171
Pengembangan Aplikasi Pencarian Rute Terpendek
Dengan Metode Algoritma A* Berbasis Web
Reydika Ilham, Aryuanto Soetedjo, Ahmad Faisol Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Nasional Malang
e-mail: cibud.chi@gmail.com
Abstrak—Melihat adanya angka kepadatan kendaraan
bermotor di Kota Malang yang semakin meningkat dan menimbulkan kemacetan pada ruas-ruas jalan tertentu, maka dibutuhkan suatu cara untuk mengatasinya. Salah satunya adalah mencari jalur alternatif, dengan mencari jalur lintasan terpendek dari lokasi asal ke lokasi tujuan. Di zaman modern seperti saat ini peta masih digunakan oleh sebagian besar orang untuk mencari jalur alternatif dengan menelusuri jalan-jalan mana saja yang dapat dilalui dari satu lokasi ke lokasi lainnya. Oleh karena semakin berkembangnya internet serta kemudahan dalam mengakses internet, maka dalam penelitian ini dirancanglah suatu aplikasi web yang dapat memberikan informasi kepada penggunanya jalur-jalur mana saja yang sebaiknya dilalui.
Pencarian rute jalan pada aplikasi web tersebut dilakukan dengan menggunakan metode algoritma A* yang biasa digunakan dalam game-game petualangan, dimana algoritma akan berjalan dengan melakukan scanning jalur-jalur yang dapat dilalui dan melakukan perhitungan bobot yang akan menghasilkan pencarian jalan yang lebih akurat.
Dalam penggunaan aplikasi ini, user dapat menginputkan jalan asal beserta jalan tujuan dengan hasil dari pencarian rute jalan tersebut berupa visual yang ditampilkan didalam web.
Kata kunci—pencarian rute, peta digital, A*, rute tercepat.
I. PENDAHULUAN
Di zaman yang serba modern saat ini peta masih digunakan oleh sebagian besar orang baik itu untuk mencari rute yang harus dilalui dari suatu lokasi ke lokasi lainnya, ataupun untuk sekedar mencari suatu lokasi atau tempat tertentu dalam suatu daerah.
Untuk mencari rute yang terpendek dari suatu lokasi ke lokasi yang lainnya, kita harus menelusuri gambar jalan yang terdapat pada peta satu persatu dan menghitung jarak dari rute yang dapat kita lewati dengan melakukan perhitungan skala. Jika kita melakukan pencarian dan perhitungan dengan manual maka akan menghabiskan waktu yang cukup lama dan memerlukan ketelitian karena banyaknya kemungkinan rute yang bisa dilewati untuk mencapai suatu lokasi tertentu dari lokasi yang lainnya.
Dengan perkembangan internet yang semakin pesat dan kemudahan akses internet pada saat ini, maka dalam tugas akhir pencarian rute terpendek ini dibuat dengan berbasiskan web menggunakan metode A* (a star) dengan hasil pencarian yang lebih optimum dari algoritma dijkstra[1]. Dari segi kecepatan, pencarian dengan menggunakan algoritma dijkstra lebih lambat dari algoritma A*[8].
Dengan adanya pencarian rute via web ini nantinya diharapkan dapat digunakan sebagai sarana untuk melakukan pencarian rute yang lebih efektif dan efisien.
II. LANDASAN TEORI
A. GIS (Geographic Information System)
GIS (Geographic Information System) adalah sistem yang bekerja dengan data yang tereferensi secara spasial atau koordinat-koordinat gegrafi. Sistem ini mampu untuk mengolah data dan melakukan operasi tertentu dengan menampilkan dan menganalisa data. Aplikasi GIS ini menjadi beragam jenis aplikasinya selain jumlah aplikasinya yang juga bertambah. Ke depannya pengembangan aplikasi ini merambah ke aplikasi berbasis jaringan yang dikenal dengan web GIS. Ini dikarenakan lingkungan jaringan merupakan tempat subur berkembangnya geoinformasi. Contohnya adalah peta sebuah kota secara online–yang tidak mengenal batas geografi penggunanya. secara umum GIS dikembangkan berdasarkan prinsip masukan data, manajemen, analisis, dan representasi data. Komponen utama GIS adalah sistem komputer, data geospasisal dan pengguna, seperti diperlihatkan Gambar 1.
Gambar 1 Komponen Utama GIS.
