Pada sesi sebelumnya saya telah membahas tentang apa itu pan sharpening ?, namun kita tidak akan faham tentang pan sharpening apabila anda belum mencobanya sendiri. Pada sesi ini nantinya akan dibahas tata cara melakukan pan sharpening atau panchromatic sharpening menggunakan software ArcGIS 10.6.1 dan Envi Classic 5.2. Dalam uji coba pan sharpening kali ini saya menggunakan citra landsat 8 wilayah Pulau Lombok yang dapat didownload pada https://earthexplorer.usgs.gov/.

Berikut adalah langkah-langkah dalam melakukan memuat citra mengunakan software Envi Classic 5.2 :

1. Ekstrak citra yang telah didownload pada link tersebut dalam sebuah folder baru dengan klik kanan pada file citra yang telah didownload > pilih extract to LC08_…. > tunggu proses ekstraksi selesai
2. Buka software Envi Classic 5.2
3. Klik File
4. Open Image File
5. Pilih pada file citra band 2, 3 ,4
6. Lalu klik OK
7. Klik RGB Color
8. Pilih band 4 untuk R, band 3 untuk G, band 2 untuk B
9. Buat display baru dengan cara klik no display, lalu new display
10. Setelah muncul klik Load RGB
11. Hasil nya adalah sebagai berikut:

Berikut adalah langkah-langkah dalam melakukan layer stacking menggunakan software Envi Classic 5.2 :

1. Klik basic tools pada menu toolbar
2. Pilih layer stacking
3. Klik import file
4. Pilih 3 file yang menunjukkan band 4, 3 dan 2
5. atur konfigurasi sesuai citra yang anda gunakan
6. Klik choose pada bagian enter output filename, lalu simpan dengan nama sesuai yang diinginkan
7. Lalu OK

Berikut adalah langkah-langkah dalam melakukan pan sharpening metode HSV menggunakan software Envi Classic 5.2 :

1. Klik transform
2. Pilih image sharpening
3. Lalu pilih HSV
4. Klik #Display 1 sebagai input for color band lalu OK
5. Pilih Band 8 sebagai high resolution input file
6. Pada bagian resampling pilih sesuai kebutuhan anda
7. Klik choose pada bagian enter output filename, lalu simpan dengan nama sesuai yang diinginkan
8. Lalu OK
9. berikut adalah hasil pan sharpening metode HSV dengan perbandingan ketiga resampling yang tersedia :

Berikut adalah langkah-langkah dalam melakukan pan sharpening metode Brovey Transformation menggunakan software Envi Classic 5.2 :

1. Klik transform
2. Pilih image sharpening
3. Lalu pilih color normalized (brovey)
4. Klik #Display 1 sebagai input for color band lalu OK
5. Pilih Band 8 sebagai high resolution input file
6. Pada bagian resampling pilih sesuai kebutuhan anda
7. Klik choose pada bagian enter output filename, lalu simpan dengan nama sesuai yang diinginkan
8. Lalu OK
9. berikut adalah hasil pan sharpening metode Brovey Transformation dengan perbandingan ketiga resampling yang tersedia :

Berikut adalah langkah-langkah dalam melakukan pan sharpening metode Gram-Schmidt Spectral Transformation menggunakan software Envi Classic 5.2 :

1. Klik transform
2. Pilih image sharpening
3. Lalu pilih Gram-Schmidt Spectral Transformation
4. Pilih file hasil layer stacking yang telah anda lakukan sebagai low spatial resolution multi band input file
5. Pilih band 8 sebagai high spatial resolution pan input band
6. Pilih Average of Low Resolution Multispectral File
7. Pada bagian resampling pilih sesuai kebutuhan anda
8. Klik choose pada bagian enter output filename, lalu simpan dengan nama sesuai yang diinginkan
9. Lalu OK
10. berikut adalah hasil pan sharpening metode Gram-Schmidt Spectral Transformation dengan perbandingan ketiga resampling yang tersedia :

Berikut adalah langkah-langkah dalam melakukan pan sharpening menggunakan software ArcGIS 10.6.1 :

