PEMBANGUNAN
SPATIOTEMPORAL DATA MODEL
PADA
TIPE DATA VEKTOR DENGAN KONSEP
EVENT-BASED
SPATIOTEMPORAL DATA MODEL
(ESTDM)
MUTI RELEGI
ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembangunan
Spatiotemporal Data Model pada Tipe Data Vektor dengan Konsep Event-based Spatiotemporal Data Model (ESTDM) adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2013
Muti Relegi
ABSTRAK
MUTI RELEGI. Pembangunan Spatiotemporal Data Model pada Tipe Data Vektor dengan Konsep Event-based Spatiotemporal Data Model. Dibimbing oleh ANNISA.
Data spatiotemporal adalah data spasial dengan informasi ruang, luas dan lokasi yang terdefinisi dengan jelas serta mengandung atribut temporal (waktu). Jenis perubahan pada data spatiotemporal yang beragam membutuhkan model data yang dapat menyimpan informasi tersebut. Penelitian ini membangun model data untuk data spatiotemporal dengan konsep event-based spatiotemporal data model
(ESTDM) yang juga mengakomodir penyimpanan data penyebab perubahan data spatiotemporal, jenis perubahan serta aksi perubahan yang dilakukan objek spasial. Data yang digunakan adalah data permukaan lahan suatu wilayah di Indonesia pada tahun 1994 dan 2001 yang merupakan data jenis poligon. Data ini diolah menggunakan konsep ESTDM sehingga dihasilkan model data yang sesuai serta dapat memberikan informasi dengan analisis kueri spatiotemporal. Terdapat delapan kueri spatiotemporal pada penelitian ini. Kueri tersebut digunakan untuk menganalisis perubahan objek berupa contains, overlaps, dan coveredby. Penerapan konsep event-based spatiotemporal data model pada data poligon membutuhkan jenis data yang lebih beragam dari segi perubahan spasial dan waktu pengamatan. Penggunaan kueri spatiotemporal yang lain dapat meningkatkan model data yang diusulkan.
Kata kunci: data poligon, event-based spatiotemporal data model, pemodelan data,
spatiotemporal
ABSTRAK
MUTI RELEGI. The Construction of Spatiotemporal Data Model in the Vector Data Type with Event-based Spatiotemporal Data Model Concept. Supervised by ANNISA.
Spatiotemporal data are spatial data with well-defined spatial, area, and location information, as well as temporal attribute (time). Various types of changes to the spatiotemporal data require a data model to store this information. This research constructed a data model for spatiotemporal data with event-based spatiotemporal data model (ESTDM) concept that can store the cause of spatiotemporal data changes, type of changes, and action of changes conducted by spatial objects. The used data were land surface area in Indonesia in 1994 and 2001 in the form of polygon vector data. The data were processed by the ESTDM concept in order to produce an appropriate data model that can provide the necessary information with spatiotemporal query analysis. There were eight spatiotemporal queries that were used to analyze the object changes, in the form of contain, overlap, and coveredby. It was found that the application of event-based spatiotemporal data model concept on the polygon data type requires a more diverse type of data in terms of spatial changes and longer observation time. Other spatiotemporal queries may be used to improve the proposed data model.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu Komputer
pada
Departemen Ilmu Komputer
PEMBANGUNAN
SPATIOTEMPORAL DATA MODEL
PADA TIPE
DATA VEKTOR DENGAN KONSEP
EVENT-BASED
SPATIOTEMPORAL DATA MODEL
(ESTDM)
MUTI RELEGI
ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Pembangunan Spatiotemporal Data Model pada Tipe Data Vektor dengan Konsep Event-based Spatiotemporal Data Model (ESTDM) Nama : Muti Relegi
NIM : G64080043
Disetujui oleh
Annisa, SKom, MKom Pembimbing I
Diketahui oleh
Dr Ir Agus Buono, MSi, MKom Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahuwata’ala atas segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul: Pembangunan Spatiotemporal Data Model pada Tipe Data Vektor dengan Konsep Event-based Spatiotemporal Data Model (ESTDM). Penelitian ini dilaksanakan mulai Februari 2012 sampai Maret 2013 di Departemen Ilmu Komputer Institut Pertanian Bogor.
Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini, antara lain:
1. Ibu Annisa, SKom, MKom selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan dengan sabar kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak dan Ibu tercinta, kakakku tersayang Putri Pratiwi, adik-adikku Muhammad Sabil dan Muhammad Thariq yang tiada henti-hentinya memberikan doa, kasih sayang, dan dukungan kepada penulis.
3. Ibu Dr Imas S. Sitanggang, SSi, MKom dan Bapak Hari Agung Adrianto, SKom, MSi selaku dosen penguji.
4. Putri Previa, Ariel Febrila Niswar, Riva Aktivia, Dyah Sulistyorini sebagai sahabat yang tiada henti-hentinya memberikan doa, kasih sayang, dan dukungan kepada penulis
5. Fahrul Irianto, Norma Agustina, Hutomo Triasmoro, Stevanus Eko Susanto, Ulfa Khaira sebagai teman satu bimbingan yang selalu memberikan masukan, saran, dan semangat kepada penulis.
6. Oki Maulana, Catur Purbo Yuwono atas segala bantuan dan ilmu yang diberikan kepada penulis dalam penyelesaian skripsi.
7. Panji, Eva, Ari, Wiggo, Ratu, Irma, Rita sebagai partner in crime penulis dalam menjalani kehidupan yang indah selama menjadi mahasiswa.
8. Halim, Dewi, Galuh, Diah, Rifky dan rekan-rekan Ilkomerz 45 serta rekan-rekan Kemdik 2012 atas segala kebersamaan, bantuan, motivasi, dan kenangan indah yang tidak akan pernah terlupakan.
