Metropilar Volume 11 Nomor 2 April 2013

(1)

Metropilar Volume 11 Nomor 2 April 2013

PERBANDINGAN ASPEK SPEKTRAL FOTO UDARA FORMAT KECIL DAN CLOSE RANGE PHOTOGRAPHY MENGGUNAKAN FILTER INFRA MERAH DALAM

MENDETEKSI TINGKAT KESEHATAN TEGAKAN POHON (STUDI KASUS : TANAMAN PINUS MERKUSII)

La Ode Muh. Golok Jaya

Staf Pengajar Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Informatika Universitas Haluoleo email : [email protected]

ABSTRACT

Determination of carbon stock in a certain area is very important since its relation to the global warming and clean development mechanism issues. Indonesia which has the biggest tropical forest in the world after Brazil needs to develop the model of forest monitoring and inventory to endorse the decreasing of green house gases emission and clean development mechanism as well.

Forest has become the most important place where the carbon compound (CO

₂

and CO) exchange took place. Forest vegetation absorbs carbon during photosynthesis to develop biomass where carbon becomes a half part of it. It means that forest management status will determine whether the forest acts as source of carbon emission or sink.

This research was aimed to investigate the spectral aspect of SFAP and Close Range Photography using the infrared filter to determine the health and stress of the pine leaf. The method conducted during the research was comparing the Digital Number (DN) of SFAP and photograph as result of Close Range Photography using the infrared filter.

The result of the research ensured us that The SFAP spectral reflectance can be used to determine the health and stress of the pine leaf.

Key Words: Spectral, Small Format Aerial Photograph, Close Range Photography, Infrared ABSTRAK

Penentuan cadangan karbon (carbon stock) sangat penting terkait dengan isu pemanasan global dan mekanisme pembangunan bersih (clean development mechanism). Indonesia sebagai pemilik hutan tropis kedua terbesar di dunia perlu terus mengembangkan model pemantauan dan inventarisasi hutan yang dimilikinya dalam rangka mendukung program penurunan emisi gas-gas rumah kaca dan mekanisme pembangunan bersih tersebut.

Bagian terbesar pertukaran karbon (CO

₂

dan CO) antara atmosfer dan daratan terjadi di hutan karena vegetasi hutan menyerap karbon melalui fotosintesis untuk membangun biomassa kayu yang setengahnya merupakan senyawa karbon. Dengan demikian status pengelolaan hutan akan menentukan apakah hutan bertindak sebagai sumber emisi (source) atau penyimpan (sink) karbon.

Penelitian ini bertujuan untuk melakukan investigasi perbandingan aspek spektral Foto Udara Format Kecil (FUFK) dan close range photography (pemotretan di darat) menggunakan filter infra merah untuk inventarisasi cadangan karbon tanaman Pinus merkusii khususnya dalam mengidentifikasi tingkat kesehatan tanaman. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah membandingkan bilangan digital (Digital Number) hasil pemotretan udara dengan hasil pemotretan di darat menggunakan filter infra merah.

Berdasarkan penelitian ini disimpulkan bahwa metode Foto Udara Format Kecil (FUFK) cukup baik digunakan untuk menginventarisasi cadangan karbon khususnya tanaman Pinus merkusii. dimana dari segi spektral, pola spektral FUFK terbukti cukup baik untuk digunakan dalam menganalisis tanaman yang sehat dan sakit.

Kata Kunci : Spektral, Foto Udara Format Kecil, Close Range Photography, Infra Merah

PENDAHULUAN

Indonesia dikaruniai oleh Tuhan hutan tropika basah terbesar kedua di dunia setelah Brazil. Sekitar 78 % dari luas daratan Indonesia tergolong sebagai kawasan hutan. Sekalipun tidak diketahui angka

aktualnya, luas tutupan hutan yang tersisa diyakini

berada pada kisaran antara 92-112 juta ha. Di luar

Pulau Jawa, angka luas kawasan hutan ini bahkan

mencapai 88 % dari total luas daratan [Suntana et

al., 2000].

(2)

Metropilar Volume 11 Nomor 2 April 2013

Hutan dalam konteks perubahan iklim dapat berperan sebagai sink (penyerap/penyimpan carbon) maupun source (pengemisi karbon). Deforestasi dan degradasi meningkatkan source, sedangkan aforestasi, reforestasi dan kegiatan pertanaman lainnya meningkatkan sink. Emisi Gas Rumah Kaca yang terjadi di sektor kehutanan di Indonesia kebanyakan bersumber dari deforestasi (konversi hutan untuk penggunaan lain seperti pertanian, perkebunan, pemukiman, pertambangan, prasarana wilayah) dan degradasi (penurunan kualitas hutan akibat illegal logging, kebakaran, over cutting, perladangan berpindah (slash and burn), dan perambahan [Kementerian Negara Lingkungan Hidup RI, 2007].