Sistem GIS terdiri dari:
1. Hardware, software, prosedur penyusunan pemasukan data, pengolahan, analisis, pemodelan, dan penayangan data geospasial.
2. Sumber-sumber data geospasial adalah peta digital, foto udara, citra satelit, tabel statistik, dan dokumen lain. Data geospasial dibedakan menjadi data grafis dan data atribut. Data grafis memiliki tiga elemen: titik, garis dan luasan dalam bentuk vektor ataupun raster yang mewakili geometri topologi, ukuran, bentuk, posisi dan arah.
3. Pengguna merupakan spesifikasi pembeda dari fungsionalitas GIS itu sendiri. Beberapa contoh antara lain updating GIS, Desain webgis, analisa spatial, dll.
172
B. Data Spasial
Data spasial mempunyai dua bagian penting yang membuatnya berbeda dari data lain, yaitu informasi lokasi dan informasi atribut yang dapat dijelaskan sebagai berikut.
• Informasi lokasi atau informasi spasial. Contoh yang umum adalah informasi lintang dan bujur, termasuk diantaranya informasi datum dan proyeksi. Contoh lain dari informasi spasial yang bisa digunakan untuk mengidentifikasikan lokasi misalnya adalah Kode Pos.
• Informasi deskriptif (atribut) atau informasi non spasial. Suatu lokalitas bisa mempunyai beberapa atribut atau properti yang berkaitan dengannya; contohnya jenis vegetasi, populasi, pendapatan pertahun, dsb.
C. Format data spasial
Dalam SIG, data spasial dapat direpresentasikan dalam dua format, yaitu:
a. Data Raster
Model data raster menampilkan, menempatkan, dan menyimpan data spasial dengan menggunakan struktur matriks atau pixel-pixel yang membentuk grid. Akurasi model ini sangat bergantung pada resolusi atau ukuran pixelnya. Entity spasial raster disimpan didalam layers yang secara fungsionalitas direlasikan dengan unsure-unsur petanya. Model data raster memberikan informasi spasial apa yang terjadi dimana saja dalam bentuk gambaran yang digeneralisir.
Gambar 2. Contoh Tampilan Data Raster.
b. Data Vektor
Model data vector menampilkan, menempatkan, dan menyimpan data spasial dengan menggunakan titik-titik, garis, atau polygon beserta atribut-atributnya. Bentuk-bentuk dasar representasi data spasial ini didalam system model data vector didefinisikan oleh system koordinat kartesian dua dimensi (x, y). Pada model data vector terdapat tiga entity yaitu entity titik, entity garis, dan entity polygon.
Gambar 3. Contoh Tampilan Data Vektor.
D. Algortima A* (A-star)
Menurut (Russel & Norvig, 2003) Algoritma A* adalah algoritma best-first search yang paling banyak dikenal. Algoritma ini memeriksa node dengan menggabungkan g(n), yaitu cost yang dibutuhkan untuk mencapai sebuah node dan h(n), yaitu cost yang didapat dari node ke tujuan. Sehingga didapatkan rumus dasar dari algoritma A* ini adalah:
f(n) = g(n) + h(n)
Dalam notasi standar yang dipakai untuk algoritma A* di atas, digunakan g(n) untuk mewakili cost rute dari node awal ke node n. Lalu h(n) mewakili perkiraan cost dari node n ke node goal, yang dihitung dengan fungsi heuristic. A* ‘menyeimbangkan’ kedua nilai ini dalam mencari jalan dari node awal ke node goal. Dalam menentukan node yang akan dikembangkan, algoritma ini akan memilih node dengan nilai f(n) = g(n) + h(n) yang paling kecil.
E. PHP (Hypertext Preprocessor)
Merupakan bahasa pemrogramman berbasis web yang memiliki kemampuan untuk memproses data dinamis. PHP dikatakan sebagai sebuah server-side embedded script language artinya sintaks-sintaks dan perintah yang kita berikan akan sepenuhnya dijalankan oleh server tetapi disertakan pada halaman HTML biasa. Aplikasi-aplikasi yang dibangun oleh PHP pada umumnya akan memberikan hasil pada web browser, tetapi prosesnya secara keseluruhan dijalankan di server.
