STUDI PERSEBARAN KONSENTRASI
MUATAN PADATAN TERSUSPENSI MENGGUNAKAN
CITRA SATELIT TERRA MODIS DI SELAT MADURA
Oleh:
HIAS CHASANAH PUTRI NRP 3508 100 071
Dosen Pembimbing
Latar Belakang
Bencana lumpur Lapindo Pembuangan lumpur ke
laut Pengaruh terhadap lingkungan Perubahan konsentrasi TSM Penelitian menggunakan penginderaan jauh
Perumusan Masalah
a.
Apakah TERRA MODIS dapat digunakan untuk mengetahui
konsentrasi TSM?
b.
Bagaimana Bagaimana pola sebaran di perairan Muara Sungai
Porong hingga Selat madura selama rentang waktu enam tahun
dari 2006 hingga tahun 2011?
c.
pola sebaran konsentrasi muatan padatan tersuspensi (TSM)
sebelum dan sesudah adanya pembuangan lumpur?
Batasan Permasalahan
a.
Wilayah studi adalah daerah perairan muara Sungai Porong Desa
Ronokenongo, Kecamatan Porong, Kabupaten Sidoarjo sampai
Selat Madura.
b.
Data citra satelit yang digunakan adalah citra TERRA MODIS
level 1b.
c.
Penelitian yang dilakukan adalah dengan membandingkan
konsentrasi muatan padatan tersuspensi (TSM) hasil dari
pengambilan data di lapangan dengan konsentrasi hasil dari
pengolahan citra.
d.
Hasil penelitian adalah peta pola sebaran perubahan konsentrasi
muatan padatan tersuspensi (TSM) wilayah perairan muara
Tujuan
a.
Melakukan analisis untuk mengetahui apakah citra TERRA
MODIS dapat digunakan untuk mengetahui konsentrasi TSM.
b.
Melakukan analisis pola sebaran konsentrasi muatan padatan
tersuspensi (TSM) di muara Sungai Porong, Selat Madura selama
enam menggunakan citra satelit TERRA MODIS dari tahun
2006-2011.
c.
Memetakan pola distribusi konsentrasi muatan padatan tersuspensi
(TSM) di muara Sungai Porong, Selat Madura.
Total Suspended Solid (TSM)
• Muatan padatan tersuspensi (Total Suspended Solid) adalah material tersuspensi yang mengandung lumpur, butir-butir pasir, dan bahan
organik kecil, biasanya disebabkan oleh erosi yang dibawa ke dalam air, dimana bila konsentrasi TSM tinggi berarti terjadi polusi yang tinggi pula didalam air sehingga mengganggu proses fotosintesis (Effendi, 2000).
Penginderaan Jauh
• Penginderaan jauh adalah ilmu pengetahuan dan seni dalam memperoleh informasi tentang suatu obyek, area, gejala melalui analisis data yang diperoleh dengan alat tanpa kontak langsung dengan obyek, area, gejala yang diamati (Kiefer, Lillesand, dan Chipman 1994).
• Komponen penginderaan jauh terdiri atas :
a. Sumber tenaga dan radiasi
b. Atmosfer
c. Interkasi tenaga dan objek
d. Sensor
Perhitungan TSM dengan Algoritma
• Untuk mengetahui konsentrasi muatan padatan tersuspensi, digunakan algoritma Miller and Mckee (2004) pada buku Kutser, T., Metsamaa, L., Vathmae, E. dan APS, R. (2007) tentang algoritma Total Suspenden Matter (TSM) untuk TERRA MODIS seperti pada persamaan (1):
TSM = 1140.25*B1-1.91 ... (1)
Gelombang Pasang Surut
•
Gelombang pasang surut adalah gelombang atau fluktuasi muka air
yang disebabkan oleh gaya tarik menarik antara planet buni dengan
planet-planet lain terutama dengan bulan dan matahari. Pasang surut
termasuk gelombang panjang dengan periode gelombang berkisar
antara 12 dan 24 jam. Puncak gelombang pasang surut biasa disebut
air pasang (high tide) dan lembahnya disebut air surut (low tide)
(Robert, J. Kadoatie dan Roestam Syarief, 2010).
Curah Hujan
•
Curah hujan adalah banyak air atau volume air yang dihasilkan dari
hujan yang dinyatakan dalam mm (Pendi Lumbangaol, 2011).
•
Intensitas curah hujan juga berpengaruh terhadap konsentrasi TSM.
