PENGINDERAAN JAUH DIGITAL. Contoh Teori dan Aplikasinya untuk Studi Vegetasi

(1)

PENGINDERAAN JAUH

DIGITAL

(2)

Sanksi Pelanggaran Pasal 113

Undang-undang No.28 Tahun 2014 Tentang Hak Cipta

1. Setiap Orang yang dengan tanpa hak melakukan pelanggaran hak

ekonomi sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf i untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 1 (satu) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp100.000.000 (seratus juta rupiah).

2. Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf c, huruf d, huruf f, dan/atau huruf h untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 3 (tiga) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).

3. Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf a, huruf b, huruf e, dan/atau huruf g untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 4 (empat) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp1.000.000.000,00 (satu miliar rupiah).

4. Setiap Orang yang memenuhi unsur sebagaimana dimaksud pada ayat (3) yang dilakukan dalam bentauk pembajakan, dipidana dengan pidana penjara paling lama 10 (sepuluh) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp4.000.000.000,00 (empat miliar rupiah).

(3)

PENGINDERAAN JAUH

DIGITAL

Contoh Teori dan Aplikasinya untuk Studi Vegetasi

(4)

PENGINDERAAN JAUH DIGITAL

Contoh Teori dan Aplikasinya untuk Studi Vegetasi

Hak penerbitan pada Penerbit Amerta Media

Dilarang mengutip atau memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini tanpa seizin tertulis dari Penerbit

Anggota IKAPI

Cetakan Pertama : Maret 2021 15 cm x 23 cm

ISBN: 978-623-6105-22-1

Penulis :

Pendi Tri Sutrisno

Desain Cover : Adji Azizurrachman Tata Letak : Ladifa Nanda Diterbitkan Oleh : CV. Amerta Media NIB. 0220002381476

Jl. Raya Sidakangen, RT 001 RW 003, Kel, Kebanggan, Kec. Sumbang, Banyumas 53183, Jawa Tengah. Telp. 081-356-3333-24

Email: mediaamerta@gmail.com

Website: www.penerbitbuku.id

Whatsapp : 081-356-3333-24

(5)

untuk Orangtua,

Istri dan Anakku,

serta semua Saudaraku sekalian

(6)

Assalamualaikum wr wb.

Puji Syukur kepada Allah SWT atas semua limpahan Rahmat dan Hidayah-Nya, termasuk sampai dengan diterbitkannya Buku Referensi ini. Atas Petunjuk-Nya lah segala ikhtiar, doa, dan semangat penulis menyelesaikan rangkaian karya ini untuk seterusnya kembali berusaha menjadi manusia yang lebih baik lagi.

Yang terhormat Saudaraku semua, dengan segala kekurangan dan kerendahan hati penulis mohon izin menyampaikan buku dengan judul “Penginderaan Jauh Digital: Contoh Teori dan Aplikasinya untuk Studi Vegetasi” ini. Buku ini merupakan representasi dari penelitian yang pernah penulis lakukan pada masa studi. Menurut penulis, begitu disayangkan apabila sebuah karya penelitian yang sudah pernah dilakukan dengan penuh kerja keras namun tidak dirawat dan disebarluaskan kepada orang lain. Bersama niat yang tulus dan ikhlas bersama-sama mengembangkan khasanah ilmu pengetahuan maka diharapkan kedepan dunia pendidikan kian maju dan berkembang, tentunya selalu memperoleh nilai manfaat dan barokah.

(7)

Banyak pihak yang senantiasa membantu dalam selesainya kegiatan penelitian ini sekaligus dalam mewujudkannya menjadi sebuah buku. Ucapan terimakasih banyak penulis sampaikan secara khusus kepada guru-guru penulis yaitu: Dr. Nur Mohammad Farda, M.Cs., Dr. Retnadi Heru Jatmiko, M.Sc., Dr. Bowo Susilo, M.T., Dr. Slamet Suprayogi, M.S., Dr. Sigit Heru Murti B.S., M.Si., Drs. Projo Danoedoro, M.Sc., Ph.D., Drs. Joko Christanto, M.Sc., Prof. Dr. Totok Gunawan, M.S., Prof. Dr. Hartono, DEA., DESS. (alm), dan Wirastuti Widyatmanti, S.Si., Ph.D. serta Dr. Pramaditya Wicaksono, M.Sc. yang telah membimbing dalam kegiatan penelitian yang menjadi dasar utama buku referensi ini, semua jajaran Dosen di program Studi Kartografi dan Penginderaan Jauh Fakultas Geografi UGM, Staff PUSPICS UGM, rekan-rekan sejawat dalam penelitian dan pengambilan data lapangan, serta semua elemen civitas akademika di Fakultas Geografi UGM yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu. Semoga kesehatan dan rejeki yang barokah selalu tercurah untuk semuanya.