Pada prinsipnya server akan bekerja apabila ada permintaan dari client. Dalam hal ini client menggunakan kode-kode PHP untuk mengirimkan permintaan ke server (dapat dilihat pada gambar dibawah). Ketika menggunakan PHP sebagai server-side embedded script language maka server akan melakukan hal-hal sebagai berikut :
• Membaca permintaan dari client/browser
• Mencari halaman/page di server
• Melakukan instruksi yang diberikan oleh PHP untuk melakukan modifikasi pada
halaman/page.
• Mengirim kembali halaman tersebut kepada client melalui internet atau intranet.
F. MapServer
MapServer merupakan aplikasi freeware dan opensource yang memungkinkan seorang webGIS creator untuk menampilkan data spasial (peta) di web. Aplikasi ini pertama kali dikembangkan di Universitas Minesotta, AmerikaSerikat untuk proyek ForNet (sebuah proyek untuk manajemen sumber daya alam) yang disponsori NASA (National Aeronauticsand Space Administration). Support NASA dilanjutkan dengan dikembangkan proyek TerraSIP untuk manajemen data lahan. Saat ini, karena sifatnya yang terbuka(opensource), pengembangan MapServer dilakukan oleh pengembang dari berbagai negara.
Pada bentuk paling dasar, MapServer berupa sebuah program CGI (Common Gateway Interface) yang terpasang dan berjalan tapi tidak aktif dalam server (aktif hanya saat dipanggil). Saat request/permintaan dikirimkan ke mapserver, maka akan digunakan informasi yang dikirimkan lewat URL dan mapfile untuk membuat (generate) peta yang diinginkan. Permintaan ini bisa juga termasuk permintaan untuk membuat legenda, peta referensi, batang skala, dan
173 variabel lain yang dikirimkan ke CGI tadi. Program tersebut
akan mengeksekusi melalui webserver, dan berdasarkan beberapa parameter tertentu (terutama konfigurasi dalam bentuk file *.map) akan menghasilkan data yang kemudian akan dikirim ke web browser, baik dalam bentuk gambar peta ataupun bentuk lain.
Gambar 4. Diagram Kerja MapServer.
III. ANALISIS DAN DESAIN
A. Metode
Media yang digunakan dalam aplikasi ini adalah berbasis web (web based), dengan demikian para pengguna atau user dapat mengakses di mana saja secara langsung melalui internet tanpa ada batasan tempat selama user terkoneksi dengan internet.
Output dari sistem, berupa informasi visual peta rute jalan yang dinginkan beserta jarak terdekat yang ditempuh, data geografis jalan (nama, panjang jalan, lebar jalan, median jalan,bahu jalan, kelas , kondisi, foto dll), data lokasi (alamat, foto dll) yang diperlukan. Didalam pencarian rute terdekat ada beberapa pertimbangan dalam menentukan rute, yaitu kemacetan ruas jalan dan jenis arah jalan (1 atau 2 arah). Jika dalam pencarian rute terdapat ruas kemacetan yang dilewati, maka akan diberikan rute solusi untuk menghindari ruas kemacetan tersebut. Berikut adalah desain implementasi sistem
Gambar 5. Desain implementasi sistem.
B. Pengaturan Bobot Node Peta
Pengaturan bobot node-node pada peta dapat dikatakan adalah salah satu hal paling penting dalam aplikasi ini. Pemberian bobot ini sangat berpengaruh pada ketepatan pencarian rute optimal pada peta yang bersangkutan. Pada pengaturan bobot node peta ini, pengguna dapat mengatur bobot default node peta. Untuk jalan yang dapat dilalui pada peta, sebaiknya bobotnya diset kecil. Sedangkan untuk daerah yang tidak dapat dilewati, bobot diset besar.
Selanjutnya pengguna dapat mengatur pemberian bobot dan pengaturan properti node lainnya kepada node-node yang dipilihnya secara manual. Pengaturan properti node
lain meliputi pemberian nama jalan, kondisi jalan dan arah jalan. Diagram alir untuk pengaturan bobot dan properti lain node pada peta dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Diagram alir pengaturan bobot node pada Peta.
Setelah dilakukan pengaturan bobot node pada peta, barulah aplikasi dapat menjalankan algoritma pencarian rute A*.
C. Alur Sistem
Diagram alir yang memperlihatkan tahapan pencarian rute ditunjukkan oleh Gambar 7.
