ADA perpaduan dua teknologi yang menciptakan perhatian dan terapan yang paling besar dan cakupan yang luas atas berbagai disiplin ilmu, yaitu
remote sensing (pengindraan jarak jauh) dan penyelidikan antariksa.
Penelitian bumi dari angkasa/antariksa telah bergeser dari bidang penelitian murni ke bidang aplikasi (terapan) dalam kehidupan sehari-hari. Dewasa ini, kita bergantung pada sensor wahana antariksa untuk membantu tugas-tugas mulai dari prakiraan cuaca, peramalan tanaman, penghitungan potensi tegakan (kayu) hutan, peneli-tian lahan dan sumber daya mineral, sampai kepada terapan yang beraneka ragam seperti pendeteksian pencemaran, pemantauan daerah ternak, perikanan komersial, bahkan dalam sistem pertahanan/keamanan memantau aktivitas kemiliteran sebuah negara (seperti yang dilakukan Amerika terhadap negara lain).
Teknologi pengindraan jarak jauh terus-menerus berubah dari waktu ke waktu menuju peningkatan detail objek pantau. Hal itu dilakukan dengan peningkatan dan atau perbaikan teknologi wahana dan pesawat-pesawat terbang atau pesawat antariksa yang baru serta penempatannya di orbit bumi.
Pengindraan jarak jauh dikenal sebagai suatu ilmu dan seni untuk memperoleh informasi tentang suatu objek, daerah, atau fenomena. Informasi diperoleh melalui analisis data piktorial dan/atau numerik yang diperoleh dengan suatu alat tanpa kontak langsung dengan objek, daerah, atau fenomena yang dikaji. Pengumpulan data dari jarak jauh dilakukan dengan berbagai bentuk termasuk dengan teknik pemancaran daya, pemancaran gelombang bunyi, atau pemancaran dan penangkapan energi gelombang elektromagnetik. Sebagai contoh, suatu grafimeter memperoleh data pada variasi penyebaran daya tarik bumi. Sonar pada sistem navigasi di air memperoleh data tentang variasi dalam pemancaran gelombang bunyi. Mata kita pun mendapat data dari variasi pemancaran energi elektromagnetik dari benda-benda yang kita lihat.
Secara skematik menunjukkan gambaran umum proses dan elemen yang terkait di dalam sistem remote sensing dengan energi elektromagnetik untuk suatu sumber daya alam. Hal ini meliputi dua proses utama, yaitu pengumpulan data dan analisis data. Elemen proses pengumpulan data meliputi sumber energi, perjalanan energi melalui atmosfer, interaksi antara energi dengan kenampakan di muka bumi, sensor wahana pesawat terbang dan/atau satelit, dan hasil pembentukan data dalam bentuk piktorial dan/atau bentuk numerik.
Singkatnya, kita menggunakan sensor untuk merekam berbagai variasi pancaran dan pantulan energi elektromagnetik dari kenampakan di muka bumi. Proses analisis data meliputi pengujian data dengan menggunakan alat interpretasi dan alat pengamatan untuk menganalisis data piktorial, dan atau komputer untuk menganalisis data sensor numerik.
Data rujukan tentang sumber daya yang dipelajari (seperti peta tanah, data statistik tanaman, atau data uji medan) digunakan untuk membantu analisis data. Dengan bantuan data rujukan analisis mengambil informasi tentang jenis, bentangan, lokasi, dan kondisi berbagai sumber daya yang dikumpulkan sensor. Informasi ini kemudian disajikan, biasanya dalam bentuk peta, tabel, dan suatu bahasan tertulis atau laporan. Akhirnya informasi tersebut diperuntukkan bagi para pengguna yang memanfaatkannya untuk proses pengambilan keputusan.
Foto udara
Salah satu bentuk pengindraan jauh yang paling umum, ekonomis dan banyak digunakan adalah foto udara. Manfaat utama foto udara bila dibandingkan dengan pengamatan di lapangan meliputi beberapa hal sebagai berikut :
- Meningkatkan Titik Keuntungan
Fotografi udara memungkinkan untuk mengamati gambar yang besar yang di dalamnya terdapat objek-objek yang diinginkan. Foto udara memperlihatkan kenampakan menyeluruh di mana semua yang ada di muka bumi yang dapat diamati dan direkam secara serentak. Namun informasi yang diperoleh bagi tiap orang yang mengamatinya akan berbeda tergantung dari keperluannya masing-masing. Hidrologis akan memusatkan perhatiannya pada tubuh air permukaan, geologis pada struktur batuan dan geomorfologinya, pakar pertanian pada jenis tanah dan tanamannya, dan sebagainya.
