II. TINJAUAN PUSTAKA A. Penginderaan Jauh
Penginderaan jauh adalah ilmu dan teknologi untuk pengukuran atau
akuisisi data dari objek atau fenomena dari sebuah alat tanpa melakukan kontak
langsung dengan objek tersebut, atau pengukuran dan akuisisi data sebuah
fenomena atau objek oleh alat dari jarak jauh (Lillesand et al, 2007). Obyek di
permukaan bumi dapat diklasifikasikan menjadi tiga bagian yaitu tanah, tubuh air
dan vegetasi. Masing-masing objek memiliki karakteristik sehingga menghasilkan
nilai pantulan yang khas ketika direkam melalui sensor dengan panjang gelombang
tertentu. Karakteristik pantulan tersebut dapat digunakan sebagai acuan dalam
menentukan data penginderaan jauh yang akan digunakan sebagai dasar untuk
melakukan interpretasi objek.
B. Unsur Interpretasi
Unsur interpretasi merupakan unsur-unsur yang digunakan dalam
mengenali karakteristik objek yang terekam pada citra atau foto udara. Unsur
interpretasi tersebut terdapat 9 unsur, yaitu:
1. Rona warna
Rona warna merupakan kecerahan yang dimiliki oleh objek yang terekam
pada citra. Rona adalah tingkat keabuan yang dimiliki oleh objek misalnya
seperti hitam atau sangat gelap, agak gelap, agak cerah, sangat cerah atau putih.
Warna digunakan pada citra berwarna, warna antara lain merah, hijau, kuning,
2. Bentuk
Objek memiliki bentuk yang berbeda-beda, setiap objek memiliki bentuk
tertentu sehingga dapat dikenali. Bentuk antara lain persegi, bulat, panjang, atau
abstrak
3. Ukuran
Ukuran objek tergantung pada skala yang dimiliki oleh foto udara maupun
citra. Penyebutan ukuran tidak selalu dilakukan untuk semua jenis objek dan sangat
terpengaruhi oleh skala yang dimiliki foto udara maupun citra. mebutuhkan
waktu,tenaga dan biaya
4. Pola
Pola adalah susunan keruangan objek, biasanya terikat dengan adanya
pengulangan bentuk umum suatu objek dalam ruang tertentu. Pola antara lain
teratur, kurang teratur, tidak teratur.
5. Bayangan
Bayangan yang dimiliki objek yang mampu terekam di foto udara maupun
di citra oenginderaan jauh dapat memberikan ketegasan bentuk dan juga kesan
ketinggian yang dimiliki objek.
6. Tekstur
Tekstur adalah frekuensi perubahan rona pada objek yang terekam di foto
udara maupun citra penginderaan jauh. Tekstur juga dapat didapatkan oleh
7. Tinggi
Tinggi dan rendahnya objek dapat dikenali melalui bayangan objek yang
terekam pada foto udara maupun citra. Semakin panjang bayangan yang dimiliki
objek maka dapat diasumsikan bahwa objek tersebut memiliki ketinggian yang
tinggi.
8. Situs
Letak objek yang merupakan penjelasan lokasi objektif relative terhadap
objek lain sehingga dari keterkaitan antar letak objek suatu objek dapat dikenali.
9. Asosiasi
Asosiasi adalah keterkaitan antar objek atau fenomena dengan objek atau
fenomena lain yang dapat digunakan sebagai dasar mengenali objek yang dikaji
C. Sistem Informasi Geografi
Sistem Informasi Geografi (SIG) adalah suatu sistem berbasis komputer
pada umumnya uang digunakan untuk menyimpan, mengolah, menganalisis dan
mengatifkan kembali data yang memiliki refrensi keruangan untuk berbagai macam
keperluan yang berkaitan dengan pemetaan dan perencanaan SIG. SIG terdiri dari
berbagai macam komponen penyusun yaitu:
1. Perangkat keras komputer (hardware)
Perangkat keras komputer terdiri dari komputer dan perangkat keras untuk
kegiatan SIG. perangkat keras untuk SIG antara lain pemasukan data,
2. Perangkat lunak(Software)
Perangkat lunak sebagai fasilitas untuk melakukan penyimpanan, analisis
dan penayangan informasi geografi.