Start
Pilih jalan asal dan jalan tujuan
Asal=tujuan ? Pesan peringatan Inisialisasi graph berbobot Pencarian dengan Algoritma A* Jarak,rute terdekat Load data ruas yang macet
Y
End
Gambar 7. Diagram alir pencarian rute jalan terdekat.
Penjelasan diagram alir pencarian rute jalan terdekat diatas adalah sebagai berikut:
a. User menentukan jalan asal dan jalan tujuan sebagai inputan dalam pencarian dengan menggunakan algortima
174
A*. Ruas jalan asal dan tujuan tidak boleh sama, jika sama akan muncul pesan error.
b. Graph berbobot di sini dipresentasikan sebagai struktur data bertipe array 2 dimensi (Matrik ketetanggaan) yang menggambarkan hubungan node-node yang saling berkaitan yang nantinya digunakan sebagai inputan pencarian dengan algortima A*. Dalam permasalahan kali ini bobot dari graph adalah jarak antara node-node yang saling berhubungan Semua data graph berbobot (node, bobot / jarak antar node) ini didapat dari data yang sudah tersimpan di dalam data base.
c. Melakuan pencarian dengan algoritma A*. Inputan dari pencarian dengan algortima A* adalah graph berbobot, node asal, node tujuan. Dan outputnya atau hasil pencarian adalah jarak dan rute jalan terdekat.
d. Data ruas yang macet akan digunakan sebagai pertimbangan dalam menentukan rute solusi. Jika didalam hasil pencarian rute terdekat terdapat ruas macet, maka program otomatis akan memberikan rute solusi untuk menghindari kemacetan. Dengan melakukan pencarian ulang, hanya saja yang membedakan adalah graph berbobotnya. Node-node yang terdapat pada ruas kemacetan akan dimasukkan ke dalam graph berbobot. e. Hasil pencarian dan ruas-ruas kemacetan akan
ditampilkan pada peta.
Gambar 8. Diagram alir Algoritma A*.
A* akan memulai pencarian dengan looping pada semua node/vertex yang terhubung dengan node di posisi sekarang (berawal dari posisi asal). Kemudian cari bobot/jarak tekecil dari node-node yang terhubung, dimana node yang
terhubung belum pernah dikunjungi atau bobot yang baru lebih kecil dari bobot yang lama. kemudian menyimpan jarak/bobot dan rute pada array. Setiap node/vertex yang telah dipilih akan disimpan guna menghindari back step
(kembali ke node sebelumnya). Dilakukan berulang-ulang hingga semua node yang ada telah dipilih/dikunjungi semua.
Pada kasus kali ini pencarian akan dilakukan ke semua pasang node/simpul/vertex (all pairs shortest path), jadi semua node akan diuji sehingga benar-benar akan mendapatkan rute dan jarak terpendek.
IV. IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
A. Pencarian Rute Jalan
Di dalam pengujian 1 akan dilakukan pencarian rute terdekat dari “Jl. Balai Arjosari” ke ”Jl. Soekarno Hatta”. Hasil pengujiannya diperlihatkan Gambar 9 dan Tabel I.
Gambar 9. Hasil pengujian 1.
TABELI
HASIL PENGUJIAN 1PENCARIAN RUTE
Lokasi Awal Lokasi Tujuan Hasil Routing Jarak Balai Arjosari (n1-2) Soekarno Hatta (n17-27)
Jend A Yani Utara (n2-10)
1619.65 Let Jend Suparman
(n10-13) 150.36 Borobudur (n13-16) 2385.07 Soekarno Hatta (n16-17) 949.45 Soekarno Hatta (n17-27) 802.84 Jarak Total : 5907.67 meter
Untuk pengujian 2 dilakukan pencarian rute terdekat dari “Jl. Balai Arjosari” ke ”Jl. Soekarno Hatta” dengan menambahkan bobot karena terjadi kemacetan pada node 13-16 yang merupakan Jl. Borobudur. Hasil pengujiannya diperlihatkan Gambar 10 dan Tabel II.