Sejalan dengan usaha untuk mengurangi emisi yang dihasilkan oleh deforestasi dan degradasi hutan (REDD/ Reducing Emission from Deforestation and forest Degradation), perlu dilakukan kegiatan pengukuran cadangan karbon dalam suatu kawasan hutan yang relevan dengan pengukuran biomassa. Biomassa hutan menyediakan informasi penting dalam menduga besarnya potensi penyerapan CO

₂

dalam umur tertentu yang dapat dipergunakan mengestimasi produktivitas hutan.

Pemetaan cadangan karbon merupakan hal yang sangat penting mengingat dalam implementasi Protokol Kyoto dinyatakan bahwa negara-negara di dunia harus menentukan besarnya cadangan karbon yang tersimpan dalam hutan di tiap-tiap negara tersebut untuk mengurangi dan menurunkan emisi karbon di seluruh dunia [United Nations, 1998].

Salah satu parameter penting dalam penentuan cadangan karbon adalah tingkat kesehatan tanaman.

Penginderaan jauh dapat digunakan dalam penentuan tingkat kesehatan tegakan pohon. Salah satu metode pengideraan jauh yang dapat digunakan adalah Foto Udara Format Kecil (FUFK). Kelebihan menggunakan FUFK adalah resolusi spasialnya yang tinggi, cakupan wilayah pemotretan yang luas, tidak terpengaruh oleh awan, dapat dilakukan kapan saja dan pemrosesan foto udara yang semakin mudah saat ini.

Namun disamping kelebihan-kelebihan di atas, terdapat pula kekurangan dari metode FUFK ini yaitu resolusi spektral dari foto udara yang dihasilkan rendah. Hal ini akan menyulitkan dalam identifikasi tingkat kesehatan tanaman dimana analisis spektral sangat diperlukan untuk mengidentifikasi tingkat kesehatan tanaman. Salah satu spektrum cahaya yang digunakan untuk mengidentifikasi tingkat kesehatan tanaman adalah spektrum infra merah (infra red).

Untuk itu perlu dikaji bagaimana model spektral citra foto udara untuk dapat digunakan

dalam penentuan tingkat kesehatan tanaman.

Apakah model spektral FUFK dapat digunakan dalam penentuan tingkat kesehatan tanaman?

Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah :

1. Mengkaji penggunaan filter infra merah untuk mendeteksi tingkat kesehatan tegakan pohon 2. Mengkaji aspek spektral Foto Udara Format

Kecil agar dapat digunakan dalam mendeteksi tingkat kesehatan tanaman

METODOLOGI PENELITIAN Alat dan Bahan :

1. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah kamera digital merek Samsung dengan Resolusi 3 Mega Piksel yang dilengkapi oleh filter infra merah

2. Bahan yang digunakan berupa foto udara tegakan pinus yang diambil melalui pemotretan udara menggunakan pesawat remote control.

Foto udara di-capture menggunakan kamera saku (pocket camera) merek Nikon AF6 dengan panjang fokus kamera 28 mm

3. Bahan film berupa film berwarna merek Fuji Superia X-tra 4th color layer 36 exposure ISO 400.

4. GPS tipe genggam merek Garmin 12 Channels

Metode :

1. Tanaman yang akan diukur spektralnya adalah tanaman pinus (Pinus merkusii) yang sehat dan sakit

2. GPS digunakan untuk mengidentifikasi posisi tanaman sehat dan sakit yang akan diukur spektrumnya melalui pemotretan udara maupun pemotretan terestris (close range photography) 3. Foto Udara hasil pemotretan udara diproses

menggunakan perangkat lunak ER Mapper untuk identifikasi spektralnya dengan algoritma Digital Number.

4. Hasil pemotretan terestris menggunakan filter infra merah diproses menggunakan perangkat lunak ER Mapper untuk identifikasi spektralnya 5. Hasil pemrosesan spektral tanaman pinus yang

sehat dan sakit kemudian dibandingkan

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tingkat kesehatan tanaman pinus

menggambarkan tingkat kemampuan tanaman

dalam menyerap karbon di atmosfer. Tanaman yang

sehat mempunyai kemampuan penyerapan karbon

lebih besar dari pada tanaman sakit. Hal ini berarti

tanaman sehat memiliki cadangan karbon yang

lebih besar dari pada tanaman yang sakit.

