Penanganan Data MODIS pada SIG Penutupan Lahan Berbasis OpenGeo Suite

PENANGANAN DATA MODIS PADA SIG PENUTUPAN LAHAN

BERBASIS OPENGEO SUITE

GANI GAIRAH ADHIKARA

DEPARTEMEN 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 Penanganan Data MODIS pada SIG Penutupan Lahan Berbasis OpenGeo Suite benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. 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, Januari 2015

Gani Gairah Adhikara

ABSTRAK

GANI GAIRAH ADHIKARA. Penanganan Data MODIS pada SIG Penutupan Lahan Berbasis OpenGeo Suite. Dibimbing oleh HARI AGUNG ADRIANTO.

Perubahan lahan atau konversi lahan setiap saat bergerak secara dinamis, baik secara alami maupun oleh tangan manusia. Maka dari itu perlu penanganan untuk memantau pergerakan perubahan lahan yaitu dengan sistem yang bisa memantau penutupan lahan di wilayah Indonesia khususnya. Teknologi penginderaan jauh membantu untuk mendapatkan citra bumi dengan satelit, salah satunya satelit Terra yang merekam citra MODIS penutupan lahan. Pengembangan Sistem Informasi Geografi penutupan lahan memanfaatkan citra dari satelit Terra dengan sensor MODIS yaitu citra MODIS-MOD13Q1 dengan menggunakan indeks NDVI untuk menghasilkan citra dengan kawasan vegetasi yang beraneka ragam. Selanjutnya citra yang diperoleh dibangun dalam aplikasi spasial yang sifatnya terbuka yakni OpenGeo Suite. Tahapan pengembangan sistem yakni analisis kebutuhan, praproses, perancangan prototipe, implementasi prototipe hingga evaluasi prototipe. Dengan Sistem informasi geografi ini para pengguna memperoleh informasi penutupan lahan wilayah Indonesia secara mudah dengan memanfaatkan GeoWebCache sehingga dapat memaksimalkan kinerja sistem.

Kata Kunci: MODIS, OpenGeo, penginderaan jauh, sistem informasi geografi.

ABSTRACT

GANI GAIRAH ADHIKARA. MODIS Data Handling of Land Cover GIS Based on OpenGeo Suite. Supervised by HARI AGUNG ADRIANTO.

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu Komputer

pada

Departemen Ilmu Komputer

PENANGANAN DATA MODIS PADA SIG PENUTUPAN LAHAN

BERBASIS OPENGEO SUITE

GANI GAIRAH ADHIKARA

DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER

FAKULTAS MATEMATIKA ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Judul Skripsi : Penanganan Data MODIS pada SIG Penutupan Lahan Berbasis OpenGeo Suite

Nama : Gani Gairah Adhikara NIM : G64124004

Disetujui oleh

Hari Agung Adrianto, SKom, MSi Pembimbing

Diketahui oleh

Dr Ir Agus Buono, MSi, MKom Ketua Departemen

PRAKATA

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu wa Ta'ala yang telah melimpahkan rahmat dan hidayat sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul Penanganan Data MODIS pada SIG Penutupan Lahan Berbasis OpenGeo Suite dengan baik dan lancar.

Penyelesaian penelitian ini sesungguhnya tidak lepas dari doa, dukungan dan bantuan dari berbagai pihak oleh karena itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua tercinta Lili Djadjuli dan Erna Resnawati, kakak Aam Amalia, Reni Anggraeni dan Ridwan Faridan, serta rekan-rekan Program Studi S1 Ilmu Komputer IPB Program Alih Jenis Angkatan 7. Tidak lupa Kepada Bapak Hari Agung Adrianto, SKom MSi selaku dosen pembimbing serta Ibu Dr. Imas Sukaesih Sitanggang, SSi MKom dan Rina Trisminingsih, SKom MT selaku dosen penguji.

Semoga di waktu yang akan datang karya ilmiah ini dapat bermanfaat untuk kita semua.