Penulis menyadari bahwa masih terdapat kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2013
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL xi
DAFTAR GAMBAR xii
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 1
Ruang Lingkup Penelitian 1
TINJAUAN PUSTAKA 2
Data Titik, Garis dan Poligon (Burrough 1998) 2
Spatiotemporal 3
Tabel Bitemporal 4
Event-Based Spatiotemporal Data Model (ESTDM) 4
METODE 5
Praproses Data 5
Perancangan Konseptual 6
Perancangan Logika 8
Perancangan Fisik atau Implementasi 9
Analisis Hasil 10
HASIL DAN PEMBAHASAN 11
Model Data 11
Proses Modifikasi 11
Analisis dan Kueri 16
Sistem 19
SIMPULAN DAN SARAN 22
Simpulan 22
Saran 23
DAFTAR PUSTAKA 23
DAFTAR TABEL
1 Bitemporal 4
2 Contoh data dalam event 15
3 Contoh data dalam basemap 15 4 Contoh data dalam version 15
5 Contoh data dalam geografiinfo 15
6 Contoh data dalam proses 16
7 Hasil kueri a 17
8 Hasil kueri b 17
9 Hasil kueri c 18
10 Hasil kueri e 18
11 Hasil kueri f 18
12 Hasil kueri g 19
DAFTAR GAMBAR
1 Contoh keadaan titik hotspot (Kurniawan 2011) 2
2 Data line 2
3 Data polygon 3
4 Data spatiotemporal 3
5 Event-Based Spatiotemporal Data Model (ESTDM) (sumber: Peuquet 1995) 5
6 Diagram alir metode penelitian 6
7 Model data spatiotemporal tipe data vektor 7
8 Entity Relatioship Diagram (ERD) dengan pendekatan Event-based Spatiotemporal Data Model (ESTDM) 7 9 Skema data relasional dengan konsep ESTDM 8
10 Skema data relasional dengan pendekatan Event-based Spatiotemporal (Maryam 2009) 9 11 Perubahan overlaps 10
12 Perubahan coveredby 10
13 Perubahan contains 10
14 Update akibat evolusi objek 12
15 Update data geografi objek 13
16 Alur Insert Data 14
17 Peta data perubahan poligon 16
18 Perubahan overlaps pada poligon 16
19 Tampilan pilihan kueri 20
20 Hasil kueri 20
21 Tampilan login 21
22 Plugin PostGIS 21
23 Nama menjadi tahunbaru 22
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Data spatiotemporal memiliki karakteristik yang berbeda dengan data statis. Data spatiotemporal adalah data spasial dengan informasi ruang, luas, dan lokasi yang terdefinisi dengan jelas yang mengandung atribut temporal (waktu). Ketika terjadi perubahan pada data spasial dari suatu waktu ke waktu yang lain, maka data tersebut memiliki elemen waktu berupa valid time dan transaction time. Contoh data spatiotemporal yaitu hotspot kebakaran hutan yang dapat muncul (appear) dan menghilang (disappear), yakni pada waktu t0 titik hotspot muncul di suatu wilayah dan pada t1 titik hotspot tersebut menghilang pada wilayah tersebut. Sementara itu, data statis hanya menyimpan data sebelum terjadi perubahan dan setelah terjadi perubahan tanpa melihat kejadian di antaranya serta tidak menyimpan atribut perubahan terhadap waktu. Contoh data statis yaitu perubahan batas wilayah dua negara karena adanya kesepakatan antarnegara.
Perubahan data spatiotemporal disebabkan oleh kejadian seperti kebakaran hutan, banjir, gempa bumi, dan lainnya. Informasi kejadian ini perlu disimpan sebagai penyebab evolusi objek spatiotemporal. Oleh karena itu, digunakan konsep
event-based spatiotemporal data model yang mampu mencatat event sebagai penyebab perubahan serta menyimpan jenis perubahan dan aksi yang dilakukan oleh data spatiotemporal.
Beberapa penelitian terdahulu yang menggunakan konsep ESTDM di antaranya penelitian Maryam (2009) yang membuat pemodelan data spatiotemporal
dengan konsep ESTDM pada data poligon. Pemodelan ini hanya menyimpan data
spatiotemporal dengan batasan tersusun atas empat koordinat (x,y), sehingga tidak dapat menampung bentuk data yang lebih beragam atau kompleks. Berikutnya penelitian Kurniawan (2011) mengenai pemodelan data spatiotemporal dengan konsep ESTDM. Data yang digunakan berupa data titik hotspot kebakaran hutan di Indonesia. Pemodelan data ini terbatas untuk data dengan tipe titik serta jenis perubahan yang dapat dideteksi hanya berupa appear dan disappear.
Pada penelitian ini digunakan data tipe vektor berupa data spatiotemporal
objek poligon. Data vektor terdiri atas jenis poligon, poly-line, garis, dan titik. Pada data poligon ini telah ada titik dan garis sebagai atribut penyusunnya, sehingga diharapkan dapat dilihat bentuk model data yang dapat digunakan pada beberapa jenis data vektor.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini ialah menerapkan konsep Event-Based Spatiotemporal Data Model (ESTDM) dalam pembangunan spatiotemporal data model pada data
real berupa poligon sehingga dapat dilihat pemodelan data untuk data real.
Ruang Lingkup Penelitian
Gambar 3 Data polygon.
Spatiotemporal
Data spatiotemporal adalah data spasial yang mengandung atribut temporal (waktu). Ketika terjadi perubahan pada data spasial dari waktu ke waktu maka data spasial tersebut memiliki elemen waktu.
