HASIL DAN PEMBAHASAN - Penanganan Data MODIS pada SIG Penutupan Lahan Berbasis OpenGeo Suite

Analisis Kebutuhan

Analisis kebutuhan terdiri dari analisis data yang dibutuhkan sistem dan analisis terhadap lingkungan perangkat keras dan perangkat lunak pengembangan sistem. Analisis terhadap data yang dibutuhkan sistem dimana dalam pengembangan SIG penutupan lahan berbasis raster ini diketahui format yang mampu ditarik oleh geoserver misalnya tif dan jpeg. Situs NASA terkait data modis lahan dengan vegetasi indeks disurvei memberikan fail format hdf yang dapat ditransformasikan menjadi fail tif sehingga dapat ditarik oleh geoserver.

Berdasarkan analisis kebutuhan, spesifikasi perangkat lunak yang dibutuhkan dalam pengembangan SIG penutupan lahan adalah sebagai berikut:

1 OpenGeo Suite 4.0.2 sebagai perangkat spasial yang terdiri dari GeoExplorer untuk mempublikasikan peta, GeoServer sebagai web map

server yang menyimpan dan mengakomodasi data dalam bentuk peta,

2 MRT (MODIS Reprojection Tool) sebagai tool untuk merubah fail hdf

(Hierarchical Data Format) menjadi tif sehingga lebih mudah

mengaplikasikannya ke dalam sistem.

3 Rstudio digunakan sebagai media untuk menuliskan script yang terintegrasi dengan library MRT untuk mendapatkan citra tif yang sebelumnya masih berupa fail hdf.

4 Firebug digunakan untuk menghitung eksekusi dalam memuat peta dalam

browser.

Spesifikasi perangkat keras yang digunakan dalam pengembangan sistem ini adalah:

1 Proccesor Intel Core i5-4200U, 1.6GHz

2 Sistem Operasi Linux Ubuntu 12.04 LTS 64-bit 3 Hardisk 30,4 Gb

4 Memori: 4096 Gb

SIG penutupan lahan pada penelitian ini akan membutuhkan data yang berasal dari penginderaan jauh yaitu citra MOD13Q1 vegetation index yang merupakan citra time series komposit selama 16 hari di wilayah indonesia dengan menentukan batas wilayah geografis wilayah Indonesia. Selanjutnya fail yang diperoleh dipraproses menjadi sebuah citra yang bisa dimasukkan ke dalam server.

Citra tersebut selanjutnya ditampilkan dengan menampilkan skala perbesaran, legenda peta serta menampilkan menu untuk operasi pada peta seperti

ZoomIn, ZoomOut. Serta penanganan lanjut terkait data agar tampil dengan efisien dan lancar meski datanya besar.

Praproses Data Pengunduhan

Beberapa situs menawarkan citra dari penginderaan jauh, misalnya situs NASA yang memberi data MODIS secara gratis di http://reverb.echo.nasa.gov, situs ini dipilih pada penelitian ini karena lebih mudah dan praktis digunakan. Data yang diperoleh bersumber dari instrumen dari satelit yaitu satelit Terra-Modis yang memberikan data modis, misalnya saja MOD13Q1 data modis vegetasi indeks yang digunakan pada penelitian ini. Berikut adalah tampilan jendela web saat pemilihan data yang hendak diunduh seperti pada Gambar 6

Tahap ini dimulai dengan memasuki situs yang ditunjukan Gambar 6, lalu menentukan area yang akan diseleksi sesuai dengan batas wilayah geografis Indonesia yaitu 6ô LU – 11ôLS dan 95ôBT- 141ôBT dengan tipe pencarian

bounding box seperti gambar di atas. Pada kolom disebelah kanan yakni search terms adalah fasilitas untuk memilih produk NASA, pada penelitian ini produk yang digunakan adalah MOD13Q1 dan temporal search adalah waktu saat satelit menangkap citra permukaan bumi, misalnya 1 Januari 2014 sampai dengan 16 Januari 2014. Setelah fail diunduh akan diperoleh sebanyak 38 fail berekstensi hdf. Hdf merupakan fail standar yang berisi informasi geografis yang diperoleh dari penginderaan jauh oleh para peneliti.

Transformasi fail hdf ke tif

Tahap selanjutnya bekerja dengan Rstudio dan MRT dimana tahap ini adalah tahap yang sangat penting yakni mengubah fail berekstensi hdf menjadi tif, seperti pada kodepada Gambar 7 (Golicher 2012).

