ANALISIS ESTIMASI KEMAMPUAN DAYA SERAP EMISI KARBON DIOKSIDA (CO2) BERDASARKAN BIOMASSA HIJAU
MELALUI PEMANFAATAN CITRA ALOS AVNIR-2 (KASUS DI KOTA SURAKARTA)
SKRIPSI
Untuk Memenuhi Sebagian Syarat Memperoleh Derajat Sarjana S-1
Program Studi Geografi
Diajukan Oleh : NUR AZIS WIDODO
NIRM : E100120006
Kepada
FAKULTAS GEOGRAFI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
ii
HALAMAN PENGESAHAN SKRIPSI
ANALISIS ESTIMASI KEMAMPUAN DAYA SERAP EMISI KARBON DIOKSIDA (CO2) BERDASARKAN BIOMASSA HIJAU
MELALUI PEMANFAATAN CITRA ALOS AVNIR-2 (KASUS DI KOTA SURAKARTA)
Nur Azis Widodo NIRM : E100120006
Telah dipertahankan di depan Team Penguji pada Hari, tanggal : 8 Maret 2014
dan telah dinyatakan memenuhi syarat
Team Penguji Tanda Tangan
Ketua : Drs. H. Yuli Priyana, M.Si. (...)
Sekretaris : Jumadi, S.Si., M.Sc. (...)
Anggota : Drs. H. Munawar Cholil, M.Si. (...)
Pembimbing I : Drs. H. Yuli Priyana, M.Si. (...)
Pembimbing II : Jumadi, S.Si., M.Sc. (...)
Surakarta, Maret 2014 Dekan
iii
HALAMAN PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, Maret 2014
iv
HALAMAN MOTTO
Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan boleh jadi (pula) kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu, Allah mengetahui, sedang kamu tidak mengetahui. (Q.S Al-Baqarah 216)
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan) yang lain. (Q.S Al-Insyirah 6-7)
“Tidak boleh dengki dan iri hati kecuali dalam 2 hal: iri hati terhadap orang
yang dikaruniai harta dan dia selalu menginfaqkanya pada malam hari dan siang hari. Juga iri hati kepada yang diberi kepandaian membaca Al-Qur’an,
dan dia membacanya setiap malam dan siang hari.” (H.R Bukhari dan
Muslim)
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Karya yang sederhana ini saya persembahkan kepada :
1.
Allah SWT
2.
Nabi Muhammmad SAW
3.
Ayah dan Ibu penulis yang tercinta
4.
Kakak dan Adik Penulis yang tercinta
vi ABSTRAK
Penelitian ini dilaksanakan di Kota Surakarta. Tujuan penelitian ini adalah (1) mengkaji kemampuan Citra ALOS AVNIR-2 untuk pemetaan indeks vegetasi menggunakan transformasi indeks vegetasi (Normalized Difference Vegetation Index) NDVI, (2) mengestimasi distribusi agihan biomassa hijau berdasarkan perhitungan persamaan regresi linier antara nilai indeks vegetasi (Normalized Difference Vegetation Index) NDVI dan kandungan biomassa lapangan, (3) mengestimasi kemampuan daya serap emisi karbon dioksida (CO2) berdasarkan
biomassa hijau melalui konversi nilai biomassa hijau menggunakan persamaan reaksi fotosintesis serta (4) menganalisis keeratan hubungan antara biomassa hijau dan kemampuan daya serap emisi karbon dioksida (CO2).
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah penginderaan jauh menggunakan transformasi indeks vegetasi NDVI dengan analisis citra pada tingkat per piksel. Sistem informasi geografis digunakan untuk membantu pengolahan dan penyajian data terutama dalam bentuk peta. Perhitungan kandungan biomassa lapangan dilakukan dengan pendekatan oleh George W. Cox (1976) dan asumsi yang digunakan oleh Owen (1974) dalam Yamamoto (1983). Teknik sampling yang digunakan dalam penelitian ini yaitu dengan metode pengambilan sampel secara purposif berdasarkan tiga kelas kerapatan vegetasi. Estimasi kandungan biomassa hijau dilakukan dengan menggunakan model persamaan matematis hasil analisis statistik regresi linier antara nilai indeks vegetasi NDVI dan kandungan biomassa lapangan sedangkan untuk estimasi kemampuan daya serap emisi karbon dioksida dilakukan dengan konversi kandungan biomassa hijau berdasarkan persamaan reaksi fotosintesis.
