DAFTAR LAMPIRAN
3. METODOLOGI PENELITIAN
3.3 Proses Pengolahan Data Citra Satelit
Pengolahan data dari citra satelit hingga menghasilkan output kajian secara umum terlihat pada Gambar 7. Kanal-kanal pada satelit Landsat TM yang digunakan hanya kanal 1 (biru), kanal 2 (hijau), dan kanal 3 (merah) untuk memperoleh nilai reflektansi. Transformasi yang digunakan untuk menduga konsentrasi TSS dan transparansi perairan adalah kromatisiti kanal biru.
Citra Satelit Landsat
Koreksi Citra
Metode Cos(t) Model
Reflektansi Kanal 1, 2, dan 3
Pengembangan Model
Hipotesis dan asumsi
Pengujian Model
Memenuhi Syarat
Model Hubungan
Pemetaan TSS dan Transparansi Perairan
Tidak
Ya
3.3.1 Koreksi Citra
Perairan Teluk Jakarta merupakan daerah penelitian yang dikaji, oleh karena itu data citra satelit Landsat-7 ETM di potong (crpping) terlebih dahulu untuk mempersempit daerah kajian yang akan di olah. Koordinat citra perairan Teluk Jakarta adalah 5° 53’ 23.3” LS - 6° 07’ 46.9” LS dan 106° 37’ 10.9” BT - 107° 01’ 40.8” BT.
Citra yang telah di potong kemudian dilakukan koreksi atmosferik. Citra satelit Landsat-7 ETM yang diperoleh melalui situs USGS sudah terkoreksi secara geometrik, sehingga tidak perlu dilakukan koreksi geometrik.
Koreksi atmosferik dilakukan untuk mengurangi kesalahan akibat efek atmosferik yang disebabkan perbedaan sudut elevasi matahari dan jarak matahari-bumi saat penerimaan data yang berbeda waktu. Koreksi atmosferik juga
dilakukan untuk menghilangkan path radiance (noise angkasa). Koreksi
atmosferik dapat dilakukan salah satunya dengan metode histogram adjustment. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
DNijk (setelah dikoreksi) = DNijk (sebelum dikoreksi) - DN biask...………..… (pers. 1) Keterangan: DN = digital number
i = piksel baris ke-i j = piksel kolom ke-j k = citra kanal ke-k
Nilai digital terkoreksi (pers. 1) kemudian dirubah menjadi nilai radiansi menggunakan gain dan offset yang diperoleh pada header (keterangan data citra), selanjutnya nilai radiansi tersebut dirubah menjadi nilai reflektansi menggunakan nilai solar irradiance, sudut elevasi matahari, dan jarak matahari-bumi.
Pada penelitian ini digunakan perangkat lunak Idrisi Andes, didalamnya sudah tersedia modul program koreksi atmosferik (ATMOSC). Metode koreksi
atmosferik yang digunakan adalah Cos(t) model yang terdapat pada modul ATMOSC di dalam perangkat lunak Idrisi Andes. Koreksi atmosferik dengan metode Cos(t) model dikembangkan oleh Chavez yang meliputi elemen Dark Object Subtraction model (untuk haze removal) ditambah prosedur untuk estimasi efek absorpsi oleh gas-gas atmosferik dan Rayleigh scattering. Di dalam
perangkat lunak Idrisi Andes, metode Cos(t) model juga dilakukan koreksi
radiometrik dengan mengoreksi sun elevation pencitraan satelit untuk mengurangi pengaruh gas-gas atmosferik. Metode koreksi radiometrik yang digunakan adalah Lmaks dan Lmin yaitu nilai radiansi pada Digital Number (DN) minimum dan Digital Number (DN) maksimum dengan output berupa nilai reflektansi masing-masing kanal citra Landsat yang berada pada kisaran 0 sampai 1. Informasi mengenai sun elevation serta nilai Lmaks dan Lmin dapat dilihat pula pada header yang terdapat pada citra Landsat.
3.3.2 Pengembangan Model
Pendugaan konsentrasi TSS dan transparansi perairan Teluk Jakarta dilakukan untuk 2 musim, yaitu musim hujan (November - April) dan musim kemarau (Mei - Oktober). Pengembangan model untuk menduga konsentrasi TSS dan
transparansi perairan dilakukan dengan kombinasi dari nilai-nilai reflektansi pada kanal 1, kanal 2, dan kanal 3. Reflektansi spektral atau perbandingan reflektansi yang digunakan untuk menduga parameter TSS dan transparansi perairan dapat berupa reflektansi pada kanal tunggal, rasio antar kanal, maupun transformasi kromatisiti antar kanal dari citra Landsat.
