bab i pendahuluan -...
TRANSCRIPT
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia turut berpartisipasi sebagai produsen oksigen (O2) dunia karena
memiliki hutan tropis yang cukup luas. Sebagai ekosistem hayati yang dapat
diperbaharui, hutan berperan dalam penyangga kehidupan ekosistem lain di bumi.
Hutan yang merupakan tumpuan dan harapan bagi setiap komponen makhluk
hidup di bumi, memiliki manfaat yang dapat diambil baik yang bersifat ekonomis
maupun non ekonomis, namun dalam upaya untuk memaksimalkan fungsi hutan
terkadang muncul faktor – faktor yang dapat menjadi pembatas tercapainya fungsi
dan manfaat hutan secara optimal.
Sumberdaya hutan berfungsi ekonomi sebagai sumber pendapatan
masyarakat yang digunakan untuk pemenuhan berbagai kebutuhan seperti bahan
makanan, bahan bangunan dan dimanfaatkan dalam komoditas dagang. Fungsi
sosial berkaitan dengan manfaat yang dirasakan oleh masyarakat yang ada di
sekitar hutan dan juga di luar kawasan hutan. Ekosistem hutan berperan
membentuk berbagai budaya masyarakat yang muncul sebagai akibat dari adanya
interaksi manusia dengan alam, sehingga nantinya akan memungkinkan
munculnya teknologi tepat guna dalam aktivitas masyarakat setempat. Oleh
karena itu kondisi ekosistem hutan yang sehat akan memperkuat daya dukung
bagi berbagai proses kehidupan manusia di sekitarnya (Dephut, 2000 dalam
Utomo, 2011). Fungsi ekologis hutan lebih terarah kepada peran hutan dalam
menghasilkan oksigen (O2) dan menyerap gas yang dibuang (karbondioksida dan
gas – gas beracun lainnya), menjaga keseimbangan sumberdaya air sesuai dengan
siklusnya sepanjang musim serta turut menciptakan iklim mikro di suatu wilayah.
Selain itu, hutan juga difungsikan sebagai cagar alam, suaka margasatwa dan
laboratorium alam yang mendukung pembangunan nasional.
Dewasa ini sumber daya hutan baik hutan alam maupun hutan tanaman yang
ada di hampir sebagian besar wilayah Indonesia telah mengalami penurunan
fungsi secara drastis dimana hutan tidak lagi berfungsi secara maksimal sebagai
akibat dari eksploitasi kepentingan manusia baik yang disengaja maupun yang
tidak disengaja. Kondisi sumberdaya alam utamanya ekosistem hutan yang
mengalami kerusakan akan menimbulkan dampak seperti sulit memperoleh
2
sumber air saat kemarau sehingga terjadi kekeringan. Sebaliknya, disaat musim
hujan, memungkinkan terjadi bencana tanah longsor dan banjir. Hutan di daerah
berbukit dengan kondisi tanah yang kritis disertai kondisi tanaman yang tidak
sehat dapat menimbulkan permasalahan di lingkungan ekosistem hutan. Hutan
sejenis (heterogen) berpotensi lebih besar terjadi kerusakan tanaman yang
diakibatkan hama dan penyakit. Oleh karena itu, penyelamatan fungsi hutan dan
perlindungannya sudah saatnya dilakukan bagi kelangsungan kebutuhan mahkluk
hidup.
Hutan mempunyai banyak manfaat untuk kelangsungan hidup makhluk
hidup di bumi. Namun, kesadaran tentang pentingnya perlindungan dan
pemantauan kesehatan hutan (Forest Health Monitoring) hingga saat ini masih
rendah. Kerusakan hutan mulai dirasakan sebagai salah satu masalah penting.
Usaha perlindungan hutan pada umumnya baru dilakukan ketika tanaman sudah
menunjukkan gejala serangan hama atau penyakit. Usaha perlindungan hutan
diarahkan pada usaha menekan kerusakan tanaman yang terjadi tetap berada di
bawah ambang yang tidak merugikan. Kerusakan hutan dapat disebabkan oleh
faktor biotik dan abiotik. Monitoring kesehatan hutan yang dilakukan secara
periodik akan membantu dalam menekan resiko kerusakan hutan.
Hutan yang merupakan salah satu penggunaan lahan di Kabupaten
Purworejo yang dikelola pula oleh masyarakat. Hutan yang ada merupakan hutan
negara (hutan produksi terbatas dan hutan produksi tetap) dan hutan rakyat. Pola
hutan rakyat yang berkembang di Jawa Tengah dibedakan menjadi 3 macam
berdasarkan jenis tanamannya, yaitu didominasi satu jenis tanaman (Jati, Akasia,
Mahoni), didominasi 2 atau lebih jenis tanaman kehutanan (Jati dan Mahoni atau
Jati dan Sengon) serta pola hutan rakyat Agroforestry yang merupakan campuran
antara tanaman kehutanan, perkebunan, tanaman pangan semusim dan tanaman
obat – obatan (Potret Hutan Provinsi Jateng, 2008). Hutan rakyat yang ada di
Purworejo ditanami tanaman berkayu, baik sejenis maupun campuran. Hutan
rakyat sebagai sistem penggunaan lahan semakin dapat diterima oleh masyarakat
karena adanya hutan rakyat ini memberikan keuntungan pada pembangunan sosial
ekonomi masyarakat dan pelestarian sumberdaya alam dan menjadi sumber
Pendapatan Asli Daerah (Ariyanto, 2004 dalam Utomo, 2011). Kawasan hutan
Purworejo termasuk pola hutan rakyat yang didominasi 2 atau lebih jenis tanaman
yaitu Jati, Sengon dan Mahoni. Jenis tanaman tersebut rentan terhadap
3
permasalahan seperti rusaknya daun dan batang akibat hama. Strategi pencegahan
atau penanggulangan serangan hama dan penyakit sering mengalami kegagalan
karena kurangnya informasi kondisi kesehatan hutan. Hasil pemantauan kesehatan
hutan sangat berguna dalam tindakan mengenali sumber - sumber kerusakan yang
potensial dan mengevaluasi sebelum kerusakan besar terjadi, sehingga tindakan
yang akan dilakukan untuk mendapatkan hasil yang efektif dan efisien lebih
mudah ditentukan.