Bogor, Januari 2015

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vi

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 2

Tujuan Penelitian 2

Manfaat Penelitian 2

Ruang Lingkup Penelitian 3

TINJAUAN PUSTAKA 3

Penutupan Lahan 3

Penginderaan Jauh 3

Satelit Terra 3

Data MODIS 4

Indeks Vegetasi 5

OpenGeo Suite 5

Web Map Service 6

GeoWebCache 7

METODE 8

Analisis Kebutuhan 8

Praproses Data 8

Perancangan Prototipe 9

Implementasi Prototipe 9

Evaluasi Prototipe 9

HASIL DAN PEMBAHASAN 9

Analisis Kebutuhan 9

Praproses Data 10

Perancangan Prototipe 12

Implementasi Prototipe 14

SIMPULAN DAN SARAN 20

Simpulan 20

Saran 20

DAFTAR PUSTAKA 20

DAFTAR TABEL

1 Spesifikasi MODIS (NASA MODIS 2014) 4

2 Indeks NDVI pada peta MOD13Q1 12

3 Waktu eksekusi peta tanpa style 17

4 Waktu eksekusi peta dengan style 18

5 Pengujian fungsi peta 18

6 Peta Penutupan lahan 2009 dan 2014 19

DAFTAR GAMBAR

1 Reflektansi gelombang sensor MODIS dan ASTER pada permukaan

bumi (Yamamoto et al. 2012) 4

2 Arsitektur OpenGeo (OpenGeo 2013) 6

3 Ilustrasi Web Map Service (OpenGeo 2013) 7

4 Alur kerja GeoWebCache (OpenGeo 2013) 7

5 Metode penelitian 8

6 Pengunduhan Citra Satelit 10

7 Transformasi fail hdf menjadi tif 11

8 Rancangan tampilan antarmuka sistem 13

9 Konfigurasi sistem koordinat 14

10Style Peta penutupan lahan 15

11Peta sebelum styling 16

12Peta tahun 2009 setelah styling 16

13Peta tahun 2014 setelah styling 16

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Perubahan lahan atau konversi lahan bergerak secara dinamis setiap saat terutama kawasan hijau di wilayah Indonesia. Konversi lahan tersebut terjadi secara alami yaitu sesuai siklus hidup vegetasi hijau maupun secara sengaja oleh tangan manusia misalnya konversi lahan pertanian atau hutan dijadikan area pemukiman warga.

Terkait Permasalahan yang telah disebutkan maka dibutuhkanlah pengembangan Sistem Informasi Geografi (SIG) penutupan lahan berbasiskan web untuk memperoleh informasi tutupan lahan dengan mudah, sehingga siapa saja dapat mengakses ke dalamnya. Pengembangan sistem tersebut membutuhkan sebuah teknologi yang dapat dimanfaatkan oleh penggiat peta baik perorangan maupun kelompok atau instansi. Sebuah teknologi penginderaan jauh (remote sensing) yaitu ilmu atau seni memperoleh informasi terhadap sebuah objek, fenomena atau area melalui anlalisis dari data dengan menggunakan sebuah alat atau instrumen tanpa berhubungan langsung dengan objek, area atau fenomena yang diselidiki (Lillesand dan Kiefer 1979).

Penutupan lahan bisa dikaitkan dengan kenampakan vegetasi di permukaan bumi. NASA memformulasikan nilai kerapatan vegetasi dengan indeks vegetasi yan sudah dinormalisasi yaitu NDVI. Nilai NDVI merupakan indeks vegetasi yang merupakan kombinasi matematis antara band NIR (Near Infrared) dan band visible yaitu band red yang telah lama digunakan sebagai indikator keberadaan dan kondisi vegetasi.

Konsep dasar penginderaan jauh terdiri dari beberapa elemen atau komponen yang terdiri dari sumber tenaga, atmosfer, interaksi tenaga dengan objek di permukaan bumi, sensor sistem pengolahan data dan berbagai penggunaan data. Salah satu keuntungan penginderaan jauh yaitu memungkinkan para ilmuwan untuk memantau perubahan penutupan lahan secara langsung dengan data satelit yang memiliki resolusi temporal yang tinggi (Herold et al. 2006).