Model yang digunakan berupa persamaan regresi yang diharapkan memiliki koefisien determinasi (R2) tertinggi, dimana y merupakan nilai parameter yang di uji (data in situ konsentrasi TSS dan transparansi perairan) dan x merupakan kombinasi reflektansi pada kanal yang digunakan (transformasi reflektansi kanal biru). Contoh-contoh bentuk persamaan regresi dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Bentuk Persamaan Regresi untuk model Hubungan
No. Model Hubungan Bentuk Model
1 Regresi linear y = a + bx 2 Eksponensial y = a*exp(bx) 3 Polynomial (orde 2) y = a + b*x2 + b1*x 4 Polynomial (orde 3) y = a + b*x3 + b1*x2 + b2*x 5 Logaritmik y = a*ln(x) + b 6 Power y = a*xb
Berdasarkan penelitian Wouthuyzen et al. (2008), transformasi reflektansi pada kanal 1 (biru), kanal 2 (hijau), dan kanal 3 (merah) adalah sebagai berikut: 1. Rasio kanal biru / hijau = kanal 1
kanal 2
2. Rasio kanal biru / merah = kanal 1
kanal 3
3. Rasio kanal hijau / merah = kanal 2
kanal 3
4. Kromatisiti biru = kanal 1
(kanal 1 kanal 2 kanal 3)
5. Kromatisiti hijau = kanal 2
(kanal 1 kanal 2 kanal 3)
6. Kromatisiti hijau = kanal 3
3.3.3 Asumsi dan Hipotesis Model
Setelah terpilih persamaan regresi dari pengembangan model kemudian dibuat suatu hipotesis dan asumsi untuk mempermudah dalam penerapan dan pengujian model tersebut.
Sebuah hipotesis atau asumsi yang dibuat saat pengembangan model akan di uji apakah dapat diterima atau ditolak (sesuai hipotesis), yang artinya apakah model tersebut dapat digunakan untuk menduga konsentrasi TSS dan transparansi perairan Teluk Jakarta atau tidak.
Asumsi yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahwa kondisi
oseanografis perairan Teluk Jakarta pada saat pengambilan data lapangan maupun data penginderaan jauh dengan citra satelit Landsat tidak banyak berubah, karena masih dalam pengaruh musim yang sama (musim kemarau atau musim hujan).
Hipotesis secara umum adalah nilai pendugaan konsentrasi TSS dan
transparansi perairan Teluk Jakarta dari data Landsat melalui hasil pengembangan model akan sama dengan hasil pengukuran TSS dan transparansi perairan secara in situ.
3.3.4 Pendugaan Model
Pendugaan model dilakukan dengan dua parameter kualitas perairan, yaitu TSS dan transparansi perairan Teluk Jakarta yang dilihat berdasarkan nilai pantulan (reflektansi) cahaya tampak dari badan air sesuai pada kanal-kanal citra satelit Landsat. Kondisi perairan Teluk Jakarta sangat dinamis sehingga
pengembangan model dibagi dalam 2 musim yaitu musim kemarau (Mei - Oktober) dan musim hujan (November - April) dari tahun 2004-2009.
Model hubungan yang dikembangkan adalah model empiris menggunakan persamaan regresi antara konsentrasi TSS dan transparansi perairan in situ dengan nilai reflektansi kanal tunggal, rasio antar kanal, maupun transformasi kromatisiti kanal biru, hijau, atau merah. Pendugaan konsentrasi TSS pada musim kemarau dan hujan menggunakan transformasi kromatisiti kanal biru dengan persamaan regresi model polynomial orde 3. Pendugaan transparansi perairan pada musim kemarau juga digunakan transformasi kromatisiti kanal biru dengan persamaan regresi model power untuk musim kemarau dan pada musim hujan digunakan persamaan regresi model polynomial orde 2.
Dari beberapa model pendugaan yang dihasilkan, kemudian dipilih model hubungan terbaik yang memiliki koefisien determinasi (R2) tertinggi dan simpangan akar nilai tengah (RMS error) terkecil untuk analisis lanjutan. Koefisien determinasi (R2) merupakan kriteria kecocokan model yang berkisar antara 0 hingga 1, dalam keadaan ideal koefisien determinasi mendekati angka 1. Nilai R2 sebagai pengukur keeratan hubungan antara peubah y sebagai peubah respons (variabel tak bebas) dan peubah x (variabel bebas). Semakin dekat nilai R2 dengan nilai 1, maka semakin dekat pula titik pengamatan ke garis regresinya dan model tersebut semakin baik (Aunuddin, 1989).
