APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG)
DAN PENGINDERAAN JAUH UNTUK MODEL HIDROLOGI ANSWERS DALAM MEMPREDIKSI EROSI DAN SEDIMENTASI
(Studi Kasus: DTA Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor)
DIAH IRAWATI DWI ARINI
DEPARTEMEN KONSERVASI SUMBERDAYA HUTAN DAN EKOWISATA FAKULTAS KEHUTANAN
RINGKASAN
DIAH IRAWATI DWI ARINI. Aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG) dan Penginderaan Jauh untuk Model Hidrologi ANSWERS dalam Memprediksi Erosi dan Sedimentasi. (Studi Kasus: DTA Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor). Dibimbing oleh LILIK BUDI PRASETYO dan OMO RUSDIANA.
Perubahan penutupan lahan hutan di kawasan hulu suatu Daerah aliran Sungai dapat mengakibatkan terjadinya suatu dampak yang berupa tingginya nilai erosi, sedimen serta fluktuasi debit. Daerah Tangkapan Air Cipopokol merupakan salah satu daerah tangkapan air yang berada di Sub DAS Cisadane hulu yang telah mengalami banyak perubahan lahan. Pendugaan terhadap besarnya nilai erosi dan sedimen yang terjadi merupakan salah satu upaya untuk memberikan gambaran mengenai kondisi suatu DAS sehingga dapat ditentukan tindakan yang paling tepat untuk menanggulangi tingginya nilai erosi dan sedimen yang terjadi.
ANSWERS (Areal Nonpoint Source Wathersed Environment Response Simulation) merupakan salah satu model hidrologi yang disebut model terdistribusi, yang didefinisikan sebagai model dimana setiap parameternya mampu mewakili variabel keruangan dan waktu. Kelebihan ANSWERS dibandingkan dengan model hidrologi lainnya adalah ANSWERS mampu mengevaluasi dan merumuskan letak tata guna lahan sesuai dengan aspek konservasi. Tujuan dari penelitian ini adalah mengkombinasikan antara SIG dan Inderaja untuk diaplikasikan ke dalam model hidrologi ANSWERS, memprediksi besarnya erosi dan sedimen dengan menggunakan model ANSWERS serta memetakan tingkat penyebaran erosi dan sedimentasi. Penelitian dilaksanakan di DTA Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor dan Laboratorium Analisis Lingkungan dan Permodelan Spasial, Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata IPB, pada Bulan Juli sampai dengan Bulan Oktober 2005.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah citra ASTER tahun 2004, peta batas DTA, peta topografi, peta sungai, peta jenis tanah, data curah hujan dan tinggi muka air Cipopokol. Data masukan atau input yang dibutuhkan di dalam model ANSWERS terdiri dari lima bagian yaitu data intensitas hutan, jenis dan parameter tanah, jenis dan parameter penutupan lahan, jumlah dan karakteristik saluran, serta data individu elemen. Data individu elemen (yang terdiri dari baris dan kolom, jenis tanah, jenis penutupan lahan, arah aliran, kemiringan lereng, ketinggian tempat dan nomor stasiun penakar hujan) diperoleh dari hasil pengolahan peta dengan menggunakan bantuan SIG dan Inderaja (dalam bentuk raster) untuk dirubah menjadi bentuk text file sehingga dapat terbaca dalam model ANSWERS. Setelah diperoleh hasil output/keluaran model ANSWERS, tahap selanjutnya adalah melakukan pengubahan kembali data menjadi bentuk raster untuk kemudian dipetakan kelas sedimen dan erosi yang terjadi. Tahap akhir dari penelitian ini adalah melakukan simulasi penggunaan lahan yang merupakan bentuk aplikasi model ANSWERS.
APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG)
DAN PENGINDERAAN JAUH UNTUK MODEL HIDROLOGI ANSWERS DALAM MEMPREDIKSI EROSI DAN SEDIMENTASI
(Studi Kasus: DTA Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor)
DIAH IRAWATI DWI ARINI
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada
Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata
DEPARTEMEN KONSERVASI SUMBERDAYA HUTAN DAN EKOWISATA FAKULTAS KEHUTANAN
Judul Skripsi :
Nama : Diah Irawati Dwi Arini NRP : E 34101044
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Ketua Anggota
Dr. Ir. Lilik Budi Prasetyo, MSc. Ir. Omo Rusdiana, MSc.F 131 760 841 131 849 393
Mengetahui,
Dekan Fakultas Kehutanan
Prof. Dr. Ir. Cecep Kusmana, MS 131 430 799
Tanggal Lulus:
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan, yang telah memberikan berkat dan kasih karunia-Nya, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Departemen Konesrvasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.
Penelitian dengan judul “Aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG) dan Penginderaan Jauh untuk Model Hidrologi ANSWERS dalam Memprediksi Nilai Erosi dan Sedimentasi (Studi Kasus: DTA Cipopokol, Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor)” yang disajikan dalam skripsi ini memuat mengenai metode baru yang belum pernah diaplikasikan pada model hidrologi ANSWERS oleh penelitian-penelitian sebelumnya. Model hidrologi ANSWERS banyak dipakai sebagai sebuah model simulasi yang digunakan untuk merumuskan letak tata guna lahan berdasarkan aspek konservasi. Penggunaan SIG dan Penginderaan Jauh dimaksudkan untuk mempermudah perolehan data terutama dalam bentuk data spasial yang merupakan input model ANSWERS. Pembahasan di dalam skripsi ini hanya diberikan batasan mengenai bagaimana cara mengkombinasikan antara model hidrologi ANSWERS, SIG dan Penginderaan Jauh, memprediksi besarnya nilai erosi dan sedimen, serta yang memetakan kembali hasil keluaran model menjadi bentuk peta/image.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena intu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan penelitian selanjutnya.
Bogor, Desember 2005
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis menyadari bahwa terlaksananya penelitian hingga penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari dukungan dan bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini ijinkanlah penulis menghaturkan rasa terima kasih yang tulus kepada:
1. Dr. Ir. Lilik Budi Prasetyo, MSc dan Ir. Omo Rusdiana, MSc.F sebagai pembimbing skripsi, atas bimbingan serta arahannya, mulai dari tahap penyusunan proposal sampai dengan terselesaikannya skripsi ini.
2. Ir. Andi Sukendro, MSi dan Ir. Sucahyo Sadiyo, MS sebagi dosen penguji dari Departemen Manajemen Hutan dan Departemen Hasil Hutan.
3. Pihak Balai Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Citarum-Ciliwung Bogor atas data beserta fasilitas yang telah diberikan.
4. Dinas Cipta Karya, Pemerintah Daerah Kabupaten Bogor.
5. Bapak, ibu, Albertus Fajar Irawan dan Stevani Diah Ardita Kusuma Dewi atas doa, kasih sayang dan kepercayaannya.
6. Keluarga besar KSH 38 atas keceriaannya dan kebersamaan
7. Anak-anak Wisma Pagar Bambu (Vety, Novi, Agnes, Efni, Ria) atas doa dan semangat yang telah diberikan.
8. Teman-teman SDAF 38 (Tiara, Vivi, Aji, Ambang) atas semua bantuan, semangat dan canda tawanya.
9. Pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis berharap bahwa karya ini dapat memberikan inspirasi dan pemikiran yang berkaitan dengan pengelolaan khususnya di wilayah Daerah Tangkapan Air Cipopokol, Sub DAS Cisadane Hulu. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
Bogor, Desember 2005
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kota Semarang, Jawa Tengah pada tanggal 25 September 1982. Merupakan anak kedua dari tiga bersaudara pasangan Bernardus Soenarto dan Rr. Patricia Diah Kambali Retno SIP. Pendidikan formal penulis dimulai pada tahun 1987 di TK Melati Putih Semarang dan lulus pada tahun 1989, kemudian penulis melanjutkan ke SD St. Antonius II dan lulus pada tahun 1995, kemudian melanjutkan pendidikan ke SLTP Maria Mediatrix Semarang dan lulus pada tahun 1998. Pada tahun yang sama, penulis melanjutkan pendidikan ke SMU Negeri 4 Semarang, lulus pada tahun 2001. Pendidikan perguruan tinggi ditempuh penulis di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) tahun 2001, dengan mengambil Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata, Fakultas Kehutanan.
Selama mengikuti perkuliahan di Fakultas Kehutanan, penulis pernah melakukan praktek lapang yaitu Praktek Umum Kehutanan di Kawah Kamojang dan Cagar Alam Leuweung Sancang, Garut, Jawa Barat, Praktek Umum Pengenalan Hutan di BKPH Karangnunggal dan BKPH Cikatomas, KPH Tasikmalaya, Perum Perhutani Unit III Jawa Barat pada tahun 2004, dan terakhir penulis menyelesaikan Praktek Kerja Lapang (PKLP) di Taman Nasional Bukit Barisan Selatan pada tahun 2005.
Selain kegiatan praktek lapang, penulis telah mengikuti berbagai kegiatan dan organisasi baik di dalam maupun diluar perguruan tinggi. Organisasi yang pernah diikuti penulis antara lain Himpunan Mahasiswa Konservasi Sumberdaya Hutan (HIMAKOVA) dan Kelompok Pemerhati Burung (KPB) Prenjak. Selain itu, penulis aktif dalam kegiatan Keluarga Mahasiswa Katholik (KEMAKI) Fakultas Kehutanan IPB. Kegiatan yang pernah di lakukan di luar kegiatan kampus diantaranya adalah kegiatan magang di Kebun Raya Bogor dibagian Tumbuhan Obat (2002), Taman Nasional Halimun-Salak (2003) dan sebagai volunteer dalam acara Asia Europe Environment Forum (2005).