3. Data
Data yang digunakan dalam SIG harus memiliki keakurasian yang baik.
4. Sumber daya manusia
Pengguna dan pembuat sistem harus saling berinteraksi untuk
mengembangkan teknologi SIG supaya lebih maju. Teknologi SIG sangat terbaras
kemampuannya ketika tidak ada sumber daya yang mengelola sistem maupun
mengembangkan.
5. Metode
Metode adalah model dan teknik pemrosesan yang perlu dibuat untuk
berbagai macam aplikasi SIG.
6. Jaringan.
Jaringan merupakan komunikasi dan berbagi informasi digital sebagai
sumber berbagi dan perolehan dataset geografi.
SIG terdiri dari sub sistem yang digunakan untuk memasukkan data,
menyimpan dan mengeluarkan informasi. Komponen tersebut antara lain:
a. Input Data
b. Pengolahan Data
c. Manipulasi dan Analisis
D. Daerah Aliran Sungai
DAS adalah suatu wilayah kesatuan hidrologi yang dibatasi oleh igir-igir
bukit dan pegunungan di mana hujan yang jatuh diterima oleh sistem sungai dan
dialirkan melalui outlet tunggal. Sub DAS merupakan bagian dari suatu DAS.
Lereng merupakan bagian penting untuk dijadikan pertimbangan dalam melakukan
pengelolaan DAS dalam proses konversi penggunaan dan penutup lahan.
Penggunaan lahan harus sesuai dengan kondisi suatu lerengnya supaya tidak
menimbulkan bencana. Bencana yang terjadi di DAS dipengaruhi oleh kondisi
lereng DAS tersebut, bencana tersebut antara lain adalah erosi, sedimentasi, banjir
dan longsor.
DAS dibagi dalam tiga pewilayahan DAS yaitu; DAS bagian hulu, tengah
dan hilir. Setiap wilayah memiliki karakteristik fisik yang berbeda dan juga
memiliki fungsi tergantung pada karakteristik yang dimiliki DAS tersebut.
(Asdak,2010)
DAS memiliki karakteristik fisik yang mencerminkan kondisi di dalam
DAS tersebut. Karakteristik tersebut antara lain luas area, bentuk, elevasi,
kemiringan lahan, orientasi, jenis tanah, sistem sungai atau drainase, kapasitas air
dan vegetasi penutup. Setiap karakteristik memiliki keterkaitan antar karakteristik
lainnya karena saling mempengaruhi satu sama lain, misalnya pada jenis tanah yang
berpengaruh pada penggunaan lahan dan vegetasi yang berkembang di daerah
E. Erosi
Erosi adalah pindahnya tanah atau partikel tanah oleh media alami seperti
air dan angin dari suatu tempat ke tempat lainnya. Erosi menyebabkan lapisan atas
tanah yang subur dan baik untuk tanaman hilang dan juga berkurangnya
kemampuan tanah dalam menahan air. Terdapat berbagai macam jenis erosi yaitu;
erosi percikan, erosi alur, erosi kulit, erosi parit, dan erosi tebing. Erosi disebabkan
adanya interaksi antar faktor iklim, topografi, vegetasi, tanah dan aktivitas manusia
terhadap lahan (Arsyad, 2010).
Faktor yang dapat menyebabkan terjadinya erosi antara lain:
1. Topografi
Karakteristik topografi ditentukan oleh panjang dan kemiringan lereng.
Panjang dan kemiringan lereng adalah faktor penentu besaran kecepatan dan
volume air larian yang mempengaruhi terjadinya erosi dengan bobot yang tinggi.
Semakin curam lereng maka akan semakin tinggi potensi erosi di wilayah tersebut.
Hal tersebut disebabkan oleh jumlah butir-butir tanah yang terpecik ke bagian
bawah lereng oleh tumbukan butir-butir hujan yang semakin banyak (Arsyad,
2010).
