Orthorectify Aerial Photographs (Part 1. Nature of Aerial Photographs Geometric Distortion)

Tulisan ini adalah bagian pertama dari Tutorial Orthorektifikasi Foto Udara. Foto udara disini adalah foto udara yang dihasilkan dari Kamera Metrik Fotogrametris/frame camera (film), bukan foto udara yang dihasilkan dari UAV custom yang biasanya menggunakan kamera pocket/SLR yang dipasang pada pesawat RC, walaupun prinsip yang digunakan (mungkin) relatif sama. Pada bagian pertama ini saya akan membahas tentang distorsi geometrik pada foto udara terlebih dahulu.

Foto udara dari frame camera berbeda dengan foto udara atau citra multispektral airborne. Foto udara frame camera direkam secara serentak (sama dengan kamera analog dalam fotografi) dalam satu kali liputan perekaman. Yang dimaksud dengan serentak disini adalah seluruh energi elektromagnetik (pantulan cahaya matahari dari obyek di permukaan bumi) dari seluruh area liputan langsung diterima lensa dan kemudian direkam dalam film sebagai media perekam. Sedangkan untuk sistem digital (electronic airborne multispectral scanner) mekanisme perekamannya mirip citra satelit (mekanisme pushbroom scanning atau whiskbroom scanning). Analogi mekanisme pushbroom scanning antara lain dapat ditemui pada mesin scanner dokumen, dimana sensor akan men-scan obyek dalam garis lurus memanjang yang kemudian bergerak maju.

Gambar Perekaman serentak foto udara (sumber umbc.edu)

Gambar Pushbroom (kiri, sumber nln.geos.ac.ed.uk) dan whiskbroom (kanan, sumber : wikipedia)

Masih bingung dengan istilah perekaman pushbroom dan whiskbroom??. Coba kamu lihat nenekmu menyapu halaman pakai sapu lidi kalau pagi, seperti itulah whiskbroom scanning. Trus coba kamu lihat ibumu ngepel lantai pakai tongkat pel, seperti itulah pushbroom scanning.  

Perbedaan mekanisme perekaman ini mengakibatkan karakteristik distorsi geometrik yang disebabkan perbedaan relief permukaan bumi (relief displacement) antara foto udara analog dan citra digital berbeda. Untuk foto udara, karakteristik relief displacementnya rebah ke segala arah menjauhi titik pusat foto (nadir), sedangkan untuk citra digital dari sensor pushbroom/whiskbroom rebahnya ke samping kanan dan kiri titik pusat foto.

Relief displacement foto udara (sumber: ccrs)

Relief displacement citra satelit/airborne multispectral scanner (sumber ccrs)

Nah karena karakteristik distorsinya beda, maka cara koreksinya tentu saja berbeda antara foto udara analog dan citra satelit. Untuk koreksi geometrik citra satelit saya sudah pernah posting beberapa tutorial orthorektifikasi citra di blog ini, monggo silahkan dicari postingan sebelumnya.

Bagaimana untuk koreksi geometrik/orthorekfikasi foto udara?? stay tuned for next post :D

Sekedar catatan tambahan, kalau selama ini kamu meng-georeferensi citra pakai teknik rektifikasi dua dimensi (contohnya toolbar georeferencing di ArcGIS), dengan jujur saya katakan itu salah bung, toolbar georeferencing hanya ditujukan untuk meng-georeference peta raster hasil scan2nan agar data spasialnya bisa diekstrak. Toolbar georeferencing tidak bisa mengkoreksi relief displacement secara keseluruhan (sebenarnya bisa sih kalau menurut pendekatan praktis, tapi mungkin kamu perlu jutaan GCP wkwkwk). Apalagi kalau citranya meliput daerah bergunung, mampuss!!!!. Toolbar georeferencing hanya valid digunakan untuk citra satelit apabila citranya hanya meliput daerah datar dengan perbedaan elevasi yang tidak ekstrim. Relief displacement hanya bisa dikoreksi menggunakan teknik orthorektifikasi dimana selain perlu GCP kamu juga memerlukan DEM untuk mengidentifikasi sekaligus mengkoreksi relief displacement.