Semakin tinggi curah hujan maka nilai konsentrasi TSM juga
semakin tinggi, begitu pula sebaliknya.
Uji Lapangan (Ground Truth)
•
Uji lapangan (Ground Truth) adalah suatu tahapan verifikasi
lapangan, untuk mengetahui penyimpangan-penyimpangan atau
kesalahan-kesalahan yang terjadi karena klasifikasi secara digital
berdasarkan sifat-sifat radiometrik suatu objek.
Citra TERRA MODIS
• Terra mengorbit bumi secara polar (arah utara-selatan) pada ketinggian 705 km dan melewati garis khatulistiwa pada jam 10:30 waktu lokal.
• Pemanfaatan resolusi maksimum pada 250 m (band 1-2), 500 m (band 3-7) dan 1.000 m (band 8-36)
Kemampuan Ekstrasi Citra MODIS Berdasarkan Saluran Sumber : terra.nasa.gov/About/MODIS
No. Saluran Kegunaan
1-2 Deliniasi daratan / awan /aerosol
3-7 Deliniasi daratan / awan / karakteristik aerosol
8-16 Warna air laut / fitoplankton / Fluoroscene / biogeokimia 17-19 Uap air di atmosfer
20-23 Suhu permukaan dan awan 24-25 Suhu udara
26-28 Uap air awan cirrus 29 Karakteristik awan 30 Lapisan ozon
31-32 Suhu permukaan dan awan 33-36 Awan Tinggi
• Hasil penelitian Priyanto (2006) dari topik evaluasi distribusi sedimentasi di wilayah Selat Madura menggunakan citra landsat multitemporal, menyimpulkan bahwa Konsentrasi TSM (Total Suspended Matter) di Selat Madura pada tahun 1990 dan tahun 2002 didominasi oleh kelas >120mg/l. Hal ini menunjukkan bahwa tingkat kekeruhan air di daerah tersebut sangat tinggi dimana dengan kondisi tersebut dapat memberikan terjadinya sedimentasi dipermukaan dasar laut yang berakibat pada pendangkalan.
• Pada penelitian lainnya, Mayasari (2010) dari topik Analisis Sedimentasi Pantai Surabaya-Sidoarjo Pasca Pembangunan Jembatan Suramadu Dan Peristiwa Lapindo Menggunakan Citra Satelit Spot-4 menyimpulkan bahwa Sebaran sedimentasi di sepanjang pantai Surabaya-Sidoarjo didominasi oleh nilai TSS 25-125 mg/L. Terjadi peningkatan jumlah luasan untuk kelas sedimen menengah, dan penurunan pada kelas sedimen rendah.
• Dalam hasil penelitian Arifin (2009) juga menunjukkan perubahan muatan padatan tersuspensi (TSM) akibat pembuangan Lumpur Lapindo di Selat Madura menggunakan data citra ASTER sangat bervariatif dimana dari tahun 2005 sampai tahun 2008 nilai Muatan Padatan Tersuspensi (TSM) terjadi penambahan dan penurunan.
METODOLOGI PENELITIAN
• Lokasi Penelitian
Pantai Surabaya-Sidoarjo (7°10’20”LS-7°36’00”LS dan 112°34’52”BT-112°54’36”BT)
• Data dan Peralatan
Data
Data spasial, citra satelit TERRA/MODIS level 1B tahun 2005-2011.
Data Lapangan, diambil pada tanggal 22 Juli 2011 secara insitu untuk merekam parameter TSM.