Penginderaan Jauh adalah ilmu dan seni untuk memperoleh informasi
tentang obyek, wilayah, atau gejala dengan cara menganalisis data yang diperoleh
dengan menggunakan alat tanpa kontak langsung terhadap obyek, wilayah, atau
gejala yang dikaji (Lillesand dan Kiefer, 1997). Informasi dari Penginderaan Jauh
diperoleh dari sistem satelit yang dilengkapi dengan sensor yang juga melakukan
perekaman. Teknologi Penginderaan Jauh dimanfaatkan dalam melakukan
pemantauan kesehatan hutan. Salah satu sumber data yang dapat digunakan dalam
bidang kehutanan adalah citra satelit Landsat 8. Mulai beroperasi merekam data
sejak 2013, Landsat 8 memiliki band lebih banyak dari seri sebelumnya.
Penambahan jumlah band ini menyebabkan perbedaan kombinasi band untuk
membuat komposit RGB (Red Green Blue) dibandingkan dengan seri Landsat
terdahulu. Misalnya, komposit true colour padat Landsat 7 menggunakan
kombinasi 321, sedangkan kombinasi yang digunakan pada Landsat 8 adalah 432.
Range julat gelombang elektromagnetik terendah yang dapat ditangkap
sensor memungkinkan Landsat 8 untuk mengidentifikasi tampilan air laut pada
kedalaman berbeda serta membedakan konsentrasi aerosol di atmosfer. Selain itu,
terdapat pula band yang berfungsi untuk mendeteksi awan Cirrus. Landsat 8
dilengkapi dengan 2 sensor yaitu OLI dan TIRS. Dua buah band thermal
memberikan informasi lebih akurat mengenai suhu permukaan. Citra Landsat 8
disinyalir memiliki akurasi geodetik dan geometrik yang lebih baik. Pemetaan
kesehatan hutan menggunakan data Penginderaan Jauh akan memberikan
informasi mengenai status kesehatan hutan tersebut sehingga dimungkinkan dapat
terbentuk ekosistem yang lebih baik. Pemantauan kesehatan hutan berfungsi
sebagai alat bantu untuk memperoleh gambaran status kesehatan hutan pada saat
ini dan prediksi kondisi kesehatan hutan pada saat yang akan datang sehingga
usaha perlindungan hutan akan lebih baik.
4
1.2 Rumusan Masalah
Pemetaan kesehatan hutan merupakan pembuatan peta yang mempunyai
informasi mengenai sebaran tingkat kesehatan vegetasi (hutan) pada daerah
kajian. Analisis dilakukan guna mengetahui faktor – faktor yang mempengaruhi
kesehatan hutan. Pemetaan kesehatan hutan menggunakan pemrosesan citra satelit
Landsat pada kawasan hutan yang menjadi obyek kajian. Pemetaan kesehatan
hutan ini dapat dijadikan sebagai langkah awal untuk perencanaan sumberdaya
hutan di masa mendatang dan pemanfaatannya secara tepat. Menurunnya kondisi
hutan rakyat mempengaruhi produktifitas hutan itu sendiri. Pemetaan kesehatan
hutan dapat menjadi pertimbangan dalam pengelolaan hutan kedepannya.
Berdasar dari latar belakang yang ada, memunculkan pertanyaan sebagai berikut :
1. Seberapa besar ketelitian Landsat 8 untuk pemetaan kesehatan hutan?
2. Bagaimana persebaran hutan sehat di kawasan hutan Kabupaten Purworejo?
1.3 Tujuan
1. Mengetahui ketelitian citra Landsat 8 untuk pemetaan kesehatan hutan.
2. Pemantauan persebaran hutan sehat di kawasan hutan Kabupaten
Purworejo.
1.4 Manfaat
Penelitian Tugas Akhir ini mempunyai manfaat, baik secara ilmiah
maupun praktis, yaitu :
a. Ilmiah
Hasil penelitian (tugas akhir) memberi gambaran sejauh mana data citra
satelit Landsat dapat digunakan untuk pemetaan kesehatan hutan.
Studi terapan Pemrosesan Citra Digital untuk memperoleh informasi dari
citra satelit mengenai pemetaan kesehatan hutan.
Penyajian informasi dalam bentuk peta hasil identifikasi kesehatan hutan.
b. Praktis
Memberikan informasi daerah hutan sehat di Kabupaten Purworejo.
Melatih dalam penggunaan software pengolah citra seperti ENVI 4.5 untuk
memperoleh indeks vegetasi.
Mengetahui faktor yang berpengaruh terhadap kesehatan hutan.
5
1.5 Sasaran
Pengelolaan hutan secara tepat terutama pada daerah yang kurang sehat.
Mengetahui persebaran hutan yang sehat.
1.6 Tinjauan Pustaka
1.6.1 Penginderaan Jauh
Teknologi penginderaan jauh dimanfaatkan untuk memperoleh data
menggunakan alat pengindera atau sensor. Komponen yang ada pada sistem
penginderaan jauh diantaranya yaitu sumber tenaga (aktif dan pasif), panjang
gelombang elektromagnetik yang digunakan, interaksi panjang gelombang dengan
obyek, obyek itu sendiri, atmosfer dan sensor satelit. Hasil perekaman oleh alat
yang dibawa oleh suatu wahana ini selanjutnya disebut sebagai data penginderaan
jauh.
Setiap obyek di permukaan bumi akan memberikan reaksi yang berbeda -
beda terhadap sumber tenaga dalam salah satu komponen penginderaan jauh. Ada
obyek yang menyerap (absorption), memantulkan (reflection) dan meneruskan
(transmition) tenaga - tenaga tersebut. Sifat - sifat obyek atau interaksi terhadap
gelombang elektromagnetik tersebutlah yang ditangkap oleh sensor satelit
penginderaan jauh untuk bisa dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Hasil dari
interaksi komponen - komponen tersebut berupa citra penginderaan jauh.
Gambar 1.1 Skema Penginderaan Jauh
Sumber : http://geoenviron.blogspot.com/2011/05/penginderaan-jauh.html
Beberapa contoh manfaat dalam aplikasi penginderaan jauh adalah:
1. Identifikasi penutupan lahan (landcover)
6
2. Identifikasi dan monitoring pola perubahan lahan
3. Identifikasi kondisi cuaca dan atmosfer
4. Manajemen dan perencanaan wilayah
5. Manajemen sumber daya hutan
6. Manajemen eksplorasi mineral
7. Pertanian dan perkebunan
8. Manajemen sumber daya air
9. Manajemen sumber daya laut
Teknologi penginderaan jauh menghasilkan data digital berupa citra, yang
dihasilkan melalui proses perekaman dengan bantuan sensor. Sensor secara garis
besar dapat dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu sensor fotografik (kamera)
dan sensor non - fotografik. Sensor non - fotografik dapat dirinci menjadi sensor
pemindai (pelarik atau penyiam atau scanner) dan sensor radar atau gelombang
mikro. Sensor tersebut merekam pantulan energi elektromagnetik oleh
kenampakan di bumi. Citra digital hasil perekaman tersusun atas piksel – piksel
sebagai tingkat keabuan gambar. Sifat data yang dihasilkan oleh sensor kamera
dipengaruhi oleh beberapa hal, seperti variasi warna yang muncul akan tergantung
pada sistem lensa, diafragma dan filter yang digunakan untuk menerima cahaya,
serta spektrum panjang gelombang yang diizinkan masuk dalam sistem kamera.