(3)

Metropilar Volume 11 Nomor 2 April 2013

Tanaman pinus yang sehat dapat diidentifikasi dari citra foto. Pinus yang sakit tetap dapat dihitung kandungan biomassanya menggunakan persamaan allometrik selama tanaman tersebut masih dalam bentuk tegakan [Curtis, 2008]. Akan tetapi perlu diperhatikan bahwa tanaman yang sakit atau bahkan mati memang masih memiliki cadangan karbon namun tidak mampu lagi berfungsi dalam penyerapan karbon. Cadangan karbon yang terdapat pada tanaman yang sakit maupun mati demikian disebut cadangan karbon statis selama pohon tersebut belum ditebang atau terbakar.

Daun yang memiliki klorofil banyak menyerap energi pada panjang gelombang 0,45 μm dan 0,65 μm. Mata kita menangkap vegetasi sehat berwarna hijau disebabkan besarnya penyerapan energi pada spektrum hijau. Pada tumbuhan yang sakit, produksi klorofil berkurang yang menyebabkan berkurangnya serapan spektrum merah dan hijau. Bila diamati, mulai dari spektrum cahaya tampak hingga infra merah pantulan vegetasi sehat akan meningkat dengan cepat. Pada rentang spektrum 0,7-1,3 μm daun tumbuhan akan memantulkan 50 % energi yang datang padanya dan 50 % lagi ditransmisikan [Lillesand dan Kiefer, 1990].

Gambar 1. Perbedaan rasio pantulan spektral infra merah dekat (near infrared) antara tumbuhan sehat

(kiri) dan tumbuhan sakit (kanan) [King and Herring, 2007]

Gambar 1 memperlihatkan perbedaan rasio

pantulan spektral antara vegetasi yang sehat dan

sakit. Berdasarkan penelitian King and Herring

(2007), vegetasi yang sehat akan memantulkan 8 %

gelombang cahaya tampak dan 50 % gelombang

infra merah. Sedangkan tanaman yang sakit akan

memantulkan 30 % gelombang cahaya tampak dan

40 % gelombang infra merah. Karakteristik ini

dapat dimanfaatkan untuk melakukan pendugaan

terhadap kondisi tanaman apakah sehat atau sakit.

(4)

Metropilar Volume 11 Nomor 2 April 2013

Gambar 2 Karakteristik Digital Number tanaman Pinus yang sehat dipotret secara terestris

Filter infra merah digunakan untuk menampik hampir semua spektrum cahaya tampak yang terlihat oleh kita dan mengijinkan cahaya inframerah (IR) untuk diteruskan masuk ke kamera, dengan catatan bahwa sensor atau film dalam kamera tersebut harus sensitif terhadap cahaya infra merah. Ketika teknik tersebut digunakan, hasil dari foto infra merah bisa menjadi foto hitam-putih yang kontras atau dapat menghasilkan juga foto warna semu (false-color), seperti contohnya warna daun yang hijau segar akan terlihat merah, sebagaimana terlihat dari hasil pemotretan tanaman pinus yang sehat (gambar 2).

Vegetasi yang sakit maupun stress ditandai berkurangnya cadangan klorofil pada tumbuhan.

Diketahui bahwa pigmen pada daun, yaitu klorofil, menyerap gelombang cahaya tampak (visible light) dengan panjang gelombang (0,4-0,7 μm), dan akan memantulkan gelombang inframerah dekat (near infrared) dengan panjang gelombang 0,7-1,1 μm) [King and Herring, 2007].

Tanaman pinus yang sehat dan sakit dapat dibedakan dari pantulan spektralnya. Tanaman pinus yang sehat akan memiliki pantulan spektral yang lebih besar dari pada tanaman yang sakit.

Tanaman sehat memantulkan energi matahari kira- kira 10 % lebih besar dibanding tanaman yang sakit [King and Herring, 2007].

Pada gambar 2 di atas, nilai DN (Digital Number) sebagai representasi pantulan spektral pinus sehat, lebih tinggi terlihat pada spektrum infra merah dan hijau dibandingkan pada spektrum Biru dan Merah. Dari lima sampel pohon pinus sehat yang diukur nilai pantulan spektralnya, terlihat kelimanya memiliki karakteristik yang serupa dimana pada band infra merah terlihat nilai DN-nya sekitar 200-255.

Gambar 3. Karakteristik pantulan spektral tanaman Pinus yang sakit dipotret secara terestris

Gambar 3 memperlihatkan karakteristik pantulan spektral tanaman pinus yang sakit (terserang hama) hasil pemotretan terestris. Dari lima sampel pinus yang diukur secara terestris di lapangan, terlihat bahwa Digital Number-nya berkisar antara 160-200 pada rentang panjang gelombang infra merah lebih rendah dari pada nilai DN tanaman pinus yang sehat.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa

kita dapat melakukan pendugaan tingkat kesehatan

tanaman dengan melakukan pemotretan secara

terestris menggunakan filter infra merah. Hasil ini

juga memperlihatkan bahwa cadangan khlorofil (zat

hijau daun) pada tanaman berperan penting dalam

pembentukan pola pantulan spektral pada foto.