Contoh data pada Gambar 4, terlihat objek A berupa data spasial yang pada waktu t1 berbentuk persegi, berubah pada waktu t2 menjadi objek AB dan berubah kembali pada waktu tn menjadi objek B.
Gambar 4 Data spatiotemporal.
Perubahan data akan terjadi terus menerus sampai waktu saat proses perubahan berhenti (Rahim 2005). Pada data spasial berupa polygon atau line ada beberapa perubahan yang dapat terjadi (Maryam 2009), di antaranya:
a. Expansion: proses perubahan ukuran objek menjadi lebih besar. b. Contraction: proses perubahan objek menjadi lebih kecil. c. Appearance: Proses kemunculan suatu objek baru. d. Dissapearance: proses hilangnya suatu objek.
e. Split: proses objek terbagi menjadi beberapa objek lagi. Proses ini diikuti dengan proses appearance.
f. Union: proses dua atau lebih objek bergabung menjadi suatu objek. Proses ini diikuti dengan proses disappearance.
g. Stability: objek berada dalam keadaan yang sudah stabil.
Tabel Bitemporal
Tabel bitemporal adalah tabel yang menggabungkan kemampuan tabel
rollback dan tabel historis. Tabel rollback menyimpan informasi waktu ketika setiap informasi disimpan dalam database. Waktu saat informasi disimpan dalam
database disebut sebagai transaction time. Transaction time terdiri atas
transaction time start (Ts) dan transaction time end (Te). Tabel historis menyimpan informasi waktu berlakunya suatu informasi di dalam dunia nyata. Informasi waktu ini disebut sebagai valid time. Valid time terdiri atas valid time start (Vs) dan valid time end (Ve). Hanya tuple yang berlaku (memiliki informasi yang benar) yang disimpan dalam tabel historis (Annisa 2002). Tabel 1 adalah contoh tabel bitemporal.
Tabel 1 Tabel bitemporal
Nama Divisi Vs
Alice Pemasaran 15/01/1990 09/09/1993 05/01/1990 UC
Johan Produksi 01/05/1990 03/08/1994 30/05/1990 25/07/1994
Johan Distribusi 03/08/1994 NOW 25/07/1994 UC
Mary Akunting 14/02/1990 23/06/1994 24/06/1990 30/06/1994
Mary Distribusi 23/06/1994 NOW 30/06/1994 UC
Keterangan:
UC:Until change (diganti ketika ditambahkan data baru).
Now: Diganti ketika ditambahkan data baru.
Event-Based Spatiotemporal Data Model (ESTDM)
Model data spatiotemporal dengan pendekatan event-based menekankan pada tiga hal penting seperti version, proses, dan event. Version atau versi sebelumnya digunakan untuk merepresentasikan suatu objek yang menyusun suatu keadaan (state). Proses adalah aksi yang dilakukan suatu objek selama atau setelah kejadian (event) yang terjadi pada objek tersebut. Terdapat dua kelas dari proses spatiotemporal dasar, yaitu:
Evolusi dari single objek yang merepresentasikan perubahan dasar seperti appearance, disappearance, contraction, expansion, dan perubahan tematik objek.
Evolusi antara multiple objek yang melibatkan interaksi proses
spatiotemporal dari beberapa objek seperti union, split, dan
replacement. Proses-proses ini dapat diikuti dengan appearance dan
disappearance (Wang et al. 2005).
Gambar 5 menjelaskan konsep ESTDM yang memiliki beberapa komponen seperti header, base map, event, waktu, dan lainnya. Header sebagai penunjuk awal terhadap basemap yang merupakan keadaan awal dari objek spasial tanpa mengalami perubahan dan belum terkena event. Selanjutnya, setiap terjadi event
dapat berlangsung beberapa kali sehingga perubahan yang terjadi akibat event
-event yang berbeda tiap waktunya disimpan sesuai urutan terjadinya. Component
pada Gambar 5 menjelaskan bagian yang dimiliki objek yang berevolusi. Pada penelitian Puequet (1995) data yang digunakan merupakan data raster sehingga
component pada data model merupakan pixel-pixel yang mengalami perubahan.
Gambar 5 Event-Based Spatiotemporal Data Model (ESTDM) (Peuquet 1995)
METODE
Gambar 6 merupakan diagram alir untuk pembangunan model data spatiotemporal dengan data poligon. Langkah awal dari penelitian ini yaitu studi pustaka, pencarian dan penggalian informasi terkait dengan penelitian. Langkah kedua yaitu pra-proses data, data yang ada berupa poligon diolah agar dapat digunakan dalam langkah selanjutnya. Setelah itu dilakukan perancangan model konseptual yang lebih terjabarkan berupa pendefinisian entitas, pendefinisian relasi antarentitas, dan perancangan model data dengan kosep ESTDM. Langkah keempat yaitu perancangan logika yang terdiri atas pemilihan model database dan pemetaan model data. Selanjutnya dilakukan perancangan fisik dan implementasi. Terakhir dilakukan analisis dengan kueri sederhana.
Praproses Data
Data yang digunakan merupakan data lahan sebuah daerah di Indonesia tahun 1994 dan tahun 2001. Data diperoleh dari Departemen Ilmu Tanah IPB berupa data jenis poligon berbentuk vektor. Data yang ada diolah terlebih dahulu menggunakan QuantumGIS untuk melihat secara manual perubahan yang terjadi pada sebuah poligon. Jumlah poligon pada tahun 1994 yaitu 136 poligon dan pada tahun 2001 sebanyak 207 poligon. Hal ini disebabkan oleh adanya proses perubahan spasial pada poligon.