Garis besar dari materi yang disampaikan di dalam buku ini adalah mengenai beberapa metode dalam pengolahan citra penginderaan jauh multispektral secara digital. Citra penginderaan jauh diolah dan dipadu-padankan dengan data objek kajian vegetasi hasil pengukuran langsung di lapangan untuk menakar kemampuan metode pengolahan citra dalam merepresentasikan hasil disertai perhitungan akurasinya. Penelitian ini bersifat eksploratif dan eksperimental, sehingga dimungkinkan untuk koreksi, pengayaan, dan penambahan pembahasan menjadi penelitian-penelitian lain lebih lanjut.

(8)

Penulis menyadari bahwa sajian materi di dalam buku ini mungkin masih kurang lengkap, data yang digunakan cukup usang dan tidak relevan lagi, serta berbagai kekurangan konsep maupun teori yang disampaikan. Termasuk jika penulis masih egosentris menggunakan paradigma berpikir diri sendiri, jalan pikiran penelitian masih menjadi runtutan yang kurang ilmiah, dan masih minimnya referensi sehingga spektrum jangkauan pembahasannya masih sangat sempit, melalui kesempatan ini penulis mohon maaf dan secara terbuka menerima kritik dan saran guna perbaikan kedepannya. Namun penulis sangat berharap semoga tetap bermanfaat dan berguna sebagai gambaran dalam penelitian lain yang sejenis, pemantik dalam pengembangan metode penelitian kedepan, memancing gairah dalam penulisan buku dan pengembangan literasi, termasuk semoga dapat menjadi sumbangsih kecil bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang Penginderaan Jauh secara khusus, dan Ilmu Geografi pada umumnya.

Akhir kata, demikian sedikit pengantar dari penulis semoga dapat menjadikan manfaat untuk siapa saja yang membacanya. Aamiiin Ya Robbal’alamiin.

Wassalamualaikum wr wb.

Yogyakarta, Februari 2021

(9)

HALAMAN JUDUL ... i

TENTANG BUKU ... iv

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xv HALAMAN JUDUL ... i TENTANG BUKU ... iv KATA PENGANTAR ... vi DAFTAR ISI ... ix DAFTAR TABEL ... DAFTAR GAMBAR ... BAB 1 PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 4

(10)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA ... 9

2.1 Penginderaan Jauh ... 9

2.2 Penginderaan Jauh Multispektral ... 12

2.3 Penginderaan jauh ALOS AVNIR-2 ... 13

2.4 Pengolahan Citra digital ... 16

2.4.1 Koreksi citra ... 16

2.4.2 Transformasi Citra ... 22

2.5 Kandungan Air Kanopi (Canopy Water Content) ... 26

2.6 Kerangka Pemikiran ... 29

2.7 Batasan Operasional ... 32

2.8 Penelitian Sebelumnya Terkait dengan Penelitian Ini ... 32

BAB 3 METODE PENELITIAN ... 37

3.1 Alat dan Bahan ... 37

3.1.1 Alat ... 37

3.1.2 Bahan ... 38

3.2 Tahapan Penelitian ... 39

3.2.1 Koreksi Citra ... 39

3.2.2 Pemisahan Objek Non-Kajian (Masking data) ... 46 3.2.3 Transformasi NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) ... 47 3.2.4 Transformasi NDWI (Normalized Difference Water Index) ... 48

3.2.5 Metode Aritmatik Citra ... 50

3.2.6 Perhitungan CWC (Canopy Water Content) ... 52

(11)

