Penerapan Remote Sensing dalam Industri Pertambangan

Remote Sensing atau penginderaan jauh merupakan ilmu tentang mengakuisisi (acquiring), mengolah (processing), dan menginterpretasikan gambar/ citra dan data-data terkait yang didapatkan dari pesawat dan satelit, yang merekam hasil interaksi antara objek material dan radiasi elektromagnetik (Sabins, 1997). Teknologi indraja ini telah banyak diterapkan di berbagai bidang, terutama pada pemetaan permukaan bumi dan pemantauan lingkungan. Penginderaan jauh memungkinkan akuisisi informasi terkait permukaan bumi secara cepat, sehingga dapat diterapkan pada pemantauan perubahan vegetasi, tanah, atmosfer, dan indikator lingkungan lainnya.

Secara umum, penginderaan jauh dapat dibagi menjadi penginderaan jauh pasif dan aktif. Penginderaan jauh pasif menggunakan sumber energi yang tersedia secara alami, seperti sinar matahari, untuk menerangi objek dan mengukur radiasi yang dipantulkan atau dipancarkan kembali setelah interaksi dengan objeknya, contohnya ialah penginderaan jauh optic.

Sedangkan penginderaan jauh aktif menggunakan sumber energinya sendiri untuk menerangi objek, sensor aktif memancarkan radiasi pada panjang gelombang tertentu dan mengukur radiasi yang dipantulkan oleh objek. Oleh karena itu, penginderaan jauh aktif dapat digunakan untuk memeriksa respons terhadap panjang gelombang yang tidak cukup tersedia melalui sinar matahari, seperti gelombang mikro. Contoh penginderaan jauh aktif adalah RADAR (radio detection and ranging) dan LIDAR (light imaging, detection and ranging).

Adapun aplikasi remote sensing yang relevan untuk industri pertambangan yaitu mulai dari eksplorasi mineral, pemantauan topografi, mendeteksi dan memantau dampak lingkungan, dan dapat memetakan perubahan struktur area tambang untuk memantau aspek keselamatan. Penginderaan jauh ini dapat membantu proses perencanaan tambang, meningkatkan keselamatan selama dan setelah operasi tambang serta memantau dampak lingkungan dan rehabilitasi.

Penginderaan jauh dengan menggunakan satelit ataupun airborne multispektral dan hiperspektral dapat memberikan informasi tentang mineralogi dan geologi permukaan, yang nantinya dapat menjadi indikator geologi bawah permukaan dan keberadaan badan bijih. Teknik ini didasarkan pada fitur penyerapan karakteristik dalam spektrum untuk mineral yang berbeda atau kelompok mineral khususnya, pada band di SWIR (Short-wave Infrared) yang berguna untuk membedakan antara kelompok mineral. Beberapa fitur utama yang dapat dibedakannya seperti terkait dengan mineral pembawa besi, mineral lempung, karbonat, sulfat dan mika. Kandungan mineral dapat diukur dengan membandingkan data dengan fitur spektral yang diketahui dari mineral dan metode spectral unmixing. Dengan metode yang sama remote sensing optik dapat digunakan untuk pemetaan geologi dan tanah yang tentu saja dapat juga digunakan untuk mendeteksi kontaminasi mineral pada tanah dan tailing tambang. Banyak penelitian telah menunjukkan bahwa penginderaan jauh, khususnya penginderaan jauh hiperspektral dalam rentang VNIR-SWIR (400-2500 nm), dapat digunakan untuk mengukur berbagai sifat tanah. Studi lain misalnya menunjukkan korelasi yang signifikan antara fitur spektral dan konsentrasi berbagai logam berat (Melendez- Pastor dkk 2011). Namun, model umumnya perlu dikalibrasi dan divalidasi setidaknya sekali untuk setiap lokasi karena korelasi dipengaruhi oleh komposisi tanah dan sifat fisik, dan pemodelan campuran spektral akan diperlukan. Setelah dikalibrasi dengan pengukuran lapangan, penginderaan jauh dapat menghasilkan peta yang menunjukkan distribusi spasial perkiraan kandungan logam berat. Satelit utama yang biasa digunakan untuk pemetaan geologi adalah ASTER, Landsat, Hyperion, Sentinel-2 dan WorldView 3. Tantangan utama penggunaan penginderaan jauh optik untuk pemetaan mineralogi permukaan adalah keberadaan lumut (khususnya di wilayah Arktik) dan vegetasi. Jika vegetasi menutupi sebagian permukaan tanah atau batuan, maka reflektansi yang diukur adalah campuran dari reflektansi vegetasi dan tanah/ batuan. Namun, analisis campuran spektral tersebut memungkinkan untuk membedakan tutupan lahan yang berbeda dan mengekstrak informasi dari komponen tanah/batuan. Misalnya Richter dkk. (2008) menggunakan data airborne hyperspectral dan analisis campuran spektral untuk mengukur tingkat polusi acid rock drainage (ARD) di sekitar tambang tembaga dan seng pada daerah yang sangat bervegetasi di Kanada untuk memantau proses rehabilitasi. Selanjutnya, untuk pemetaan dan pemantauan vegetasi di sekitar lokasi tambang penting dalam semua fase penambangan, mulai dari perencanaan tambang hingga penutupan dan rehabilitasi tambang. Selain pemetaan jenis vegetasi, penginderaan jauh dapat digunakan untuk mendeteksi dan memetakan stres vegetasi. Stres vegetasi terjadi ketika ‘kondisi atau zat yang tidak menguntungkan mempengaruhi metabolisme, pertumbuhan atau perkembangan tanaman’ (Lichtenthaler, 1996). Para peneliti telah mengembangkan banyak indeks vegetasi berbeda yang berhubungan dengan kesehatan vegetasi, seperti Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). Misalnya yang telah digunakan untuk memetakan stres vegetasi akibat pencemaran logam berat di dekat pabrik peleburan seng (Reusen dkk, 2003) dan tambang talk (Middleton dkk, 2003) menggunakan data airborne hyperspectral.