Informasi yang diperoleh dari data berupa jenis tanah, luas tanah, titik tengah poligon, serta bentuk geometri objek poligon. Beberapa komponen data yang dibutuhkan untuk penelitian ini tidak dipenuhi secara sempurna dari data yang ada sehingga dilakukan modifikasi dan penambahan data. Bentuk modifikasi yang dilakukan di antaranya asumsi bahwa beberapa tahun antara 1994 dan 2001 terjadi perubahan spasial. Sebagai contoh, pada tahun 1995 dilihat perubahan spasial poligon yang mengalami overlaps, pada tahun 1996 perubahan spasial
poligon yang mengalami contains dan pada tahun 1997 dilihat perubahan spasial berupa coveredby.
Gambar 6 Diagram alir metode penelitian.
Bentuk penambahan data pada penelitian ini berupa jenis kejadian atau
event yang menyebabkan perubahan spasial objek. Diasumsikan setiap event
menyebabkan beberapa perubahan objek poligon. Pada data real, event dapat berupa kebakaran hutan, banjir, gempa bumi, dan lainnya. Pada penelitian ini,
event digambarkan menjadi event A, B, C, dan seterusnya.
Perancangan Konseptual
Pada tahap konseptual dilakukan pemodelan data. Pemodelan data berdasarkan event-based spatiotemporal data model ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 7 Model data spatiotemporal tipe data vektor.
Terdapat header yang menunjuk ke basemap, waktu awal pencatatan dan waktu akhir pencatatan. Basemap berisi poligon awal saat waktu T0. Pada basemap
diasumsikan tidak ada satupun perubahan poligon. Pada penelitian ini yang dijadikan basemap adalah data pada tahun 1994.
Komponen pada perancangan ini mengacu pada model data di penelitian Puequet (1995). Namun, terdapat perbedaan antara model data penelitian ini dan Puequet (1995) yaitu pada komponen perubahan atau evolusi objek. Komponen perubahan yang dicatat pada penelitian ini adalah versi perubahan, aksi objek yang berevolusi, waktu terjadinya evolusi, dan geometri dari objek. Sementara itu, pada model data Peuquet (1995) yang dicatat perubahan pixel pada objek karena data yang digunakan berupa data raster.
Pada pemodelan data dengan ESTDM record disimpan setiap terjadinya
event pada waktu tertentu. Header menjadi penunjuk untuk event dan basemap
serta dapat mengakses event awal menuju event akhir atau event akhir menuju
event awal. Oleh karena itu, dapat diketahui perubahan objek yang terjadi akibat kejadian dari awal sampai akhir.
Pada Gambar 8 digambarkan model konseptual berupa Entity Relationship Diagram (ERD) dengan konsep ESTDM. Gambar 8 menerapkan entitas basemap
dan event yang merupakan komponen inti pada Gambar 7. Sedangkan entitas
version, proses dan geografiinfo merupakan komponen pencatatan evolusi perubahan pada objek spatiotemporal.
7
Gambar 8 Entity Relatioship Diagram (ERD) dengan pendekatan Event-based Spatiotemporal Data Model (ESTDM).
Keterangan :
Oid : Poligon id Vs : Valid Start T: waktu
Vsn : version dari objek Ve : Valid End Basemap: Peta dasar
Perancangan Logika
Perancangan logika merupakan tahapan untuk memetakan model konseptual ke model database yang akan dipakai. Pada pembangunan model data
spatiotemporal pada data poligon dengan menerapkan konsep ESTDM pada penelitian ini digunakan database relasional.
Pada Gambar 9 digambarkan skema data relasional yang menjelaskan hubungan antarrelasi dan juga atribut-atributnya serta pendefinisian kunci masing-masing entitas dan penerjemahan relasi ke dalam foreign key. Ada lima entitas yang muncul dari pemodelan data poligon pada penelitian ini, di antaranya
basemap, version, event, geografi_info, dan proses. Basemap merupakan penyimpanan awal objek spasial yang belum mengalami perubahan. Entitas
version menyimpan evolusi-evolusi yang terjadi pada objek spasial pada basemap.
Geografi_info merupakan entitas menyimpan informasi geografi dari objek spasial yang ada. Diasumsikan terjadi beberapa perubahan pada objek spasial pada entitas ini. Event merupakan entitas yang menyimpan kejadian-kejadian yang menyebabkan terjadinya perubahan pada objek spasial. Sementara itu, proses merupakan entitas yang menyimpan jenis perubahan yang dialami objek spasial.
Setiap entitas memiliki keterhubungan, seperti basemap dengan version
terdapat hubungan many to many, yakni terdapat geografi_info sebagai entitas asosiatif yang menghubungkan version dan basemap. Hubungan yang terjadi antara basemap dan geografi info adalah one to many. Hubungan version dengan geografi info juga one to many. Setiap primary key dari basemap dan version
menjadi foreign key pada geografi info.
Hubungan version dan proses adalah one to many, dengan setiap version
dapat mengalami beberapa proses dalam suatu waktu sementara hanya ada 1 proses yang dialami sebuah version. Sementara itu, hubungan proses dan event
yaitu one to many yakni satu event dapat menyebabkan beberapa proses, tetapi ada proses yang tidak disebabkan oleh event, yaitu ketika objek mengalami stability
atau tidak ada perubahan lagi.
Gambar 9 Skema data relasional dengan konsep ESTDM.
version id, objek id, valid time awal dan valid time akhir, serta transaksi waktu akhir pada database.
