METODE PENELITIAN
C. Prosedur Penelitian
3. Pengolahan Data
a. Pengolahan Citra Landsat 8 OLI
Dalam penelitian ini proses pengolahan data Citra menggunakan Software Exelis Envi 5.1 dan Arcgis 10.3. Pada tahap pengolahan data ini dapat dijabarkan secara lengkap, sebagai berikut :
26
Gambar 10. Diagram Alir Metode Penelitian
Adapun penjelasan dari gambar yang berupa langkah-langkah kerja penelitian adalah sebagai berikut :
27
1) Koreksi Geometrik
Koreksi geometrik dilakukan untuk membenarkan posisi, menggunakan acuan peta vektor 1 : 50.000 dan menggunakan sistem koreksi image to image dalam menentukan titik-titik GCP. Peta vektor ini didapat dari Dinas Pekerjaan Umum.
Gambar 11. Proses Koreksi Geometrik Image to Image.
Pada proses ini untuk pembuktian terhadap pernyataan dari USGS yang mengeluarkan Produk data Landsat 8 level 1T dengan karakteristik global akurasi 12 meter dan tingkat kepercayaan circular error (CE) 90%, yaitu menurut Purwadhi (2001), batas toleransi untuk kesalahan RMSe
dengan 20 buah Ground Control Point (GCP) yang diletakkan pada daerah tepi pulau yang mudah dikenali, misalkan teluk atau tanjung.
28
Adapun letak persebaran GCP tersebut pada citra adalah sebagai berikut.
Gambar 12. Lokasi 20 titik GCP 2) Koreksi Radiometrik
Pada penelitian ini digunakan 7 band multispektral (band 1 – 7) dimana nilai Digital Number menggunakan perhitungan matematis untuk menghasilkan informasi tertentu diimana pada konteks penelitian ini, berupa penurunan nilai sedimentasi berupa nilai dari Total Suspended Solid (TSS). Dalam proses penurunan algoritma untuk menghasilkan nilai TSS tersebut diperlukan proses koreksi radiometrik sekaligus digunakan untuk mengkonversi nilai digital number (DN) menjadi nilai radian kemudian dikonversi kembali menjadi nilai reflektansi yang dianggap mewakili nilai sebenarnya dari kemampuan suatu obyek dilapangan dalam memantulkan gelombang elektromagnetik.
Dalam proses konversi nilai tersebut dapat digunakan secara manual menggunakan persamaan (2), (3), dan (4) menggunakan tool band math. Pada penelitian ini digunakan Perangkat Lunak Exelis Envi
29
5.1 untuk koreksi radiometriknya, karena pada perangkat lunak tersebut koreksi dapat dilakukan secara otomatis.
Adapun proses koreksi radiometrik menggunakan Envi 5.1 sebagai berikut :
a) Input Data Landsat 8 OLI menggunakan data MTL.
Gambar 13. Tampilan Input Data Landsat menggunakan Metadata.
Beberapa persamaan yang digunakan untuk melakukan koreksi radiometrik menggunakan nilai-nilai yang terdapat pada metadata dengan format text.
b) Pada menu toolbox ketik radiometric maka akan muncul Radiometric Calibration. Kemudian pilih File Selection Multispectral.
30
c) Pada menu Radiometric Calibration klik Apply Flash Setting dan pada output file name buat nama file yang dibuat.
Gambar 15. Kotak Dialog tool QUAC.
d) Setelah proses koreksi menggunakan tool Quac, selanjutnya menggunakan tool FLAASH (Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Hypercubes). Ketik Flaash pada menu toolbox dan pilih FLAASH Atmospheric Correction.
Gambar 16. Proses Koreksi Radiometrik menggunakan tool FLAASH. e) Setelah itu akan muncul Model Input Parameters. Pada input
Radiance image, input file yang telah dilakukan Quac Parameter. Sesuaikan tanggal, jam perekaman, sensor type yaitu Multispectral Landsat 8 OLI. Dengan Atmospheric Model yaitu Tropis kemudian pilih Apply.