Hasil penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa Citra ALOS AVNIR-2 dapat digunakan untuk pemetaan kelas indeks vegetasi NDVI dengan ketelitian klasifikasi sebesar 88,5 %. Hasil estimasi agihan biomassa hijau berdasarkan persamaan regresi Y = 57,001X – 7,946 menunjukkan bahwa di Kota Surakarta diperoleh kandungan biomassa hijau sebesar 197.973,10 kg. Berdasarkan hasil konversi menggunakan persamaan reaksi fotosintesis diketahui bahwa kemampuan daya serap emisi karbon dioksida di Kota Surakarta sebesar 291.020,46 kg. Berdasarkan hasil analisis korelasi menunjukkan bahwa biomassa hijau dan kemampuan daya serap emisi karbon dioksida mempunyai tingkat keeratan hubungan yang sangat kuat dengan nilai koefisien korelasi r =1 dengan arah korelasi yang positif dan searah dimana besarnya biomassa hijau akan diikuti pula dengan besarnya kemampuan daya serap emisi karbon dioksida yang dihasilkan.
vii ABSTRACT
This research was conducted in the city of Surakarta. The objectives of this research were (1) to assess the ability of ALOS AVNIR-2 image for mapping vegetation index using vegetation index transformation (Normalized Difference Vegetation Index) NDVI, (2) estimating the spatial distribution of green biomass by calculating the linear regression equation between vegetation index (Normalized Difference Vegetation Index) NDVI and content ground biomass, (3) estimating the absorption ability of carbon dioxide emissions (CO2) by green biomass through
conversion value of green biomass using photosynthesis equation and (4) analyze the relationship between green biomass and the ability of absorption of carbon dioxide emissions (CO2).
The method used in this study is the use of remote sensing NDVI vegetation index transformation with image analysis on a per pixel level. Geographic information system is used to assist the processing and presentation of data, especially in the form of a map. The calculation is done with the content of the biomass field approach by George W. Cox (1976) and the assumptions used by Owen (1974) in Yamamoto (1983). The sampling technique used in this study is purposive sampling method based on three classes of vegetation density. Content of green biomass estimation is done using a mathematical equation model of the statistical analysis of linear regression between NDVI values of vegetation indices and biomass content of the field while the ability to estimate the absorption of carbon dioxide emissions is done by converting the content of green biomass by photosynthesis equation.
The results of the research that has been conducted shows that the image of ALOS AVNIR-2 can be used for mapping the vegetation index NDVI class with a classification accuracy of 88.5%. Spatial distribution of green biomass estimation results based on the regression equation Y = 57.001 X - 7.946 indicates that in Surakarta obtained green biomass content of 197,973.10 kg. Based on the results of conversion using the equation of photosynthesis is known that the absorption ability of carbon dioxide emissions in Surakarta was 291,020.46 kg. Based on the results of correlation analysis showed that green biomass and absorption ability of carbon dioxide emission level of closeness have a very strong relationship with a correlation coefficient of r = 1 a positive correlation with the direction and the direction in which the amount of green biomass will be followed by the amount of absorption ability of carbon emissions dioxide produced.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi dengan judul “Analisis Estimasi Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida (CO2) Berdasarkan Biomassa Hijau Melalui Pemanfaatan Citra ALOS
AVNIR-2, Kasus Di Kota Surakarta”
.
Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains, pada Fakultas Geografi Universitas Muhammadiyah Surakarta.Selama proses penyusunan skripsi ini dari awal hingga akhir banyak memperoleh dukungan dan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat berjalan dengan lancar. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Drs. Priyono, M.Si. selaku Dekan Fakultas Geografi Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Drs. H. Yuli Priyana, M.Si. selaku Pembimbing I yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pikirannya untuk bimbingan dan arahan yang diberikan sampai dengan terselesaikannya penyusunan skripsi ini.
3. Bapak Jumadi, S.Si, M.Sc. Selaku Pembimbing II yang telah meluangkan tenaga, pikiran dan waktunya untuk bimbingan dan arahan yang diberikan sampai dengan terselesaikannya penyusunan skripsi ini.
4. Bapak H. Munawar Cholil, M.Si selaku pembimbing akademik dan sekaligus selaku dosen penguji. Terima kasih telah memberikan arahan dan koreksi untuk perbaikan skripsi sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan baik.
ix
6. Kedua orang tua penulis yang telah memberikan dukungan moral, materiil, motivasi, dan semangat sehingga penyusunan skripsi dapat selesai dengan baik. 7. Teman-teman angkatan 2012 Fakultas Geografi Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan semangat dan motivasi penulis untuk menjadi lebih baik lagi dan juga terima kasih atas kebersamaannya selama ini.