Sistem perekaman data penginderaan jauh dengan menggunakan sensor satelit
dapat dibedakan dalam dua bagian yaitu sistem pasif dan sistem aktif.
1.6.2 Karakteristik Citra LANDSAT - 8
NASA (National Aeronautics and Space Administration) melakukan
peluncuran satelit Landsat Data Continuity Mission (LDCM) tepat tanggal 11
Februari 2013. Satelit ini mulai menyediakan produk citra open access sejak
tanggal 30 Mei 2013, menandai perkembangan baru dunia antariksa. NASA
menyerahkan satelit LDCM kepada USGS (U.S. Geological Survey) sebagai
pengguna data terhitung 30 Mei tersebut. Satelit ini kemudian lebih dikenal
sebagai Landsat 8. Pengelolaan arsip data citra masih ditangani oleh Earth
Resources Observation and Science (EROS) Center. Landsat 8 hanya
memerlukan waktu 99 menit untuk mengorbit bumi dan melakukan liputan pada
area yang sama setiap 16 hari sekali. Resolusi temporal ini tidak berbeda dengan
Landsat versi sebelumnya.
7
Gambar 1.2 Satelit Landsat 8 Sumber: http://www.usgs.gov
Landsat 8 merupakan kelanjutan dari misi Landsat yang untuk pertama kali
menjadi satelit pengamat bumi sejak 1972 (Landsat 1). Landsat 1 yang awalnya
bernama Earth Resources Technology Satellite 1 diluncurkan 23 Juli 1972 dan
mulai beroperasi sampai 6 Januari 1978. Landsat 8 disebut mempunyai misi
melanjutkan Landsat 7, terlihat dari karakteristik yang mirip, baik resolusi
(spasial, temporal, spektral), metode koreksi, ketinggian terbang maupun
karakteristik sensor yang dibawa. Namun terdapat beberapa tambahan sebagai
penyempurnaan dari Landsat 7 seperti jumlah band, rentang spektrum gelombang
elektromagnetik terendah yang dapat ditangkap sensor serta nilai bit (rentang nilai
Digital Number) dari tiap piksel citra.
Publikasi yang dilakukan oleh USGS, satelit LDCM dirancang mempunyai
massa saat meluncur 2623 kg (massa kering 1512 kg), terbang dengan ketinggian
705 km dari permukaan bumi dan memiliki area scan seluas 170 km x 183 km
(mirip dengan Landsat versi sebelumnya). Landsat 8 dirancang diorbitkan pada
orbit mendekati lingkaran sinkron-matahari, inklinasi: 98,2º dan waktu melintasi
khatulistiwa (Local Time on Descending Node -LTDN) nominal pada jam 10:00 -
10:15 pagi. Satelit LDCM NASA mempunyai target mengemban misi 5 tahun
beroperasi (sensor OLI dirancang 5 tahun dan sensor TIRS 3 tahun). Namun umur
produktif Landsat 8 dapat lebih panjang dari yang direncanakan seperti terjadi
pada Landsat 5 (TM) yang pada awalnya ditargetkan hanya beroperasi 3 tahun
namun kenyataannya dapat bertahan hingga tahun 2012.
Satelit Landsat 8 memiliki sensor Onboard Operational Land Imager
(OLI) dan Thermal Infrared Sensor (TIRS) dengan jumlah kanal sebanyak 11
buah. Yaitu 9 kanal (band 1 - 9) berada pada OLI dan 2 lainnya (band 10 dan 11)
8
pada TIRS. Sebagian besar kanal memiliki spesifikasi mirip dengan Landsat 7.
Jenis kanal, panjang gelombang dan resolusi spasial setiap band pada Landsat 8
dibandingkan dengan Landsat 7 ditunjukkan pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Perbandingan band Landsat 7 dan Landsat 8
Landsat 7 ETM+ Landsat 8 (LDCM OLI/TIRS)
Band Panjang gelombang
(m) Resolusi
(m) Band
Panjang gelombang (m)
Resolusi (m)
Band 1 - Coastal aerosol 0.43 - 0.45 30
1 – Blue 0.450 – 0.515 30 Band 2 - Blue 0.45 - 0.51 30
2 – Green 0.525 – 0.605 30 Band 3 - Green 0.53 - 0.59 30
3 – Red 0.630 – 0.690 30 Band 4 - Red 0.64 - 0.67 30
4 – NIR 0.775 – 0.900 30 Band 5 - Near Infrared (NIR)
0.85 - 0.88 30
5 – SWIR 1 1.550 – 1.750 30 Band 6 - SWIR 1 1.57 - 1.65 30
7 – SWIR 2 2.090 – 2.350 30 Band 7 - SWIR 2 2.11 - 2.29 30
8 – Pan 0.520 – 0.900 15 Band 8 - Panchromatic
0.50 - 0.68 15
Band 9 - Cirrus 1.36 - 1.38 30
6 – LWIR 10.00 – 12.50 60 Band 10 - Thermal Infrared (TIRS) 1
10.60 - 11.19 100
Band 11 - Thermal Infrared (TIRS) 2
11.50 - 12.51 100
Sumber: NASA “Landsat Data Continuity Mission Brochure”
Keunggulan Landsat 8
Dibandingkan versi - versi sebelumnya, Landsat 8 memiliki beberapa
keunggulan khususnya terkait spesifikasi band yang dimiliki maupun panjang
rentang spektrum gelombang elektromagnetik yang ditangkap. Sebagaimana telah
diketahui, warna objek pada citra tersusun atas 3 warna dasar, yaitu Red, Green
dan Blue (RGB). Dengan makin banyaknya band sebagai penyusun RGB
komposit, maka warna obyek menjadi lebih bervariasi. Beberapa spesifikasi baru
yang terpasang pada band Landsat 8 khususnya pada band 1, 9, 10, dan 11.
Beberapa keunggulan Landsat 8 sebagai berikut :
Band 1 (ultra blue) dapat menangkap panjang gelombang elektromagnetik
lebih rendah daripada band yang sama pada Landsat 7, sehingga lebih sensitif
terhadap perbedaan reflektan air laut atau aerosol. Band ini unggul dalam
9
membedakan konsentrasi aerosol di atmosfer dan mengidentifikasi
karakteristik tampilan air laut pada kedalaman berbeda. Disebut juga Coastal
Blue, dapat digunakan untuk kajian pesisir seperti penelitian terhadap kerumbu
karang. Saluran ini sebelumnya muncul pada satelit Worldview-2.
