Citra Landsat & Indeks Spektral

Citra Landsat 8 dan 9

Kaliandra memakai citra Landsat 8 dan Landsat 9 Collection 2 Level-2 dari USGS, diakses melalui Microsoft Planetary Computer (STAC API). Level-2 sudah dikoreksi atmosfer: kanal optik berupa reflektansi permukaan (surface reflectance, SR) dan kanal termal berupa suhu permukaan (surface temperature, ST).

Kanal	Panjang gelombang	Resolusi	Dipakai untuk
B2 Biru	0,45–0,51 µm	30 m	EVI, albedo
B3 Hijau	0,53–0,59 µm	30 m	NDWI, MNDWI
B4 Merah	0,64–0,67 µm	30 m	NDVI, SAVI, EVI, albedo
B5 Inframerah dekat (NIR)	0,85–0,88 µm	30 m	Semua indeks
B6 SWIR-1	1,57–1,65 µm	30 m	NDBI, MNDWI, albedo
B7 SWIR-2	2,11–2,29 µm	30 m	UI, albedo
B10 Inframerah termal (TIRS)	10,6–11,19 µm	100 m (disampel ulang 30 m)	Suhu permukaan (LST)
QA_PIXEL	—	30 m	Masking awan dan bayangan

Landsat 8 dan 9 masing-masing melintas setiap 16 hari dengan selang 8 hari satu sama lain, sehingga Kota Malang (WRS-2 path 118) terekam rata-rata setiap 8 hari sekitar pukul 09.30–10.00 WIB. Landsat 9 baru beroperasi akhir 2021, sehingga jumlah tanggal citra sejak 2022 hampir dua kali lipat dibanding 2020–2021.

Konversi nilai digital

Nilai piksel Level-2 disimpan sebagai bilangan bulat dan dikonversi dengan faktor skala resmi USGS Collection 2:

ρ = DN × 0,0000275 − 0,2 Reflektansi permukaan kanal optik (tanpa satuan, 0–1).

LST (°C) = DN_{ST_B10} × 0,00341802 + 149,0 − 273,15 Produk ST USGS sudah memperhitungkan emisivitas permukaan (ASTER GED) dan koreksi atmosfer, sehingga tidak perlu menghitung ulang emisivitas dari NDVI.

Penyaringan awan dan kualitas

Awan, cirrus, dan bayangan awan membuat suhu permukaan terbaca terlalu rendah. Kaliandra membaca kanal QA_PIXEL dan membuang piksel yang salah satu bit berikut bernilai 1:

Bit	Arti
1	Awan yang diperlebar (dilated cloud)
2	Cirrus
3	Awan
4	Bayangan awan

Pemeriksaan tambahan:

Piksel di luar rentang suhu wajar (LST ≤ 5 °C atau ≥ 70 °C) dianggap tidak valid.
Scene ditolak bila lebih dari 40% wilayah kota tidak cerah. Scene yang ditolak tidak disimpan.
Kelurahan tidak dinilai pada suatu tanggal bila piksel valid di dalamnya kurang dari 70%. Di aplikasi kelurahan ini berstatus "belum dapat dinilai".

Indeks spektral

Indeks spektral memanfaatkan perbedaan pantulan kanal untuk menonjolkan vegetasi, bangunan, atau air. Semua indeks dihitung per piksel dari reflektansi permukaan (ρ).

Indeks vegetasi

NDVI = ρ_NIR − ρ_Merahρ_NIR + ρ_Merah Normalized Difference Vegetation Index (Rouse dkk., 1974). Rentang −1 sampai 1; vegetasi rapat > 0,5.

SAVI = (1 + L)(ρ_NIR − ρ_Merah)ρ_NIR + ρ_Merah + L, L = 0,5 Soil-Adjusted Vegetation Index (Huete, 1988). Mengurangi pengaruh tanah terbuka pada vegetasi jarang.

EVI = 2,5 × ρ_NIR − ρ_Merahρ_NIR + 6ρ_Merah − 7,5ρ_Biru + 1 Enhanced Vegetation Index (Huete dkk., 2002). Lebih peka pada vegetasi sangat rapat dan mengoreksi pengaruh aerosol.

Indeks lahan terbangun

NDBI = ρ_SWIR1 − ρ_NIRρ_SWIR1 + ρ_NIR Normalized Difference Built-up Index (Zha dkk., 2003). Positif pada permukaan terbangun.

UI = ρ_SWIR2 − ρ_NIRρ_SWIR2 + ρ_NIR Urban Index (Kawamura dkk., 1996). Lebih tegas memisahkan kawasan perkotaan padat; dipakai model Klojen, Lowokwaru, dan Sukun.

Indeks air

NDWI = ρ_Hijau − ρ_NIRρ_Hijau + ρ_NIR Normalized Difference Water Index versi McFeeters (1996). Positif pada badan air.

MNDWI = ρ_Hijau − ρ_SWIR1ρ_Hijau + ρ_SWIR1 Modified NDWI (Xu, 2006). Menekan sinyal bangunan yang sering tercampur dengan air pada NDWI di kawasan kota.

Albedo permukaan

Albedo adalah fraksi radiasi matahari yang dipantulkan permukaan (0 = menyerap semua, 1 = memantulkan semua). Albedo broadband dihitung dari lima kanal reflektansi dengan koefisien Liang (2001) yang dikalibrasi untuk sensor Landsat:

α = 0,356ρ_Biru + 0,130ρ_Merah + 0,373ρ_NIR + 0,085ρ_SWIR1 + 0,072ρ_SWIR2 − 0,0018 Liang (2001), Remote Sensing of Environment 76: 213–238. Dipakai luas untuk Landsat 8 dan 9.

Albedo rata-rata kecamatan di Kota Malang hanya sekitar 0,14–0,15, artinya permukaan kota menyerap sekitar 85% radiasi matahari. Atap putih reflektif (cool roof) dapat mencapai albedo 0,6–0,8.

Mengapa tidak semua indeks dipakai model

NDVI, SAVI, EVI, NDWI, dan MNDWI saling berkorelasi sangat tinggi dengan NDBI dan tutupan pohon (|r| > 0,78). Bila dimasukkan bersama ke dalam regresi, terjadi multikolinearitas: koefisien menjadi tidak stabil dan bisa berbalik tanda. Karena itu indeks-indeks tersebut tetap ditampilkan di peta sebagai informasi, tetapi model LST versi 2 hanya memakai satu indeks terbangun (NDBI atau UI), albedo, dan tutupan pohon berbasis peta tutupan lahan. Rinciannya ada di Model Spasial LST.