Masking out the cloud from Landsat imagery

Teknik memotong awan dan bayangannya pada citra landsat

Salah satu masalah yang cukup menggangu dalam penafsiran citra satelit adalah kehadiran awan dan bayangannya sehingga data yang diperoleh kurang begitu informatif. Berbagai cara untuk memotong awan telah ditemukan, salah satu diantaranya adalah dengan menggunakan aplikasi Fmask. Fmask merupakan suatu program sederhana yang dapat digunakan untuk menghilangkan awan dan bayangannya pada suatu citra satelit. Setelah awan dihilangkan, maka citra tersebut dapat ditambal dengan citra lainnya yang memiliki rentang waktu yang dekat. Untuk selanjutnya silahkan ikutin tutorial berikut.

Gambar 1.Tampilan sebelum dan sesudah awan dan bayangannya dihilangkan

Aplikasi Fmask ini dapat dijalankan pada sistem operasi Windows dan Linux, namn kali ini kita akan menggunakan Fmask pada Windows 7. Adapun alat dan bahan yang diperlukan antara lain:

1. Seperangkat komputer dengan memory yang cukup tinggi (diatas 4GB), karena aplikasi ini membutuhkan memory yang banyak untuk dijalankan,
2. Aplikasi Fmask yang dapat diunduh di https://www.dropbox.com/s/59b4o7tijsyag6e/Fmask.zip?dl=0, informasi mengenai Fmask dapat dibaca di https://code.google.com/p/fmask/
3. Citra satelit yang sudah di download, dengan cara mengikuti tutorial di link ini, 
4. Software Matlab dan ENVI, Matlab dapat di unduh pada link berikut http://www.mathworks.com/downloads/web_downloads/, Anda diharuskan untuk register terlebih dahulu. Untuk software ENVI bisa cari sendiri, karena hasil luaran dari Fmask berupa file yang hanya bisa dibaca dengan program ENVI.

Adapun langkah penggunaannya adalah sebagai berikut:

1. Buka aplikasi Matlab yang sudah di download. Sebagai catatan, aplikasi matlab.exe tidak terbaca pada Start Menu>Program file, namun Anda bisa memanggilanya di Start menu>Search>Matlab, kemudian klik.

   

   Gambar 2. Tampilan awal Matlab 2015a

2. Setelah itu, klik Sethpath, lalu pilih add folder, kemudian pilih folder dimana Anda sudah menunduh file Fmask tersebut seperti pada gambar 3 di bawah. Setelah itu klik select folder.

   

   Gambar 3. Cara mengupload perintah Fmask pada matlab

3. Maka serangakaian perintah yang diperlukan untuk masking awan sudah diintegrasikan ke Matlab. Setelah itu tentukan folder Ctra Landsat yang baru saja di download. Sebagai catatan, folder tersebut harus berisikan file individual band dan satu text file berisi informasi detail mengenai citra tersebut. Karena jika terdapat file lain seperti contoh ****.AUX (hasil creating piramid layers), maka akan ada messages error. Setelah Anda berada di folder tersebut, klik alamat folder tersebut seperti contoh berikut : (E:\MAP_DATABASE\Raster\LANDSAT_DATA\Jambi\All_data\LC81250612015136LGN00), setelah di copy, kemudian di paste pada alamat yang ada pada Interface Matlab seperti gambar di bawah.

   

   Gambar 4. Memasukkan data citra yang akan di masking

4. Kemudian ketik fungsi autoFmask, lalu tekan Enter. Sebaiknya Anda menutup aplikasi lainnya karena proses ini membutuhkan memory cukup besar, jika tidak laptop Anda bisa hang dan blue screen seperti yang saya alami beberapa kali. Selain itu proses ini membutuhkan waktu yang cukup lama, sebaiknya Anda tidak melakukan apa-apa selama proses berlangsung, cukup berdo'a saja. Setelah berhasil, maka akan ada notifikasi seperti pada gambar berikut. 

   

   Gambar 5. Notifikasi jika proses berhasil dilakukan

5. Jika berhasil, maka akan ada tambahan dua file di forlder citra satelit tersebut dengan ekstensi *****_MTLFmask yang hanya bisa dibaca oleh aplikasi ENVI. File tersebut berisikan image yang secara default memberi nilai tertentu pada awan dan bayangannya. Dengan nilai tersebut, kita bisa menggunakannya untuk masking out the cloud. 
6. Buka file tersebut pada aplikasi ENVI. Kemudian buka juga file band RGB untuk membandingkan dan membuat link dengan data hasil Fmask tersebut seperti pada gambar berikut. 

   

   Gambar 6. Hasil Fmask (kiri) dan citra awal (kanan)

7. Namun ada satu kendala yang harus diselesaikan sebelum masking awan beserta bayangannya tersebut. Hal ini disebabkan karena secara default, fungsi autoFmask tersebut mengubah nilai DN (digital numbers) beberapa tutupan lahan seperti gambar berikut,
   
8. Artinya, jika kita menggunakan nilai diatas dalam melakukan masking, maka yang akan di masking adalah daratan karena bernilai nol (apapun dikalikan dengan nol adalah nol), sehingga kita perlu mengubah nilai daratan selain awan dan bayangannya menjadi 1, dan awan beserta bayangannya menjadi 0, seperti pada keterangan dibawah. 
   
9. Caranya adalah sebagai berikut. Buka folder Fmask yang telah di download pada aplikasi Matlab, select all pada semua fungsi yang ada dalam folder tersebut seperti gambar berikut.

   

   Gambar 7. Cara membuka untuk mengedit beberapa fungsi di Fmask

10. Stelah semua fungsi terbuka, pada tab fcssm.m, klik search (ctrl+F) lalu isi cs_final, setelah itu lakukan perubahan seperti berikut; - Ubah cs_final = zeros menjadi cs_final = ones (artinya clear land bernilai 1, bukan 0; - Ubah cs_final(shadow_cal==1)=1 menjadi cs_final(shadow_cal==1)=0; - Ubah cs_final(cloud_cal==1)= 1 menjadi cs_final(cloud_cal==1)= 0; - Lainnya biarkan default, karena kita hanya fokus pada awan dan bayangannya. Setelah itu klik save (ctrl+s).

    

    Gambar 8. Hasil perubahan nilai pada fungsi Fmask

11. Lalu ulangi kemali langkah 4 diatas dengan mengetik autoFmask pada fungsi matlab. Setelah berhasil, buka kembali filenya untuk kemudian di masking. 
12. Setelah file Fmask dan file RGB (B3, B4, B5 pada Landsat 8) dibuka, klik kanan pada window dimana file RGB landsat 8 terbuka, kemudian pilih Save Image As, lalu window baru akan muncul, pilih file type keluaran (berbagai type output bisa dipakai), setelah itu klik select mask, lalu pilih file Fmask tersebut. Kemudian klik OK. 

    

    Gambar 9. Proses masking pada ENVI

13. Jika berhasil, buka file yang baru saja di masking, lalu bandingkan dengan file awal seperti yang terlihat pada gambar 1 diatas.
14. Data hasil masing awan tersebut akan bernilai 0, sehingga Anda bisa menambalnya dengan menggunakan citra lainnya dengan rentang waktu yang berdekatan. Caranya dengan mengikuti tutorial disini.