8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang juga ikut berperan besar dalam mendukung penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa penelitian ini banyak kekurangan dan masih belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun sehingga dapat memberikan gambaran penelitian yang lebih baik lagi di masa mendatang. Akhir kata, semoga penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Februari 2014
x
1.5. Telaah Pustaka dan Penelitian Sebelumnya ... 7
1.5.1. Telaah Pustaka ... 7
1.5.1.1. Teknologi Penginderaan Jauh ... 7
1.5.1.2. Sistem Satelit ALOS ... 9
1.5.1.3. Karakteristik Spektral Vegetasi ... 15
1.5.1.4. Penginderaan Jauh untuk Vegetasi ... 16
1.5.1.5. Transformasi IndeksVegetasi ... 16
xi
1.5.1.7. Sistem Informasi Geografis ... 20
1.5.1.8. Konsep Siklus Karbon ... 21
1.5.1.9. Karbon Dioksida (CO2) ... 22
1.5.1.10. Ruang Terbuka Hijau ... 23
1.5.1.11. Tipologi Ruang Terbuka Hijau ... 25
1.5.1.12. Manfaat Ruang Terbuka Hijau Kawasan Perkotaan ... 25
1.5.1.13. Jenis-Jenis Ruang Terbuka Hijau Kawasan Perkotaan (RTHKP) ... 26
1.5.1.14. Biomassa ... 32
1.5.1.15. Kemampuan Daya Serap Vegetasi Terhadap CO2 ... 34
BAB III HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 69
3.1. Hasil Pra Pemrosesan Citra Digital ... 69
3.1.1. Hasil Koreksi Radiometrik ... 69
3.1.2. Hasil Koreksi Geometrik ... 69
3.1.3. Hasil Penggabungan Citra ... 71
xii
3.2.1. Hasil Transformasi Indeks Vegetasi NDVI ... 71
3.2.2. Tingkat Kerapatan Vegetasi ... 74
3.3. Hasil Uji Ketelitian Klasifikasi ... 82
3.4. Komponen Biomassa ... 83
3.5. Estimasi Biomassa Hijau ... 84
3.6. Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida (CO2) ... 94
3.7. Hubungan Biomassa Hijau dan Kemampuan Daya Serap Emisi CO2 ... 114
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN... 117
4.1. Kesimpulan ... 117
4.2. Saran ... 118
DAFTAR PUSTAKA ... 119
xiii
Tabel 1.4. Karakteristik Utama Sensor AVNIR-2 ... 13
Tabel 1.5. Level Produk Data Citra ALOS AVNIR-2 ... 13
Tabel 1.6. Produk Data AVNIR-2 ... 14
Tabel 1.7. Jenis RTH Berdasarkan Kepemilikannya ... 23
Tabel 1.8. Tipologi Ruang Terbuka Hijau (RTH) ... 25
Tabel 1.9. Berbagai Metode Untuk Pendugaan Biomassa ... 34
Tabel 1.10. Kemampuan Daya Serap Terhadap Emisi CO2 di Beberapa Tipe Penutup Lahan ... 36
Tabel 1.11. Perbandingan Penelitian Sebelumnya ... 39
Tabel 1.12. Koefisien Unit Konversi Tiap Band Citra ALOS AVNIR-2 ... 45
Tabel 1.13. Klasifikasi Kelas Kerapatan Vegetasi ... 48
Tabel 1.14. Contoh Matriks Kesalahan (Confusion Matrix) ... 50
Tabel 1.15. Tingkat Keeratan Hubungan Variabel X dan Variabel Y ... 53
Tabel 2.1. Ketinggian Tempat dan Kemiringan Tanah Tiap Kecamatan Surakarta ... 59
Tabel 2.2. Klasifikasi Iklim Menurut Schmidt dan Ferguson ... 60
Tabel 2.3. Curah Hujan Kota Surakarta Tahun 1997-2007 ... 61
Tabel 2.4. Rata-Rata Suhu Udara, Kelembaban, Tekanan Udara, Arah dan Kecepatan Angin Kota Surakarta Tahun 2012 ... 63
Tabel 2.5. Jenis Pengunaan Lahan Tiap Kecamatan Kota Surakarta 2012 ... 64
Tabel 2.6. Perkembangan Penggunaan Lahan Kota Surakarta 2005 - 2012 ... 65
xiv
Tabel 2.8. Kepadatan Penduduk Tiap Kecamatan Kota Surakarta Tahun 2012 ... 68 Tabel 2.9. Angka Pertambahan Penduduk Kota Surakarta Tahun 2012 ... 68 Tabel 3.1. Hasil Statistik Citra Sebelum Koreksi Radiometrik... 70 Tabel 3.2. Hasil Statistik Citra Sesudah Koreksi Radiometrik ... 70 Tabel 3.3. Luas Kelas Kerapatan Vegetasi Kota Surakarta ... 75 Tabel 3.4. Hasil Uji Ketelitian Klasifikasi Transformasi Indeks Vegetasi