2

Citra raster memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan, misalnya saja kelebihannya memiliki struktur data yang sederhana dan citra permukaan bumi dalam bentuk raster yang didapat dari radar atau satelit penginderaan jarak jauh selalu lebih aktual dibanding bentuk vektornya. Sedangkan kekurangannya yaitu secara umum memerlukan ruang memori yang lebih besar dalam komputer dan sebuah citra raster hanya mengandung satu tematik saja sehingga sulit digabungkan atribut lainnya dalam satu layer.

Beberapa situs memberikan data spasial secara terbuka, misalnya untuk citra raster permukaan bumi dapat diperoleh di situs reverb NASA (http://reverb.echo.nasa.gov). Data yang dibutuhkan pada penelitian ini adalah citra satelit Terra Vegetation Index (MOD13Q1) yang merupakan citra komposit 16 hari. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya kekurangan citra raster yaitu ukuran fail yang besar, maka sebuah tantangan baru bagaimana mengeksekusi sebuah citra raster dari satelit yang digunakan pada SIG pada penelitian ini dengan cepat dan lancar.

Dalam membangun sebuah SIG penutupan lahan dibutuhkan perangkat spasial untuk menunjang konstruksi sistem tersebut, salah satunya OpenGeo Suite yaitu paket perangkat lunak berbasis gespasial yang sepenuhnya terbuka sehingga dapat mempublikasikan data spasial ke web. Perangkat ini disertakan dengan PostGIS, GeoServer, GeoExplorer dan GeoWeb Cache.

Pada penelitian kali ini menggunakan perangkat lunak berbasis kode terbuka karena pemerintah membuka peluang pemanfaatan data geospasial secara luas dengan menggunakan perangkat yang bebas dan terbuka seperti yang disebutkan pada Undang-undang Republik Indonesia No.4/2011 pasal 31 ayat 1 yang

berbunyi “Pengolahan data geografis dan informasi geografis dilakukan dengan

menggunakan perangkat lunak yang berlisensi dan atau bersifat bebas dan terbuka”

(BIG 2011).

Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka perumusan masalah penelitian ini adalah bagaimana mengembangkan SIG penutupan lahan wilayah Indonesia dengan memanfaatkan data yang diperoleh dari satelit dan bagaimana citra yang berukuran besar mampu ditangani dengan aplikasi spasial sehingga sistem mampu memberikan informasi di dalamnya secara cepat dan efisien.

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Mengembangkan Sistem Informasi Geografi penutupan lahan dimana citra diperoleh dari hasil penginderaan jauh oleh satelit Terra dengan nilai indeks NDVI yang mengidentifikasi kerapatan vegetasi hijau.

2 Mengimplementasikan fasilitas GeoWebCache yang terdapat dalam aplikasi terbuka OpenGeoSuite.

Manfaat Penelitian

3

Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian ini adalah

1 Citra satelit yang diperoleh secara gratis dari situs badan NASA di http://reverb.echo.nasa.gov.

2 Produk yang digunakan adalah MOD13Q1 (indeks vegetasi) dari satelit Terra dengan cakupan wilayah Indonesia pada tahun 2009 dan 2014.

3 Pengembangan sistem menggunakan aplikasi spasial terbuka OpenGeo Suite dan bekerja di lapisan user interface dan application server pada arsitektur OpenGeo Suite.

TINJAUAN PUSTAKA

Penutupan Lahan

Penutupan lahan adalah sebuah istilah yang berkaitan dengan jenis kenampakan yang ada di permukaan bumi (Lillesand dan Kiefer 1979). Burley (1961) diacu dalam Lo (1995) menyebutkan bahwa penutupan lahan menggambarkan konstruksi vegetasi maupun buatan yang menutup permukaan lahan. Konstruksi vegetasi tersebut tampak secara langsung dari penginderaan jauh. Struktur fisik yang dibangun oleh manusia, fenomena biotik seperti vegetasi alami, tanaman pertanian dan kehidupan fauna dan tipe pembangunan.