(5)

Metropilar Volume 11 Nomor 2 April 2013

Gambar 4. Karakteristik Digital Number tanaman Pinus yang sehat berdasarkan foto udara

Gambar 4 memperlihatkan karakteristik DN sebagai representasi pantulan spektral tanaman pinus yang sehat yang diukur dari foto udara.

Terlihat bahwa pada tanaman pinus yang sehat, nilai DN-nya akan naik pada band hijau yakni berada pada angka 110-130. Bila dibandingkan dengan pola spektral pada tanaman pinus sehat hasil pemotretan terestris, terlihat kemiripan pola yaitu nilai DN-nya meningkat pada band hijau (perhatikan kembali gambar 2).

Pola ini dapat diterapkan untuk mengidentifikasi tanaman yang sehat pada foto maupun citra satelit. Dengan melihat pola demikian, kita dapat menyimpulkan apakah tanaman sehat atau tidak.

Gambar 5 Karakteristik Digital Number tanaman Pinus yang sakit berdasarkan foto udara

Gambar 5 di atas memperlihatkan karakteristik DN sebagai representasi pantulan spektral tanaman pinus yang sakit diukur pada foto udara. Terlihat bahwa pada tanaman pinus yang sakit, nilai DN-nya berkurang pada band hijau yakni berada pada kisaran 135-155 dibandingkan dengan kedua band lainnya (merah dan biru). Hal ini dapat dibandingkan dengan nilai DN pada tanaman pinus yang sakit hasil pemotretan terestris, terlihat kemiripan pola yaitu nilai DN keduanya berkurang pada band hijau (perhatikan kembali gambar 3).

KESIMPULAN

Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa nilai DN sebagai representasi pantulan spektral

tanaman erat kaitannya dengan tingkat kesehatan tanaman. Hasil ini juga memperlihatkan bahwa kandungan khlorofil (zat hijau daun) pada tanaman berperan penting dalam pembentukan pola pantulan spektral pada foto udara.

Pada tanaman dengan nilai DN rendah, yang berarti pantulan spektralnya rendah, dapat diperkirakan kandungan zat klorofilnya rendah. Hal ini berarti tanaman tersebut tergolong sakit.

Sebaliknya, bila nilai DN-nya tinggi, maka dapat diperkirakan tanaman tersebut sehat dan dapat menjalankan fungsinya sebagai penyerap karbon dari atmosfer.

Pola ini dapat diterapkan untuk mengidentifikasi tanaman yang sakit pada foto udara maupun citra satelit. Berdasarkan penelitian ini, FUFK dengan keterbatasan spektral yang ada, dapat digunakan untuk membedakan tanaman yang sehat dan sakit.

Ditinjau dari segi spektral, FUFK yang digunakan dalam penelitian ini terbukti cukup baik untuk digunakan dalam menganalisis tanaman yang sehat dan sakit. Tingkat kesehatan tanaman pinus sangat berpengaruh pada diameter tegakan yang pada akhirnya berpengaruh juga terhadap jumlah cadangan karbon yang dikandungnya. Hal ini berarti bahwa pemanfaatan Foto udara khususnya foto udara format kecil untuk pemetaan tegakan pohon dan identifikasi tingkat kesehatan tanaman dapat memberikan hasil yang dapat dipertanggungjawabkan.

DAFTAR PUSTAKA

Curtis, Peter S. (2008), Estimating aboveground carbon in live and standing dead trees, Department of Evolution, Ecology and Organismal Biology, The Ohio State University, Columbus, Springer

Kementerian Negara Lingkungan Hidup RI (2007), Rencana Aksi Nasional dalam Menghadapi Perubahan Iklim.

King, Michael D., David Herring (2007), Measuring Vegetation (NDVI and EVI), Earth Observatory, NASA, US.

Lillesand, T. M. dan Kiefer, R. W. (1994), Penginderaan Jauh dan Interpretasi Citra (terj.), Cetakan Kedua, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Suntana, Asep Sugih, Khan, Azin, Zuhud, Ervizal

AM., Amir, Harry Harsono (2000), Agenda

21 Sektoral-Agenda Kehutanan untuk

Pengembangan Kualitas Hidup secara

Berkelanjutan, Kementerian Negara

(6)

Metropilar Volume 11 Nomor 2 April 2013

Lingkungan Hidup-United Nations Development Program (UNDP), Jakarta United Nations (1998), Kyoto Protocol to the