Tabel basemap terhubung dengan geografi_info sebagai entitas asosiatif antara basemap dan version. Entitas asosiatif merupakan entitas penghubung dua buah tabel yang memilki hubungan many to many. Setiap objek spasial pada
basemap memiliki informasi geografi begitu pula dengan version. Tabel version
terhubung dengan tabel proses. Tabel proses menyimpan version id dan event id sebagai foreign key. Pada tabel proses terdapat informasi jenis perubahan apa yang terjadi pada objek spasial, sedangkan tabel event menyimpan jenis event
yang terjadi serta waktu terjadinya event.
Analisis Hasil
Analisis objek dilakukan dengan menggunakan kueri. Berikut adalah contoh-contoh kueri yang dapat digunakan:
Mendaftarkan keadaan objek spasial tertentu yang mengalami perubahan
overlap dari tahun 1994 sampai tahun 2001. Gambar 11 menjelaskan keadaan
overlaps dua buah poligon. Sebagai contoh, poligon pertama saling tumpang tindih dengan poligon kedua. Keadaan yang seperti ini disebut overlaps.
Gambar 11 Perubahan overlaps.
Mendaftarkan keadaan objek spasial tertentu yang mengalami perubahan
coveredby dari tahun 1994 sampai tahun 2001. Gambar 12 menjelaskan keadaan coveredby dua buah poligon. Sebagai contoh, poligon pertama dilingkupi oleh poligon kedua. Keadaan seperti ini disebut coveredby.
Gambar 12 Perubahan coveredby.
Mendaftarkan objek spasial yang mengalami contains dari tahun 1994 sampai 2001. Gambar 13 menggambarkan keadaan contains dua buah poligon. Sebagai contoh, poligon pertama berada di dalam poligon ke dua. Keadaan seperti ini disebut contains.
Gambar 13 Perubahan contains.
Mendaftarkan objek spasial dalam keadaan stability dari tahun 1994 sampai tahun 2001. Stability adalah proses saat poligon tidak mengalami perubahan, atau dalam keadaan stabil dalam kurun waktu tertentu.
Kueri lainnya yang digunakan pada penelitian ini yang diakuisisi dari penelitian Maryam (2009), yaitu:
Mendaftarkan keadaan (luas wilayah atau tipe tanah) objek spasial tertentu pada waktu tertentu.
Mendaftarkan penyebab perubahan pada poligon.
Mendaftarkan evolusi yang dialami objectid 5 dan penyebab evolusinya.
Mendaftarkan objek yang belum pernah berubah.
Mendaftarkan event yang terjadi selama tahun 1996 (selesai dan berakhir di tahun 1996).
Mendaftarkan event yang terjadi tahun 1996 dan objek yang dipengaruhinya.
Mendata keadaan awal objectid 5.
Mendata keadaan objectid 5 setelah mengalami evolusi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Model Data
Pemodelan data yang dibuat berdasarkan analisis ESTDM, yang memperhatikan aspek event, version, dan proses yang terjadi pada sebuah objek. Dengan bentuk data yang didapatkan, data bertipe .shp diubah menjadi data jenis tabular dan disimpan dalam DBMS. Dilakukan penyesuaian beberapa entitas data dan tipe data pada tabel basemap, tabel geografiinfo, tabel version, tabel proses, dan tabel event.
Pada entitas event dilakukan penambahan data berupa jenis event yang terjadi. Entitas geografiinfo pada model ini menyimpan info geografi objek spasial baik yang telah mengalami perubahan atau yang belum. Pada entitas
version disimpan id setiap objek yang mengalami perubahan berserta perubahan setiap versinya. Pada basemap disimpan data baru dari poligon yang telah mengalami perubahan sebagai parents bagi poligon berikutnya yang telah berubah.
Proses Modifikasi
Pada tabel yang mengandung aspek waktu berupa valid time dan transaction time (tabel bitemporal) dilakukan modifikasi pada perancangan relasi-relasi. Modifikasi dilakukan pada saat insert, delete dan update data. Pada pembangunan
spatiotemporal data model pada data poligon, proses yang berlaku hanya proses
insert dan update. Proses delete tidak disertakan dalam proses modifikasi karena adanya kepentingan history dari data. Proses delete akan membuat data menjadi tidak sinkron (terjadi kesenjangan data).
Ketika terjadi perubahan atau evolusi objek maka diperiksa nilai waktu
valid time end (ve) dan transaction time end (Te) dari tabel basemap dan version.
Tabel basemap dan version merupakan tabel bitemporal yang mencatat waktu terjadinya data yang digunakan di dunia nyata dan waktu ketika data di-input-kan dalam database. Penambahan data pada kedua tabel ini menyebabkan nilai valid time end dan transaction time end akan berubah atau diganti secara berkala. Alur perubahan nilai valid time dan transaction time ini digambarkan pada Gambar 14.
Pada alur update data geografi sebuah objek dilakukan bila terjadi kesalahan
sawah, namun data ini tidak valid karena seharusnya bernilai pemukiman. Oleh karena itu, pada kondisi ini data diperbarui seperti alur update pada Gambar 15.
Gambar 14 Update akibat evolusi objek.
Proses insert dilakukan dengan terlebih dahulu meng-upload data keseluruhan peta baru ke dalam database. Kemudian akan dilakukan proses spasial dengan membandingkan data baru dengan data basemap terakhir untuk melihat perubahan dan mencatat jenis perubahan pada proses, serta versi baru dari poligon pada tabel version dan menyimpan basemap terbaru pada table basemap.
Penambahan event baru diasumsikan terjadi sama dengan waktu terjadinya perubahan pada poligon, sehingga saat terjadinya insert pada basemap dan version juga dilakukan penambahan event baru pada database. Alur penambahan data terdapat pada Gambar 16.