Penginderaan Jauh

Penginderaan jauh (remote sensing) merupakan ilmu atau seni memperoleh informasi terhadap sebuah objek, fenomena atau area melalui anlalisis dari data dengan menggunakan sebuah alat atau instrumen tanpa berhubungan langsung dengan objek, area atau fenomena yang diselidiki (Lillesand dan Kiefer 1979).

Satelit Terra

Situs NASA (NASA 2014) menyebutkan NASA meluncurkan satelit unggulan EOS (Earth Observing System ) bernama Terra pada tanggal 18 Desember 1999. Terra telah mengumpulkan data terkait perubahan iklim bumi. Terra membawa 5 buah sensor jarak jauh untuk memantau keadaan lingkungan bumi yakni ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer), CERES (Clouds and the Earth’s Radian Energy System), MISR

(Multi-angle Imaging SpectroRadiometer), MODIS (Moderate-Resolution

4

Data MODIS

Data MODIS diperoleh dari sensor yang bernama MODIS yang dibawa oleh satelit Terra. Spesifikasi MODIS dijelaskan oleh NASA di situs MODIS milik NASA yang ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1 Spesifikasi MODIS (NASA MODIS 2014) Parameter Spesifikasi

Orbit 705 km, 10:30 a.m descending node (Terra) or 1:30 p.m.

ascending node (Aqua), sun-synchronous, near-polar,

circular

10.6 Mbps (peak daytime); 6.1 Mbps (orbital average) 12 bits

250m (bands 1-2), 500m (bands 3-7), 1000m (bands 8-36) 6 Tahun

Ada beberapa standar produk data MODIS yang para ilmuwan gunakan untuk mempelajari perubahan global. Produk-produk ini terdiri dari beberapa disiplin ilmu diantaranya oceanografi (misalnya Angstrom Exponent, Aerosol

Optical Thickness dll), lahan (MOD09, MOD11, MOD12, MOD13 dll), dan ilmu

atmosfir (MOD04, MOD05, MOD06 dll). Setiap produk data MODIS maupun produk dari sensor lain menggunakan band sesuai dengan studi yang ditangani. Setiap band memancarkan panjang gelombang yang beragam. Berikut panjang gelombang dari sensor MODIS dan ASTER terkait vegetasi diberikan Gambar 1.

5

Reflektansi dari sensor MODIS ditunjukan pada gelombang warna merah.

Band 1 merupakan band visible yakni band red yang biasa digunakan untuk memonitoring kesehatan vegetasi maupun tanah pada permukaan bumi. Panjang Gelombang untuk band red adalah 620-670nm. Band 2 merupakan band near infrared yang mendefinisikan air dan penampakan lahan di permukaan bumi dimana panjang gelombang ini adalah 841-876nm. Band 3 merupakan band biru yang biasa digunakan untuk memonitoring sedimen dalam air, kedalaman air serta mereduksi efek distorsiatmosfer pada band yang lain. Panjang gelombang band 3 adalah 459-479nm. Band 4 merupakan band hijau yang fungsinya mirip dengan

band biru ditambah bila nampak warna hijau maka daerah tersebut terdapat vegetasi. Panjang gelombang untuk band ini adalah 545-565nm.

Indeks Vegetasi

Hubungan antara respon spektral pada spektrum sinar tampak dan infra merah dengan kerapatan vegetasi dapat dijelaskan dengan suatu indeks yang disebut indeks vegetasi (Huete 1998). NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) merupakan salah satu indeks yang digunakan untuk melihat kerapatan hijau permukaan bumi dimana NDVI merupakan indeks vegetasi yang merupakan perhitungan matematis antara band NIR (Near Infrared) dan band visible yaitu

band red yang telah lama digunakan sebagai indikator keberadaan dan kondisi vegetasi. Nilai NDVI berkisar antara -1 sampai 1, dimana nilai 0 sering diasumsikan sebagai batas piksel yang bervegetasi dan non vegetasi. Maka telah terbentuk formulasi NDVI (Weier dan Herring 2000) kedua band tersebut sehingga menghasilkan Persamaan 1

(1)

dimana NDVI merupakan nilai kepadatan vegetasi indeks, NIR merupakan jumlah nilai reflektansi spektral atau band NIR ke sensor MODIS dan RED merupakan jumlah nilai reflektansi spektral atau bandred ke sensor.