NDVI ... 82 Tabel 3.5. Kandungan Biomassa Hijau Per Kecamatan Kota Surakarta .. 87 Tabel 3.6. Kandungan Biomassa Hijau Per Kelurahan Kota Surakarta .... 89 Tabel 3.7. Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida Per
Kecamatan ... 101 Tabel 3.8. Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida Per
xv
DAFTAR GAMBAR
No. Gambar Judul Gambar Hal
Gambar 1.1. Elemen-elemen Penginderaan Jauh... 8
Gambar 1.2. Kurva Pantulan Spektral ... 9
Gambar 1.3. Sensor Satelit ALOS ... 10
Gambar 1.4. Sensor PRISM pada Satelit ALOS ... 11
Gambar 1.5. Sensor AVNIR-2 pada ALOS ... 12
Gambar 1.6. Konsep Pengamatan ALOS PALSAR ... 15
Gambar 1.7. Karakteristik Respon Pantulan Spektral Vegetasi... 15
Gambar 1.8. Garis Vegetasi dan Garis Tanah ... 17
Gambar 1.9. Diagram Siklus Karbon ... 21
Gambar 1.10. Kerangka Penelitian ... 42
Gambar 1.11. Diagram Alir Penelitian ... 54
Gambar 2.1. Peta Administrasi Kota Surakarta ... 58
Gambar 2.2. Grafik Rata-Rata Suhu Udara Kota Surakarta Tahun 2005 - 2012 ... 63
Gambar 2.3. Perkembangan Penggunaan Lahan Kota Surakarta Tahun 2008 – 2012 ... 65
Gambar 2.4. Peta Penggunaan Lahan Kota Surakarta Tahun 2010 ... 66
Gambar 3.1. Citra Sebelum Koreksi Geometrik ... 70
Gambar 3.2. Citra Sesudah Koreksi Geometrik ... 70
Gambar 3.3. Peta Citra Indeks Vegetasi NDVI Blok-Blok Kota Surakarta . 73 Gambar 3.4. Peta Tingkat Kerapatan Vegetasi Blok-Blok Kota Surakarta .. 76
Gambar 3.5. Vegetasi tingkat kerapatan rendah berupa rumput dan semak belukar ... 77
Gambar 3.6. Vegetasi tingkat kerapatan rendah berupa persawahan ... 78
Gambar 3.7. Vegetasi tingkat kerapatan sedang berupa kuburan ... 78
Gambar 3.8. Vegetasi tingkat kerapatan sedang berupa kebun campuran.... 79
Gambar 3.9. Vegetasi tingkat kerapatan tinggi berupa hutan ... 80
xvi
Gambar 3.11. Vegetasi tingkat kerapatan rendah berupa semak dan belukar 81 Gambar 3.12. Hasil Model Persamaan Regresi NDVI dan Biomassa Hijau .. 85 Gambar 3.13. Grafik Kandungan Biomassa Hijau Per Kecamatan
Kota Surakarta ... 94 Gambar 3.14. Grafik Kandungan Biomassa Hijau Per Kelurahan
Kecamatan Jebres ... 94 Gambar 3.15. Grafik Kandungan Biomassa Hijau Per Kelurahan
Kecamatan Banjarsari ... 94 Gambar 3.16. Grafik Kandungan Biomassa Hijau Per Kelurahan
Kecamatan Laweyan ... 95 Gambar 3.17. Grafik Kandungan Biomassa Hijau Per Kelurahan
Kecamatan Pasar Kliwon ... 95 Gambar 3.18. Grafik Kandungan Biomassa Hijau Per Kelurahan
Kecamatan Serengan ... 95 Gambar 3.19. Peta Biomassa Hijau Blok-Blok Kota Surakarta ... 96 Gambar 3.20. Grafik Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida... 103 Gambar 3.21. Grafik Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida
Per Kelurahan Kecamatan Serengan ... 110 Gambar 3.22. Grafik Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida
Per Kelurahan Kecamatan Banjarsari ... 111 Gambar 3.23. Grafik Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida
Per Kelurahan Kecamatan Laweyan ... 111 Gambar 3.24. Grafik Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida
Per Kelurahan Kecamatan Pasar Kliwon ... 112 Gambar 3.25. Grafik Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksid Per
Kelurahan Kecamatan Jebres ... 112 Gambar 3.26. Peta Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida (CO2)
Blok-Blok Kota Surakarta ... 113 Gambar 3.27. Grafik Hubungan antara Biomassa Hijau dan Kemampuan
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
No. Lampiran Judul Lampiran Hal