>setwd("D:/data/ilkom/skripsi/MRT/hdf2009") > f<-function(x)unlist(strsplit(x, "\\."))[2] > fnames<-dir(pattern="*hdf*") > dts<-unlist(lapply(fnames,f)) > yrs<-substr(dts,2,5) > datestring<-strptime(paste(yrs, substr(dts,6,8)), format="%Y %j") > lst<-unique(dts) > date_lst<-unique(datestring) > finaldest<-"D:/modis" > for(i in 1:length(lst)){ + fls<-paste(fnames[dts%in%lst[i]], "\n", sep="") + outfile<-"temp.hdf" + cat(fls, file="temp.txt")

+ command<-paste("mrtmosaic -i", getwd(), "/temp.tx t -s 1 -o", outfile, sep="")

+ system(command) + outfile<-paste(finaldest,date_lst[i],".tif", sep= "") + cat(" + INPUT_FILENAME = temp.hdf + OUTPUT_FILENAME = ",outfile," + RESAMPLING_TYPE = NEAREST_NEIGHBOR + OUTPUT_PROJECTION_TYPE=GEO + DATUM = WGS84 + ",file="temp.prm") + system("resample -p temp.prm") + }

Gambar 7 Transformasi fail hdf menjadi tif

Pada tahap ini dilakukan proses membentuk tif dengan membuat folder yang berisi fail hdf yang selanjutnya setiap fail hdf diambil substring dari nama fail untuk diperoleh waktu perekaman dari satelit. Selanjutnya tahap

penggabungan input tile peta yang tersimpan dalam fail hdf yang biasa disebut

mosaicing dengan mosaic tool yang ada di MRT. Bila tile dari semua inputan ada yang tidak cocok maka proses mosaic akan error.

Resampling merupakan tahap setelah mosaicing dimana tahap mengekstrasi kecerahan lokasi x,y pada citra yang mempunyai penyimpangan koordinat x,y dan menempatkan ke koordinat yang benar dan metode resampling yang digunakan adalah resampling tetangga terdekat (nearest neighbor) dimana metode ini yang paling sederhana dengan nilai piksel terdekat yang dipindahkan yang dimana pergeseran kecil tidak diperhatikan.

Citra yang diperoleh dari penginderaan jauh masih butuh diproyeksikan karena belum mendapat sistem proyeksi agar suatu lokasi pada citra menempati posisi yang tepat pada permukaan bumi dengan sistem koordinat atau Datum WGS84 (World Geodetic System 1984).

Peta yang dihasilkan menggunakan satu band yaitu NDVI, sehingga peta pada tahun 2014 yang dihasilkan memiliki format grayscale yang mempunyai indeks min= -3000 dan maks = 8474 dan untuk tahun 2009 min=-3000 dan maks=8591, NDVI merupakan ukuran dari vegetasi yang jarang maupun yang hijau padat yang diwakili dengan nilai -1 sampai +1.

Situs NASA (http://earthobservatory.nasa.gov/) menyatakan bahwa nilai NDVI 0 sampai 0,1 menyatakan bahwa area tersebut adalah tanah terbuka, pasir, bebatuan dan bahkan salju, dan untuk nilai 0,2-0,3 merupakan semak dan padang rumput, dan 0,6 – 0,8 adalah area hutan hujan tropis dan nilai negatif merupakan area perairan. Selanjutnya nilai NDVI yang sudah dikelompokkan oleh NASA dikalikan dengan nilai maksimum indeks peta grayscale sebesar 10000, berikut nilai NDVI terhadap indeks keabuan pada peta tahun 2009 dan 2014 pada Tabel 2.

Tabel 2 Indeks NDVI pada peta MOD13Q1 Nilai NDVI Keterangan Indeks peta

terhadap NDVI

warna

-1 Air -3000 Biru

0,1 Tanah terbuka, pasir, bebatuan, salju

1000 Merah

0,3 Semak, padang

rumput

3000 Kuning

0,8 Area hutan, Hutan hujan tropis

8000 Hijau

Perancangan Prototipe Perancangan Arsitektur

Sistem dibangun pada perangkat lunak Opengeo Suite 4.0.2 yang menggunakan arsitektur tumpukan atau stack yang mampu mempublikasikan peta ke dalam web. Dalam OpenGeo terdiri dari tiga komponen utama yaitu basis data yang menggunakan PostGis, aplikasi server menggunakan GeoServer dimana citra yang telah diperoleh ditarik oleh GeoServer dan antarmuka pengguna menggunakan GeoExt dengan Open layer dan GeoExplorer untuk melihat peta yang tersimpan dalam server, dan melakukan navigasi di dalamnya. Di antara GeoServer dan GeoExt sebagai user interface terdapat GeoWebCache untuk

mempercepat dengan menyimpan tile gambar yang sudah dimuat sehingga cepat saat diakses dan sering disebut dengan tile caching.