31
Gambar 17. Kotak Dialog tool FLAASH.
f) File yang dihasilkan pada Flaash Armospheric Correction kemudian akan konversi menggunakan Algoritma yang dikeluarkan oleh USGS. Algoritma yang digunakan adalah sebagai berikut :
(B1 LE 0)*0+(B1 GE 10000)*1+(B1 GT 0 and B1 LT 10000)* (B1)/10000
Gambar 18. Kotak Dialog tool Band Math.
Keterangan :
B1 : Band 1-7 ( Multispektral) LE : Less Equal
GE : Greater Equal GT : Greater Than
32
Tabel 5. Nilai Digital Number sebelum koreksi radiometrik
Tabel 6. Nilai Digital Number setelah koreksi radiometrik
Dari tabel diatas menunjukan pada proses koreksi radiometrik, nilai digital number sebelum koreksi radiometrik akan berada pada rentang 0 sampai 2 pangkat 16 atau sama dengan 65536 pixel value. Kemudian setelah dilakukannya proses koreksi radiometrik maka nilai tersebut berkisar diantara nilai 0-1, dari nilai tersebut menunjukan bahwa nilai tersebut adalah nilai reflektan yang akan hanya berada pada rentang nilai tersebut.
3) Pemotongan Citra / Resize Citra.
Pada tahap pemotongan ini dimaksudkan untuk memperkecil daerah pengamatan ke daerah studi yang diinginkan setelah proses koreksi Radiometrik. Pada tahap ini menggunakan Tool Resize Data.
Langkah-langkah yang dilakukan adalah :
Band Spektral
Data Value
Min Max Mean
Band 1 0 50090 5450.976077 Band 2 0 48427 6280.670045 Band 3 0 65535 7728.832871 Band 4 0 63502 6781.913807 Band 5 0 61082 7340.031994 Band 6 0 61309 8309.513827 Band 7 0 58933 8953.048169 Band Spektral Data Value
Min Max Mean
Band 1 0.000000 1.000000 0.083747 Band 2 0.000000 1.000000 0.072875 Band 3 0.000000 1.000000 0.071694 Band 4 0.000000 1.000000 0.066388 Band 5 0.000000 1.000000 0.095740 Band 6 0.000000 1.000000 0.066670 Band 7 0.000000 1.000000 0.049212
33
a). Jalankan Resize Data pada toolbox. Kemudian klik pada Spatial Subset.
Gambar 19. Kotak Dialog tool Resize Data.
b). Pada window Select Spatial Subset klik image. Pada resize Data Parameter isikan Sampel = 2021 dan Lines = 1717. Kemudian klik Choose dan Output Filename dengan nama file baru.
Gambar 20. Proses Pemotongan Citra.
c). Hasil daripada resize akan seperti gambar. Terlihat kotak biru sebagai batasan penelitian hasil resize data.
34
Gambar 21. Hasil Proses Pemotongan Citra.
4) Pemisahan awan.
Dalam penelitian ini pemilihan citra yang bebas dari awan sangat perlu untuk dilakukan. Akan tetapi pada beberapa citra yang diambil pada musim penghujan masih akan terdapat banyak awan. Untuk mengatasi hal tersebut citra yang memiliki relatif sedikit awan dihilangkan pengaruh awan tersebut dan untuk citra yang memiliki awan banyak tidak digunakan. Untuk menghilangkan pengaruh awan tersebut maka digunakan algoritma cloud masking yang bertujuan untuk membuat nilai reflektansi pada awan bernilai nol.
35
. Proses pemisahan ini menggunakan band 2 dan kemudian diolah dengan algoritma cloud masking. Algoritma yang digunakan adalah sebagai berikut :
Cloud Masking = (B2 GE 0.2)*0 + (B2 LT 0.2)*1
Keterangan :
B2 : band 2 pada reflektans citra Landsat 8-OLI GE : Greater Equal
LT : Less Than
Langkah-langkah yang dilakukan adalah :
a) Pada toolbox jalankan Band Math. Pada Enter an expression ketik algoritma Cloud Masking dengan menambahkan float. Kemudian klik OK.