OpenGeo Suite

6

Gambar 2 Arsitektur OpenGeo (OpenGeo 2013)

Sebagaimana yang disajikan pada Gambar 2, arsitektur OpenGeo terdiri dari tiga lapisan utama yaitu lapisan pertama adalah basis data yang menggunakan PostGIS sebagai penyimpanan data spasial. PostGIS merupakan add-on berbasis spasial untuk PostgreSQL yang bersifat open source.

Lapisan kedua adalah application layer pada OpenGeo menggunakan Geoserver untuk mengakses peta dimana data terlebih dahulu harus diakses menggunakan web service pada GeoServer. Geoserver adalah perangkat lunak server berbasis Java dimana pengguna dapat melihat dan mengedit data geospasial (Geoserver 2013). Geoserver dibangun dengan library GeoTools yang merupakan Java toolkit untuk mengembangkan aplikasi berbasis Java. Geoserver dirancang untuk menerbitkan data dari sumber data spasial dengan menggunakan standar

Open Geospasial Consortium (OGC). Sistem layanan yang disediakan oleh

GeoServer adalah layanan yang sesuai dengan OGC yaitu Web Faeature Service

(WFS) dan Web Map Service (WMS).

Lapisan ketiga adalah user interface OpenGeo menggunakan GeoExplorer yang menggunakan framework GeoExt/ExtJS dan komponen data OpenLayers. OpenLayers dapat diganti dengan GoogleMaps, BingMaps dan lainnya. (OpenGeo 2013). GeoExplorer akan menampilkan data spasial dengan menggunakan sistem kerja WMS.

Web Map Service

Web Map Service (WMS) merupakan layanan standar yang disediakan

7

Gambar 3 Ilustrasi Web Map Service (OpenGeo 2013) GeoWebCache

GeoWebCache adalah alat untuk meningkatkan kinerja WMS dengan melakukan penggambaran sebelumnya (seeding) dan menyimpan gambar peta untuk respon yang cepat terhadap permintaan client (OpenGeo 2013). Dalam arsitektur OpenGeo GeoWebCache menjembatani GeoServer dan user interface.

secara default OpenGeo akan mengaktifkan konfigurasi GeoWebCache pada layer

atau layer group baru, dimana tile atau potongan peta disimpan dalam berbagai format seperti png, png8, jpeg dan gif. Alur kerja GeoWebCache diberikan pada Gambar 4.

Gambar 4 Alur kerja GeoWebCache (OpenGeo 2013) Receive request

for a map

Search for the tile in cache storage

system

Is the tile cached?

Request the tile from WMS server

Save the tile from WMS server

8

METODE

Pengembangan penelitian SIG tutupan lahan ini secara garis besar melalui beberapa tahapan yang terdiri dari analisis kebutuhan, praproses data, perancangan prototipe, implementasi prototipe, dan evaluasi prototipe. Metode penelitian tersebut diberikan pada Gambar 5 berikut:

Gambar 5 Metode penelitian

Analisis Kebutuhan

Pengembangan diawali dengan melakukan analisis terhadap data yang dibutuhkan sistem dan analisis terhadap lingkungan perangkat keras dan perangkat lunak pengembangan sistem. Sistem mampu menampilkan citra dari satelit oleh karena itu dilakukan analisis terhadap format citra satelit berbasiskan raster yang dapat ditarik oleh server spasial dan bisa menampilkan citra yang memiliki ukuran cukup besar. Dilakukan survei terhadap kebutuhan data. Hal ini diperlukan untuk mengevaluasi setiap sumber data yang potensial dalam pengembangan sistem.