Deteksi terhadap awan Cirrus juga lebih baik dengan dipasangnya kanal 9 pada
sensor OLI. Saluran ini mungkin dapat digunakan untuk kajian cuaca seperti
yang terdapat juga pada Satelit MODIS.
Band thermal (kanal 10 dan 11) sangat bermanfaat untuk mendeteksi
perbedaan suhu permukaan bumi dengan resolusi spasial 100 meter.
Pemanfaatan sensor ini dapat membedakan bagian permukaan bumi yang
memiliki suhu lebih panas dibandingkan area sekitarnya, dengan kondisi obyek
yang suhunya lebih panas, pada citra Landsat 8 terlihat lebih terang dari pada
area - area sekitarnya.
Tingkat keabuan (DN) pada citra Landsat berkisar antara 0 - 255. Pada Landsat
8, nilai DN memiliki interval lebih panjang, yaitu 0 - 4096. Kelebihan ini
merupakan akibat dari peningkatan sensitifitas Landsat dari yang semula tiap
piksel memiliki kuantifikasi 8 bit, sekarang telah ditingkatkan menjadi 12 bit
sehingga lebih membedakan tampilan obyek di permukaan bumi untuk
mengurangi terjadinya kesalahan interpretasi. Tampilan citra menjadi lebih
halus, baik pada band multispektral maupun pankromatik.
Terkait resolusi spasial, Landsat 8 memiliki kanal - kanal dengan resolusi
tingkat menengah, setara dengan kanal Landsat 5 dan 7. Umumnya kanal pada
OLI memiliki resolusi 30 meter, kecuali untuk pankromatik 15 meter, sehingga
produk citra yang dihasilkan oleh Landsat 5 dan 7 pada beberapa dekade masih
relevan bagi studi data time series terhadap Landsat 8.
Kelebihan lainnya adalah akses data yang terbuka dan gratis. Produk citra ini
bersifat time series tanpa stripping (kelemahan Landsat 7 setelah tahun 2003).
Peluang Pemanfaatan Bidang Kehutanan
Ketersediaan data citra time series yang cukup panjang meliputi seluruh
wilayah Indonesia, tidak berbayar dan resolusi (spasial, temporal, radiometrik)
baik (tingkat menengah) merupakan 3 keunggulan yang dimiliki sekaligus oleh
citra Landsat. Keunggulan sekaligus ini tidak dimiliki oleh citra lainnya, sehingga
sangat mendukung upaya pemanfaatan Landsat 8 untuk berbagai keperluan,
10
seperti monitoring perubahan penutupan lahan, deforestasi dan degradasi pada
kawasan hutan, yang merupakan proyek konservasi dibawah program REDD+
(Reducing Emission from Deforestation and Forest Degradation).
Laju degradasi atau deforestasi dapat diketahui dengan membandingkan
penutupan lahan hutan pada tahun tertentu dengan tahun - tahun sebelumnya
(mencakup pula karakteristik indeks vegetasinya). Untuk keperluan tersebut, citra
Landsat masih menjadi andalan bagi para analis bidang kehutanan. Perubahan
penutup lahan lebih mudah dianalisis. Ketersediaan informasi spasial mengenai
kawasan yang rawan degradasi akan memberi peluang lebih dini bagi upaya
pencegahan kerusakan lebih lanjut. Permasalahan yang muncul sebelum hadirnya
Landsat 8 khususnya pasca kerusakan kanal pada landsat 7 adalah adanya
stripping pada data setelah tahun 2003. Hal tersebut sangat mengganggu
khususnya dalam melakukan koreksi radiometrik pada tahap pra pengolahan.
Secara visual, perbedaan tampilan obyek antara hutan yang relatif belum
terganggu dengan yang telah terganggu pada citra Landsat 8 dengan kombinasi
band berbasis true color dapat dilihat lebih baik. Informasi tentang tingkat
deforestasi dan degradasi tersebut membantu para analis dalam memprediksi
perubahan potensi cadangan karbon di dalam kawasan hutan. Dengan dukungan
Sistem Informasi Geografis dan Remote Sensing, perhitungan cadangan karbon
dalam skala luas akan lebih efisien. Hal ini mengingat kawasan hutan di Indonesia
memiliki luasan yang cukup besar dengan bentang lahan (biogeofisik) yang sangat
beragam. Jenis data citra yang dapat dimanfaatkan untuk monitoring cadangan
karbon tersebut diantaranya adalah Landsat dan MODIS.
Gangguan pada kawasan hutan berupa kebakaran hutan dan lahan dapat pula
diidentifikasi dengan memanfaatkan data Landsat 8. Citra ini dapat memberikan
informasi tentang area yang diduga sedang terbakar dengan pemanfaatan
kombinasi band yang ada pada 11 kanal Landsat (khususnya kanal 10 dan 11).
Pemasangan 2 kanal (10 dan 11) pada Landsat 8 sebagai penyempurnaan 1 kanal
LWIR pada Landsat 7 meningkatkan sensitifitas sensor untuk membedakan sifat
obyek berdasarkan karakteristik suhunya. Kombinasi band Landsat 8 juga
memperbaiki tampilan vegetasi yang rusak akibat kebakaran sehingga
mempermudah pemetaan area bekas kebakaran. Sebagaimana instrumen remote
sensing lainnya, produk satelit Landsat 8 ini juga dapat digunakan untuk
11
monitoring perkembangan bencana alam, gunung merapi dan gempa bumi
(Sugiarto, 2013).
1.6.3 Software ENVI 4.5
ENVI (The Environment For Visualizing Images) merupakan suatu image
processing system yang dibuat oleh Research System, Inc (RSI). Dari
permulaannya ENVI dirancang untuk kebutuhan yang banyak dan spesifik yang
secara teratur menggunakan data penginderaan jauh dari satelit dan pesawat
terbang. ENVI menyediakan data visualisasi yang menyeluruh dan analisis untuk
citra dalam berbagai ukuran dan tipe, semuanya dalam suatu lingkungan yang
mudah dioperasikan dan inovatif untuk digunakan. ENVI digunakan untuk
memproses dan menganalisis citra dalam berbagai keperluan. ENVI menggunakan
format data raster dan ASCII (text) sebagai header file. Data raster disimpan
sebagai 'binary stream of bytes' berupa format Band Sequential (BSQ), Band
Interleaved by Pixel (BIP) dan Band Interleaved by Line (BIL). ENVI juga
mendukung berbagai tipe format lainnya seperti byte, integer, long integer,
floating-point, double-precision, complex dan double-precision complex.