12
Selesai
Input Objectid
Ve dan Te akhir tabel version dan
basemap = now Objectid bernilai sama
Update record terakhir set Ve= waktu terjadi dan Te= waktu input pada
tabel version dan
basemap Mulai
Tidak
Gambar 15 Update data geografi objek.
Contoh kasus untuk modifikasi data jika terjadi perubahan pada poligon. Poligon 1, 2, 3, 4, dan 5 pada tanggal 1/1/1994 belum mengalami perubahan. Seluruh poligon disimpan dalam tabel basemap dengan valid start 1/1/1994. Pada tanggal 1/1/1995 terjadi banjir yang mengakibatkan poligon 1 dan 3 mengalami perubahan spasial. Setiap perubahan spasial poligon dicatat dalam tabel version
sebagai versi dari perubahan kemudian informasi perubahan geografi disimpan pada tabel geografiinfo. Jenis proses yang terjadi disimpan pada tabel proses. Ketika terjadi penyimpanan data baru, valid end data sebelumnya pada basemap
di-update menjadi tanggal terbaru. Pada tanggal 1/1/1996 terjadi kebakaran hutan yang menyebabkan perubahan pada poligon 2, 4, dan 5, kemudian pada tanggal 1-1-1997 terjadi gempa bumi yang menyebabkan perubahan pada poligon 5. Setiap terjadi perubahan pencatatan dilakukan seperti sebelumnya.
Bentuk penambahan data baru dan perubahan pada database terlihat pada Tabel 2 yang mencatat setiap kejadian dengan waktu terjadinya. Pada Tabel 3 dicatat keadaan poligon sebelum mengalami perubahan beserta waktu berlakunya data di dunia nyata dan di dalam database. Tabel 4 menyimpan objek yang
13
Mulai
Input Objectid
Objectid bernilai sama
Geom database = geom. Objectid yang di-input-kan
Update record dengan informasi terbaru, set Te sebelum dan Ts data baru =
waktu saat ini, Te = now
Selesai
Tidak
mengalami perubahan beserta waktu validnya data. Tabel 5 menyimpan informasi geografi dari setiap objek poligon baik sebelum mengalami perubahan dan setelah mengalami perubahan. Tabel 6 menyimpan aksi yang dilakukan objek ketika terkena event.
Gambar 16 Alur Insert Data.
Tabel 2 Contoh data dalam tabel event
EID Ename Vs Ve
1 Banjir 1-1-1995 1-1-1995
2 Kebakaran Hutan 1-1-1996 1-1-1996
3 Gempa bumi 1-1-1997 1-1-1997
Tabel 3 Contoh data dalam tabel basemap
bid oid Vs Ve Ts Te
0 1 1-1-1994 1-1-1995 2-7-2010 2-7-2011
0 2 1-1-1994 1-1-1996 2-7-2010 2-7-2012
0 3 1-1-1994 1-1-1995 2-7-2010 2-7-2011
0 4 1-1-1994 1-1-1996 2-7-2010 2-7-2012
0 5 1-1-1994 1-1-1996 2-7-2010 2-7-2012
1 1 1-1-1995 NULL 2-7-2011 NULL
1 3 1-1-1995 NULL 2-7-2011 NULL
2 2 1-1-1996 NULL 2-7-2012 NULL
2 4 1-1-1996 NULL 2-7-2012 NULL
2 5 1-1-1996 1-1-1997 2-7-2012 2-7-2013
3 5 1-1-1997 NULL 2-7-2013 NULL
Tabel 4 Contoh data dalam tabel version
Tabel 5 Contoh data dalam tabel geografiinfo
gid bid vid oid Jenistanah Luas x y geom
1 0 Null 1 Sawah 17 hectares 72055 9260 001030059600AD000A
2 0 Null 2 pemukiman 57 hectares 87942 20995 0010900174CFBFECA6C
3 0 Null 3 Hutan 450 hectares 45469 23359 000123AFE5678DEF56C
4 0 Null 4 Kebun 4 hectares 8927 82307 0237AEF56332FDE2343
5 0 Null 5 Rawa 2 hectares 28329 23209 00004234EFABCD3145
6 1 1 1 Sawah 19 hecatares 832974 81293 050123AFE5678DEF56C
7 1 1 3 Hutan 440 hectares 82394 23242 020123DFE5678DEF36C
8 2 1 2 Pemukiman 65 hectares 6237 3489 0123AF33678DEF5EF3
9 2 1 4 Kebun 1 hectares 543 239 0032144E5678DEF56C
10 2 1 5 Rawa 2,4 hectares 2929 2982 00123AFE5678DE3445
11 3 2 5 Rawa 0,8 hectares 7382 2829 00123A532234AEDCF
Vid oid Vs Ve Ts Te
1 1 1-1-1995 Null 2-7-2011 Null
1 3 1-1-1995 Null 2-7-2011 Null
1 2 1-1-1996 Null 2-7-2012 Null
1 4 1-1-1996 Null 2-7-2012 Null
1 5 1-1-1996 1-1-1997 2-7-2012 2-7-2013
2 5 1-1-1997 Null 2-7-2013 Null
beberapa perubahan untuk beberapa tahun dan dapat dilakukan analisis dari aspek spasial dan temporal.
DBMS yang digunakan yaitu PostgreSQL. PostgreSQL dilengkapi dengan tambahan fitur Postgis yang sudah mendukung pencatatan dan fungsi-fungsi spasial. Dilakukan pengujian hasil dengan kueri yang pernah digunakan pada penelitian Maryam 2009 dan dilakukan penyesuaian kueri dengan data yang ada. Contoh beberapa kueri yang dipergunakan yaitu :
a Mendaftarkan keadaan (luas wilayah atau tipe tanah) objek spasial tertentu pada waktu tertentu.