Sebagai salah satau syarat untuk meraih gelar Sarjana Kehutanan di Fakultas Kehutanan IPB, penulis melakukan penelitian dengan judul ”Aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG) dan Penginderaan Jauh untuk Model Hidrologi ANSWERS dalam Memprediksi Erosi dan Sedimentasi. (Studi Kasus: DTA Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor) dibawah bimbingan Dr. Ir Lilik Budi Prasetyo MSc dan Ir. Omo Rusdiana, MSc. F.
DAFTAR ISI
Erosi dan Sedimentasi ... 10
Penutupan dan Penggunaan Lahan... 12
Sistem Informasi Geografis (SIG) ... 14
Pengertian SIG ... 14
Kemampuan SIG... 15
Aplikasi SIG ... 17
Penginderaan Jauh (Remote Sensing) ... 17
Pengertian Penginderaan Jauh ... 17
Kemampuan Penginderaan Jauh ... 17
Aplikasi Penginderaan Jauh... 18
Keterkaitan Sistem Informasi Geografis dan Penginderaan Jauh ... 19
Citra Advanced Spaceborne Thermal Emmision and Reflection Radiometer (ASTER) ... 20
Karakteristik Ctra ASTER... 20
Aplikasi Ctra ASTER ... 22
METODE PENELITIAN Lokasi dan Waktu Penelitian... 24
Alat dan Bahan ... 24
Metode Penelitian ... 25
Tahap Pengumpulan Data ... 25
Tahap Pembangunan Basis Data... 26
Tahap Pembangunan Data Model Hidrologi ANSWERS ... 32
Tahap Pengujian Model ... 37
Tahap Pemetaan Penyebaran Kelas Erosi dan Sedimentasi ... 39
Tahap Analisa Indeks Sensitivitas Model ... 40
Tahap Simulasi Penggunaan Lahan... 40
KONDISI UMUM LOKASI PENELITIAN Letak dan Luas ... 42
Iklim ... 42
Tanah dan Geologi ... 42
Karakteristik Sosial Ekonomi dan Kependudukan ... 43
HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Masukan Data model ANSWERS... 45
Penutupan Lahan DTA Cipopokol ... 45
Parameter Penutupan Lahan DTA Cipopokol... 54
Jenis dan Parameter Tanah ... 55
Kondisi Saluran ... 56
Ketinggian Tempat/Elevasi... 58
Kemiringan Lereng... 60
Arah Aliran ... 61
Curah Hujan dan Debit... 63
Analisa Keluaran Data model ANSWERS... 65
Pengujian Model ... 67
Pengujian Debit Model dan Lapangan... 67
Pengujian Sedimen Model dan Lapangan ... 69
Prediksi Hasil Erosi dan Redimen DTA Cipopokol ... 70
Analisa Sensitivitas Model ... 78
Simulasi Penggunaan Lahan ... 81
Skenario Penggunaan Lahan ... 81
Hasil Simulasi Penggunaan Lahan... 84
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan... 88
Saran ... 88
DAFTAR PUSTAKA... 89
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Spesifikasi Kanal Citra ASTER/TERRA ... 21
2. Jenis dan Sumber Data... 25
3. Parameter Tanah dan Cara Pengukurannya ... 33
4. Pengkelasan Nilai Erosi dan Sedimentasi ... 39
5. Penggunaan Lahan Desa Tangkil dan Lemah Duhur ... 43
6. Data Jumlah dan Kepadatan Penduduk ... 44
7. Luas DTA Cipopokol Berdasarkan Penutupan Lahan... 46
8. Akurasi Total (Overall Classification Accuracy) ... 53
9. Akurasi Kappa (Overall Kappa Statistic)... 53
10. Parameter Tata Guna Lahan DTA Cipopokol ... 54
11. Jumlah Elemen untuk Masing-masing Penggunaan Lahan ... 55
12. Parameter Tanah DTA Cipopokol... 56
13. Jumlah Elemen Saluran/Sungai ... 57
14. Luas DTA Cipopokol Berdasarkan Kelas Ketinggian ... 58
15. Luas DTA Cipopokol Berdasarkan Kelas Kelerengan... 61
16. Jumlah Elemen Arah Aliran ... 61
17. Data Curah Hujan dan Debit Tanggal 8 Januari 2005 ... 63
18. Data Curah Hujan dan Debit Tanggal 2 Agustus 2005 ... 64
19. Debit Limpasan Model dan Pengamatan... 67
20. Sedimen Melayang Model dan Pengamatan ... 69
21. Luas Prediksi Nilai Erosi dan Sedimen Menurut Kelas Lereng dan Jenis Penggunaan Lahan... 76
22. Indeks Sensitifitas Parameter terhadap Rata-rata Kehilangan Tanah ... 78
23. Indeks Sensitifitas Parameter terhadap Jumlah Limpasan ... 79
24. Indeks Sensitifitas Parameter terhadap Puncak Limpasan... 80
25. Skenario Penggunaan Lahan ... 87
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Bagan Alir Sistem Kerja dalam SIG... 15
2. Peta Lokasi Penelitian... 24
3. Proses Konversi Peta Analog menjadi Peta Digital... 27
4. Proses Pembuatan DEM dan Arah Aliran... 28
5. Proses Pengolahan Citra ASTER... 29
6. Proses Pembangunan Model Hidrologi ANSWERS... 36
7. Proses Pemetaan Penyebaran nilai Erosi dan Redimen ... 39
8. Bagan Alir Kerangka Penelitian ... 41
9. Kelas Penutupan Lahan Berupa Hutan ... 46
10. Kelas Penutupan Lahan Berupa Perkebunan... 47
11. Tipe Penutupan Lahan Berupa Lahan Pertanian... 49
12. Pemanfaatan Lahan untuk Peternakan dan Pemukiman... 50
13. Kelas Penutupan Lahan Semak Belukar ... 51
14. Peta Penutupan Lahan DTA Cipopokol Tahun 2004 ... 52
15. Sungai di DTA Cipopokol ... 57
16. Kondisi sungai pada waktu hujan ... 57
17. Peta Kelas Ketinggian Daerah Tangkapan Air Cipopokol... 59
18. Peta Kelas Lereng Daerah Tangkapan Air Cipopokol... 60
19. Peta Arah Aliran DTA Cipopokol ... 62
20. Alat Penakar Curah Hujan/ARR ... 64
21. Summary Repport Hasil Keluaran Model ANSWERS... 65
22. Grafik Hydrograph Hasil Keluaran Model ANSWERS... 66
23. Keluran Data Model ANSWERS berupa Data Spasial... 67
24. Erosi Parit yang Terjadi di DTA Cipopokol... 74
25. Teknik Konservasi Tanah Berupa Teras... 74
26. Peta Penyebaran Erosi dan Sedimentasi Daerah Tangkapan Air Cipopokol ... 77
27. Grafik Indeks Sensitifitas Parameter terhadap Kehilangan Tanah Rata-rata ... 78
28. Grafik Indeks Sensitifitas Parameter terhadap Jumlah Limpasan... 79
29. Grafik Indeks Sensitifitas Parameter terhadap Puncak Limpasan ... 80
DAFTAR LAMPIRAN
1. Nilai TP, FP dan P untuk berbagai tekstur tanah (parameter tanah) 2. Nilai Kekasaran Saluran untuk Sungai Alami
3. Penetapan nilai PIT dan PER untuk parameter penggunaan lahan 4. Nilai RC dan HU dan nilai kekasaran penggunaan lahan (N) 5. Input Data untuk Model Hidrologi ANSWERS
6. Hasil Output Model Hidrologi ANSWERS 7. Titik Lapangan Hasil Ground truth 8. Peta Titik Ground Truth
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Air merupakan salah satu komponen yang sangat vital bagi kehidupan makhluk hidup. Menurut keberadaannya, air dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu air permukaan dan air tanah. Ketersediaan air di bumi sangat terkait dengan adanya siklus hidrologi, dimana air yang naik ke awan melalui proses evapotranspirasi pada saat mencapai titik jenuh akan menjadi hujan yang jatuh ke permukaan bumi. Selanjutnya, melalui proses infiltrasi air akan meresap ke dalam tanah (membentuk air tanah (ground water flow) dan aliran bawah permukaan (sub surface flow)) atau langsung ke sungai, danau dan laut (membentuk air permukaan/surface flow).
Daerah Aliran Sungai (DAS) merupakan suatu wilayah daratan yang menerima air hujan dan mengalirkannya kembali melalui satu sungai utama menuju ke hilir/muara yaitu berupa laut atau danau. Satu DAS dipisahkan dari wilayah lain di sekitarnya oleh pemisah alam berupa topografi (seperti punggung bukit), gunung dan lain sebagainya. Ekosistem suatu DAS biasanya terbagi ke dalam tiga bagian yaitu hulu, tengah dan hilir. Ekosistem DAS khususnya bagian hulu, merupakan bagian penting karena berfungsi sebagai daerah tangkapan air (water catchment area) yang diarahkan sebagai kawasan untuk perlindungan terhadap fungsi hidrologi. Supriadi (2000) menjelaskan bahwa kawasan hulu dari suatu DAS memiliki fungsi yang sangat penting, yaitu selain sebagai tempat penyedia air untuk dialirkan ke daerah hilir, (untuk kegiatan pertanian, industri dan pemukiman (water provision for regional economy)), juga berfungsi dalam memelihara keseimbangan ekologis yaitu sebagai sistem penunjang kehidupan. Kemampuan daya dukung pemanfaatan lahan hulu bersifat terbatas, kegiatan pembangunan yang tidak terkendali di kawasan hulu dari suatu DAS seperti konversi lahan bervegetasi/berhutan serta aktifitas merubah lanskap tidak hanya akan memberikan dampak negatif di wilayah di mana kegiatan tersebut berlangsung, namun juga dapat menimbulkan dampak di daerah hilir berupa banjir dan kekeringan. Asdak (2002) menjelaskan bahwa DAS hulu seringkali menjadi fokus perencanaan pengelolaan DAS mengingat bahwa daerah hulu dan hilir mempunyai keterkaitan biofisik melalui daur hidrologi.
merupakan DAS penting di wilayah kerja Balai Pengelolaan DAS (BPDAS) Citarum-Ciliwung bagian Utara. Saat ini, kondisi DAS tersebut dapat dikatakan cukup memprihatinkan. Potensi lahan kritis yang berhasil dipetakan oleh BPDAS Citarum-Ciliwung pada tahun 2003 menunjukan areal yang cukup luas, yaitu sebesar 12.732,2 Ha atau hampir mencapai 8% dari luas keseluruhan DAS Cisadane (156.043 Ha). Keberadaan lahan kritis ini lebih banyak disebabkan oleh adanya kegiatan pemanfaatan lahan yang tidak sesuai dengan fungsinya. Kondisi yang cukup memprihatinkan juga ditunjukkan oleh adanya fluktuasi debit, yang menunjukan perbedaan angka yang cukup signifikan.