Foto : Devi Kamaratih

Topografi permukaan atau perubahan topografi permukaan merupakan hal penting selama operasi tambang. Selama fase operasional, peta topografi dan model 3D dapat digunakan untuk mempelajari fitur geomorfologi, geometri lereng, sumber daya mineral dan layout pit di tambang terbuka. Terkait hal tersebut, remote sensing dapat diaplikasikan seperti Pemindaian laser atau LIDAR (Light Imaging Detection And Ranging) baik ground-based/terrestrial laser scanning (TLS) maupun airborne laser scanning (ALS), kemudian dapat juga menggunakan fotogrametri dari pesawat berawak atau tak berawak. Selain itu, model elevasi digital dapat diturunkan dari citra satelit stereo beresolusi sangat tinggi, seperti WorldView atau SPOT. ALS dan TLS dapat membuat detail model 3D point cloud permukaan dan sekarang banyak digunakan untuk membuat model elevasi digital terperinci. Keuntungan utama ALS adalah memungkinkan untuk menyaring vegetasi sedemikian rupa sehingga permukaan tanah dan struktur di bawah vegetasi dapat dipetakan secara akurat. Namun, ALS ini umumnya membutuhkan peralatan yang mahal dan relatif berat. Selain itu, terdapat juga teknik fotogrametri yang berbiaya rendah yaitu Structure from Motion (SfM), populer digunakan untuk pemetaan topografi rinci pada daerah yang lebih kecil dan/atau terpencil. SfM menggunakan metode dari visi komputer untuk mencocokkan fitur dalam serangkaian foto yang tumpang tindih dari kamera digital standar untuk membuat model elevasi digital resolusi tinggi (Westoby et al., 2012). Lucieer dkk. (2014) menunjukkan bahwa metode SfM dapat digunakan dengan foto yang diambil oleh pesawat tak berawak untuk membuat DEM terperinci dan memetakan perubahan topografi dengan memetakan perpindahan pada tanah longsor di Australia. Beberapa penelitian telah membandingkan keakuratan teknik yang berbeda dan menemukan bahwa DEM yang dibuat oleh SfM sebanding dalam sentimeter dengan yang dibuat oleh pemindaian laser di area yang tidak bervegetasi. Namun, di area bervegetasi, pemindaian laser dapat memperoleh model baik permukaan tanah di bawah vegetasi maupun bagian atas permukaan vegetasi, sementara SfM akan memberikan informasi yang sangat terbatas tentang permukaan tanah di bawah vegetasi. Selain itu, penerapan remote sensing aktif seperti synthetic aperture radar interferometry (InSAR) dapat digunakan untuk membantu analisis deformasi lereng dan juga terkait masalah penurunan tanah yang berhubungan dengan operasi penambangan. Di sekitar daerah ini kemudian InSAR dapat digunakan untuk mendeteksi potensi penurunan muka tanah, memetakan luas daerah yang terkena dampak, dan memproses rangkaian waktu SAR untuk menganalisis evolusi deformasi. Satelit InSAR dapat memberikan informasi tentang distribusi, amplitudo, dan evolusi deformasi tanah.

Teknologi penginderaan jauh telah menjadi sarana yang sangat menjanjikan dalam berbagai hal pada industri pertambangan, mengingat penggunaan teknologi ini dapat membuat pekerjaan lebih mudah. Dengan perbaikan bertahap dari teknologi dan teori penginderaan jauh dan peningkatan resolusi spasial, temporal maupun resolusi spektral citra, penerapan teknologi penginderaan jauh akan lebih unggul, cepat, dinamis, akurat, tepat waktu dan dapat menghasilkan pencapaian yang penting dalam industri pertambangan.