Kueri: keadaan poligon objectid=10 pada tanggal 12/12/1995
select geografiinfo.id, geografiinfo.landuse, geografiinfo.luas from geografiinfo inner join basemap on geografiinfo.bid=basemap.bid where basemap.vs<='1995-12-12'
and basemap.objectid=geografiinfo.objectid and geografiinfo.objectid='10'
Informasi yang didapatkan dari kueri pada Tabel 7 yaitu keadaan poligon 10 pada waktu yang di-input-kan adalah keadaan tanah berupa pemukiman dengan luas 4.579 hektar.
Tabel 7 Hasil kueri a
Objectid Landuse luas 10 Pemukiman 4,579 Ha
b Mendaftarkan penyebab perubahan pada poligon objectid 5.
select event.ename from event inner join proses on proses.eid=event.eid where objectid='5'
Informasi yang didapatkan dari kueri pada Tabel 8, penyebab perubahan yang terjadi pada poligon 5 adalah event A dan event B.
Tabel 8 Hasil kueri b
Event A B
c Mendaftarkan evolusi yang dialami objectid 5 dan penyebab evolusinya.
select pro.objectid, pro.vid, pro.prosesname, event.ename from (select proses.eid, proses.prosesname, geografiinfo.bid, geografiinfo.vid, geografiinfo.objectid from geografiinfo inner join proses on
geografiinfo.vid=proses.vid where proses.objectid=geografiinfo.objectid and
proses.objectid='5') as pro, event where pro.eid=event.eid
and pro.objectid='5'
Informasi yang didapatkan dari kueri pada Tabel 9, evolusi yang terjadi pada poligon 5 dan penyebabkan adalah evolusi pertama berupa overlap disebabkan oleh event A dan evolusi ke dua berupa contain disebabkan oleh event B.
Tabel 9 Hasil kueri c
Objectid Vid Prosesname Eventname
5 2 Contain B
5 1 Overlap A
d Mendaftarkan objek yang belum pernah berubah.
select basemap.objectid from basemap where basemap.vs is Null and basemap.bid=0
Hasil kueri: no rows. Informasi yang diperoleh adalah semua poligon mengalami evolusi.
e Mendaftarkan event yang terjadi selama tahun 1996 (selesai dan berakhir di tahun 1996).
select event.ename from event where event.vs<='1996-10-10'
Informasi yang didapatkan dari kueri pada Tabel 10, event yang terjadi pada waktu yang diinputkan adalah event A dan event B.
Tabel 10 Hasil kueri e
Event A B
f Mendaftarkan event yang terjadi tahun 1996 dan objek apa saja yang dipengaruhinya.
select event.ename,event.ve, event.vs, pro.objectid, pro.vid from (select proses.objectid, proses.eid, version.ve, version.vid from proses inner join version on version.vid=proses.vid where version.ve<='1996-10-10') as pro, event where pro.eid=event.eid and
event.ve<='1996-10-10' group by pro.objectid, event.ename, event.vs, event.ve, pro.vid order by objectid, event.ename, event.ve, event.vs, pro.vid
Tabel 11 merupakan 3 dari 34 hasil kueri yang diperoleh. Event yang terjadi pada waktu yang diinputkan yaitu event B yang menyebabkan evolusi pada poligon 2 dan event A yang menyebabkan evolusi pada poligon 4 dan 5.
Tabel 11 Hasil kueri f
Objectid Vs Ve eventname 2 1996-10-10 1996-10-10 B 4 1995-10-10 1995-10-10 A 5 1995-10-10 1995-10-10 A
g Mendata keadaan awal objectid 5.
select geografiinfo.luas, geografiinfo.landuse from geografiinfo where geografiinfo.bid=0 and
geografiinfo.objectid='5'
Informasi yang didapatkan pada Tabel 12 adalah keadaan awal poligon 5 sebelum mengalami evolusi keadaan tanah berupa hutan/semak belukar dengan luas 207,924 hektar.
h Mendata keadaan objectid 5 setelah mengalami evolusi.
select geografiinfo.luas, geografiinfo.landuse, geografiinfo.vid from geografiinfo where geografiinfo.bid!=0 and geografiinfo.objectid='5'
Informasi yang didapatkan dari kueri pada Tabel 13 adalah keadaan poligon 5 setelah mengalami evolusi pertama keadaan tanah berupa hutan/semak belukar dengan luas 133,393 hektar sedangkan pada evolusi ke dua keadaan tanah berupa hutan/semak belukar dengan luas 21.142 hektar.
Tabel 13 Hasil kueri h
Objectid Landuse luas vid 5 Hutan semak/belukar 133.393 1
5 Hutan semak/belukar 21.141 2
Sistem
Pada penelitian kali ini dirancang sebuah sistem berbasis web guna menganalisis model data spatiotemporal pada penelitian ini. Sistem dibagi menjadi dua bagian, sistem untuk user biasa dan user admin. Pengguna biasa dapat menggunakan sistem untuk melihat hasil dari beberapa kueri yang disediakan. Kueri ditampilkan dengan pilihan radio button. Tampilan untuk pengguna biasa dapat dilihat pada Gambar 19, sedangkan hasil dari kueri akan ditampilkan dalam bentuk tabel pada Gambar 20.
Sistem untuk admin memiliki beberapa fungsi di antaranya fungsi login dan
logout, penambahan record data, serta update data. Fungsi login pada Gambar 21 dan logout dengan menginputkan username dan password admin untuk dapat mengakses fungsi-fungsi admin lainnya.