Dalam Rencana Tata Ruang Wilayah (RTRW) Propinsi Jawa Barat (2010) dijelaskan bahwa Wilayah Sungai Ciliwung-Cisadane memiliki potensi sumberdaya air permukaan sebesar 5,5 miliyar m3/tahun (mencakup 4 DAS yaitu DAS Ciliwung, DAS Cisadane, DAS Kali Buaran dan DAS Kali Bekasi) yang berdasarkan hasil kajian pada tahun 2001 mempunyai kondisi sangat kritis, dimana rasio aliran mantap atau perbandingan antara kebutuhan air dan ketersediaan air/kondisi debit aliran sungai yang diharapkan selalu ada sepanjang tahun, namun saat ini kondisi keempat DAS tersebut telah berbeda lebih dari 100%. Hal tersebut tentunya sangat kontras dengan kenyataan bahwa kawasan Bodebek-Punjur merupakan kawasan yang mempunyai potensi perkembangan yang sangat pesat baik dari aspek pertumbuhan penduduk maupun laju pertumbuhan ekonominya yang selalu di atas Jawa Barat (Bapeda Propinsi Jawa Barat, 2004).
Daerah Tangkapan Air (DTA) Cipopokol merupakan salah satu daerah tangkapan air dari Sub DAS Cisadane hulu yang saat ini telah banyak mengalami perubahan penutupan lahan. Penutupan lahan yang idealnya sebagai kawasan resapan air, telah berubah fungsi menjadi peruntukan lain seperti pemukiman, perkebunan, lahan pertanian dan lain sebagainya. Kondisi ini membawa pengaruh yang cukup nyata bagi kemampuan tanah untuk meresapkan air hujan ataupun memperkecil terjadinya erosi. Menurut www.jatam.org (2004), saat ini luas kawasan hutan yang ada di DAS Cisadane
Perubahan penutupan lahan di suatu daerah aliran sungai khususnya lahan hutan dapat menimbulkan berbagai macam dampak diantaranya yaitu tingginya nilai erosi dan fluktuasi debit, sehingga dalam hal ini pendugaan nilai erosi dan sedimen sangat diperlukan. Salah satu metode yang digunakan untuk menduga besarnya nilai erosi dan sedimen yaitu melalui pendekatan model hidrologi. Harto (1993) menyatakan bahwa model hidrologi merupakan sajian sederhana (simple representation) dari sebuah sistem hidrologi yang kompleks. Model hidrologi Areal Nonpoint Source Watershed Environment Response Simulation (ANSWERS) yang diperkenalkan oleh Beasley dan Huggins pada tahun 1991, merupakan salah satu model hidrologi yang disebut model terdistribusi artinya memiliki parameter yang dapat mewakili variabilitas keruangan dan waktu (space and time).
Keunggulan model hidrologi ANSWERS dibandingkan dengan model hidrologi lainnya adalah mampu melakukan evaluasi dan merumuskan letak tata guna lahan sesuai dengan aspek konservasi. Beberapa penelitian yang telah dilakukan dengan menggunakan model hidrologi ANSWERS masih menggunakan cara yang masih sangat sederhana terutama dalam kegiatan perolehan data, sehingga diperlukan suatu metode yang dapat diaplikasikan ke dalam model hidrologi ANSWERS, metode yang dimaksud adalah Sistem Informasi Geografis dan Penginderaan Jauh.
Tujuan Penelitian
1. Mengkombinasikan Sistem Informasi Geografis (SIG) dan Penginderaan Jauh dalam aplikasi model hidrologi ANSWERS.
2. Memprediksi besarnya erosi dan sedimentasi di Daerah Tangkapan Air Cipopokol dengan menggunakan model hidrologi ANSWERS.
3. Memetakan tingkat penyebaran Erosi dan sedimentasi di Daerah Tangkapan Air Cipopokol.
Manfaat Penelitian
Pendugaan erosi dan sedimentasi diharapkan dapat memberikan gambaran mengenai kondisi Daerah Tangkapan Air Cipopokol yang merupakan bagian Hulu dari DAS Cisadane sehingga dapat menjadi dasar pertimbangan dalam menentukan tindakan pengelolaan selanjutnya, terutama bagi kegiatan rehabilitasi di Daerah Tangkapan Air Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu.
TINJAUAN PUSTAKA
Tinjauan Umum Daerah Aliran Sungai (DAS)
Daerah Aliran Sungai (Watershed) didefinisikan sebagai suatu wilayah daratan yang menerima air hujan, menampung dan mengalirkannya melalui satu sungai utama ke laut dan atau ke danau. Satu DAS, biasanya dipisahkan dari wilayah lain di sekitarnya (DAS-DAS lain) oleh pemisah alam topografi (seperti punggung bukit dan gunung. Suatu DAS terbagi lagi ke dalam sub DAS yang merupakan bagian DAS yang menerima air hujan dan mengalirkannya melalui anak sungai ke sungai utamanya (Dirjen Reboisasi & Rehabilitasi Lahan, 1998). Asdak (2002) menyatakan pengertian DAS sebagai suatu wilayah daratan yang secara topografik dibatasi oleh punggung-punggung gunung yang menampung dan menyimpan air hujan untuk kemudian menyalurkannya ke laut melalui sungai utama. Wilayah daratan tersebut dinamakan Daerah Tangkapan Air (DTA) atau Water Catchment Area yang merupakan suatu ekosistem dengan unsur utamanya terdiri atas sumberdaya alam (tanah, air, dan vegetasi) dan sumberdaya manusia sebagai pemanfaat sumberdaya alam.
DAS merupakan suatu wilayah tertentu yang bentuk dan sifat alamnya merupakan satu kesatuan ekosistem, termasuk didalamnya hidrologi dengan sungai dan anak-anak sungainya yang berfungsi sebagai penerima, penampung dan penyimpan air yang berasal dari hujan dan sumber lainnya. Sungai atau aliran sungai sebagai komponen utama DAS didefinisikan sebagai suatu jumlah air yang mengalir sepanjang lintasan di darat menuju ke laut sehingga sungai merupakan suatu lintasan dimana air yang berasal dari hulu bergabung menuju ke satu arah yaitu hilir (muara). Sungai merupakan bagian dari siklus hidrologi yang terdiri dari beberapa proses yaitu evaporasi atau penguapan air, kondensasi dan presipitasi (Haslam, 1992).
Dalam mempelajari ekosistem DAS, biasanya terbagi atas daerah hulu, tengah dan hilir. Secara biogeofisik, daerah hulu, tengah dan hilir dicirikan oleh hal-hal sebagai berikut (Asdak, 2002):
• Daerah hilir dicirikan sebagai daerah pemanfaatan, memiliki kerapatan drainase kecil, kemiringan lereng sangat kecil (< 8%), di beberapa tempat merupakan daerah banjir (genangan), pemakaian air ditentukan oleh bangunan irigasi, jenis vegetasi didominasi oleh tanaman pertanian kecuali daerah estuaria yang didominasi oleh hutan bakau atau gambut.
• Daerah tengah merupakan daerah transisi dari kedua karakteristik
biogeofisik DAS yang berbeda antara hulu dan hilir.
Mengacu pada pengertian DAS dalam uraian tersebut, maka di dalam suatu DAS, terdapat berbagai komponen sumberdaya, yaitu sumberdaya alam (natural capital) (terdiri dari udara/atmosphere, tanah dan batuan penyusunnya, vegetasi, satwa), sumberdaya manusia/human capital (beserta pranata institusi formal maupun informal masyarakat/social capital)) dan sumberdaya buatan/man made capital yang satu sama lainnya saling berinteraksi (interaction) (Putro et al., 2003)
Dalam pengelolaannya, suatu DAS memerlukan konsep pengelolaan yang tidak hanya terbatas pada batasan wilayah pembangunan atau administrasi, melainkan berdasarkan pada batasan wilayah ekologi. Namun dalam kenyataannya, kegiatan pengelolaan DAS seringkali dibatasi oleh batasan-batasan politis atau adminstrasi (negara, provinsi, kabupaten) dan kurang dimanfaatkannya batas-batas ekosistem alamiah. Asdak (2002) menyatakan bahwa beberapa aktivitas pengelolaan DAS yang diselenggarakan di daerah hulu seperti kegiatan pengelolaan lahan yang mendorong terjadinya erosi, pada gilirannya akan menimbulkan dampak di daerah hilir (dalam bentuk pendangkalan sungai atau saluran irigasi karena pengendapan sedimen yang berasal dari erosi di daerah hulu). Peristiwa degradasi lingkungan seperti di atas jelas akan mengabaikan penetapan batas-batas politis sebagai batas pengelolaan sumberdaya alam.