3.2.7 Pengambilan Data Lapangan ... 54

3.2.8 Analisis Statistik Regresi ... 58

3.2.9 Uji Ketelitian ... 58

3.2.10 Analisis Data ... 60

3.3 Hasil Akhir ... 63

3.4 Diagram Alir Penelitian ... 64

3.5 Batasan Istilah Operasional ... 66

BAB 4 DESKRIPSI DAERAH PENELITIAN ... 69

4.1 Letak, Luas, dan Batas Daerah Penelitian ... 69

4.2 Kondisi Bentanglahan Daerah Penelitian ... 73

BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 79

5.1 Pra-Pemrosesan Data ... 79

5.1.1 Koreksi Radiometrik ... 80

5.1.2 Koreksi Geometrik ... 83

5.1.3 Masking Data ... 87

5.2 Metode Perolehan Data Lapangan ... 90

5.2.1 Pengolahan Citra Pra–Lapangan ... 91

5.2.2 Metode Pemilihan Lokasi Sampel Lapangan ... 93

5.3 Kegiatan Pengambilan Data Lapangan (field surveying) ... 94

5.4 Pengukuran Kandungan Air Kanopi Vegetasi ... 105

5.5 Pembuatan Peta Kandungan Air Kanopi Vegetasi ... 106

(12)

5.5.1 Hubungan Antara Kandungan Air

Kanopi Vegetasi Dengan Pengolahan Citra NDVI (Normalized Difference

Vegetation Index) ... 109

5.5.2 Hubungan Antara Kandungan Air Kanopi Vegetasi Dengan Pengolahan Citra NDWI (Normalized Difference Water Index) ... 128

5.5.3 Hubungan Antara Kandungan Air ... 135

5.5.4 Kanopi Vegetasi Dengan Pengolahan Aritmatik Citra (Band Ratio) ... 148

5.5.5 Perbandingan Estimasi Kandungan Air Kanopi Vegetasi (CWC) pada Beberapa Metode yang Digunakan ... 154

5.6 Uji Akurasi Model ... 157

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN ... 161

6.1 Kesimpulan ... 161

6.2 Saran ... 162

LAMPIRAN ... 164

DAFTAR PUSTAKA ... 184

(13)

0-1 Karakteristik AVNIR-2 ... 15 0-2 Penelitian sebelumnya terkait dengan

penelitian ini ... 35

0-1 Luasan hutan negara dan hutan rakyat menurut

kecamatan di Kabupaten Gunungkidul ... 72

0-2 Jumlah curah hujan menurut

kecamatan yang termasuk daerah penelitian

di Kabupaten Gunungkidul Tahun 2009 ... 77

0-3 Nilai koefisien gain dan offset pada

citra ALOS AVNIR-2 ... 81

0-2 Perbandingan statistik citra sebelum dan

setelah dikoreksi radiometric ... 83

0-5 Statistik GCP pada koreksi geometric

citra ALOS (Total RMSE 0,37) ... 86

0-6 Perhitungan kandungan air pada sampel daun

di sebagian daerah hutan

Kabupaten Gunungkidul ... 103

(14)

0-8 Perbandingan nilai r dan R2 persamaan regresi dari nilai CWC dan jenis pengolahan citra yang digunakan pada 11 sampel

jenis vegetasi kayuputih ... 156

0-7 Perbandingan nilai SE, AccMax, dan

AccMin pada persamaan regresi antara nilai CWC dengan NDVI, R/NIR, dan B/NIR pada vegetasi campuran dan

(15)

0-1 Sistem Penerimaan Data Landsat D dan

Transmisinya ... 11

0-2 Satelit ALOS dan sensor AVNIR-2 ... 13

0-3 Tahapan koreksi radiometrik citra ... 18

0-4 Metode koreksi geometric ... 21

0-5 Koefisien penyerapan air dan reflektansi kanopi (Avena fatua) sebagai fungsi dari panjang gelombang ... 28

0-6 Skema kerangka pemikiran penelitian ... 29

0-1 Citra ALOS AVNIR-2 sebelum dipotong (atas), dan citra ALOS AVNIR-2 setelah dipotong (bawah) ... 44