2. Vegetasi
Vegetasi berpengaruh untuk melindungi permukaan tanah dari air hujan,
maka semakin baik vegetasinya akan semakin kecil potensi erosinya. vegetasi yang
berada di permukaan tanah, yaitu daun dan batang akan menyerap energi perusak
di dalam tanah, yaitu sistem perakaran, akan meningkatkan kekuatan mekanik tanah
(Styczen dan Morgen 1995 dalam Arsyad 2010)
3. Tanah
Setiap jenis tanah memiliki sifat yang berbeda terhadap mudah tidaknya
tanah tersebut tererosi. Sifat tanah tersebut adalah tekstur tanah, unsur organik
tanah, struktur tanah, dan permeabilitas tanah.
4. Iklim
Erosi dapat disebabkan oleh angin dan air. Indonesia memiliki iklim tropika
basah maka faktor yang mempengaruhi erosi di Indonesia adalah air hujan.
Besarnya curah hujan di wilayah akan menentukan tingkat erosinya, semakin tinggi
curah hujan maka daerah tersebut memiliki potensi erosi yang tinggi pula.
5. Manusia
Manusia adalah faktor yang aktif dalam pembentukan tanah. Aktivitas
manusia di permukaan tanah akan mempengaruhi proses pembentukan tanah yang
akan menentukan keberlangsungan kualitas tanahnya.
F. Metode Universal Soil Loss Equation (USLE)
Metode Univrsal Soil Loss Equation (USLE) adalah metode yang
digunakan untuk memprediksi erosi model parametrik berdasarkan hubungan
antara faktor penentu erosi dengan besarnya erosi. Metode yang oleh Wischmeir
dan Smith (1978) ini banyak digunakan untuk melakukan perkiraan besaran erosi
dan untuk memperoleh data persebaran tingkat bahaya erosi.
1. Faktor erosivitas hujan (R)
Faktor erosivitas hujan adalah tenaga pendorong yang menjadi penyebab
dari lepas dan terangkutnya partikel tanah ke tempat yang lebih rendah. Erosivitas
hujan terjadi sebagian karena pengaruh dari jatuhnya butir-butir hujan langsung di
atas tanah dan sebagian terjadi karena aliran air di atas permukaan tanah (Asdak,
2010). Hujan merupakan faktor yang berperan besar dalam penentu terjadinya
erosi. Semakin besar curah hujan pada suatu wilayah makan akan semakin besar
pula potensi terjadinya erosi, sementara ketika semakin kecil curah hujan maka
akan semakin kecil potensi terjadinya erosi.
2. Faktor erodibilitas tanah (K)
Faktor erodibilitas tanah adalah kepekaan suatu tanah tererosi. Erodibilitas
tanah menunjukkan resistensi dari partikel tanah terhadap pengelupasan dan
transportasi partikel tanah tersebut yang disebabkan oleh energi kinetik air hujan
(Asdak, 2010). Jenis tanah memiliki karakteristik ketahanan yang berbeda-beda
terhadap erosi, sehingga jenis tanah akan mempengaruhi tingkat besarnya erosi.
3. Faktor panjang dan kemiringan lereng (LS)
Kecepatanrunoffdanoverland flow, dan kemampuan DAS dalam menyerap
air hujan dipengaruhi oleh lereng. Faktor kemiringan dan panjang lereng adalah
rasio antara besarnya erosi sebidang tanah dengan panjang dan kemiringan lereng
tertentu. Lereng memiliki peran yang besar dalam penentu terjadinya erosi.
Semakin curam lereng maka akan semakin besar potensi terjadinya erosi, sementara
ketika semakin datar lereng maka akan semakin kecil potensi terjadinya bahaya
4. Faktor pengelolaan tanaman (C)
Pengelolaan tanaman akan menunjukkan pengaruh dari vegetasi, seresah,
kondisi permukaan tanah dan pengelolaan lahan terhadap tanah yang hilang.
Semakin baik tutupan vegetasinya maka akan berkurang potensi erosi di wilayah
tersebut dan semakin buruk tutupan vegetasi maka akan semakin besar potensi erosi
yang terjadi di wilayah tersebut.