- Kemampuan untuk Menghentikan Kegiatan
Tidak seperti mata manusia, foto dapat memberikan suatu gambaran kegiatan yang terhenti atas kondisi yang bersifat dinamik. Foto udara sangat berguna untuk mempelajari fenomena yang dinamik dari banjir, populasi binatang liar yang bergerak, lalu lintas, tumpahan minyak, dan kebakaran hutan.
- Catatan Permanen
Foto udara pada dasarnya merupakan rekaman permanen atas kondisi yang ada. Rekaman tersebut dapat dipelajari dengan lebih enak, lebih banyak di kantor. Satu citra dapat dipelajari banyak pengguna. Foto udara juga dapat sebagai pembanding suatu data sejenis yang diperoleh pada waktu sebelumnya, sehingga perubahan sesuai dengan berlalunya waktu dapat dipantau.
- Kepekaan Spektral Diperlebar
Film dapat mengindra dan merekam pada rentang panjang gelombang sebesar dua kali lebih lebar daripada kepekaan mata manusia (0,3 - 0,9 mm dibandingkan 0,4 - 0,7 mm). Dengan fotografi, panjang gelombang ultraviolet dan inframerah pantulan yang tidak tampak dapat dideteksi, kemudian direkam dalam bentuk citra yang tampak, sehingga kita bisa melihat fenomena yang tidak tampak oleh mata.
- Meningkatkan Resolusi Spasial dan Ketelitian Geometrik.
Melalui pemilihan yang tepat atas kamera, film, dan parameter penerbangan, kita dapat merekam data keruangan yang lebih rinci pada foto dibandingkan yang dapat dilihat dengan mata telanjang. Data tersebut tersedia untuk kita dengan mengamati foto udara tersebut dibantu dengan pembesaran. Dengan data rujukan lapangan yang tepat, kita juga dapat memperoleh pengukuran teliti atas posisi, jarak, arah, luas, ketinggian, volume, dan lereng berdasarkan foto udara. Sesungguhnya, kebanyakan peta planimetrik dan peta topografik yang ada sekarang dihasilkan dengan menggunakan pengukuran-pengukuran dari foto udara.
Balon udara
Awal foto udara mulai diperkenalkan pada tahun 1858. Saat itu seorang juru potret dari Paris, Gaspard Felix Tournachon mengunakan sebuah balon udara sampai ketinggian 80 m untuk mengambil gambar daerah Bievre, Prancis. Setelah kejadian tersebut pemotretan dari balon berkembang di mana-mana. Foto udara yang paling awal yang dibuat James Wallace Black di Amerika, dari sebuah balon pada ketinggian 365 m di atas kota Boston pada tahun 1860. Foto tersebut kemudian diabadikan Oliver Wendell Holmes yang menguraikannya pada majalah Atlantic Monthly. "Bulan Juli 1863: Boston ketika rajawali dan burung camar melihatnya, tampak sebagai objek yang jauh berbeda dengan ketika penduduknya yang padat melihat atap-atap dan cerobong asapnya," tulisnya.
Perkembangan selanjutnya, pada tahun 1882 foto udara mulai digunakan untuk memperoleh data meteorologi dengan menggunakan layang-layang. Foto udara dengan menggunakan layang-layang dilakukan seorang ahli meteorologi berkebangsaan Inggris, E.D. Archibald. Awal dasawarsa 1900-an, pemotretan dari layang-layang yang dilakukan G.R. Lawrence dari Amerika telah menarik perhatian dunia. Pada tanggal 18 April 1906, ia memotret San Fransisco setelah kejadian bencana gempa bumi besar dan kebakaran. Ia memasang kameranya yang berukuran besar sampai ketinggian 600 m, dan menghasilkan foto negatif berukuran 1,4 x 2,4 m.