ENVI memiliki tiga jendela utama yaitu The Main Display Window yaitu
untuk menampilkan semua tampilan citra dalarn full resolution yang dibatasi oleh
kotak pada scroll, The Scroll Window yaitu untuk menampilkan seluruh citra pada
file, dan The Zoom Window yaitu untuk menampilkan perbesaran dari main
display window yang dibatasi oleh kotak pada window. ENVI memiliki beberapa
menu utama diantaranya adalah : File Management, Display Management,
Interactive Display Functions, Basic Tools, Classification, Transform, Filters,
Spectral Tools, Map Tools, Vector Tools, Topographic Tools, Radar Tools.
Tabel 1.2 Spesifikasi Software ENVI 4.5
No Spesifikasi Uraian Keterangan
1 Nama Software ENVI (The Enviroment for Visualizing Images)
Merupakan salah satu software pengolahan citra digital yang dibuat oleh RSI
2 Versi (Release) 4.2 Versi yang terbaru adalah versi 4.2
3 Diluncurkan tahun
2005 Tahun diluncurkannya software ENVI Versi 4.0.2
12
Lanjutan Tabel 1.2
No Spesifikasi Uraian Keterangan
4 Vendor atau Pembuat
Research System, Inc (RSI)
Perusahaan pembuat software Image Processing berasal dari Amerika Serikat.
5 Minimum Hardware
- Processor
- RAM
- VGA
Card
- Free space
Pentium x86 64 MB 32 bit 400 MB harddisk
Software ini menggunakan spesifikasi hardware yang cukup besar karena data yang dapat diolah merupakan data yang kompleks baik data raster maupun vector. Semakin tinggi kapasitas hardware yang ada maka akan lebih mempercepat dalam proses pada saat analisis.
6 Operating System Windows 98, NT 4.0, 2000, XP, Linux
Software ini dapat beroperasi di berbagai macam sistem windows minimal windows 98.
7 Kategori Software
GIS - Viewer IP - Profesional
Software GIS ini termasuk viewer karena kurang memiliki fasilitas lengkap dalam pengolahan data SIG. Image processing software ini termasuk profesional dengan fasilitas pengolahan data digital yang lengkap.
8 Struktur Data atau File
Raster dan vektor Mampu menampilkan data baik dari format raster maupun vektor. Sangat banyak mendukung format data raster seperti *.tiff dll. Format data vektor yang didukung antara lain format data ArcView yaitu *.shp.
9 Format Data/File *.evf *.hdr
*.evf merupakan format data vektor asli yang ada pada ENVI. *.hdr (header) merupakan jenis format data untuk membuka data raster.
10 Fasilitas paket program yang terintegrasi dengan software inti
IDL 6.2 Merupakan bahasa pemrograman yang digunakan untuk membuat suatu project pada ENVI.
13
Lanjutan Tabel 1.2
No Spesifikasi Uraian Keterangan
11 Fasilitas pada Software Inti (core) Input + editing
Processing
Output (layout)
Citra dengan format data baik raster maupun vektor Koreksi geometrik dan radiometrik, transformasi, pemfilteran, perhitungan statistik, klasifikasi supervised dan unsupervised Print, export file, layout
Input data yang ada yaitu dapat menggunakan citra baik berupa data raster maupun data vektor. Proses dalam ENVI menggunakan formula-formula tertentu sehingga dapat menghasilkan data yang akurat. Output dapat berupa print citra, layout dan eksport file.
12 Format I/O data Input :
Data raster (format data asli dari satelit), software IP, GIS. Data vektor dapat berupa *.evf, *.shp, *.mif, *.dgn, *.dxf, *e00, *.ddf dan *dlg.
Output:
*.ENVI standar *.ENVI meta *.ERDAS IMAGINE *.PCI *.ArcView raster *.ASCII *.ER Mapper *.JPEG2000 *.NITF *.TIFF/GeoTIFF *.ESRI GRID
Format input data yang mendukung software ENVI sangat banyak berupa format raster dan format vektor. Format output data didukung beberapa software IP maupun GIS lainnya seperti ERDAS, PCI, ArcView, dan ER Mapper.
13 Fasilitas khusus atau fasilitas lainnya
Radar tools Analisis hiperspektral
Tools standard dan advanced untuk analisa deteksi citra radar Analisis dengan meng gunakan beberapa bahkan puluhan saluran.
Sumber : Modul Praktikum Pemanfaatan Perangkat Lunak Komputer
14
1.6.4 Pola Spektral
Pengenalan pola spektral obyek dapat menjadi pemandu yang bermanfaat
dalam upaya mengenali obyek pada citra. Kurva pantulan spektral menunjukkan
pantulan obyek yang dominan di muka bumi yaitu air, tanah dan vegetasi dan
rentang panjang gelombang 0,4 – 2,6 µm. Vegetasi memberikan pantulan yang
sangat rendah pada spektrum biru, meningkat agak tinggi pada spektrum hijau
(oleh karena itu vegetasi tampak hijau dimata manusia), menurun lagi di spektrum
merah (karena serapan kuat oleh spektrum daun), dan meningkat sangat tajam di
spektrum inframerah dekat, sebagai akibat dari pantulan oleh ruang antar sel oleh
ruang antar sel pada jaringan spongi daun. Tanah bertekstur relatif kasar ataupun
relatif lembab memberikan pantulan yang semakin meningkat dari spektrum biru
ke inframerah dekat, kemudian semakin turun ke spektrum inframerah tengah
karena pengaruh serapan oleh lengas tanah. Tanah yang bertekstur relatif halus
atau memiliki rona cerah dilapangan dan sangat tipis cenderung memberikan
pantulan tinggi pada spektral.
Gambar 1.3 Kurva Pantulan Spektral Obyek
Sumber : http://geo.fis.unesa.ac.id/web/index.php/en/penginderaan-jauh/78-pola-
spektral
Dedaunan kering akan memberikan pantulan yang terus meningkat seiring
dengan meningkatnya panjang gelombang. Pantulan spektral vegetasi pada
saluran merah akan cenderung semakin rendah dengan semakin rapatnya vegetasi
karena konsentrasi klorofil yang semakin banyak akan meningkatkan daya serap
terhadap pantulan saluran merah tersebut. Sebaliknya pada saluran hijau, nilai
spektral vegetasi yang semakin tinggi menunjukkan kerapatan vegetasi tinggi
15
pula. Klorofil menyerap radiasi pada panjang gelombang merah dan biru,
sehingga daun terlihat hijau dengan 10% dipantulkan. Pantulan sinar yang
mengenai bagian penyusun tanaman seperti daun dan batang serta obyek yang ada
di permukaan tanah seperti batuan, tanah dan mineral tanaman merupakan
interaksi pantulan kanopi. Kanopi merupakan lapisan atau strata cabang pohon
serta daun yang terbentuk oleh rapatnya pohon – pohon hutan hujan (Wibowo,
2008). Howard (1991) dalam Hartono (1996) menjelaskan keadaan struktur
tegakan dengan kanopi yang memiliki tinggi relatif sama akan mencerminkan luas
daun atau leaf area index yang tinggi dibandingkan dengan keadaan tegakan yang
mempunyai variasi tinggi kanopi. Kerapatan kanopi vegetasi secara umum dapat
dibedakan menjadi dua, yaitu kerapatan horizontal dan kerapatan vertikal.