175
TABELII
HASIL PENGUJIAN 2PENCARIAN RUTE
Lokasi Awal Lokasi Tujuan Hasil Routing Jarak Balai Arjosari (n1-2) Soekarno Hatta (n17-27)
Jend A Yani Utara (n2-10)
1619.65 Let Jend Suparman
(n10-13) 150.36 Candi Mendut (n14-15) 1450.4 Terusan Mendut (n15-16) 608.75 Soekarno Hatta (n16-17) 949.45 Soekarno Hatta (n17-27) 802.84 Jarak Total : 6296.93 meter
B. Menampilkan Informasi Jalan
Untuk Pengujian 3 dilakukan seleksi jalan untuk menampilkan informasi jalan yang terseleksi dengan mengaktifkan checkbox ”pilih jalan” yang kemudian meng-click jalan yang ingin ditampilkan informasinya. Gambar 11 dan Tabel II memperlihatkan hasil pengujian 3 berupa tampilan Informasi Jalan yang telah terseleksi.
Gambar 11. Hasil Pengujian 3.
TABELIII
HASIL PENGUJIAN 3INFORMASI JALAN TERSLEKSI
ID Ruas Jalan : n67-68
Informasi Ruas Jalan Kota Malang Nama Jalan : Ranugrati Perkerasan Median : - Panjang Jalan : 577.0 meter Kondisi : 96% Lebar Jalan : 8.0 meter Kelas : IIIC Lebar Bahu : 3 meter Jenis Jalur : 2 arah Lebar Median : 0.0 meter Pangkal : Jalan Danau Toba
C. Menampilkan Informasi Obyek
Gambar 12 memperlihatkan hasil pengujian 4 yang dilakukan.
Gambar 12. Hasil Pengujian 4.
Untuk pengujian 4 dilakukan seleksi obyek pada peta untuk menampilkan informasi obyek yang terseleksi dengan mengaktifkan checkbox ”pilih lokasi” yang kemudian meng-click obyek yang ingin ditampilkan informasinya. Tampilan Informasi obyek yang telah terseleksi diperlihatkan Gambar 12 dan Tabel IV.
TABELIV
HASIL PENGUJIAN 4INFORMASI OBYEK TERSLEKSI
ID Lokasi : L6-3
Keterangan Lokasi / Obyek di Kota Malang Lokasi : RS Saiful Anwar Image : Jenis Lokasi : Rumah Sakit
Alamat : Jl Jaksa Agung Suprapto no.2 No. Telp : 0341-366242
V. KESIMPULAN
Setelah melakukan perancangan dan pembuatan aplikasi
web based GIS pencarian rute terdekat serta pengujian aplikasi, maka kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut.
1. Pada kasus serta analisa dari contoh tersebut, dapat disimpulkan bahwa pencarian lintasan terpendek dapat menghasilkan jalan tersingkat untuk menuju suatu tempat dimana terdapat suatu variabel lain yang juga mempengaruhi. Dalam hal ini adalah titik kemacetan yang dapat digunakan sebagai variabel yang mempengaruhi rute perjalanan.
2. Pada pencarian dari ruas A ke B dan sebaliknya dengan ketentuan tidak ada ruas 1 arah, hasilnya adalah sama. Jadi kesalahan pencarian rute terdekat dengan algortima A* (single-source shortestpath) adalah 0 %. Jika terjadi kesalahan faktor utama adalah kesalahan dalam maintenance data oleh user.
3. Lamanya proses pencarian dan banyaknya node yang dikembangkan untuk pencarian rute dengan metode A*, tergantung pada besar kecilnya ukuran peta dan grid peta serta jarak antara node awal dan node tujuan pada peta.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Agus Riyanto. Implementasi Geographic Information System Berbasis Web untuk Menentukan Rute Jalan Terdekat di Kota Malang, Laporan Skripsi, Malang: Institut Teknologi Nasional, 2009.
[2] Suarga. Algoritma Pemrograman, Andi, Yogyakarta, 2006. [3] Eko Priyo Utomo. 125 Tips Menguasai Bahasa PHP,Yrama Widya,
Bandung, 2008.
[4] Dobson, Simon. Weighted graphsand shortest paths, UCD School of Computer Science and Informatics, Dublin, 2006.
[5] Siang, J. J., Matematika Diskret dan Aplikasinya pada Ilmu Komputer, PT. Andi Offset, Yogyakarta, Indonesia, 2006.
[6] Munir, R., Matematika Diskrit, PT. Informatika Bandung, Bandung, Indonesia, 2003.
[7] Nuryadin R. Panduan Menggunakan MapServer, Informatika, Bandung, 2005.
[8] Policyalmanac. “A Star Pathfinding for Beginners.” 2010. <http://www.policyalmanac.org/games>.