5. Faktor pengelolaan dan konservasi lahan (P)
Faktor pengelolaan dan konservasi lahan merupakan nisbah antara tanah
yang tererosi rata-rata dari lahan yang diolah tanpa melakukan tindakan konservasi,
dengan catatan faktor penyebab erosi yang lain diasumsikan tidak berubah (Asdak,
2010). Faktor P berbeda dengan faktor C oleh sebab itu dalam rumus USLE
kedua faktor tersebut dipisahkan supaya menghasilkan besar erosi yang lebih
akurat.
G. Indeks Vegetasi
Indeks Vegetasi merupakan suatu bentuk transformasi spectral yang
diterapkan terhadap citra multisaluran untuk menonjolkan aspek kerapatan vegetasi
ataupun aspek lain yang berkaitan dengan kerapatan, misalnya biomassa,Leaf Area
Index(LAI), konsentrasi klorofil, dan sebagainya. Secara praktis, indeks vegetasi
ini merupakan suatu transformasi matematis yang melibatkan beberapa saluran
sekaligus, dan menghasilkan citra baru yang lebih representative dalam menyajikan
fenomena vegetasi(Danoedoro, 2012).
Gangguan latar belakang tanah adalah gangguan berupa variasi respons
spectral tanah yang berbeda-beda, yang menyebabkan kurang akuratnya indeks
vegetasi yang dihasilkan. Pada garis tanah, seperti dijelaskan sebelumnya, terdapat
bermacam-macam vektor piksel tanah dengan kelembapan dan mungkin juga
warna yang berbeda-beda. Di samping itu, kadang-kadang juga dijumpai beberapa
jenis tanah ternyata membentuk garis tanah dengan kemiringan yang berbeda dalam
feature space, dengan garis tanah yang sudah ada, atau yang terbentuk oleh
piksel-piksel tanah yang lain. Perbedaan ini menyebabkan indeks vegetasi yang mencoba
mereduksi gangguan tanah dengan cara mengubah perilaku garis isovegetasi(yang
mempunyai kerapatan sama). Semua indeks ini berbasis rasio (nisbah) dan
menggeser tempat garis-garis isovegetasi bertemu.
Indeks-indeks yang termasuk kategori ini ialah (a) SAVI (Soil Adjusted
Vegetation Index), (b) TSAVI (Transformed Soil Adjusted Vegetation Index), (c)
MSAVI(Modified Soil Adjusted Vegetation Index), dan (d) MSAVI2 (Second
Modified Soil Adjusted Vegetation Index). Formulasinya adalah sebagai berikut :
= −
− + × (1 + ) … … … ..
Dimana L ialah factor koreksi untuk vegetasi, yang besarnya 0 untuk
vegetasi sangat rapat dan 1 untuk vegetasi yang sangat jarang. Factor pengali (1+L)
digunakan supaya julat hasil transformasi berkisar antara -1 dan +1.
= ( _ ×
Dimana a adalah intercept garis tanah, s adalah kemiringan garis
tanah, dan X adalah factor penyesuaian yang diatur untuk meminimalkan
gangguan tanah (pada naskah aslinya =0,08). Kemudian MSAVI dirumuskan
sebagai berikut :
= ( ) × (1 + )
Dengan L dihitung sebagai L = 1 -2s(NDVI)(WDVI), dan s adalah
kemiringan garis tanah (soil line).
Sementara itu, MSAVI2 dihitung dengan rumus berikut.
2 = (1 2) ∗ (2(⁄ + 1) − √(2 ∗
)2-8( − )………(Danoedoro, 2012).
H. Metode Konservasi Tanah dan Air 1. Metode vegetatif
Metode vegetatif adalah penggunaan tanaman dan tumbuhan, atau
bagian-bagian tumbuhan atau sisa-sisanya untuk mengurangi daya tumbuk butir hujan yang
jatuh, mengurangi jumlah dan kecepatan aliran permukaan yang pada akhirnya
mengurangi erosi tanah. Dalam konservasi tanah dan air, metode vegetatif
mempunyai fungsi (a) melindungi tanah terhadap daya perusak butir-butir hujan
yang jatuh, (b) melindungi tanah terhadap daya perusak air yang mengalir di
permukaan tanah, (c) memperbaiki kapasitas infiltrasi tanah dan penahanan air
yang langsung memengaruhi besarnya aliran permukaan (Arsyad, 2010).