Praproses Data

Setelah tahap analisis kebutuhan data kemudian diperiksa apakah data sudah dalam format yang dapat dimuat dalam server dan apakah memiliki sistem proyeksi. Jika forat belum sesuai maka dilakukan transformasi fail dan melakukan pengaturan sistem proyeksi untuk mengetahui referensi data spasial yang dilakukan saat

Analisis Kebutuhan

Praproses data

Perancangan Prototipe

Implementasi Prototipe

Evaluasi Prototipe

ya tidak

mulai

9

mengkonversi data dari format hdf ke format tif agar format tersebut bisa dimuat dalam Geoserver sebagai servernya.

Perancangan Prototipe

Setelah dilakukan Praproses terhadap data sehingga siap diimplementasikan pada sistem, selanjutnya masuk ke tahap perancangan prototipe yang terdiri dari perancangan arsitektur, perancangan proses dan perancangan antarmuka sistem. Perancangan arsitektur yaitu gambaran umum arsitektur dari pengembangan sistem dengan OpenGeo Suite. Perancangan proses yaitu bagaimana alur kerja sistem dari saat pertama client melakukan request terhadap peta sampai peta ditampilkan ke client. Perancangan antarmuka yaitu user interface kepada pengguna sistem yang dibuat pada halaman web.

Implementasi Prototipe

Pada tahap ini dilakukan realisasi atau implementasi terhadap perancangan sistem yang sudah dibuat pada tahap sebelumnya. implementasi diawali dengan mengimplementasikan di GeoServer, mengimplementasikan antarmuka sistem dan mengimplementasikan tile caching yakni menyimpan potongan peta pada tile

storage atau penyimpanan potongan peta untuk mempercepat kinerja

menampilkan peta.

Evaluasi Prototipe

Tahap akhir pada pengembangan SIG Penutupan lahan ini yakni evaluasi pada sistem ini dilakukan pada prototipe mencakup uji fungsionalitas yang bertujuan agar dipastikan semua fungsi berjalan dengan baik pada sistem seperti

GetCapabilities yaitu fungsi untuk memanggil peta, GetMap yaitu fungsi

memanggil peta dengan spesifikasi layer pada server, ZoomIn untuk memperbesar peta, ZoomOut untuk memperkecil peta, serta eksekusi dengan tilecaching.

HASIL DAN PEMBAHASAN

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,

10

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

11

Tahap ini dimulai dengan memasuki situs yang ditunjukan Gambar 6, lalu menentukan area yang akan diseleksi sesuai dengan batas wilayah geografis Indonesia yaitu 6o LU – 11o LS dan 95oBT- 141oBT 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") > finaldest<-"D:/modis"

> for(i in 1:length(lst)){

Gambar 7 Transformasi fail hdf menjadi tif

12

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

13

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.

14

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.

15

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>

<RasterSymbolizer> <ColorMap type="ramp">

<ColorMapEntry color="#759ee1" quantity="-3000" label="perairan" opacity="1"/>

<ColorMapEntry color="#759ee1" quantity="0" label="" opacity="1"/> <ColorMapEntry color="#f91a03" quantity="1000" label="tanah terbuka, pasir, bebatuan, pasir" opacity="1"/>

<ColorMapEntry color="#f8f25b" quantity="3000" label="semak, padang rumput" opacity="1"/>

<ColorMapEntry color="#21bc25" quantity="8000" label="hutan, hutan hujan tropis" opacity="1"/>

</ColorMap>

</RasterSymbolizer> </Rule>

</FeatureTypeStyle> </UserStyle> </NamedLayer>

</StyledLayerDescriptor>

Gambar 10 Style Peta penutupan lahan

16

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()

