yang efektif, terutama menghilangkan tumpang tindih antara nilai skala abu-abu badan air dan bangunan.
Tampilan Hasil
Gambar 1. Citra komposit warna asli satelit Xiguang-1 05 (Tianxianpei), 20250521
Perbandingan kurva spektral dari berbagai fitur permukaan tanah sebelum dan setelah penyaringan SG (reflektansi meningkat 10.000 kali, satelit Xiguang-1 05 (Tianxianpei), 20250521)
Gambar 2. Kurva spektral dari berbagai fitur permukaan tanah setelah penyaringan SG.
Ekstraksi badan air di atas dilakukan pada satelit Xiguang-1 05 (Tianxianpei). Untuk meminimalkan pengaruh ambang batas intervensi manusia, ambang batas untuk semua metode kecuali metode pita tunggal ditetapkan menjadi 0, sehingga menghasilkan hasil sebagai berikut:
Gambar 3. Peta distribusi air yang diekstrak oleh satelit pita tunggal, Xiguang-1 05 (Tianxianpei), 20250521
Gambar 4. Peta distribusi air NDWI, satelit Xiguang-1 05 (Tianxianpei), 20250521
Gambar 5. Peta sebaran air MSWI, satelit Xiguang-1 05 (Tianxianpei), 20250521
Gambar 6. Peta distribusi air CWWI, satelit Xiguang-1 05 (Tianxianpei), 20250521
Gambar 7. Peta distribusi air SBI, satelit Xiguang-1 05 (Tianxianpei), 20250521
Seperti yang ditunjukkan pada hasil distribusi ekstraksi badan air di atas dan Tabel 2, ekstraksi ambang batas pita tunggal lebih detail dan mencakup area terluas dibandingkan metode lain, terutama di bagian selatan Sungai Quhe di Waduk Xiashan, di mana badan air relatif kontinu dan pertemuan sungai ke daerah perkotaan dapat terlihat jelas. Namun, metode lain menunjukkan diskontinuitas di bagian hilir Sungai Quhe. Selain itu, ekstraksi ambang batas pita tunggal efektif dalam mengekstrak badan air kecil, tetapi sangat bergantung pada pengaturan ambang batas, yang memerlukan intervensi manual. Di antara empat metode ekstraksi badan air lainnya, NDWI dan SBI menghasilkan hasil yang sangat mirip, sedangkan metode MSWI dan CWWI berkinerja lebih baik pada badan air besar tetapi mungkin melewatkan badan air yang lebih kecil.
Tabel 2. Tabel statistik luas perairan yang diekstraksi dengan metode berbeda.