Nilai R2 dan RMS error akan berbanding terbalik, yaitu apabila nilai R2 tinggi maka harus dihasilkan RMS error yang kecil. Nilai RMS error mendekati angka nol (0) menunjukkan model dugaan semakin baik.
RMS error = ... (pers. 2) dimana n merupakan jumlah data.
3.3.5 Validasi Data
Setelah diperoleh nilai koefisien determinasi (R2) dan RMS error yang paling baik, untuk meyakinkan apakah model yang digunakan benar-benar teruji, maka dilakukan validasi data. Validasi data bertujuan untuk mengetahui perbedaan antara nilai pendugaan konsentrasi TSS dan transparansi perairan dari
pengembangan model yang terbentuk dengan data in situ konsentrasi TSS dan transparansi perairan. Dalam kajian ini digunakan uji beda nilai tengah dua arah (uji-t).
Hipotesis yang digunakan dalam uji-t adalah (Walpole, 1995): H0: 1 = 2
H1: 1 2
dimana: H0 adalah apabila nilai tengah konsentrasi TSS dan transparansi perairan in situ sama dengan nilai tengah pendugaan konsentrasi TSS dan transparansi perairan
H1 adalah apabila nilai tengah konsentrasi TSS dan transparansi in situ perairan tidak sama dengan nilai tengah pendugaan konsentrasi TSS dan transparansi perairan
1 adalah nilai tengah konsentrasi TSS dan transparansi perairan in situ
2 adalah nilai tengah pendugaan konsentrasi TSS dan transparansi perairan
Dari hipotesis tersebut diharapkan bahwa antara nilai tengah konsentrasi TSS dan transparansi perairan in situ dengan nilai tengah pendugaan konsentrasi TSS dan transparansi perairan tidak berbeda nyata ( 1 = 2) atau terima H0 sehingga model hubungan yang terbentuk tervalidasi dengan baik untuk menduga
konsentrasi TSS dan transparansi perairan Teluk Jakarta pada musim kemarau dan musim hujan.
Selain menggunakan uji-t, juga digunakan uji-F dengan parameter dan hipotesis yang berbeda. Parameter yang diujikan dalam uji-F adalah antara konsentrasi TSS hasil pendugaan dengan transparansi perairan hasil pendugaan dari model hubungan yang terbentuk. Uji-F dilakukan untuk membuktikan ada tidaknya hubungan saling mempengaruhi antara konsentrasi TSS dengan tranparansi perairan.
Hipotesis yang digunakan dalam uji-F adalah (Walpole, 1995): H0: = 0
H1: 0
dimana: H0 adalah apabila ada hubungan yang nyata antara konsentrasi TSS dan transparansi perairan hasil pendugaan
H1 adalah apabila tidak ada hubungan yang nyata antara konsentrasi TSS dan transparansi perairan hasil pendugaan
adalah nilai pendugaan TSS dan transparansi perairan
Dari hipotesis tersebut diharapkan bahwa ada hubungan yang nyata (terima H0) antara hasil pendugaan konsentrasi TSS dan transparansi perairan dari pengembangan model, dimana konsentrasi TSS merupakan variabel bebas
(komponen x) dan transparansi perairan merupakan variabel tak bebas (komponen y), sehingga diperoleh hubungan dimana konsentrasi TSS akan mempengaruhi kondisi transparansi perairan.
Uji-t dilakukan dengan uji dua arah, yang akan dilihat adalah nilai t-hitung dengan t-critical two tail (t-tabel). Nilai dari t-tabel akan menjadi batas penolakan
dari H0. Sedangkan untuk uji-F melalui analisis regresi akan menghasilkan nilai-nilai seperti pada Tabel 6.
Tabel 6. Analisis Sidik Ragam Regresi untuk Uji-F Sumber keragaman Derajat Bebas Jumlah Kuadrat Kuadrat
Tengah Fhitung Ftabel Nilai Tengah Kolom k - 1 JKK KTK KTS KTK (α, DB1, DB2) Galat k.(n-1) JKG KTG Total nk - 1 JKT Keterangan : k = jumlah data p = jumlah variabel
JKT (Jumlah Kuadrat Total) = Σy2
JKR (Jumlah Kuadrat Regresi) = b Σxy JKS (Jumlah Kuadrat Sisa) = JKT - JKR
= Σy2
- b Σxy KTR (Kuadrat Tengah Sisa) =
1 -p JKR
3.4 Pemetaan Konsentrasi TSS dan Transparansi Perairan Teluk Jakarta