Kerapatan horizontal berkaitan dengan tingkat penutupan permukaan tanah oleh
vegetasi, sedangkan kerapatan vertikal berkaitan dengan ketebalan kanopi secara
vertikal yang pada umumnya berhubungan dengan jumlah strata (layer).
Tabel 1.3 Klasifikasi Kerapatan Kanopi
No Kerapatan Kanopi Kelas Klasifikasi
1 ≤ 20% Sangat Buruk
2 21% - 40% Buruk
3 41% - 60% Sedang
4 61% - 80% Baik
5 > 80% Sangat Baik
Sumber : Departemen Kehutanan (1998) dalam Ismanto (2005)
1.6.5 Indeks Vegetasi
Indeks vegetasi menggambarkan tingkat kehijauan (greenness) tanaman,
yang merupakan kombinasi matematis antara saluran merah dan saluran
inframerah dekat yang digunakan sebagai indikator keberadaan dan kondisi
vegetasi (Lillesand dan Kiefer, 1997). Pada ENVI terdapat 27 indeks vegetasi
yang dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan pigmen air dan karbon yang
dapat diidentifikasi dengan spektrum pantulan cahaya tampak (400 mm – 2500
mm). Setiap indeks tergantung pada respon sensor dua atau lebih spektral band,
dimana indeks dapat dikombinasikan untuk membentuk sebuah nilai single indeks
16
yang sesuai pada intensitas atau parameter biofisik yang signifikan pada vegetasi
(ENVI Tutorial Vegetation Analysis, 2005).
Terdapat tools pada ENVI sebagai bentuk pengaplikasian dari indeks
vegetasi yang ada, yang dapat digunakan untuk mengklasifikasikan hutan sehat
dan hutan tidak sehat, yaitu Forest Health Tools. Fungsi tersebut
mengkombinasikan beberapa indeks vegetasi dalam pengolahannya untuk dapat
memperoleh peta yang menunjukkan kesehatan hutan pada suatu wilayah.
Pemetaan kesehatan hutan memiliki manfaat untuk mendeteksi kondisi vegetasi
sehata dan tidak sehat. Vegetasi dengan tingkat stress rendah menunjukkan
vegetasi yang sehat, sedangkan kondisi stress yang tinggi dapat mengindikasikan
kerapatan kanopi jarang atau tanaman dalam kondisi kering.
Pemilihan kategori indeks vegetasi yang paling penting dan indeks
perwakilan terbaik dalam setiap kategori dilakukan oleh Dr. Gregory P. Asner
(2008) dari Carnegie Institution of Washington, Departemen Ekologi Global.
Pilihan didasarkan pada ketahanan, dasar ilmiah, dan diterapkan secara umum.
Beberapa kategori indeks vegetasinya yang ada pada Forest Health Tools antara
lain sebagai berikut :
a. Broadband Greenness
Menunjukkan distribusi vegetasi hijau, beberapa indeksnya adalah :
Normalized Difference Vegetation Index
Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) merupakan salah satu
indeks yang paling sering digunakan. Kombinasi dari formula perbedaan
normalisasi dan penggunaan penyerapan dan reflektansi tertinggi klorofil
membuat indeks ini baik pada berbagai kondisi.
Tanaman hidup menyerap gelombang tampak (visible) biru dan merah serta
memantulkan gelombang hijau, oleh karenanya mata manusia melihat daun
tanaman hidup berwarna hijau.
���� = ���������
��������� (1)
Nilai indeks ini berkisar antara -1 hingga 1. Rentang umum untuk vegetasi
hijau adalah 0,2 hingga 0,8. (Vegetation Indices ENVI User’s Guide, 2005)
b. Light Use Efficiency
Memperlihatkan kemampuan tumbuh vegetasi, contoh indeksnya yaitu :
Structure Insensitive Pigment Index (SIPI)
17
Structure Insensitive Pigment Index merupakan pengukuran reflektansi yang
dirancang untuk memaksimalkan sensitivitas indeks untuk rasio karotenoid
massal, untuk klorofil sekaligus mengurangi sentivitas terhadap variasi
dalam struktur kanopi.
Peningkatan SIPI diperkirakan menunjukkan peningkatan stres kanopi
(pigmen karotenoid). Aplikasi SIPI termasuk aplikasi yang dimanfaatkan
untuk pemantauan kesehatan vegetasi, deteksi stress fisiologis tanaman dan
produksi tanaman dan analisis hasil.
���� = ��¥�����
��¥����� (2)
Nilai indeks ini berkisar dari 0 hingga 2. Rentang umum untuk vegetasi
hijau adalah 0,8 hingga 1,8. (Vegetation Indices ENVI User’s Guide, 2005)
c. Canopy Water Content
Menunjukkan konsentrasi air, salah satu indeksnya adalah :
Normalized Difference Water Index (NDWI)
Indeks vegetasi yang mendeteksi konsentrasi air pada kanopi. Daun pada
tumbuhan sehat memiliki kandungan air yang tidak berlebihan maupun
tidak kurang sehingga menyebabkan daun menjadi kering. Tanaman yang
sehat memiliki proses metabolisme air yang baik dari tanah ke tumbuhan
terutama daun sebagai alat untuk fotosintesis.
NDWI sensitif terhadap perubahan kandungan air pada kanopi vegetasi
karena pantulan pada 857 nm dan 1241 nm memiliki sifat penyerapan zat
cair yang mirip, tapi sedikit berbeda dengan penyerapan air. Hamburan
cahaya oleh kanopi vegetasi meningkatkan penyerapan zat cair pada 1.241
nm. Aplikasi yang termasuk pemanfaatan indeks ini antara lain analisis
stress kanopi hutan, pemodelan produktivitas tanaman dan studi kerentanan
kebakaran.
