Menghitung NDVI, LST dan FCD untuk penelitian berbasis remote sensing
Rumus-rumus Matematika NDVI, LST dan FCD
NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) adalah indeks yang digunakan untuk mengukur kesehatan vegetasi menggunakan data citra satelit. Indeks ini membandingkan reflektansi pada pita merah (RED) dan near-infrared (NIR), yang mencerminkan tingkat vegetasi hijau di permukaan bumi.
LST (Land Surface Temperature) adalah suhu permukaan tanah yang dihitung dari data citra satelit menggunakan nilai radiasi termal yang dipancarkan oleh permukaan bumi. LST sering digunakan dalam penelitian lingkungan, seperti pemantauan hutan, analisis iklim, dan studi perubahan lahan.
FCD (Forest Canopy Density) adalah indeks yang digunakan untuk menghitung kerapatan tajuk hutan berdasarkan data citra satelit. FCD dihitung menggunakan beberapa parameter seperti NDVI, Bare Soil Index (BI), dan Canopy Shadow Index (SI). Metode ini sering digunakan dalam studi kehutanan, ekologi, dan pengelolaan sumber daya alam.
1.1 Rumus NDVI
……………………………………………………………………………….. (rumus NDVI)
Keterangan:
• NDVI: Indeks Vegetasi Terdistandardisasi (nilai antara -1 hingga 1)
• NIR: Reflektansi pada pita Near-Infrared (misalnya, Band 5 pada Landsat 8)
• RED: Reflektansi pada pita Merah (misalnya, Band 4 pada Landsat 8)
Note :
Interpretasi Nilai NDVI:
§ NDVI < 0: Air atau permukaan tidak vegetatif
§ 0 - 0.2: Tanah gersang atau tutupan lahan yang minim
§ 0.2 - 0.5: Vegetasi jarang atau kondisi vegetasi kurang baik
§ 0.5: Vegetasi sehat dan lebat
1.2 Rumus LST
Rumus LST diperoleh dari beberapa tahapan berikut ini:
Konversi Digital Number ke Radiance or Kalibrasi Radiometrik (DN ke Radiance)
……………………………………………………………………………… (rumus kalibrasi radiometrik DN ke Radiance)
Keterangan:
· Lλ: Radiance (W/m²·sr·µm)
· ML: Multiplier gain (dari metadata satelit)
· AL: Additive bias (dari metadata satelit)
· DN: Digital Number dari citra satelit
Konversi Radiance ke Brightness Temperature or Radiance ke temperature menggunakan rumus persamaan Planck
………………………………………………………………………………………… (rumus radiance ke temperature menggunakan persamaan Planck)
Keterangan:
· T: Brightness temperature dalam Kelvin (K)
· Lλ: Radiance yang dihitung (W/m²·sr·µm)
· K1: Konstanta kalibrasi satelit (dari metadata)
· K2: Konstanta kalibrasi satelit (dari metadata)
Koreksi Emisivitas LST:
……………………………………………………………………………. (rumus koreksi emisivitas LST)
Keterangan:
· LST: Suhu permukaan tanah dalam Kelvin (K)
· Tb: Brightness temperature dalam Kelvin (K)
· λ: Panjang gelombang puncak emisi (biasanya 10.895 µm untuk Landsat 8)
· 
· ε: Emisivitas permukaan (nilai berkisar antara 0.95-0.99 untuk vegetasi lebat)
………………………………………………………………………………
(Konversi DN ke Radiance)
…………………………………………………………………………………………
(Konversi radinace ke Brightness temperature)
---> 
…………………………………………………………………………….
( koreksi emisivitas LST)
1.3 Rumus FCD
……………………………………………………………………………
(rumus general)
Rumus-1: Vegetation Index
Note:
NIR : reflektan near infra red
RED : reflektan seputar merah
Rumus-2: Bare soil Index (BI)
Note:
Green : reflektan spektrum hijau
SWIR : reflektan spektrum shortwave infrared; biasanya band 6 in landsat 8.
Rumus-3 : Shadow index
Di hasilkan dari komponen principle analysis (PCA) yang diperoleh dari data spektral. Proses ini melibatkan analisis variasi data reflektan untuk mengidentifikasi bayangan dari kanopi yang padat.
Rumus-4: Thermal index (TI)
Dihitung menggunakan data suhu permukaan (biasanya kanal termal)
Note:
LST = land surface temperature; suhu permukaan bumi yang dihitung dari kanal tertentu.
Rumus akhir FCD:
, Kemudian FCD dihitung berdasarkan SVI
Note :
a dan b merupakan parameter yang diukur berdasarkan kalibrasi lokal
MENGHITUNG FCD berdasarkan metode Semi-empirical Index (SEI)
1. perhitungan indeks vegetasi
2. perhitungan vegetation density (VD)
Note :
· VD : kepadatan vegetasi (%)
· NDVImin dan NDVImax: Nilai minimum dan maksimum NDVI dari citra
3. Perhitungan Bare Soil Index (BI)
Note :
4. Perhitungan Canopy Shadow Index (SI):
5. Perhitungan Thermal Index (TI):
Note:
· T: Suhu permukaan (LST) yang dihitung dari radiance
· Tmax dan Tmin: Suhu maksimum dan minimum
6. Perhitungan FCD (final)
Note:
· FCD: Forest Canopy Density (%)
· a,b,c,d: Bobot yang diberikan berdasarkan metode yang digunakan (misalnya regresi atau pembobotan AHP)