Konsep Dasar dan Model Hidrologi
Konsep Dasar Hidrologi
(1990) menyatakan bahwa hidrologi adalah ilmu mengenai air dan fenomena yang berkaitan dengan air.
Konsep dasar mengenai ilmu hidrologi sangat berkaitan dengan siklus hidrologi. Daur atau siklus hidrologi diberikan batasan sebagai suksesi tahapan-tahapan yang dilalui air dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer. Presipitasi dalam segala bentuk (salju, hujan batu es, hujan dan lain-lain) jatuh ke atas vegetasi, batuan gundul, permukaan tanah, permukaan air dan saluran-saluran sungai (presipitasi saluran-saluran). Air yang jatuh pada vegetasi mungkin diintersepsi (yang kemudian berevaporasi dan/atau mencapai permukaan tanah dengan menetes saja maupun sebagai aliran batang) selama suatu waktu atau secara langsung jatuh pada tanah (through fall) khususnya pada kasus hujan dengan intensitas tinggi dan lama. Sebagian besar presipitasi berevaporasi selama perjalanannya dari atmosfer dan sebagian pada permukaan tanah. sebagian dari prsipitasi yang membasahi permukaan tanah akan berinfiltrasi ke dalam tanah dan bergerak menurun sebagai perkolasi ke dalam mintakat jenuh di bawah muka air tanah. air ini secara perlahan berpindah melalui akifer ke saluran-saluran sungai. Beberapa air yang berinfiltrasi bergerak menuju dasar sungai tanpa mencapai muka air tanah sebagai aliran bawah permukaan. Air yang berinfiltrasi juga memberikan kehidupan pada vegetasi sebagai lengas tanah. Beberapa dari lengas ini diambil oleh vegetasi dan transpirasi berlangsung dari stomata daun.
Setelah bagian presipitasi yang pertama yang membasahi permukaan tanah dan berinfiltrasi, suatu selaput air yang tipis dibentuk permukaan tanah yang disebut detensi permukaan/lapis air. Selanjutnya detensi permukaan menjadi lebih tebal (lebih dalam) dan aliran air mulai dalam bentuk laminer. Dengan bertambahnya kecepatan aliran, aliran air menjadi turbulen (deras). Air yang mengalir disebut sebagai limpasan permukaan. Selama perjalanannya menuju dasar sungai, bagian dari limpasan permukaan akan disimpan pada depresi permukaan yang disebut sebagai cadangan depresi. Akhirnya limpasan permukaan mencapai saluran sungai dan menambah debit sungai.
Model Hidrologi
Rauf (1994) menjelaskan bahwa model hidrologi adalah sebuah gambaran sederhana dari suatu sistem hidrologi yang aktual. Dooge dalam Harto (1993) menyatakan pengertian sistem sebagai suatu struktur, alat, skema atau prosedur, baik riil maupun abstrak, yang dikaitkan dalam satu refrensi waktu tertentu sebuah masukan atau sebab, tenaga atau informasi dengan keluaran pengaruh atau tanggapan secara menyeluruh.
Tujuan penggunaan model dalam hidrologi diantaranya : (1) peramalan (forecasting), termasuk didalamnya untuk sistem peringatan dan manajemen. Peramalan memberikan maksud bahwa baik besaran ataupun waktu kejadian yang dianalisis berdasar cara probabilistik, (2) perkiraan (prediction), memberikan pengertian bahwa besaran kejadian dan waktu hipotetik (hypothetical future time), (3) sebagai alat deteksi dalam masalah pengendalian. Dengan sistem yang telah pasti dan keluaran yang diketahui maka masukan dapat dikontrol dan diatur, (4) sebagai alat pengenal (identification tool) dalam masalah perencanaan (planning), (5) eksplorasi data/informasi, (6) perkiraan lingkungan akibat perilaku manusia yang berubah/meningkat dan (7) penelitian dasar dalam proses hidrologi (Harto, 1993).
Pendekatan model hidrologi umumnya bertujuan untuk mempelajari fungsi dan respon suatu DAS dari berbagai masukan. Model hidrologi merupakan salah satu pendekatan yang disimulasikan dalam kegiatan pengelolaan DAS yang diformulasikan dari masing-masing perubahan tata guna lahan. Contoh beberapa model hidrologi yang berkembang saat ini diantaranya adalah Universal Soil Loss Equation (USLE) yang kemudian disempurnakan menjadi Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE).
Protection Agency (EPA) dibawah Purdue Agricultural Experiment Station. Jenis model hidrologi yang sejenis dengan model ANSWERS diantaranya Modified Universal Soil Loss Equation (MUSLE) dan Agricultural Nonpoint Source Pollution Model (AGNPS).
ANSWERS merupakan model simulasi karakteristik DAS, dimana biasanya digunakan untuk mengevaluasi kondisi DAS yang didominasi oleh lahan pertanian pada saat kejadian hujan tertentu. Aplikasi utama dari model ANSWERS adalah simulasi perencanaan dan evaluasi strategi untuk mengendalikan erosi. Satu dari karakteristik model hidrologi ini adalah pendekatan distribusi parameter yang menggunakan variabel spasial yaitu topografi, tanah, tataguna lahan dan parameter lainnya yang mempengaruhi distribusi parameter DAS dalam suatu logaritma komputasi.
Struktur model ANSWERS didasarkan pada hipotesis bahwa laju aliran di setiap titik di dalam DAS memiliki hubungan fungsional dengan parameter-parameter hidrologi yang mengendalikannya seperti intensitas hujan, topografi, jenis tanah dan penggunaan lahan. Oleh sebab itu didalam permodelan ANSWERS, suatu DAS diekspresikan sebagai kumpulan dari setiap elemen bujur sangkar yang disebut grid yang diasumsikan homogen yang memiliki parameter hidrologi dan erosi yang sama, sehingga variabilitas ruang di dalam DAS dapat diperhitungkan (Beasley dan Huggins, 1991).
Penggunaan model ANSWERS untuk menduga nilai erosi dan sedimentasi telah banyak diuji coba dan diuji akurasinya oleh pakar hidrologi seperti Beasley et al. (1982), Dilaha et al. (1982), Ginting dan Ilyas (1997) yang masing-masing dilakukan pada DAS pertanian (714 ha), DAS konstruksi (43 ha) dan DAS berhutan (77.242,8 ha) (Sukresno et al., 2002).
pada DAS yang berukuran lebih besar dari 10.000 ha (Beasley dan Huggins, 1991).
de Roo dalam Kusumadewi (2002) menjelaskan bahwa di dalam ANSWERS, sejumlah hujan yang turun, sebagian diintersepsi oleh kanopi vegetasi (dengan penutupan PER) sampai potensial simpanan intersepsi (PIT) terjadi. Apabila laju curah hujan yang turun lebih besar dari laju intersepsi, infiltrasi ke dalam tanah dimulai. Laju infiltrasi dipengaruhi oleh kandungan air tanah mula-mula, porositas tanah total, kandungan air tanah pada kondisi kapasitas lapang, laju infiltrasi pada saat konstan, laju infiltasi awal dan kedalaman zona kontrol infiltrasi. Penurunan laju infiltrasi secara eksponensial dan meningkatnya kandungan air tanah menyebabkan tercapainya suatu titik ketika laju hujan yang turun lebih besar dari laju infiltrasi dan intersepsi. Jika kondisi ini terjadi, air mulai mengumpul di atas permukaan dalam depresi mikro (retention storage) yang dipengaruhi oleh peubah kekasaran permukaan RC dan HU. Jika retensi permukaan melebihi kapasitas depresi mikro maka akan terjadi limpasan permukaan (dipengaruhi oleh nilai n Manning, kelerengan dan arah aliran). Laju infiltrasi tetap akan dicapai bila lama dan intensitas kejadian hujan relatif besar. Pada saat hujan reda, proses infiltrasi berlangsung sampai air dalam simpanan depresi sudah tidak tersedia lebih lama lagi. Penghancuran dan pengangkutan partikel tanah disebabkan oleh dampak butiran hujan yang jatuh atau limpasan permukaan. Ada atau tidaknya partikel tanah yang dipindahkan tergantung besarnya sedimen dan kapasitas transpornya. Air dan sedimen yang dapat mencapai elemen yang memiliki saluran, selanjutnya akan diangkut menuju outlet DAS. Sedimentasi dalam saluran terjadi ketika besarnya kapasitas transpor telah dilewati.
Erosi dan Sedimentasi
Erosi merupakan proses terkikis dan terangkutnya tanah atau bagian-bagian tanah oleh media alami yang berupa air (air hujan). Sedangkan yang disebut sebagai sedimen adalah tanah dan bagian-bagian tanah yang terangkut dari suatu tempat yang tererosi. Faktor penentu erosi dan sedimentasi diantaranya adalah iklim, topografi dan sifat tanah serta kondisi vegetasi.
proses-proses utama dalam peristiwa erosi tanah oleh air dapat berupa: pemecahan agregat tanah, pengangkutan dan pengendapan masa tanah hasil pemecahan. Di daerah iklim tropis, erosi tanah sebagian besar terjadi karena hujan, dan besar kecilnya erosi tergantung pada faktor-faktor sebagai berikut (Purwowidodo, 1999):
1. Intensitas curah hujan, energi kinetik dan jumlah hujan.
2. Erodibilitas tanah yaitu mudah tidaknya pemecahan atau pengangkutan tanah oleh air hujan.
3. Topografi
4. Penutupan lahan yang meliputi jenis penggunaan lahan, persen penutupan lahan dan nilai kekeasaran permukaan.
5. Manusia sebagai pengendali dalam mengatur penggunaan lahan dan pengolahan tanah serta pengendali proses percepatan erosi.