0-2 Diagram Alir Penelitian ... 64

0-3 Proses masking data kawasan non kajian ... 65

0-4 Proses masking data objek non-vegetasi ... 66

0-1 Kenampakan alam sungai dan hutan di daerah penelitian ... 70

(16)

0-3 Kenampakan hutan vegetasi kayu putih

(kotak merah) diinterpretasi dari Citra ALOS AVNIR-2 Komposit 341

di Kecamatan Nglipar ... 78

0-4 Sebaran GCP pada citra ALOS dalam

tahap koreksi geometric ... 85

0-5 Citra ALOS sebelum dilakukan proses

masking komposit RGB 342 ... 88

0-6 Citra ALOS hasil proses masking

non-daerah kajian dan non-vegetasi

komposit RGB 432 ... 87

0-7 Hasil klasifikasi transformasi NDVI

menjadi 5 kelas dengan metode interval teratur ... 92

0-8 Pengambilan sampel daun pada lokasi

sampel hutan jati (kiri) ... 97

0-9 Lokasi sebaran sampel kandungan air

kanopi vegetasi di wilayah kajian sebagian

daerah hutan Kabupaten Gunungkidul ... 100

0-10 Contoh sketsa metode pengambilan

sampel di lapangan ... 101

0-11 Proses pengukuran fresh weight di lapangan (kiri),

pencatatan kondisi umum lokasi

sampel (tengah), dan pengambilan sampel

daun kayuputih (kanan) ... 102

0-12 Indeks spektral yang sering digunakan dalam

kajian estimasi kandungan air pada level

daun dan bentang lahan ... 107

0-13 Histogram nilai hasil transformasi

NDVI citra ALOS ... 109

0-14 Perbandingan model persamaan regresi antara

nilai LAI vs NDVI pada jenis vegetasi

(17)

0-15 Persamaan regresi antara nilai

LAI vs NDVI pada semua

jenis vegetasi secara umum ... 116

0-16 Persamaan regresi yang dibangun dari 22

sampel data EWT dan nilai NDVI dari

berbagai jenis vegetasi ... 119

0-17 Persamaan regresi yang dibangun dari

nilai LAI dan nilai CWC pada jenis vegetasi

kayuputih (a) dan vegetasi jati (b) ... 121

keseluruhan data LAI dan CWC dari

perolehan data di lapangan ... 122

sampel data CWC dan nilai NDVI dari

berbagai jenis vegetasi ... 125

data sampel untuk model CWC dan

nilai NDVI jenis vegetasi kayuputih ... 127

0-21 Histogram nilai hasil transformasi

NDWI citra ALOS ter-masking non-kajian ... 128

nilai LAI dan nilai NDWI pada 22 sampel campuran (a) dan pada

seluruh sampel kayuputih (b)... 131

sampel data EWT dan nilai

NDWI dari berbagai jenis vegetasi ... 133

(18)

0-25 Histogram nilai hasil pengolahan

aritmatik band (band ratio) pada citra

ALOS AVNIR-2 ter-masking non-kajian... 136

nilai LAI dan nilai indeks hasil persamaan aritmatik citra pada 22 sampel campuran NIR/R (a); R/NIR (b); NIR/G (c); G/NIR (d); NIR/B

(e); dan B/NIR (f) ... 143

nilai EWT dan nilai indeks hasil persamaan aritmatik citra pada 22 sampel campuran NIR/R (a); R/NIR (b); NIR/G (c); G/NIR

(d); NIR/B (e); dan B/NIR (f) ... 146

nilai CWC dan Citra indeks aritmatik citra pada 22 sampel campuran NIR/R(a), R/NIR(b), NIR/G(c), G/NIR(d),

NIR/B(e), dan B/NIR(f) ... 150

nilai CWC dan Citra indeks aritmatik citra pada 11 sampel kayuputih NIR/R, NIR/G, dan NIR/B (a); R/NIR,

G/NIR, dan B/NIR (b) ... 152

0-30 Peta estimasi kandungan air kanopi

(CWC) di sebagian daerah hutan

Kab. Gunungkidul ... 160

0-31 Peta estimasi kandungan air kanopi vegetasi

(CWC) jenis kayuputih di sebagian

(19)