36
b) Pada B3 pilih band 2 untuk awan, karena band 2 pada Landsat 8 digunakan untuk mendeteksi awan. Kemudian klik Choose dan Output Filename dengan nama file baru.
Gambar 23. Proses Pemilihan Band untuk mendeteksi awan.
37
5) Pemisahan Daratan dan Laut.
Dari proses ini untuk memisahkan daratan dan lautan, karena pada penelitian ini hanya membutuhkan nilai reflektan pada lautan. Pada tahap pemisahan Daratan dan Laut ini menggunakan metode ROI (Region of Interest), hal ini dimaksudkan untuk menghapuskan nilai digital dari karakter daratan karena obyek yang diamati berupa lautan. Sehingga dari proses ROI ini nilai digital daratan akan menjadi 0.
Langkah-langkah yang dilakukan adalah : a) Pada toolbox Envi pilih ROI Tool.
Gambar 25. Tool ROI
b) Kemudian lakukan digitasi pada seluruh daratan, hal ini dimaksudkan untuk membuang daratan tersebut.
38
c) Hasil pada digitasi daratan seperti pada gambar, kemudian simpan hasil digitasi tersebut dengan format *.efv (envi format).
Gambar 27. Hasil Proses Digitasi Metode ROI.
d) Kemudian buka hasil digitasi tersebut, dan menampalkan vektor hasil digitasi dengan citra yang telah diolah.
39
e) Akan muncul kotak dialog seperti pada gambar 25.
Gambar 29. Proses Konversi ROI ke format efv .
Gambar 30. Hasil Acuan Spasial Daratan
6) Perhitungan Nilai TSS Algoritma Syarif Budhiman.
Algoritma untuk menghitung nilai TSS dilakukan menggunakan software Exelis Envi 5.1, adapun persamaan algoritma tersebut yaitu
TSS (mg/l)= 8.1429* Exp(23.704*band merah). Langkah-langkah yang dilakukan adalah :
40
a) Masukan algoritma untuk menghitung nilai TSS tersebut dalam band math.
Gambar 31. Kotak Dialog Band Math.
b) Pilih band merah yaitu band 4, simpan dengan cara klik Choose dan pilih direktori penyimpanannya.
41
7) Proses Penggabungan / Overlay
Pada seluruh proses pengolahan sebelumnya, pada bagian citra baik itu awan, daratan, dan perhitungan TSS, perlu dilakukannya penggabungan dari seluruh perhitungan. Langkahnya melalui band math dengan menggunakan formula : float(B1*B2*B3)
Dimana : B1 : Acuan Pemisahan Awan B2 : Acuan Spasial Daratan B3 : Band Hasil Perhitungan TSS.
8) Proses Klasifikasi
Proses klasifikasi nilai TSS dilakukan untuk memudahkan dalam pembacaan nilai TSS tersebut. Proses tersebut menggunakan metode ROI ( Region of Interest )
a) Pada menu Basic Tool pilih Band Threshold to ROI.
42
b) Kemudian pilih, file TSS yang akan diklasifikasikan.