Secara deskriptif, Arsyad (1989) menjelaskan bahwa erosi merupakan akibat interaksi dari faktor iklim, tanah, topografi, vegetasi dan aktifitas manusia terhadap sumberdaya alam. Definisi lain menjelaskan erosi sebagai peristiwa berpindahnya tanah dari suatu tempat ke tempat lain dengan media alam. Beberapa faktor yang dapat menyebabkan erosi tanah diantaranya yaitu karakteristik hujan, kemiringan lereng, tanaman penutup dan kemampuan tanah untuk menyerap dan melepas air ke dalam lapisan tanah dangkal. Erosi tanah memiliki kecenderungan kehilangan tanah lebih cepat dari proses erosi geologi.
Erosi yang dapat ditoleransikan memiliki arti bahwa erosi dapat diabaikan sepanjang area lahan produktif. Nilai toleransi erosi dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya iklim, kedalaman tanah, kondisi substrata, permeabilitas lapisan tanah dangkal dan karakteristik pertumbuhan tanaman. Dampak dari erosi tanah dapat diklasifikasikan dalam dua kategori yaitu menurunnya produktifitas lahan seiring dengan kehilangan lapisan tanah bagian atas yang subur serta terjadinya sedimentasi di sungai yang menyebabkan kerusakan saluran dan berkurangnya kapasitas tampungan
genangan banjir, di saluran air, sungai dan waduk. Sedimentasi merupakan perpindahan dan pengendapan erosi tanah, khususnya sebagai hasil dari percepatan erosi lembar dan alur. Sedimentasi menggambarkan material tersuspensi dan diangkut oleh gerakan air dan diakumulasi sebagai bed load. Dari proses sedimentasi, hanya sebagian aliran sedimen di sungai yang diangkut ke luar DAS, sedangkan lainnya mengendap di lokasi tertentu dari sungai. Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap sedimentasi diantaranya jumlah dan intensitas hujan, formasi geologi dan jenis tanah, tata guna lahan, topografi, erosi di bagian hulu, limpasan, karakteristik sedimen dan hidrolika saluran.
Wischmeier and Smith dalam Suhartanto (2001) menyatakan bahwa berdasarkan mekanisme pergerakannya, sedimen dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu suspended load dimana partikel sedimen bergerak tersuspensi dalam aliran air dan bed load dimana partikel sedimen bergerak secara menggelinding dan melompat. Sedangkan menurut kondisi asalnya sedimen dapat dibagi menjadi dua macam yaitu bed materials transport, dimana material berasal dari saluran itu sendiri dan wash load dimana material tidak sama dengan sedimen bed load dan ditambah oleh material dari luar saluran.
Penutupan dan Penggunaan Lahan
Selama ini pengertian lahan sering diartikan sama dengan istilah tanah, dalam kenyataannya lahan memiliki pengertian yang jauh lebih luas dibandingkan dengan tanah. Tanah merupakan benda alami yang heterogen dan dinamis, merupakan interaksi hasil kerja antara iklim dan jasad hidup terhadap suatu bahan induk yang dipengaruhi oleh relief dan waktu (Arsyad, 1989).
Pengetahuan mengenai penggunaan dan penutupan lahan sangat dibutuhkan terutama dalam kegiatan perencanaan dan pengelolaan yang melibatkan sumberdaya alam. Istilah penutupan lahan (land cover) berkaitan erat dengan jenis kenampakan yang ada di permukaan bumi sedangkan penggunaan lahan (land use) lebih berkaitan erat dengan kegiatan manusia pada bidang lahan tertentu. Hal yang sama dikemukakan oleh Jamulya & Soenarto dalam Trenggono et al. (1999) bahwa penggunaan lahan sebagai setiap bentuk dan intervensi (campur tangan) manusia terhadap lahan dalam rangka memenuhi kebutuhan hidupnya baik material dan spiritual.
Burley dalam Lo (1995) menjelaskan penutupan lahan sebagai konstruksi vegetasi dan buatan yang menutup permukaan lahan. Konstruksi tersebut seluruhnya tampak secara langsung dari citra penginderaan jauh. Terdapat tiga kelas yang tercakup dalam penutupan lahan yaitu : (1) struktur fisik yang dibangun oleh manusia; (2) fenomena biotik seperti vegetasi alami, tanaman pertanian dan kehidupan binatang; (3) tipe pembangunan.
Lillesand & Kiefer (1990) menyatakan bahwa yang menjadi dasar dalam membedakan antara penutupan lahan dan penggunaan lahan adalah bahwa Informasi penutupan lahan dapat dikenal secara langsung dengan menggunakan penginderaan jauh yang tepat, informasi tentang kegiatan manusia pada lahan (penggunaan lahan) tidak selalu dapat ditafsir secara langsung dari penutupan lahannya. Ukuran minimum suatu daerah yang dapat dipetakan dalam kelas penggunaan lahan atau penutupan lahan tergantung pada solusi dan resolusi foto udara atau citra satelit. Data mengenai penutupan lahan dapat diperoleh dengan melakukan klasifikasi citra, dimana masing-masing kenampakan yang terdapat didalam citra dapat diklasifikasikan menjadi kelas-kelas penutupan lahan. Klasifikasi lahan merupakan penyusunan lahan ke dalam kelas-kelas yang dipengaruhi oleh faktor karakteristik lahan, kualitas lahan, pengaruh dari pengelolaan pertanian, penggunaan lahan, potensi penggunaan lahan, kelayakan penggunaan lahan. Contoh pengelompokan tipe penggunaan atau penutupan lahan adalah sebagai berikut:
b. Lahan pertanian, dapat diartikan sebagai lahan yang penggunaannya terutama untuk menghasilkan makanan dan serabut.
c. Lahan hutan, daerah yang kepadatan tajuk pohonnya (persentase penutup tajuk) 10% atau lebih, batang pohonnya dapat menghasilkan kayu atau produksi kayu lainnya dan mempengaruhi iklim atau tata air lokal.
d. Air, terdiri dari sungai, kanal, danau, waduk, teluk, muara.
e. Lahan basah, daerah yang permukaan air tanahnya padat, dekat atau di atas permukaan lahan hampir sepanjang tahun.
f. Lahan gundul, lahan yang kemampuannya terbatas untuk mendukung kehidupan dan vegetasi atau penutup lainnya kurang dari sepertiga luas daerahnya.
Lo (1995) menjelaskan bahwa salah satu faktor penting dalam menentukan kesuksesan pemetaan penggunaan lahan dan penutupan lahan terletak pada pemilihan skema klasifikasi yang tepat dirancang untuk suatu tujuan tertentu. Skema klasifikasi yang baik harus sederhana didalam menjelaskan setiap kategori penggunaan lahan dan penutupan lahan. Selanjutnya, pemetaan penutupan dan penggunaan lahan membutuhkan keputusan bijak yang harus dibuat dan peta hasil tidak dapat dihindari mengandung beberapa derajat informasi yang digeneralisasi menurut skala dan tujan aplikasinya.
Sistem Informasi Geografis (SIG)
Pengertian SIG
ketinggian), data atribut yang tidak berkaitan dengan koordinat geografi (contoh: iklim, jenis tanah), serta hubungan data spasial, data atribut dan waktu.
Kemampuan SIG
Definisi-definisi diatas menjelaskan bahwa secara umum SIG memiliki kemampuan dalam menangani data yang berreferensi geografis yang dapat dijelaskan secara sederhana pada gambar di bawah ini:
Gambar 1. Bagan alir sistem kerja dalam SIG (Prahasta, 2002 dimodifikasi)
1. Pemasukan Data
Burrough dalam Bagja (2000) menjelaskan bahwa input data merupakan proses pemasukan data ke dalam sistem komputer dimana data geografis dikodekan dan diubah ke dalam format digital sehingga dapat disimpan dan dimanipulasi. Prahasta (2002) menyatakan bahwa data input memiliki fungsi dalam mengkonversi dan mentransformasikan ke dalam format yang dapat digunakan oleh SIG.
Secara umum, bentuk data dalam SIG dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu data raster dan data vektor. Data raster adalah data dimana semua obyek disajikan secara sekuensial pada kolom dan baris dalam bentuk sel-sel
atau yang sering disebut sebagai pixel (picture element). Masing-masing sel mewakili suatu areal yang berbentuk segiempat dan umumnya bujursangkar. Dalam model ini, setiap obyek baik yang berbentuk titik, garis dan polygon semuanya disajikan dalam bentuk sel (titik). Setiap sel memiliki koordinat dan informasi (atribut keruangan dan waktu). Model ini umumnya dimiliki oleh data citra satelit yang sudah siap dibaca oleh komputer sehingga sering disebut dengan Machine readable data. Sedangkan Data vektor adalah struktur data yang berbasis pada sistem koordinat yang umum digunakan untuk menyajikan feature peta. Data vektor biasanya diperoleh dengan alat digitasi (Jaya, 2002).
2. Manajemen Data
Prahasta (2002) menjelaskan manajemen data sebagai suatu kegiatan mengorganisasikan baik data spasial maupun data atribut ke dalam sebuah basis data sedemikan rupa sehingga mudah dipanggil, diupdate dan diedit. Setelah data diinput ke dalam SIG, data tersebut di koreksi dan diperbaiki serta dibuat topologi, yaitu menghubungkan data spasial dan data atribut sebelum disimpan untuk dianalisis.