Berbagai jenis tanaman atau vegetasi dan penggunaan tanah mempunyai
efisiensi relatif tertinggi diberikan oleh vegetasi permanen, kemudian berkurang
berturut-turut oleh padang rumput (campuran antara rumput dengan leguminosa),
leguminosa berbiji kecil dan yang terendah adalah tanaman semusim yang biasa
ditanam dalam baris, yang memiliki kemampuan terendah dalam mencegah erosi.
Metode vegetatif dalam konservasi tanah meliputi :
1. Penanaman dalam strip
2. Penggunaan sisa-sisa tanaman/tumbuhan
3. Geotekstil
4. Strip tumbuhan penyangg (riparian buffer strips)
5. Tanaman penutup tanah
6. Pergiliran tanaman
7. Agroforestry(Arsyad 2010).
Tabel 1. Efisiensi relatif beberapa golongan vegetasi dalam pencegahan erosi (efisiensi berkurang ke bawah) (Arsyad, 2010).
Golongan Vegetasi/Penggunaan Tanah
Contoh
Vegetasi permanen
• Hutan lebat dengan semak-semak dan seresah
• Padang rumput lebat\
• Kebun tanaman tahunan dengan vegetasi penutup tanah yang baik
• Rumput alang-alang yang lebat(1)
Padang rumput campuran(2) •
Alfalfa + rumput brome
• Clover + timothy
• Alta fascue + birdsfoot trefoil
Leguminosa berbiji kecil
• Clover, Alfalfa
• Calopognium muconoides
• Centrosema pubescens
Serelia(3)berbiji kecil
• Rye
• Wheat
• Barley
• Oats
• Padi Leguminosa berbiji besar • Kedelai
Tanaman semusim yang biasanya ditanam dalam barisan(4)
• Tembakau
• Kentang
• Ubi kayu
• Jagung
• Sorgum
Tanah gundul tanpa vegetasi penutup • Saat pengolahan tanah sampai tanaman tunbuh
• Tanah terbuka tanpa vegetasi penutup
Keterangan :
1. Menurut hasil penelitian di indonesia oleh coster(1938)
2. CentrosemadanCalopogiumtermasuk juga
3. Serellia (adalah semua tanaman jenis rumputan yang bijinya digunakan sebagai
makanan manusia (padi, gandum, jagung)
4. Menurut hasil penilitian di Darmaga, tanaman serewangi oleh karena selalu
dipangkas daunya, termasuk dalam kelompok ini (Nugroho 1975)
2. Metode mekanik
Metode mekanik adalah semua perlakuan fisik mekanis yang diberikan
terhadap tanah dan pembuatan bangunan untuk mengurangi aliran permukaan dan
erosi, serta menignkatkan kemampuan pengunaan tanah.
Metode mekanik dalam konservasi tanah berfungsi untuk : (a)
memperlambat aliran permukaan, (b) menampung dan menyalurkan aliran
permukaan dengan kekuatan yang tidak merusak, (c) memperbaiki atau
memperbesar infiltrasi air ke dalam tanah dan memperbaiki aerasi tanah, dan (d)
penyediaan air bagi tanaman.
Termasuk dalam metode mekanik dalam konservasi tanah dan air adalah (1)
Pengelolaan Tanah(tillage), (2) Pengelolaan Tanah Menurut Kontur (Contour
cultivation), (3) Guludan dan Guludan Bersaluran(Check Dam), Waduk, Kolam
Teras adalah bangunan konservasi tanah dan air yang dibuat dengan
penggalian dan pengurugan tanah, membentuk bangunan utama berupa bidang
olah, guludan, dan saluran air yang mengikuti kontur serta dapat pula dilengkapi
dengan bangunan pelengkapnya seperti saluran pembuangan air (SPA) dan terjunan
air yang tegak lurus kontur. (Yuliarta, 2002).
Sedangkan menurut Priyono (2002), teras adalah bangunan konservasi
tanah dan air secara mekanis yang dibuat untuk memperpendek panjang lereng dan
atau memperkecil kemiringan lereng dengan jalan penggalian dan pengurugan
tanah melintang lereng. Tujuan pembuatan teras adalah untuk mengurangi
kecepatan aliran permukaan (run off)dan memperbesar peresapan air, sehingga
kehilangan tanah berkurang.