• Peralatan
Perangkat keras (Hardware)
Notebook TOSHIBA Core 2 Duo, RAM 3Gb, Hard Disk 150 Gb Printer Canon IP 1700
GPS navigasi / handheld ketelitian 15 meter
Water Checker TROLL 9500 Multi Parameter Series S/N 47916 Perahu motor, jam digital
Perangkat Lunak (Software)
Software ENVI 4.6.1 Microsoft Word 2007 Microsoft Excel 2007 Microsoft Visio 2003
Pengolahan Data
MULAI Citra TERRA MODIS Data Lapangan Georeferensi Citra Spectral Subsetting Pemotongan Citra Koreksi Geometrik RMS ≤ 1 TIDAK YA Pemotongan Citra Digitasi Citra Algoritma perhitungan TSM Data TSM TIDAK Peta Sebaran TSM SELESAI Data TSM Citra Korelasi ≤ 70% YA Analisis Banyak Awan YA TIDAK Pemisahan AwanSeleksi Citra
Tanggal File 26 Juli 2006 MOD021KM.A2006207.0245.005.2010180094312.hdf 29 Juli 2007 MOD021KM.A2007210.0245.005.2010206132224.hdf 5 Juli 2008 MOD021KM.A2008186.0305.005.2010221123729.hdf 8 Juli 2009 MOD021KM.A2009189.0310.005.2010177082947.hdf 24 Juli 2010 MOD021KM.A2010204.0310.005.2010102131416.hdf 22 Juli 2011 MOD021KM.A2011202.0245.005.2011189092350.hdfKoreksi Geometrik
No. Tanggal Citra RMSE 1 26 Juli 2006 0.545782 2 29 Juli 2007 0.515878 3 5 Juli 2008 0.603083 4 8 Juli 2009 0.493084 5 24 Juli 2010 0.620132 6 22 Juli 2011 0.462437 Rata - rata 0.462914
Nilai RMSE 6 Citra hasil Koreksi Geometrik
Citra TERRA MODIS tahun 2006 yang sudah dikoreksi
Klasifikasi Citra
Berdasarkan penelitian M.J. Megat Mohd Noor, dkk (2006), klasifikasi TSM dapat dilihat pada tabel 1.1
Kelas Nilai reflektan pada citra TSM (mg/l)
1 0 ≤ R <50 0 ≤ TSM <50 2 50 < R ≤ 100 50 < TSM ≤ 100 3 100.< R ≤ 150 100< TSM ≤ 150 4 150< R ≤ 200 150< TSM ≤ 200 5 R >200 TSM >200
stasiun lokasi lapangan citra 2011 lintang bujur 1 7,5701305 112,8757519 71 62,0044270 2 7,5767268 112,8807819 34,7 64,8877790 3 7,5743254 112,8799741 61,4 64,8877790 4 7,5706589 112,8957144 33,9 76,6752400 5 7,5679650 112,8956482 33,9 76,6752400 6 7,5658009 112,8943160 26,5 76,6752400 7 7,5171778 112,8607478 89,1 73,7670670 8 7,5163726 112,8587422 32,7 75,6957400 9 7,5145766 112,8558446 31,9 75,6957400 10 7,5087904 112,8515168 43,8 75,5238420 11 7,5053586 112,8506054 40,8 76,0991900 12 7,5053592 112,8504696 40,4 76,0991900 13 7,5071703 112,8497978 43,3 76,0991900 14 7,5041694 112,8495948 35,7 76,0991900 15 7,5007927 112,8484844 22,2 76,0991900 16 7,4949674 112,8491483 23,8 76,8451160 17 7,4939733 112,8447414 26,3 76,8451160 18 7,4925969 112,8409308 28,1 76,4927520 19 7,4819538 112,8434679 41,8 62,5406000 20 7,4798913 112,8437310 37,5 62,5406000 21 7,4817848 112,8449619 81,1 62,5406000 22 7,5382174 112,8626495 55,8 56,8626020 23 7,5414202 112,8642487 107,2 56,8626020 24 7,5407320 112,8666194 133,6 56,8626020
Analisis Perbandingan TSM Citra dengan Lapangan
Tabel 1.3 perbandingan data citra dan lapangan
Sebaran Titik di Lapangan
1 3 21 22 7 Sungai Porong Selat MaduraTerdapat selisih yang amat besar antara data citra dan lapangan yang tamapak pada tabel 1.3. Adapun perbedaan tersebut antara lain dapat disebabkan oleh berbagai hal berikut:
a. Pasang surut yang terjadi di daerah perairan.
Pasang surut juga mempengaruhi nilai TSM, saat pasang nilai TSM lebih besar dibandingkan saat surut, begitu pula sebaliknya (Satriadi A dan Widada S, 2004).
Tabel 1.4 pasang surut air laut
Pada tabel 1.4 menunjukkan bahwa air laut pada juli mencapai 10 m yang berarti saat itu air laut sedang surut, sehingga nilai TSM saat itu lebih rendah.
b. Curah hujan yang terjadi di sekitar objek penelitian, semakin tinggi debit curah hujan maka kandungan TSM juga semakin tinggi, begitu pula sebaliknya. Berdasarkan data di stasiun klimatologi, KP Cukurgondang, Pasuruan menunjukkan bahwa pada bulan Juli 2011 menunjukkan musim kemarau sehingga nilai TSM pada citra juga memiliki nilai yang rendah dibandingkan tahun yang lain.
Tabel 1.4 curah hujan
Pada tabel 1.4 menunjukkan curah hujan yang rendah pada bulan Juli 2011, sehingga dapat nilai TSM pada saat itu juga memiliki nilai rendah.