3. Manipulasi dan Pengelompokan Data
Manipulasi merupakan kegiatan menentukan informasi yang dapat dihasilkan oleh SIG serta melakukan manipulasi dan permodelan untuk menghasilkan informasi yang diharapkan. Widjoyo dalam Bagja (2000) menyatakan bahwa fungsi manipulasi dan analisa data adalah memungkinkan pengguna data melakukan berbagai jenis kegiatan seperti mengubah bentuk data, melakukan perbaikan data, melakukan penampalan (overlay) data dan perhitungan aritmetik atau generalisasi tentang informasi yang diperoleh. Pada dasarnya, manipulasi dan analisis data yang terdapat dalam SIG diantaranya yaitu klasifikasi dan pengumpulan kembali sifat data, perbaikan geometri, rotasi, pemberian skala, kombinasi dan konversi, penempatan dan pembagian garis, konversi struktur data, analisis ruang dan hubungan secara statistik, pengukuran jarak dan arah, analisis statistik
4. Keluaran Data
Aplikasi SIG
Aplikasi SIG diberbagai bidang sampai saat ini semakin jauh berkembang. Prahasta (2002) menjelaskan beberapa hal yang menjadi alasan bahwa konsep dan aplikasi SIG sangat menarik untuk digunakan dalam berbagai bidang ilmu yaitu SIG sangat efektif, dapat digunakan sebagai alat bantu, mampu menguraikan unsur-unsur yang terdapat di permukaan bumi ke dalam bentuk beberapa layer atau coverage data spasial, memiliki kemampuan yang sangat baik dalam memvisualisasikan data spasial dan bentuk atribut-atributnya serta dapat menurunkan data-data secara otomatis tanpa keharusan untuk melakukan interpretasi secara manual.
SIG dapat diterapkan dalam berbagai bidang ilmu diantaranya yaitu dalam bidang perencanaan (perencanaan pemukiman, transmigrasi, perencanaan tata ruang wilayah, perencanaan kota, perencanaan lokasi dan relokasi industri, pasar, pemukiman), bidang kependudukan atau demografi, bidang lingkungan dan pemantauannya (pencemaran sungai, danau, laut, evaluasi pengendapan lumpur atau sedimen baik di sekitar danau, sungai/ pantai, permodelan pencemaran udara, limbah berbahaya), bidang sumberdaya alam (inventarisasi manajemen dan kesesuaian lahan untuk pertanian, perkebunan, kehutanan, perencanaan, tata guna lahan, analisa daerah rawan bencana alam) dan lain sebaginya.
Penginderaan Jauh (Remote Sensing)
Pengertian Penginderaan Jauh
Penginderaan jauh adalah suatu cara pemantauan tentang sifat dan kondisi suatu obyek atau fenomena alam di permukaan bumi untuk mendapatkan informasi tentang obyek itu sendiri ataupun sekitarnya tanpa harus kontak langsung dengan obyek tersebut melalui suatu alat (sensor) (Kartasasmita, 2001).
Kemampuan Penginderaan Jauh
wilayah dan aspek lereng), pola drainase (yang mempunyai hubungan erat dengan tipe batuan dan berbagai proses tektonik di permukaan bumi dan sifat erosi yang terjadi), kenampakan proses dinamik (seperti keadaan erosi, longsoran dan proses dinamik lainnya) tipe bentuk lahan dan distribusinya, pola distribusi dan penutupan lahan atau vegetasi, pola penggunaan lahan dan distribusinya. Informasi-informasi tersebut diperoleh karena masing-masing obyek mempunyai kekhasan dalam memantulkan, menyerap, meneruskan atau memancarkan energi gelombang elektromangnetik yang datang padanya sehingga energi pantulan atau pancaran yang diterima oleh sensor dapat dipergunakan sebagai ciri pengenalan obyek, daerah atau fenomena yang dikaji (Lillesand & Kiefer, 1990).
Komponen dasar suatu sistem penginderaan jauh yang ideal ditunjukkan dengan adanya suatu sumber tenaga yang seragam, atmosfer yang tidak mengganggu, sensor yang sempurna, serangkaian interaksi yang unik antara tenaga dengan benda di muka bumi, sistem pengolahan data tepat waktu, dan berbagai penggunaan data, namun dalam kenyataannya hal tersebut jarang terpenuhi (Lillesand & Kiefer, 1990).
Dalam kegiatannya, penginderaan jauh harus mempunyai alat untuk memperoleh data, tenaga penghubung dari obyek ke sensor, ada obyek ada sensor serta keluaran. Alat yang digunakan untuk memperoleh data berupa alat pengindera atau platform (pesawat terbang, satelit, pesawat ulang alik atau wahana lainnya). Sedangkan tenaga penghubung yang membawa data tentang obyek ke sensor berupa tenaga radiasi elektromagnetik. Antara tenaga dan obyek terjadi suatu interaksi, sehingga obyek, daerah/gejala di permukaan bumi dapat dikenali pada hasil rekaman dalam bentuk data penginderaan jauh yang dikumpulkan dan direkam berdasarkan variasi tenaga elektromagnetik. Hasil rekaman tersebut pada akhirnya sampai kepada pengguna data sesuai dengan tujuan masing-masing. Secara keseluruhan, penginderaan jauh disebut sebagai suatu sistem karena terdiri dari serangkaian komponen yaitu tenaga, obyek, sensor, data dan pengguna.
Aplikasi Penginderaan Jauh
1. Citra menggambarkan obyek dan daerah yang mirip ujudnya dengan yang ada di permukaan bumi
2. Dari jenis citra tertentu dapat ditimbulkan gambaran tiga dimensi
3. Karakteristik obyek yang tampak oleh mata dapat diujudkan dalam bentuk citra
4. Citra dapat dibuat secara cepat meskipun untuk daerah yang sulit dijelajahi secara terestrial
5. Citra merupakan satu-satunya cara untuk pemetaan daerah bencana 6. Citra sering dibuat dengan periode ulang yang pendek sehingga
memungkinkan untuk pemantauan suatu daerah
Salah satu bentuk aplikasi penginderaan jauh adalah untuk menentukan bentuk-bentuk penutupan lahan yang dapat dilakukan dengan menggunakan teknik tertentu. Salah satu teknik dalam menentukan bentuk penutupan lahan adalah dengan menggunakan cara klasifikasi citra. Klasifikasi citra merupakan serangkaian tugas untuk merubah data digital menjadi kelas tertentu yang khas dan dapat memberikan informasi.
Keterkaitan Sistem Informasi Geografis dan Penginderaan Jauh
Howard (1996) menyatakan keterkaitan SIG dan penginderaan jauh adalah sebagai berikut, informasi yang diturunkan dari analisis citra penginderaan jauh dilakukan untuk diintegrasikan dengan data yang disimpan dalam bank data SIG. Tujuan utama integrasi penginderaan jauh dan SIG berasal dari ahli penginderaan jauh. Keinginan ini ditunjukkan dalam pertumbuhan jumlah sistem analisis citra digital berkapasitas kecil dengan kemampuan SIG. Biasanya masukkan dari data penginderaan jauh (data rekaman) pada sistem SIG harus dilengkapi dengan intervensi manusia pada analisisnya.
dan SIG adalah estimasi bahwa aliran data memiliki arah (dari sistem analisis penginderaan jauh ke sistem informasi geografis) yang sama. Aliran yang sebaliknya tidak diinginkan, tetapi juga realistis diperlukan dalam analisis penginderaan jauh. Hambatan utama terhadap pendekatan ini adalah biaya untuk membuat basis data digital SIG, tetapi hal tersebut dapat ditekan dengan cara peningkatan dan perbaikan tersedianya perangkat keras dan perangkat lunak serta peta-peta digital yang telah tersedia dalam bentuk digital.
Dari hasil penginderaan jauh dapat diketahui kenampakan bumi (data real time atau data yang sebenarnya), dapat dilakukan klasifikasi sesuai dengan data yang sebenarnya kemudian dirubah dalam format SIG menjadi vektor dan diintegrasikan dengan data-data vektor lainnya hasil digitasi dari informasi-informasi geografis lainnya.
Citra Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER)
Karakteristik Citra ASTER
ASTER adalah citra yang memiliki resolusi lebih tinggi dibandingkan dengan citra satelit pendahulu dan sekelasnya yaitu JERS-1Optik dan Landsat serta merupakan salah satu instrumen observasi yang ada pada satelit TERRA. Satelit ini diluncurkan pada tahun 1999 dan memiliki orbit sinkron dengan matahari (sunsynchronous) dengan waktu orbit 30 menit di belakang satelit Landsat.
Satelit TERRA merupakan program kerjasama internasional antara NASA, Kanada dan Jepang. Pada satelit ini NASA menempatkan instrument Clouds and the Earth’s Radiant Energy System (CERES), MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) dan Multi-angle Imaging Spectroradiometer (MISR). Kanada menempatkan instrumen Measurements Of Pollution in The Trophosphere (MOPPIT) dan Jepang menempatkan ASTER. Tujuan utama dari ASTER adalah:
1. Memajukan penelitian fenomena geologi tentang permukaan tektonik dan sejarah geologi melalui pemetaan secara detail mengenai topografi bumi dan formasi geologi (mencakup penelitian terapan dan penginderaan jauh).
3. Mengetahui lebih jauh interaksi/hubungan antara permukaan bumi dan atmosfer melalui pemetaan suhu permukaan
4. Mengevaluasi dampak dari emisi gas vulkanik terhadap atmosfer melalui pemantauan aktivitas vulkanik
5. Memberikan pengertian mengenai karakteristik aerosol dan klasifikasi awan
6. Memberikan pengertian mengenai peran batu karang dalam siklus karbon melalui klasifikasi karang dan pemetaan penyebaran global dari karang.