1. Input citra multi spektral dengan cara buka catalog > pilih citra multi spektral > drag pada workspace ArcGIS
2. Klik ArcToolbox > pilih data management tools > pilih raster > pilih raster processing > pilih create pan-sharpened raster dataset
3. Masukkan citra multi spektral sebagai input rasternya
4. Tuliskan lokasi serta nama file hasil pan sharpening pada kolom output raster dataset
5. Pilih citra landsat band 8 sebagai panchromatic image
6. Pilih metode pada kolom pan-sharpening type
7. Apabila anda menggunakan metode Esri maka isi kolom weight dengan nilai weight average (WA) sesuai citra apa yang digunakan, sebagai contoh citra Landsat 8 memiliki WA (RGB NIR) 0.35, 0.45, 0.15, 0.05
8. Apabila anda menggunakan citra lain maka WA (RGB NIR) : GeoEye (0.6, 0.85, 0.75 0.3),  IKONOS (0.85, 0.65, 0.35, 0.9), QuickBird (0.85, 0.7, 0.35, 1.0), WorldView-2 (0.95, 0.7, 0.5, 1.0)
9. Apabila anda menggunakan metode lainnya silahkan lanjut menekan OK

Berikut adalah perbandingan ke 5 metode yang telah dilakukan menggunakan software ArcGIS 10.6.1 :

Pan Sharpening atau biasa disebut Panchromatic Sharpening adalah metode fusi citra data pankromatik yang memiliki resolusi spasial yang lebih tinggi namun hitam putih (greyscale) dengan data multispektral yang memiliki resolusi spasial yang lebih rendah namun berwarna. Pan sharpening bertujuan untuk menghasilkan citra multispektral yang berwarna dan memiliki resolusi spasial yang tinggi.

Dari serangkaian gambar diatas dapat digolongkan menjadi 3 bagian, bagian kiri adalah data pankromatik dari satelit QuickBird, bagian tengah adalah data multispektral dari satelit Quickbird, dan pada bagian kanan adalah hasil dari pan sharpening. Pada bagian kiri, data pankromatik memiliki resolusi spasial yang tinggi namun memiliki warna hitam putih. Pada bagian tengah, data multi spektral memiliki resolusi spasial yang lebih rendah namun memiliki warna. Pada bagian kanan, gambar tersebut menunjukan hasil dari pan sharpening yang berarti data multi spektral yang memiliki reoslusi spasial yang tinggi.

Pan sharpening memiliki berbagai macam metode, namun kali ini saya akan membahas 5 metode yang biasa digunakan, yaitu:

Brovey Transformation

Berdasarkan pemodelan spektral dan dikembangkan untuk meningkatkan kontras visual pada data histogram.

DNF = (P-IW*I)/(RW*R+GW*G+BW*B)

R_out = R*DNF

G_out = G*DNF

B_out = B*DNF

NIR_out = I*DNF

============================================================================

P = Citra Pankromatik

R = Band Merah

G = Band Hijau

B = Band Biru

I = Near Infrared

W = Weight

Intensity-Hue-Saturation (IHS)

Metode ini dapat dilakukan dengan mengkonversi citra multispektral dari RGB ke IHS. Selanjutnya intensitas yang memiliki resolusi rendah digantikan dengan cintra pankromatik yang memiliki resolusi tinggi. Setelah itu citra ditransformasi kembali dari IHS ke RGB dalam bentuk resolusi yang lebih tinggi.

Esri Pan Sharpening Transformation

Metode ini dapat dilakukan dengan melakukan perhitungan adjustment value (ADJ) pada rata-rata berbobot, lalu setelah mendapatkan hasilnya digunakan untuk memperoleh band merah, hijau, biru yang memiliki resolusi spasial lebih tinggi.

ADJ = citra pankromatik – WA

R_out = R+ADJ

G_out = G+ADJ

B_out = B+ADJ

NIR_out = I+ADJ

============================================================================

WA (RGB NIR)

GeoEye = 0.6, 0.85, 0.75, 0.3

IKONOS = 0.85, 0.65, 0.35, 0.9

QuickBird = 0.85, 0.7, 0.35, 1.0

Landsat 8 = 0.15, 0.45, 0.35, 0.05 (BGR NIR)

Simple Mean Transformation

Metode ini dapat dilakukan dengan melakukan perhitungan persamaan rata-rata sederhana pada masing-masing kombinasi band keluaran.

R_out = 0.5*(R_in+Pan_in)

G_out = 0.5*(G_in+Pan_in)

B_out = 0.5*(B_in+Pan_in)

Gram-Schmidt Spectral Sharpening Method

Metode ini berdasarkan algoritma untuk vektor orthogonal. Metode ini dapat digunakan pada software ENVI. Pada gambar dibawah ini, akan ditunjukkan bagaimana algoritma untuk vektor orthogonal tersebut.

Dari kelima metode yang telah disebutkan, metode pan sharpening terbaik adalah Gram-Schmidt Spectral Sharpening Method