Pesawat udara, yang ditemukan pada tahun 1903, tidak digunakan sebagai wahana bagi kamera. Namun pada tahun 1909, ketika seorang juru potret gambar kehidupan biosfir menemani Wilbur Wright dan memotret gambar hidup yang pertama di atas Centovelli, Italia.
Perolehan foto udara menjadi hal yang jauh lebih praktis dengan pesawat terbang dibandingkan dengan balon dan layang-layang. Pemotretan dari pesawat terbang menjadi perhatian yang besar bagi sandi kemiliteran selama Perang Dunia I, bahkan pada Perang Dunia II.
Sampai saat ini kegiatan mengintip bumi dari angkasa untuk membuat foto udara telah berkembang untuk berbagai tujuan. Mulai dari penyelidikan geologi, tanah, penggunaan lahan dan pertanian, kehutanan, sumber daya air, perencanaan kota dan wilayah, pemetaan lahan basah, terapan untuk ekologi satwa liar, kepurbakalaan, Amdal, dan selanjutnya dikembangkan untuk menyusun SIG (Sistem Informasi Geografi).
"Remote sensing" dari antariksa
Perintisan pertama pengindraan jauh (disingkat dengan indraja) dari antariksa adalah pengindraan dengan menggunakan roket. Suatu hak paten telah dianugerahkan kepada Ludwing Rahrmann dari Jerman atas karyanya penemuan dan pengembangan perangkat untuk memperoleh pandangan fotografik mata burung pada awal tahun 1891. Perangkat tersebut adalah berupa sistem kamera roket berbaling-baling yang dikendalikan dengan parasut pada saat kembali ke darat. Pada tahun 1907, seorang Jerman lainnya bernama Alfred Maul telah menambahkan konsep girostabilisasi (gyrostabilization) pada sistem kamera roket tersebut. Ia berhasil meluncurkan suatu beban seberat 41 kg berisi suatu kamera berukuran 200 x 250 mm hingga ketinggian 790 m pada tahun 1912.
Indraja dari antariksa diawali sebagi modelnya pada periode waktu 1948 hingga 1950 dengan peluncuran roket V-2 yang diperlengkapi dengan kamera, dan peluncurannya dilakukan dari Landasan Percobaan White Sand, di New Meksiko. Pada tahun-tahun berikutnya, sejumlah penerbangan dengan fotografi dilakukan dengan roket, peluru kendali, satelit, dan pesawat antariksa berawak. Akan tetapi foto yang dihasilkan pada awal penerbangan antariksa tersebut kurang baik kualitasnya, sebab misi awal itu dilakukan terutama untuk tujuan yang bukan bagi pemotretan. Walaupun kualitas foto tersebut kurang baik bila dibandingkan dengan bakunya sekarang, foto awal tersebut menampilkan nilai potensial indraja dari antariksa.
Pada awal-awalnya upaya penggambaran permukaan bumi lebih cenderung ke arah insidental untuk pengembangan satelit cuaca, yang diawali dengan TIROS pada tahun 1960. Namun pada periode dasawarsa selanjutnya, perkembangan teknologi indraja khususnya dari antariksa menjadi semakin nyata dengan dikembangkannya program pesawat antariksa berawak seperti Merkury, Gemini, dan Apollo.
Pemandangan
Pada tanggal 5 Mei 1961, Alan B. Shepard Jr. melakukan penerbangan Mercury suborbital selama 15 menit dan berhasil membuat 150 citra foto yang sangat bagus. Foto tersebut dibidik dengan kamera otomatik Mauer 70 mm. Foto tersebut memang hanya menggambarkan langit, awan, dan laut, sesuai dengan sistem lintasan terbang yang dilakukan Shepard, tetapi citra tersebut benar-benar mendukung pernyataan Shepard, "Alangkah indahnya pemandangan ini."
Suatu kamera Hasselblad yang dimodifikasi dengan lensa 80 mm menjadi alat pada percobaan pemotretan pada program Gemini (GT-4). Program ini meliputi pemotretan formal pertama dari antariksa yang diarahkan secara khusus untuk geologi. Liputannya termasuk foto hampir tegak lurus daratan Amerika Serikat bagian Barat Daya, Meksiko bagian Utara, dan daerah lain di Amerika Utara, Afrika, dan Asia. Citra tersebut dengan segera mengarahkan penemuan baru dan mengejutkan di bidang tektonik, vulkanologi, dan geologi morfologi. Keberhasilan misi GT-4 dilanjutkan dengan penelitian berbagai gejala geografik dan oseanografik.