Teras berfungsi mengurangi panjang lereng dan menahan air, sehingga
mengurangi kecepatan dan jumlah aliran permukaan, dan memungkinkan
penyerapan air oleh tanah. Dengan demikian erosi berkurang. (Arsyad, 2010).
Menurut Yuliarta (2002), manfaat teras adalah mengurangi kecepatan aliran
permukaan sehingga daya kikis terhadap tanah dan erosi diperkecil, memperbesar
peresapan air ke dalam tanah dan menampung dan mengendalikan kecepatan dan
arah aliran permukaan menuju ke tempat yang lebih rendah secara aman.
a. Teras datar atau teras sawah (level terrace) adalah bangunan konservasi
tanah berupa tanggul sejajar kontur, dengan kelerengan lahan tidak lebih
dari 3 % dilengkapi saluran di atas dan di bawah tanggul (Yuliarta, 2002).
Menurut Arsyad (1989), teras datar dibuat tepat menurut arah garis
sehingga tidak terjadi penggenangan dan tidak terjadi aliran air melalui
tebing teras. Teras datar pada dasarnya berfungsi menahan dan menyerap
air, dan juga sangat efektif dalam konservasi air di daerah beriklim agak
kering pada lereng sekitar dua persen.
b. Teras kredit merupakan bangunan konservasi tanah berupa guludan
tanah atau batu sejajar kontur, bidang olah tidak diubah dari kelerengan
tanah asli. Teras kredit merupakan gabungan antara saluran dan guludan
menjadi satu (Priyono, 2002). Teras kredit biasanya dibuat pada tempat
dengan kemiringan lereng antara 3 sampai 10 persen, dengan cara
membuat jalur tanaman penguat teras (lamtoro, kaliandra, gamal) yang
ditanam mengikuti kontur. Jarak antara larikan 5 sampai 12 meter.
Tanaman pada larikan teras berfungsi untuk menahan butir-butir tanah
akibat erosi dari sebelah atas larikan. Lama kelamaan permukaan tanah
bagian atas akan menurun, sedangkan bagian bawah yang mendekat
dengan jalur tanaman akan semakin tinggi. Proses ini berlangsung
terus-menerus sehingga bidang olah menjadi datar atau mendekati datar.
(Sukartaatmadja, 2004).
c. Teras guludan adalah suatu teras yang membentuk guludan yang dibuat
melintang lereng dan biasanya dibuat pada lahan dengan kemiringan
lereng 30– 50 %. Sepanjang guludan sebelah dalam terbentuk saluran
air yang landai sehingga dapat menampung sedimen hasil erosi. Saluran
olah menuju saluran pembuang air. Kemiringan dasar saluran 0,1%.
Teras guludan hanya dibuat pada tanah yang bertekstur lepas dan
permeabilitas tinggi. Jarak antar teras guludan 10 meter tapi pada tahap
berikutnya di antara guludan dibuat guludan lain sebanyak 3 – 5 jalur
dengan ukuran lebih kecil. (Sukartaatmadja, 2004).
d. Teras bangku adalah bangunan teras yang dibuat sedemikian rupa
sehingga bidang olah miring ke belakang (reverse back slope) dan
dilengkapi dengan bangunan pelengkap lainnya untuk menampung dan
mengalirkan air permukaan secara aman dan terkendali.
(Sukartaatmadja, 2004). Teras bangku adalah serangkaian dataran yang
dibangun sepanjang kontur pada interval yang sesuai. Bangunan ini
dilengkapi dengan saluran pembuangan air (SPA) dan ditanami dengan
rumput untuk penguat teras. Jenis teras bangku ada yang miring ke luar
I. Hipotesis
Berdasarkan kelerengan dan tutupan lahan, potensi nilai erosi akan semakin
meningkat apabila dalam pengelolaan tanaman dan upaya konservasi tidak
dilakukan sesuai kondisi lahan atau kemampuan lahan, dan hal tersebut dapat
dianalisis dengan memanfaatkan teknologi Remote Sensing dan GIS(Geographyc