Perancangan Proses

Proses pertama kali dijalankan saat pertama kali memanggil fungsi permintaan ke server untuk menampilkan gambar peta (getMap) sekaligus permintaan informasi server WMS itu sendiri. GeoServerpun menerima dan merespon permintaan tersebut dalam format XML dan menampilkan layer-layer peta yang sudah disimpan di GeoServer. Layer yang tersimpan lalu dipublikasikan dan ditampilkan di GeoExplorer dan peta bisa diproses lebih lanjut lagi misalnya dengan zoomIn, zoomOut dan dapat melakukan pengukuran jarak (measure length) dan pengukuran luas sebuah area (measure area). Saat proses pemuatan peta baik pertama kali dipanggil maupun saat melakukan perbesaran atau perkecilan skala akan membutuhkan waktu proses. Waktu proses menampilkan peta akan berbeda bila menggunakan tile caching maupun tidak, maka dibutuhkan GeoWebCache demi mengefisiensikan waktu saat memuat peta.

Perancangan Antar Muka

Dalam pengoperasian sistem lebih mudah oleh pengguna dibutuhkan perancangan antarmuka web sehingga informasi lebih tersampaikan dengan mudah. SIG penutupan lahan wilayah Indonesia terdiri dari header, menu, keterangan, navigasi, peta dan skala seperti ditunjukan pada Gambar 8.

Implementasi Prototipe Implementasi GeoServer

Geoserver dapat terintegrasi dengan basis data dengan PostGis dan juga file storage berupa data raster maupun data vektor. Pada penelitian ini hanya terfokus pada Geoserver yang menyimpan dan mengalokasikan data raster yakni citra penginderaan jauh.

Tahapan pembuatan layer sehingga bisa ditampilkan pada halaman web adalah sebagai berikut:

1 Pembuatan Workspace, yaitu membuat area kerja untuk menyimpan

layer yang memuat peta. Isi bagian nama workspace misalnya dengan

MODIS_Indonesia dan namespace URL dengan

http://opengeo.org/MODIS_Indonesia 2 Penyimpanan fail ke Store

Store merupakan ruang untuk menyimpan data langsung dari sebuah fail spasial. Pada penelitian ini citra hasil penginderaan jauh yang sudah melalui tahapan praproses sehingga fail memiliki format tif yang mampu ditarik Geoserver.

3 Pembuatan Layer

Setelah pembuatan layer yang diisi dengan workspace yang dipilih maka layer tersebut dapat dipublikasikan dan akan membuka jendela konfigurasi sebelum mendapatkan peta berdasarkan aplikasi untuk menampilkan peta yang dipilih dengan sistem kerja WMS misalnya Openlayer ataupun GeoExplorer. Saat jendela konfigurasi terbuka layer yang di-publish tersebut butuh informasi lain seperti referensi sistem koordinat dan pastikan sistem referensi koordinat atau kolom SRS diisi dengan EPSG:4326 yang menunjukan referensi spasial dengan berbasis

latitude dan longitude, selain Sistem koordinat terdapat bounding boxes

yang dapat digenerate latitude dan longitude dari data yang sudah dimasukan pada layer tersebut. Konfigurasi sistem referensi koordinat dan bounding box dapat dilihat pada Gambar 9.

4 Layer Preview

Setelah layer dibuat maka selanjutnya melihat peta yang bisa ditampilkan dengan menu layer preview dan terdapat tiga pilihan aplikasi untuk menampilkan peta yaitu Open layer, Google Earth dan GeoExplorer) tergantung kebutuhan. Pada penelitian ini aplikasi yang digunakan adalah GeoExplorer untuk lapisan user interface yang secara

default terintegrasi dengan OpenStreetMap.

5 Style

Indeks peta sudah dikelompokan berdasarkan Nilai NDVI, maka nilai-nilai NDVI tersebut diimplementasikan dalam SLD (Styled Layer

Descriptor) yang berformat xml pada Gambar 10.

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?> <StyledLayerDescriptor version="1.0.0" xsi:schemaLocation="http://www.opengis.net/sld StyledLayerDescriptor.xsd" xmlns="http://www.opengis.net/sld" xmlns:ogc="http://www.opengis.net/ogc" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"> <NamedLayer> <Name>Penutupan lahan</Name> <UserStyle>

<Title>Style dengan nilai NDVI</Title> <FeatureTypeStyle>

<FeatureTypeName>Feature</FeatureTypeName> <Rule>

Gambar 10 Style Peta penutupan lahan

Tahapan selanjutnya melakukan pewarnaan terhadap kelompok-kelompok yang telah terbentuk sesuai nilai indeks NDVI. Citra yang masih belum diberikan style ditunjukkan pada Gambar 11. Citra tahun 2009 yang sudah diberi style ditunjukkan Gambar 12 dan Gambar13 menunjukkan citra tahun 2014 yang sudah diberi style.