Gambar 34. Kotak Dialog Pemilihan File TSS.
c) Setelah itu maka akan muncul jendela ROI Parameter , pada jendela Band Threshold tersebut pengklasifikasian dengan interval 10 berdasarkan nilai Maksimal dan untuk lebih mudah dalam pembacaan nilai TSS, nilai tersebut ditunjukan pada tabel 6
Min : 0
Max : 310.534115 Mean : 4.440099 Stdev : 22.396
Tabel 7. Nilai TSS Sebelum Klasifikasi No Nilai TSS Jumlah Piksel Percent (%) 1 0 3342629 96.3278 2 18.266713 40280 1.1608 3 36.533425 17422 0.5021 4 54.800138 11623 0.335 5 73.06685 9177 0.2645 6 91.333563 7819 0.2253 7 109.600276 7730 0.2228 8 127.866988 6673 0.1923
43 No Nilai TSS Jumlah Piksel Percent (%) 9 146.133701 5440 0.1568 10 164.400414 4869 0.1403 11 182.667126 4581 0.132 12 200.933839 3849 0.1109 13 219.200551 2598 0.0749 14 237.467264 1701 0.049 15 255.733977 1198 0.0345 16 274.000689 858 0.0247 17 292.267402 468 0.0135 18 310.534115 308 0.0089
pada pengklasifikasian pertama (0-10 Min. Thresh Value =
Max Thresh Value =10 Name -1 .
K OK Klasifikasi dilakukan hingga mencapai nilai TSS maksimal yaitu 300 mg/l.
Gambar 35. Proses Klasifikasi Interval Konsentrasi TSS. 9) Proses Layout
Proses layout menggunakan ArcGIS 10.3. Setelah melakukan proses klasifikasi kemudian hasil klasifikasi tersebut di-export ke dalam bentuk shapefile. Kemudian add data shapefile tersebut, pada layer properties pilih Categories dan tambahkan semua Unique Values data tersebut, pada data yang tidak diklasifikasikan termasuk awan daratan beri warna
44
putih. Citra daratan pada hasil layout bukan Citra daratan tanggal 17 Mei 2015, Citra tersebut adalah Citra Landsat hasil perekaman 23 Februari 2014.
Gambar 36. Kotak Dialog Layer Properties ARCGIS.
b. Pengukuran nilai TSS
Pengukuran Total Suspended Solid (TSS) digunakan metode gravimetri. Menurut Standar Nasional Indonesia, dalam gravimetri terdapat 3 tahap pengerjaan, yaitu :
1) Preparasi sampel
a) Pisahkan partikel besar yang mengapung.
b) Residu yang berlebihan dalam saringan dapat mengering membentuk kerak dan menjebak air, untuk itu batasi contoh uji agar tidak menghasilkan residu lebih dari 200 mg.
45
c) Untuk contoh uji yang mengandung padatan terlarut tinggi, bilas residu yang menempel menggunakan aquades dalam kertas saring untuk memastikan zat yang terlarut telah benar-benar dihilangkan. d) Hindari melakukan penyaringan yang lebih lama, sebab untuk
mencegah penyumbatan oleh zat koloidal yang terperangkap pada saringan.
2) Preparasi kertas saring a)
Gambar 37. Proses Pengeringan Kertas Saring
b) Pindahkan kertas saring ke Desikator, dan tunggu hingga kertas saring dingin.
46
c) Pindahkan kertas saring dari corong ke cawan petri.
Gambar 39. Pemasangan kertas saring pada corong
3) Analisis TSS
a) Siapkan alat penyaringan kemudian basahi saringan dengan sedikit air suling atau aquades.
b) Aduk sampel sampai homogen kemudian pindahkan sebanyak 50 ml kedalam gelas ukur.
47
c) Kemudian masukkan sampel kedalam peralatan penyaringan dan tunggu sampai semua larutan melewati saringan.
Gambar 41. Proses pemasukan sampel ke kertas saring.
d) Pindahkan kertas saring secara hati-hati dari peralatan penyaring ke cawan petri.
e) Keringkan dalam oven selama 1 jam pada suhu 103°C sampai dengan 105°C, dinginkan dalam desikator selama 10-15 menit untuk menyeimbangkan suhu dan timbang.
f) Ulangi tahapan pengeringan, pendinginan dalam desikator, dan lakukan penimbangan sampai diperoleh berat konstan atau sampai perubahan berat lebih kecil dari 4% terhadap penimbangan sebelumnya atau lebih kecil dari 0,5 mg.