Pengetahuan dan pengalaman dari misi GT-4 ini kemudian diperluas dengan program Apollo (sebelum pendaratan di bulan) yang dilengkapi dengan percobaan terkendali pertama meliputi perolehan foto orbitasi multispektral untuk mengkaji berbagai sumber daya bumi. Dalam percobaan Apollo (Apollo 9) digunakan empat kamera Hasselblad 70 mm yang di-gerakkan secara elektrik. Foto yang dihasilkan dipotret dengan film pankromatik hitam putih dengan filter hijau dan merah, film infra merah hitam putih, dan film berwarna. Diperoleh 140 rangkaian (set) foto citra meliputi Amerika Serikat bagian Barat Daya, tengah Selatan, dan Tenggara, dan juga sebagaian daerah Meksiko dan kepulauan Karibia.
Tahun 1973, laboratorium antariksa Amerika pertama Skylab, diluncurkan, dan antariksawannya membuat citra bumi sebanyak 35.000 citra dengan program Paket Percobaan Sumber Daya Alam (Earth Resources Experiment Package/EREP).
Stasiun percobaan antariksa yang lain dibuat pada tahun 1975 dengan dilengkapi dengan komponen remote sensing hasil kerja sama Amerika Serikat dengan Uni Sovyet, Apollo Soyuz Test Project (ASTP). Sayangnya pada proyek tersebut digunakan lagi kamera tangan 35 mm dan 70 mm, karena tujuannya yang bukan untuk pengindraan sumber daya bumi. Di samping itu, oleh berbagai sebab, maka kualitas keseluruhan citra yang diperoleh pada proyek ASTP mengecewakan. Meskipun demikian, misi ASTP membuktikan bahwa awak yang terlatih dapat memperoleh data sumber daya bumi yang bermanfaat dan kadang-kadang wahid (unique) dengan pengamatan visual dan pengindraan yang bijaksana.
Berdasarkan hasil yang diperoleh atas penampakan sumber daya bumi yang di-sajikan satelit cuaca dan misi antariksa berawak, maka NASA, dengan dibujuk untuk kerja sama oleh Departemen Dalam Negeri Amerika Serikat, memulai melakukan kajian konseptual atas kelayakan seri Satelit Teknologi Sumber daya Bumi (Earth Resources Technology Satellite/ERTS). Diawali dalam tahun 1967, program tersebut membuahkan rencana urutan enam buah satelit yang sebelum peluncurannya diberi nama ERTS A, B, C, D, E, dan F (setelah peluncurannya berhasil mengorbit, sesuai dengan rencana maka namanya diubah menjadi ERTS 1, 2, 3, 4, 5, dan 6).
Satelit ERTS-1 diluncurkan dengan roket pendorong Thor-Delta pada tanggal 23 Juli 1972, dan satelit ini beredar hingga tanggal 6 Januari 1978. Wahana yang digunakan untuk sensor ERTS-1 ialah satelit cuaca Nimbus yang diubah untuk tujuan misi ERTS-1. Satelit ini merupakan satelit tak berawak pertama yang dirancang untuk memperoleh data tentang sumber daya bumi dengan cara sistematik, berulang, beresolusi sedang. Berdasarkan data multispektral satelit tersebut, terutama dirancang sebagai suatu sistem percobaan untuk menguji kelayakan bagi pengumpulan data sumber daya bumi dari satelit berawak.
Berbagai negara di dunia diundang untuk ikut berpartisipasi dalam melakukan evaluasi kelayakan tersebut, dan hasil percobaan dalam lingkup dunia dengan sistem ini sangat menggembirakan. Pada kenyataannya hasilnya melampaui harapan para ilmuwan. Kira-kira 300 percobaan secara terpisah dengan percobaan ERTS-1 dilakukan di 43 negara bagian Amerika Serikat dan 36 negara lain.***
Siklus Hidrologi (Australian Water Resources Council, dalam Todd, 1980)
Profil air tanah bebas dan air tanah tertekan (Todd, 1980)