ASTER memiliki daerah spektral yang cukup lebar yaitu 14 spektral band mulai dari daerah tampak sampai daerah inframerah thermal dengan resolusi spasial serta radiometrik cukup tinggi serta masih terdapat tambahan berupa teleskop yang diarahkan ke belakang untuk mendapatkan hasil stero instrument. ASTER terdiri dari tiga sub sistem yang berbeda yaitu Visible and Nearinfrared (VNIR), Shortwave Infrared (SWIR) dan Thermal Infrared (TIR). Karakteristik masing-masing sub sistem di atas dapat dilihat pada Tabel 1 berikut:
Tabel 1. Spesifikasi kanal Citra ASTER/TERRA
No. Subsistem Jumlah
nadir dan satu lagi ke belakang. Hal ini memungkinkan untuk menghasilkan citra stereo dari data yang hampir bersamaan
Shortwave Infrared (SWIR) memiliki resolusi spasial 30 meter dan bekerja pada 6 band gelombang pendek inframerah. Kemampuan SWIR diharapkan dapat memberikan data observasi yang lebih baik untuk batu, mineral dan tumbuhan yang cukup bermanfaat untuk bidang geologi dan pertambangan. Thermal Infrared (TIR) memiliki resolusi spasial 90 meter dan 5 band pada spektrum inframerah thermal. TIR diharapkan dapat menghasilkan data temperatur dan emisi permukaan dengan presisi untuk keperluan di bidang thermal dan ekologi. Jika dibandingkan dengan sensor ETM setelit Landsat, untuk daerah gelombang inframerah pendek dan inframerah thermal, ASTER memiliki jumlah band lebih banyak dengan kisaran spektral yang lebih sempit untuk setiap bandnya.
Aplikasi Citra ASTER
Kelebihan dari citra ASTER yaitu dapat meningkatkan keakurasian hasil analisa. Berbagai aplikasi citra ASTER dalam memonitoring permukaan bumi dapat dilihat sebagai berikut:
1. Karakteristik Spektral terhadap Mineral dan Batuan
Indonesia banyak memiliki sumber daya alam, sehingga memerlukan penanganan tersendiri agar dalam proses pengelolaan sumber alam tersebut tidak menimbulkan efek yang negatif atau efek sampingan terhadap alam dan lingkungan, khususnya terhadap makhluk hidup termasuk manusia. Penanganan yang terencana dengan baik akan menghasilkan hasil yang baik pula. Citra ASTER diharapkan dapat memberikan bantuan solusi untuk proses persiapan pengolahan (penambangan) hingga proses paska penambangan.
2. Klasifikasi Jenis Tanah
Citra ASTER dapat digunakan pula untuk memetakan jenis tanah, khususnya untuk pertanian dan perencanaan ruang dan tata kota
3. Monitoring Aktifitas Gunung Berapi
4. Pemetaan Tumbuhan di Daerah Kering dan Basah
Seperti halnya satelit lain (JERS-1 dan Landsat), citra TERRA/ASTER dapat pula digunakan untuk memetakan distribusi tumbuhan di permukaan bumi, terutama untuk daerah kering dan basah dengan menggunakan sensor VNIR dan SWIR.
5. Monitoring Suhu Permukaan Laut
Distribusi temperatur permukaan laut dapat diperoleh dengan mudah menggunakan citra TERRA/ASTER, atau langsung dengan menggunakan citra sensor TIR. Aplikasi dari citra ini dapat digunakan untuk mengetahui distribusi panas air laut, dimana informasi ini dapat diterapkan untuk mengetahui fenomena kelautan, termasuk distribusi tumbuhan dan ikan.
6. Monitoring Hutan Bakau
Kerusakan hutan bakau, baik secara sengaja maupun karena pengaruh perubahan alam, dapat dideteksi dengan menggunakan citra TERRA/ASTER. Beberapa sensor satelit ini mempunyai kesamaan dengan JERS-1 maupun Landsat, oleh karena itu kombinasi citra satelit lain dapat digunakan untuk monitoring hutan bakau dan hutan lainnya.
7. Monitoring Kebakaran Hutan
Citra TERRA/ASTER dapat memonitoring area kebakaran hutan, dimana VNIR menghasilkan liputan wilayah bakar dan kumpulan asap yang dihasilkan oleh kebakaran tersebut, SWIR menunjukkan distribusi temperatur wilayah bakar, dan TIR menunjukkan distribusi lahan bakar berdasarkan intensitas suhu permukaan lahan bakar. Warna merah dan biru pada citra menunjukkan distribusi suhu tinggi dan rendah.
8. Monitoring Suhu Permukaan
METODE PENELITIAN
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Analisis Lingkungan dan Permodelan Spasial, Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata, Fakultas Kehutanan IPB. Sedangkan untuk kegiatan pengambilan data lapangan dilaksanakan di DTA Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu, Kecamatan Caringin, Kabupaten Bogor. Waktu pelaksanaan penelitian dilakukan selama 4 bulan yaitu Bulan Juli sampai dengan Oktober 2005. Berikut ini merupakan gambar peta lokasi penelitian.
Gambar 2. Peta lokasi penelitian
Alat dan Bahan
scanner. Sedangkan peralatan yang digunakan di lapangan diantaranya Global Positioning System (GPS), ring sampel, kamera dan alat tulis.
Jenis dan sumber data yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 2 di bawah ini:
Tabel 2. Jenis dan sumber data
No. Jenis Data Sumber Data
1. Citra ASTER/TERRA tahun 2004
Lab. SDAF, Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata, Fakultas Kehutanan-IPB
2. Peta Daerah Tangkapan Air Cipopokol
Balai Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Citarum-Ciliwung Bogor
3. Peta Jenis Tanah, Peta Administrasi Bogor
Pusat Penelitian dan
Pengembangan Lingkungan Hidup IPB-Bogor
4.
Peta Geologi, Peta RTRW, Peta Curah Hujan dan Peta Iklim Kabupaten Bogor
Dinas Tata Ruang dan Lingkungan Hidup Pemerintah Kabupaten Bogor
5. Peta Topografi, Peta Sungai Kabupaten Bogor
Lab. SDAF, Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata, Fakultas Kehutanan-IPB
6. Data Curah hujan, Tinggi muka air,
sedimen, koordinat ground truth, foto Observasi lapang dan data sekunder
7.
Data parameter tanah, parameter penggunaan lahan dan parameter saluran
Data sekunder dan analisis laboratorium
8.
Data jumlah penduduk dan kondisi sosial ekonomi masyarakat Desa Lemah Duhur dan Tangkil Kecamatan Caringin Kabupaten Bogor
Biro Pusat Statistik Kabupaten Bogor
Metode Penelitian
Penelitian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu tahap pengumpulan data, tahap pembangunan basis data, tahap pembangunan data model hidrologi ANSWERS, tahap pengujian model, tahap pemetaan penyebaran nilai erosi dan sedimen, tahap analisa sensitivitas model dan tahap simulasi penggunaan lahan. Berikut ini akan dijelaskan secara lengkap teknis pelaksanaan dari masing-masing tahapan.
Tahap Pengumpulan Data
Cipopokol, peta jenis tanah, peta kemiringan lahan, peta arah aliran, peta ketinggian tempat atau elevasi, peta penutupan lahan, peta saluran atau sungai dan data GCP (Ground control point). Selain data spasial, data lain yang diperlukan adalah data atribut, yaitu data dalam bentuk tulisan ataupun angka-angka, diantaranya adalah data curah hujan, data tinggi muka air sungai, data parameter penutupan lahan, data parameter jenis tanah, data parameter atau karakteristik saluran atau sungai dan data kependudukan dan sosial ekonomi masyarakat. Data yang diperlukan dalam penelitian ini diperoleh dari instansi-instansi terkait (selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 2), sedangkan untuk data GCP diperoleh dengan melakukan survei lapangan.
Tahap Pembangunan Basis Data
Pembangunan basis data merupakan suatu proses untuk memperoleh data masukan model ANSWERS. Hasil keluaran dari pembangunan basis data adalah peta dalam bentuk raster. Data raster merupakan data dimana semua obyek disajikan pada kolom dan baris dalam bentuk sel-sel atau yang sering disebut dengan piksel. Masing-masing sel mewakili suatu areal yang berbentuk bujur sangkar, memiliki koordinat dan informasi (atribut keruangan dan waktu). Informasi inilah yang nantinya digunakan menjadi input atau masukan data untuk model ANSWERS. Tahap pembangunan basis data terdiri dari 3 kegiatan yaitu pembuatan peta digital, pembuatan DEM dan arah aliran serta pembuatan peta penutupan lahan. Proses dari masing-masing kegiatan dapat dilihat sebagai berikut:
1. Pembuatan Peta Digital
Peta digital diperoleh dari konversi peta-peta analog berupa peta batas DTA, peta kontur atau topografi dan peta jenis tanah ke dalam bentuk digital dengan menggunakan scanner dan seperangkat komputer dengan software ArcView GIS 3.3. Metode yang digunakan adalah screen digitizing. Metode screen digitizing atau disebut sebagai digitasi on screen merupakan proses digitasi yang dilakukan di atas layar monitor dengan bantuan mouse dan digunakan sebagai alternatif input data digital tanpa menggunakan alat digitizer.
dikenal dan sering digunakan. Pada penelitian kali ini pembuatan peta digital hanya dilakukan pada peta batas DTA, karena peta-peta lain seperti peta topografi, peta tanah telah tersedia dan merupakan peta digital hasil penelitian sebelumnya. Proses pengkonverisan peta-peta analog ke dalam bentuk peta digital dapat dilihat selengkapnya pada Gambar 3 di bawah ini.
Gambar 3. Proses konversi peta analog menjadi peta digital
2. Pembuatan DEM (Digital Elevation Model) dan Arah Aliran (Flow Direction)
DEM adalah suatu citra yang secara akurat memetakan ketinggian dari permukaan bumi. DEM diperoleh dari peta topografi/kontur dengan interval 12,5 meter. Proses pembuatan DEM dilakukan dengan menggunakan software ERDAS Imagine 8.5 dengan ukuran setiap piksel 40 meter.