���� =����������
���������� (3)
Nilai indeks ini berkisar antara -1 hingga 1. Rentang umum untuk vegetasi
hijau adalah -0,1 hingga 0,4. (Vegetation Indices ENVI User’s Guide, 2005)
Masing – masing kategori indeks memiliki beberapa kemampuan yang
dapat dimanfaatkan untuk mengestimasi keberadaan suatu sifat tanaman.
Beberapa indeks dapat dikombinasikan dengan pertimbangan hubungan antar
18
indeks sehingga mampu dilakukan perhitungan untuk mendapatkan hasil
maksimal (Vegetation Indices, ENVI User’s Guide, 2005).
Tabel 1.4 Klasifikasi Tingkat Kesehatan Hutan
No Klasifikasi Range
1 Sangat Buruk 0 – 1
2 Buruk 2 – 3
3 Sedang 4 – 5
4 Baik 6 – 7
5 Sangat Baik 8 – 9
Sumber : ENVI Tutorial, 2005 dalam Utomo, 2011
1.6.6 Hutan
Menurut Undang – Undang RI No. 41 Tahun 1999, terdapat beberapa istilah
yang berkaitan dengan kehutanan, diantaranya hutan dan kawasan hutan. Hutan
adalah suatu kesatuan ekosistem berupa hamparan lahan berisi sumber daya alam
hayati yang didominasi pepohonan dalam persekutuan alam lingkungannya, yang
satu dengan lainnya tidak dapat dipisahkan. Kawasan hutan adalah wilayah
tertentu yang ditunjuk dan atau ditetapkan oleh pemerintah untuk dipertahankan
keberadaannya sebagai hutan tetap. Hutan berdasarkan statusnya terdiri dari hutan
negara dan hutan hak. Hutan negara merupakan hutan yang berada pada tanah
yang tidak dibebani hak atas tanah, sedangkan hutan yang berada pada tanah yang
dibebani atas hak disebut hutan hak. Hutan hak yang berada pada tanah yang
dibebani hak milik lazim disebut hutan rakyat.
Hutan mempunyai 3 fungsi yaitu konservasi, lindung dan produksi. Hutan
produksi adalah kawasan hutan yang mempunyai fungsi pokok memproduksi
hasil hutan. Hutan lindung adalah kawasan hutan yang emmpunyai fungsi pokok
sebagai perlindungan sistem penyangga kehidupan untuk mengatur tata air,
mencegah banjir, mengendalikan erosi, mencegah intrusi air laut dan memelihara
kesuburan tanah. Hutan konservasi merupakan kawasan hutan dengan ciri khas
tertentu, yang mempunyai fungsi pokok pengawetan keanekaragaman tumbuhan
dan satwa serta ekosistemnya. Salah satu cara pengelolaan hutan adalah
pemanfaatan hutan dan penggunaan kawasan hutan. Pemanfaatan hutan bertujuan
untuk memperoleh manfaat yang optimal bagi kesejahteraan seluruh masyarakat
19
secara berkeadilan dengan tetap menjaga kelestariannya. Pemanfaatan hutan
negara dapat dilakukan dengan pemberian izin usaha baik kepada perorangan
maupun kelompok melalui koperasi. Hal ini dilakukan agar masyarakat dapat ikut
mengelola hutan negara. Sedangkan pemanfaatan hutan hak dilakukan oleh
pemegang hak atas tanah yang bersangkutan, sesuai dengan fungsinya (UU No. 41
Tahun 1999 tentang Kehutanan).
Keputusan Menteri Nomor 101/KPR-V/1996 menyebutkan, hutan rakyat
adalah hutan yang tumbuh di atas tanah yang dibebani hak milik maupun hak
lainnya dengan ketentuan luas minimum 0,25 ha dan penutupan tajuk tanaman
kayu – kayuan lebih dari 50% dan atau pada tanaman tahun pertama sebanyak 500
pohon tiap hektar. Pada umumnya hutan rakyat merupakan hutan buatan, melalui
penanaman tanaman tahunan (tanaman keras) di lahan hak milik, baik secara
perorangan, marga maupun kelompok (Potret Hutan Provinsi Jawa Tengah, 2008).
Pengertian hutan rakyat secara sederhana adalah hutan yang tumbuh di atas lahan
milik rakyat, baik perorangan, kelompok ataupun lembaga. Menurut Raharjo
(2007) dalam Kurniawan (2011), hutan rakyat diartikan sebagai kelompok pohon -
pohonan yang didominasi oleh tumbuhan berkayu, luas dan kerapatannya cukup
sehingga dapat menciptakan iklim mikro yang berbeda dengan keadaan di
luarnya, dikelola dan dikuasai oleh rakyat. Kementerian Kehutanan
mendefinisikan hutan rakyat sebagai suatu lapangan di luar hutan negara yang
didominasi oleh sedemikian rupa sehingga secara keseluruhan merupakan
persekutuan hidup alam hayati beserta lingkungannya.
Proses terjadinya hutan rakyat dapat dibuat oleh manusia, dapat juga terjadi
secara alami, tetapi proses terjadinya hutan rakyat adakalanya berawal dari upaya
untuk merehabilitasi tanah - tanah kritis. Beberapa manfaat hutan rakyat
diantaranya adalah :
Meningkatkan pendapatan petani sekaligus meningkatkan kesejahteraan
hidupnya.
Memanfaatkan lahan yang tidak produktif secara maksimal dan lestari agar
menjadi lahan yang subur sehingga akan lebih baik untuk usaha tani tanaman
pangan.
Meningkatkan produksi kayu dalam mengatasi kekurangan kayu bakar, kayu
perkakas, bahan bangunan dan alat rumah tangga.
20
Menyediakan bahan baku industri yang memerlukan bahan baku kayu, seperti
pabrik kertas, pabrik korek api.
Menambah lapangan kerja bagi penduduk pedesaan.
Membantu mempercepat usaha rehabilitasi lahan dan mewujudkan terbinanya
lingkungan hidup sehat dan kelestarian sumber daya alam.
Pola hutan rakyat yang berkembang berdasarkan jenis tanaman dan pola
penanamannya berdasarkan Departemen Kehutanan (1990) digolongkan dalam
bentuk :
Hutan rakyat murni yaitu hutan rakyat yang terdiri dari satu jenis tanaman
pokok yang ditanam dan diusahakan secara homogen atau monokultur,
misalnya Jati, Akasia, Mahoni.
Hutan rakyat campuran, yaitu hutan rakyat yang terdiri dari berbagai jenis
pohon - pohon yang ditanam secara campuran, misalnya Jati dan Mahoni atau
Jati dan Sengon.