Gambar 11 Peta sebelum styling

Gambar 12 Peta tahun 2009 setelah styling

Gambar 13 Peta tahun 2014 setelah styling

Implementasi Antarmuka

Pertama kali peta diakses Getcapabilities() yaitu fungsi untuk memberikan perintah kepada server untuk melakukan pencarian data dan mengambil metadata dari data yang diinginkan. Saat permintaan layer terdapat permintaan GetMap()

yaitu fungsi untuk menampilkan lapisan peta yang telah memiliki referensi spasial , ukuran, skala dan geometri piksel yang identik. Penelitian ini akan

dilakukan overlay dengan modul yang lain yaitu modul vektor, karena pada penelitian ini hanya mengembangkan modul raster yakni sebagai peta dasar dari sistem yang dikembangkan, seperti pada Gambar 14.

Gambar 14 Implementasi antarmuka Implementasi Tile Caching

Agar performa saat menampilkan peta selalu terjaga maka berdasarkan arsitektur OpenGeo Suite penghubung antara GeoServer dan lapisan user interface yaitu GeoWebCache. GeoWebCache mampu menyimpan tile dari peta yang telah ditampilkan pada pengguna. Tile Caching di-generate saat gambar atau peta belum tersimpan dalam cache (seeding), jika sudah tersimpan maka langsung mengirim tile ke client. Penggunaan GeoWebCache Tidak hanya mempercepat performa tapi juga akan membutuhkan sumber daya yang lebih kecil di WMS

server.

Selain tile terdapat Metatile yakni bentukan dari beberapa tile. Defaultn

Metatile berukuran 4 dan default tile dimension adalah 256 x 256 piksel serta perbesaran sebanyak 22 kali. Cache disimpan di direktori data GeoServer dengan

nama “gwc”. Tabel 3 merupakan perhitungan waktu eksekusi menampilkan gambar peta tanpa style dan dengan style pada Tabel 4 menggunakan aplikasi

firebug.

Tabel 3 Waktu eksekusi peta tanpa style

Waktu eksekusi Total waktu Tanpa caching(s) Total Waktu Dengan caching(s) Selisih waktu Perbesaran pertama Perbesaran kedua Perbesaran ketiga 11.53 s 27.9 s 19.18 s 196 ms 269 ms 469 ms 11.334 s 27.631 s 18.711 s

Tabel 4 Waktu eksekusi peta dengan style

Waktu eksekusi Total waktu Tanpa caching(s) Total Waktu Dengan caching(s) Selisih waktu Perbesaran pertama Perbesaran kedua Perbesaran ketiga 37.17 s 30.89 s 17.9 s 24.42 s 31.33 s 18.08 s 12.75 s 0.44 s 0.18 s Evaluasi Prototipe

Pengujian dilakukan dengan melakukan pengujian terhadap fungsi-fungsi pada tampilan web pada Tabel 5.

Tabel 5 Pengujian fungsi peta

Pengujian Skenario Hasil Yang

diharapkan Hasil uji Keterangan GetCapabilities Mengakses alamat peta Bila tersambung dengan server, menampilkan peta sukses Menampilkan peta

GetMap Memilih layer

peta

Bila tersambung dengan server

maka layer peta akan ditampilkan

sukses Menampilkan

layer peta yang dipilih ZoomIn Memperbesar menuju ke arah yang diarahkan kursor dengan scroll Gambar menjadi lebih detil

sukses Peta berhasil diperbesar ZoomOut Memperkecil menuju ke arah yang diarahkan kursor dengan scroll Gambar menjadi lebih menjauh

sukses Peta berhasil diperkecil Efisiensi dengan caching Melakukan perbesaran peta Eksekusi waktu dengan tile caching lebih cepat daripada yang tidak menggunakan

gagal Server tidak dapat menyimpan

tile peta yang diberi style

Pada tahun 2009 sampai tahun 2014 terdapat perubahan kerapatan vegetasi di wilayah-wilayah indonesia. Berikut perubahan konstruksi vegetasi di wilayah Indonesia pada tahun 2009 dan 2014 pada Tabel 6.

Tabel 6 Peta Penutupan lahan 2009 dan 2014

Wilayah Tahun 2009 Tahun 2014

Sumatera Kalimantan Jawa dan Bali Nusa Tenggara Sulawesi

Wilayah Tahun 2009 Tahun 2014

Irian

Dalam dokumen Penanganan Data MODIS pada SIG Penutupan Lahan Berbasis OpenGeo Suite (Halaman 29-40)