Waktu Curah Hujan
(mm) Juli 2006 0 Juli 2007 4 Juli 2008 0 Juli 2009 0 Juli 2010 110 Juli 2011 6
Analisis Perbandingan TSM Citra dengan Lapangan 3
d. Material-material yang terlarut di suatu lokasi (stasiun) tertentu yang tidak terekam oleh citra karena perubahan posisi akibat arus laut.
e. Aktivitas manusia, dalam hal ini yang dimaksud adalah transportasi air yakni hilir mudik perahu yang mempengaruhi pengadukan material padatan
Korelasi Linear
• Nilai korelasi (r) sebesar 0.404 atau 40.4%
Tabel 1.5 korelasi linear
Pada tabel 1.5 menunjukkan korelasi linear yang dapat diterima hanya 5 titik .
No. Banyak Titik Perbandingan Persentase Korelasi (%) uji statistik 95% (> 40.4%) 1 5 79,2 Diterima 2 7 0,8 Ditolak 3 10 4,1 Ditolak 4 13 8,4 Ditolak 5 17 19,4 Ditolak 6 24 32,6 Ditolak
Adapun koordinat 5 titik yang digunakan dalam uji korelasi adalah sebagai berikut:
Tabel 1.6. koordinat titik korelasi
Pada tabel 1.5 dapat diketahui bahwa nilai TSM pada citra dengan lapangan memiliki kedekatan nilai dibandingkan dengan titik yang lain yang digunakan untuk uji korelasi. Sehingga stasiun 1, 3, 7, 21, 22 dapat dijadikan titik kontrol pada citra-citra tahun 2006 sampai 2010.
No. Statiun TSM Koor. Geografis Data Survei (mg/L) Data Citra (mg/L) Lintang Bujur 1. 1 71 62,004427 7,5701305 112,8757519 2. 3 61,4 64,8877790 7,5743254 112,8799741 3. 21 81.1 62,5406 7,4817848 112,8449619 4. 22 55.8 56,862602 7,5382174 112,8626495 5 7 89.1 73,767067 7,5171778 112,8607478
Analisa Kandungan TSM
• Dari hasil pengolahan citra Terra/MODIS tahun 2006 hingga 2011 menggunakan algoritma TSM didapat bahwa TSM yang tertinggi di perairan Selat Madura tertinggi adalah pada tahun 2010
.
• Tabel 1.6 Kementrian Lingkungan Hidup (KLH) Nomor : 51 Tahun 2004, baku Mutu Air Laut.
• Bila dilihat dari baku Mutu Air Laut berdasarkan tabel diatas, data TSM yang bernilai tinggi tersebut memiliki perbedaan signifikan dengan baku mutu yang ditetapkan. Bila dilihat dari waktu atau musimnya, pada tahun 2010 banyak bermunculan semburan baru yang berasal dari lumpur Lapindo yang menambah volume semburan. Akibatnya volume lumpur yang dibuang ke Kali Porong juga bertambah. Dampak lumpur tersebut ketika masuk ke laut akan mencemari lingkungan dan menaikkan kandungan TSM yang berada di perairan Sungai porong sampai Selat Madura.
No. Parameter Satuan Baku Mutu Keterangan
1 Padatan Tersuspensi Total
Mg/l 80
Untuk Per. Pelabuhan 2 Padatan Tersuspensi Total
Mg/l 20
Untuk Wisata Bahari 3 Padatan Tersuspensi Total
Mg/l Coral : 20
Untuk Biota Laut
Analisa Perbandingan Luasan Kekeruhan
Kelas TSM (mg/l) Luas Wilayah (km2) 2006 2007 2008 2009 2010 2011 1 0-50 535.9 374.5 427.5 823.9 429.2 244.9 2 50-100 1041.1 1183.1 1181.0 877.9 1253.4 989.3 3 100-150 131.0 197.7 148.1 11.0 55.3 356.3 4 150-200 0 0 0 0 2.01 17.9 5 >200 0 0 0 0 1.0 0Berdasarkan tabel 1.7, nilai TSM hasil pengolahan citra bervariatif antara kelas dan luas. Pada semua tahun luasan terbesar berada pada kelas 2 dengan kandungan nilai TSM berkisar antara 50-100 mg/l. Dengan demikian dapat diketahui luasan TSM tertinggi sama di setiap tahunnya yakni pada kelas 2, dengan nilai terluas terdapat pada tahun 2010.