Sama seperti halnya dengan DEM, arah aliran (flow direction) diperoleh dari pengolahan peta kontur dengan menggunakan software Arc View GIS 3.3 menjadi bentuk TIN (Triangulated Irregular Network). TIN merupakan model data topologi berbasis vektor yang digunakan untuk mempresentasikan bentuk permukaan bumi. TIN mempresentasikan bentuk permukaan bumi yang diperoleh dari titik-titik contoh yang tersebar secara tidak teratur dan feature
PETA ANALOG (batas DTA, tanah, kontur)
Scan
Screen digitizing
Editing
Atributing
Transform Koordinat
break line serta membentuk jaringan segitiga tidak beraturan yang saling berhubungan. Masing-masing segitiga terdiri dari 3 vertex yang mempunyai koordinat lokasi X, Y dan elevasi (Z). Setelah tersaji menjadi bentuk TIN, dengan menggunakan ekstensi hidrology modeling maka akan diperoleh output berupa peta arah aliran. Proses pembuatan DEM dan arah aliran selengkapnya dapat dilihat pada Gambar 4 dibawah ini.
Gambar 4. Proses pembuatan DEM dan arah aliran
3. Pembuatan Peta Penutupan Lahan
Pemetaan penutupan lahan (land cover) merupakan suatu upaya untuk menyajikan informasi tentang pola penggunaan lahan atau tutupan lahan di suatu wilayah secara spasial. Informasi mengenai penutupan lahan pada penelitian ini diperoleh dengan melakukan penafsiran citra ASTER tahun 2004. Klasifikasi penutupan lahan di wilayah penelitian dikelompokkan menjadi enam kelas yaitu hutan, semak belukar, pertanian lahan kering atau ladang, perkebunan, sawah dan pemukiman.
Pengolahan citra merupakan suatu cara untuk memperoleh data mengenai penutupan lahan yang dilakukan dengan menggunakan software ERDAS Imagine 8.5. Berikut ini disajikan gambar proses pengolahan citra untuk memperoleh peta penutupan lahan:
Gambar 5. Proses pengolahan citra ASTER
Tahap-tahap pengolahan citra secara lengkap dapat dilihat dalam penjelasan berikut ini:
1. Koreksi Geometri
Secara umum, koreksi geometri didefinisikan sebagai suatu proses memproyeksikan data peta dalam suatu sistem proyeksi peta tertentu. Koreksi geometri digunakan untuk memperbaiki kesalahan posisi obyek-obyek yang terekam pada citra karena adanya distorsi-distorsi yang bersifat geometri. Tahap awal dalam proses koreksi geometri adalah georefrensi. Georeferensi merupakan proses menentukan sistem koordinat dan proyeksi ke dalam suatu peta raster (image), dimana peta yang dijadikan acuan adalah peta yang telah
Peta batas DTA Cipopokol Koreksi Geometri
Citra ASTER tahun 2004
Citra terkoreksi Peta digital (kontur,
jalan dan sungai)
Subset image
Klasifikasi citra terbimbing (Supervised Classification)
overlay
Citra lokasi penelitian
Cek lapangan (Ground check)
Citra
hasil klasifikasi Akurasi diterima?
Tidak
Ya Penggunaan/penutupan
lahan
terkoreksi (master map) yang dapat berbentuk citra ataupun dalam bentuk atau vektor (peta). Dalam koreksi geometri, pengambilan titik kontrol bumi atau disebut sebagai ground control point (GCP) harus memiliki letak yang sama antara citra yang akan dikoreksi dengan peta/citra yang menjadi acuan. Letak dan jumlah titik GCP disarankan harus menyebar secara merata di seluruh citra. Proyeksi yang digunakan adalah sistem koordinat Universal Transverse Mercator (UTM).
Citra ASTER yang digunakan pada penelitian ini memiliki resolusi atau ukuran piksel sebesar 15 x 15 meter, sehingga untuk memperoleh hasil klasifikasi optimal dengan luasan wilayah penelitian yang kecil maka perlu dilakukan metode resize atau merubah ukuran piksel menjadi 10 x 10 meter.
2. Pemotongan Citra(Subset Image)
Subset image atau pemotongan citra lokasi penelitian dilakukan setelah citra terkoreksi secara benar. Pemotongan citra bertujuan untuk mempermudah dalam melakukan kegiatan analisa pada citra yang akan diklasifikasi. Pemotongan citra dilakukan dengan cara membatasi citra dengan luasan wilayah penelitian dalam hal ini adalah peta batas DTA Cipopokol. Metode yang digunakan untuk pemotongan citra adalah dengan menggunakan AOI atau disebut sebagai area of interest.
3. Pengecekan Lapangan (Ground Truth)
Ground truth atau pengambilan titik di lapangan merupakan suatu kegiatan yang dilakukan untuk membantu dalam proses pengklasifikasian serta untuk meningkatkan kualitas dan ketelitan hasil penafsiran citra (akurasi). Pengambilan titik di lapangan dilakukan dengan menggunakan alat bantu berupa Global Positioning System (GPS), pengambilan titik di lapangan disarankan sebanyak mungkin dan menyebar merata serta mampu mewaklili dari setiap kelas penutupan lahan yang akan dibuat.
4. Klasifikasi Citra (Image Classification)
yang tidak bertumpang susun pada ambang jarak (thershold distance) tertentu, dan saluran-saluran yang digunakan. Ioda et al. dalam Prakoso (2003) menjelaskan bahwa klasifikai terbimbing merupakan metode klasifikasi citra yang dilakukan berdasarkan data-data hasil pekerjaan lapangan, peta atau hasil interpretasi visual potret udara atau citra yang relevan. Pendekatan klasifikasi ini biasanya menghasilkan informasi yang lebih realistis dan membuahkan hasil klasifikasi yang relatif lebih akurat daripada klasifikasi tak terbimbing atau analisa cluster, yang hanya menghasilkan kelas-kelas spektral yang memerlukan interpretasi lebih lanjut. Klasifikasi citra dengan menggunakan teknik supervised classification merupakan metode mengelompokan nilai piksel berdasarkan informasi penutupan lahan aktual dari permukaan bumi.
Tahap awal dalam proses klasifikasi terbimbing adalah pengenalan pola-pola spektral yang ditampilkan oleh citra dengan berpedoman pada titik hasil ground truth di lapangan. Klasifikasi terbimbing merupakan kombinasi antara interpretasi digital dan visual, pengetahuan mengenai kondisi fisik lapangan akan sangat membantu dalam melakukan interpretasi secara tepat dengan tingkat akurasi tinggi. Tahap selanjutnya adalah pembuatan training area atau pemilihan daerah yang diidentifikasi sebagai satu tipe penutupan lahan, berdasarkan pola-pola spektral yang ditampilkan. Training area atau pemilihan daerah dibuat dengan menggunakan area of interest (aoi). Proses klasifikasi citra dilakukan secara otomatis oleh komputer berdasarkan pada hasil training area yang telah dibuat. Setelah hasil klasifikasi diperoleh, pada atribut citra yang telah terklasifikasi masih akan ditemukan beberapa atribut untuk satu tipe penutupan lahan, sehingga diperlukan recoding data hasil klasifikasi dengan tujuan untuk menggabungan daerah-daerah yang memiliki tipe penutupan lahan yang sama.
5. Akurasi
diklasifikasikan secara benar untuk setiap kategori dibagi dengan total elemen yang diklasifikasi ke dalam kategori tersebut. Nilai akurasi kappa merupakan perbandingan antara jumlah total sel diagonal pada eror matriks dikurangi dengan jumlah kasus yang diharapkan pada sel diagonal berdasarkan harapan dengan jumlah total kolom atau baris pada eror matriks dikurangi jumlah kasus yang diharapkan pada sel diagonal berdasarkan harapan. Penilaian tingkat akurasi dilakukan dengan cara membandingkan data yang yang diperoleh dari hasil pengecekan di lapangan (ground truth) dengan hasil klasifikasi yang diperoleh.
Tahap Pembangunan Data Model Hirologi ANSWERS
dihasilkan adalah sebanyak 995 elemen. Berikut ini akan dijelaskan masing-masing masukan atau input data yang diperlukan dalam model ANSWERS.
1. Intensitas Hujan
Data intensitas hujan diperoleh dari data curah hujan yang merupakan hasil dari pembacaan kertas pias hujan yang terpasang pada alat penakar curah (ARR/Automatic Rainfall Recorder) yang ada di DTA Cipopokol. Pengumpulan data curah hujan dimulai pada bulan November 2004 sampai dengan Bulan Agustus 2005. Data intensitas hujan yang dibutuhkan oleh model ANSWERS hanya satu kejadian hujan yaitu curah hujan besar dan berlangsung dalam waktu yang cukup lama.
2. Jenis dan Parameter Tanah
Jenis tanah DTA Cipopokol diperoleh dari peta jenis tanah Kabupaten Bogor. Masukan data tanah terdiri dari simbol atau nomor jenis tanah (tergantung berapa kategori yang ada), sedangkan masukan untuk parameter tanah yang diamati sebagian besar adalah sifat fisik tanah. Data parameter tanah diperoleh dari data sekunder dan hasil analisis laboratorium. Data parameter tanah yang dibutuhkan untuk input program ANSWERS terdiri dari porositas tanah total (TP), kapasitas lapang (FP) dari berbagai tekstur tanah, nilai eksponen dalam persamaan infiltrasi (P) dan nilai erodibilitas tanah (K). Berikut merupakan tabel parameter tanah dan cara perolehan datanya
Tabel 3. Parameter tanah dan cara pengukurannya No. Parameter tanah Cara
perolehan Cara perhitungan
1. Porositas tanah total (TP) Primer
Dalam menentukan nilai porositas tanah total, sifat yang diamati adalah bulk density dan particle density. Sampel tanah yang diambil merupakan sampel tanah utuh yang diambil dengan menggunakan ring sample. Sampel tanah tersebut kemudian dianalisis di laboratorium.
2. Kapasitas lapang (FP) Primer