17

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

18

Tabel 4 Waktu eksekusi peta dengan style

Waktu eksekusi Total waktu Tanpa

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

Tabel 5 Pengujian fungsi peta

Pengujian Skenario Hasil Yang

diharapkan

19

Tabel 6 Peta Penutupan lahan 2009 dan 2014

Wilayah Tahun 2009 Tahun 2014

Sumatera

Kalimantan

Jawa dan Bali

Nusa Tenggara

20

Wilayah Tahun 2009 Tahun 2014

Irian

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

SIG penutupan lahan di wilayah Indonesia dengan memanfaatkan citra penutupan lahan dari satelit Terra-Modis mampu memberikan informasi penutupan lahan berdasarkan kepadatan vegetasi antara tahun 2009 dan 2014. Peta dideskripsikan dengan ketentuan NDVI kepada pengguna secara efisien tanpa perlu menggunakan aplikasi spasial dan hanya perlu mengakses lewat browser dan jaringan internet. GeoWebCache berfungsi bila peta pada layer tersebut tidak diberi style sehingga menampilkan peta akan lebih cepat sebaliknya GeoWebCache tidak berfungsi bila peta pada layer tersebut diberi style.

Saran

Diharapkan penelitian berikutnya dapat menggunakan EVI sebagai indeks pada peta penutupan lahan. Selain itu diharapkan pengembangan sistem dengan memanfaatkan peta yang langsung memberikan multispektral dengan tambahan

band lain sehingga tidak perlu lagi dilakukan pemberian style pada layer peta dengan itu GeoWebCache akan bejalan dengan menyimpan tile peta yang sudah mempunyai warna berdasar nilai indeksnya.

DAFTAR PUSTAKA

[BIG]. Badan Informasi Geospasial (ID). 2011. Undang-Undang Republik Indonesia No. 4 Tahun 2011 tentang Informasi Geospasial [internet].

[diunduh 2014 Mei 23]. Tersedia pada

http://www.bakosurtanal.go.id/undang-undang-informasi-geospasial.

Golicher D. 2012. Loading MODIS NDVI Time Series into PostGIS Raster [internet]. [diunduh 2014 Oktober 25]. Mexico (MX). Tersedia pada https://duncanjg.wordpress.com/2012/12/11/loading-modis-ndvi-time-series-into-postgis-raster.

21

land cover datasets. IEEETransactions on Geoscience and Remote Sensing,

44: 1719–1727.

Huete AR. 1998. A soil adjusted vegetation index (SAVI). Remote Sensing of Environment. 25: 295-309.

Lillesand TM, Kiefer RW. 1979. Remote Sensing and Image Interpretation. Toronto (CA): John Wiley and Sons.

Lillesand TM, Kiefer RW. 1994. Remote Sensing and Image Interpretation. Ed ke-3. New York (US): John Wiley and Sons.

[NASA MODIS]. National Aeronautics and Space Administration, Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (US). 2014. Specification of Data MODIS [internet]. [diunduh 2014 November 5]. Tersedia pada http://modis.gsfc.nasa.gov/about/specifications.php.

[NASA]. National Aeronautics and Space Administration (US). 2014. About Terra [internet]. [diunduh 2014 Desember 27]. Tersedia pada http://www.nasa.gov/mission_pages/terra.

OpenGeo. 2013. Introduction to OpenGeo. [Internet]. [diunduh 2014 Mei 16]. Tersedia pada: http//files.opengeo.org/workshopmaterials/suite-intro.zip. Weier J, Herring D. 2000. Measuring Vegetation (NDVI & EVI) [internet].

[diunduh 2014 November 10]. Tersedia pada

http://earthobservatory.nasa.gov/Features/MeasuringVegetation.

22

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 12 Maret 1991. Orang tua Penulis bernama Lili Djadjuli dan Erna Resnawati. Penulis anak ke empat dari empat bersaudara. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Cibinong dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) Program Diploma tiga jurusan Manajemen Informatika melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis menyelesaikan pendidikan Program diploma tiga selama tiga tahun dan lulus pada tahun 2012. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan Program Sarjana Ilmu Komputer Alih Jenis Departemen Ilmu Komputer FMIPA IPB.