Penambahan file data pada database melalui sistem dilakukan dengan meng-upload file dengan format SHP. Kemudian, sistem akan melakukan pembandingan data baru dengan data pada database dan mencatat perubahan yang terjadi. Sistem ini menggunakan plug in untuk fungsi upload dari PostGIS sehingga ada beberapa hal yang harus disesuaikan ketika pengunggahan, seperti diharuskan melakukan login ke database dengan meng-input-kan data yang sesuai seperti pada Gambar 22.
Default dari penambahan file dengan format SHP untuk nama tabel pada
database adalah nama file SHP yang ditambahkan. Oleh karena itu, dilakukan penggantian nama tabel menjadi tahunbaru agar pengerjaan kueri dapat dilakukan tanpa terjadi error. Gambar 23 menunjukkan perubahan nama tabel menjadi
tahunbaru.
Proses update dilakukan bila terjadi kesalahan input pada informasi geografi poligon, misalnya objek poligon yang memiliki jenis tanah pemukiman tercatatobjek poligon yang memiliki jenis tanah pemukiman tercatat sebagai sawah pada database sehingga dilakukan pembaruan informasi. Tahap awal alur modifikasi data dilakukan dengan pemilihan objectid poligon yang ingin diperbarui. Selanjutnya memilih data dari objectid serta mengisi data yang
Gambar 19 Tampilan pilihan kueri.
20
Gambar 20 Hasil kueri.
Gambar 21 Tampilan login.
akan ... ...
Gambar 24 Tampilan update data.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan
Pembangunan spatiotemporal data model dengan konsep event-based spatiotemporal data model dapat diimplementasikan pada data vektor berupa poligon. Penggunaan konsep ESTDM pada pembangunan model data pada penelitian ini memungkinkan disimpannya informasi-informasi terkait penyebab perubahan spasial dan aksi evolusi yang dilakukan objek. Model data ini menjadi alternatif dari jenis data poligon serta sudah dapat memberikan informasi yang dibutuhkan mengenai data spatiotemporal. Terdapat delapan kueri spatiotemporal yang digunakan untuk menganalisis perubahan objek berupa contains, overlaps,
dan coveredby pada penelitian ini. Namun, keterbatasan data berupa tidak adanya Gambar 23 Nama tabel menjadi tahunbaru.
jenis kejadian yang menyebabkan perubahan spasial objek serta waktu valid dari perubahan-perubahan yang terjadi menyebabkan kurang maksimalnya informasi yang bisa digali.
Penerapan konsep event-based spatiotemporal data model pada data jenis poligon ini membutuhkan jenis data yang lebih beragam dari segi perubahan spasial dan pencatatan waktu dengan interval yang lebih panjang.
Saran
Saran-saran yang dapat diberikan untuk pembuatan model data spatiotemporal pada data jenis polygon dengan konsep ESTDM ini agar lebih baik sebagai berikut:
Penggunaan data dengan interval waktu yang lebih panjang, sehingga dapat digunakan query temporal dan penggalian informasi yang lebih luas.
Penggunaan data yang memiliki informasi kejadian yang menyebabkan evolusi pada objek.
Saran lainnya untuk mengembangkan hasil model data pada penelitian ini di antaranya memperbaiki GUI sistem agar memudahkan user dalam menambahkan atau mengedit data spasial serta menggunakan spatiotemporal data model dengan konsep event-based spatiotemporal data model untuk pembangunan
spatiotemporal data warehouse.
DAFTAR PUSTAKA
Annisa. 2002. Penerapan konsep basis data temporal pada basis data relasional [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Burrough PA, McDonnell RA. 1998. Principles of Geographical Information System. New York City: Oxford University Press.
Kurniawan Y. 2011. Pembangunan spatiotemporal data model pada data hotspot dengan konsep Event-Based Spatiotemporal Data Model (ESTDM) [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Maryam MS. 2009. Pembuatan database dengan pendekatan Event-Based Spatiotemporal [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Peuqeut DJ, Duan N. 1995. An Event-Based Spatiotemporal Data Model
(ESTDM) for Temporal Analysis of Geographical Data. Pennsylvania: Taylor & Francis Ltd.
Rahim MS, dkk. 2005. A Review on Spatiotemporal Data Model for Managing Fara Movement in Geographical Information System (GIS). Johor: Fakultas Sains Komputer dan Sistem Informasi, Universitas Teknologi Malaysia.
Wang S. Nakayama K. Kobayashi Y. Maekawa M. 2005. An event based spatiotemporal approach. ECTI Transaction on Computer and Information Theory. 1: 15-23.
Yuan M. 2007. Temporal GIS and Spatio Temporal Modeling. Norman: Departement of Geography, The University of Oklahoma.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Padang pada tanggal 26 Juni 1990 dari pasangan Muzzamil dan Erniwati. Penulis merupakan anak kedua dari empat bersaudara.
Pada tahun 2008, penulis lulus dari SMA Negeri 3 Padang. Pada tahun yang sama, penulis diterima sebagai mahasiswa di Departemen Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB. Pada bulan Juli-Agustus 2011 penulis melaksanakan kegiatan Praktik Kerja Lapangan di Badan Pengawas Keuangan Republik Indonesia (BPK RI).
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam organisasi kemahasiswaan. Pada tahun 2011, penulis aktif dalam Himpunan Profesi Ilmu Komputer (Himalkom) sebagai staf Departemen Human Resource Develompment (HRD). Pada tahun 2012, penulis aktif dalam organisasi Badan Eksekutif Mahasiswa Keluarga Mahasiswa (BEM KM) IPB sebagai sekretaris Kementerian Pendidikan.