Hutan rakyat agroforestry, yaitu hutan rakyat yang mempunyai bentuk usaha
kombinasi kehutanan dengan usaha tani lainnya, seperti perkebunan, pertanian,
peternakan secara terpadu pada satu lokasi. Hutan rakyat ini berorientasi pada
optimalisasi pemanfaatan lahan baik dari segi ekonomi maupun ekologi (Potret
Hutan Provinsi Jawa Tengah, 2008).
1.6.7 Kriteria Hutan Sehat
Hutan yang sehat merupakan sumber air minum, sumber makanan dan obat
- obatan, pencegah banjir dan sumber penghidupan bagi masyarakat lokal.
Kimmins (1997) dalam Irwanto (2010) berpendapat, hutan sehat terbentuk apabila
faktor - faktor biotik dan abiotik dalam hutan tersebut tidak menjadi faktor
pembatas dalam pencapaian tujuan pengelolaan hutan saat ini maupun masa akan
datang. Kondisi hutan sehat ditandai oleh adanya pohon - pohon yang tumbuh
subur dan produktif, siklus hara cepat, tidak terjadi kerusakan signifikan oleh
organisme pengganggu tumbuhan, serta membentuk ekosistem yang khas.
Kesehatan hutan menekankan pada kondisi suatu tegakan dalam hubungannya
dengan manfaat yang diperoleh. Kelompok yang mendalami ekologi (ecosystem
centered) mengemukakan bahwa ekosistem hutan yang sehat tercapai bila tempat
tumbuhnya dapat mendukung ekosistem untuk memperbaharui dirinya sendiri
secara alami, mempertahankan diversitas penutupan vegetasi, menjamin stabilitas
21
habitat untuk flora dan fauna, serta terbentuknya hubungan fungsional di antara
komunitas tumbuhan, hewan dan lingkungan (Irwanto, 2010).
Kriteria hutan sehat dapat dinilai dari kemampuan hutan sebagai rumah
ekologi bagi kehidupan hayati. Banyaknya jenis tumbuhan, hewan dan
mikroorganisme dalam sebuah ekosistem hutan, maka hutan tersebut dapat
dikatakan dalam kondisi sehat. Hutan tidak dapat menjalankan fungsi sosialnya
tanpa pengelolaan yang mendukung tumbuhan untuk tumbuh, reproduksi dan daur
ulang nutrisi tanah. Vegetasi yang sehat merupakan vegetasi yang berwarna hijau
yang diakibatkan oleh adanya zat hijau daun. Pengelolaan kesehatan hutan
merupakan upaya dalam memadukan pengetahuan tentang ekosistem, dinamika
populasi dan genetika organisme pengganggu tumbuhan dengan pertimbangan
ekonomi untuk menjaga agar resiko kerusakan berada di bawah ambang kerugian
(Irwanto, 2010). Dengan kata lain, pengelolaan kesehatan hutan secara modern
berusaha untuk mengendalikan kerusakan tetap di bawah ambang ekonomi yang
masih dapat diterima.
Konsep penilaian kesehatan hutan menurut kerusakannya (Mangold, 1997
dalam Irwanto, 2010) menilai kesehatan hutan berdasarkan kesehatan pohon
penyusunnya, sedangkan kesehatan pohon dipengaruhi oleh kerusakan yang
terjadi pada pohon tersebut. Kerusakan atau cacat yang dimaksud adalah segala
macam kerusakan yang dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman selanjutnya.
Kerusakan pohon dalam hutan dapat terjadi karena aktivitas patogen, serangga
atau faktor alami, termasuk aktivitas manusia. Kerusakan ini pada batas tertentu
dapat mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pohon dalam hutan dan
secara keseluruhan dapat mempengaruhi kesehatan hutan. Apabila kerusakan itu
terjadi pada areal yang luas dan mematikan seluruh pohon - pohon di dalam
tegakan, maka akan menimbulkan kerusakan yang disebut katastropi. Apabila
kerusakan terjadi pada individu pohon namun berlangsung dalam jangka panjang,
dimungkinkan dapat menyebabkan kerusakan yang fatal dari segi ekonomi.
Dalam pengelolaan hutan masa kini dan masa depan, informasi tentang kerusakan
hutan sangat diperlukan untuk mengetahui perkembangan kondisi hutan.
1.6.8 Sistem Informasi Geografi
Sistem Informasi Geografi (SIG) merupakan suatu sistem berbasis komputer
yang memberikan empat kemampuan untuk menangani data bereferensi geografis,
22
yaitu pemasukan, pengelolaan atau manajemen data (penyimpanan dan
pengaktifan kembali), manipulasi dan analisis keluaran (Aronoff, 1989).
Informasi Geografis merupakan informasi kenampakan permukaan bumi.
Jadi informasi tersebut mengandung unsur posisi geografis, hubungan keruangan,
atribut dan waktu. SIG dapat mempresentasikan dunia nyata diatas monitor
komputer sebagaimana lembaran peta dapat merepresentasikan dunia nyata diatas
kertas, tetapi SIG memliki kekuatan lebih dan fleksibilitas daripada lembaran pada
kertas. Model data spasial SIG adalah raster dan vektor, tetapi dengan prioritas
tinggi kepada model data vektor. Model data raster menampilkan, menempatkan,
dan menyimpan data spasial dengan menggunakan stuktur matriks atau piksel -
piksel yang membentuk grid, sedangkan data vektor menggunakan titik, garis atau
poligon disertai atribut.
SIG menyimpan semua informasi deskriptif unsur - unsurnya sebagai atribut
- atribut didalam basis data. Kemudian SIG membentuk dan menyimpannya
didalam tabel - tabel (relational) dan menghubungkan unsur - unsur diatas dengan
tabel - tabel yang bersangkutan sehingga atribut dapat diakses melalui lokasi -
lokasi unsur - unsur peta, dan sebaliknya unsur - unsur peta juga dapat diakses
melalui atribut - atributnya.
1.6.9 Software ArcGIS 9.3
ArcGIS merupakan suatu software yang diciptakan oleh ESRI yang
digunakan dalam Sistem Informasi Geografi. ArcGIS merupakan software
pengolah data spasial yang mampu mendukung berbagai format data gabungan
dari tiga software yaitu ArcInfo, ArcView dan ArcEdit yang mempunyai
kemampuan dalam geoprocessing, modelling dan scripting serta mudah
diaplikasikan dalam berbagai tipe data. Desktop ArcGIS terdiri dari 4 modul yaitu
Arc Map, Arc Catalog, Arc Globe, dan Arc Toolbox dan model builder.
Arc Map mempunyai fungsi untuk menampilkan peta untuk proses, analisis
peta, proses editing peta dan mendesain secara kartografis.
Arc Catalog digunakan untuk management data atau mengatur management
file – file, seperti fungsi Explorer dalam Windows.
Arc Globe dapat digunakan untuk data yang terkait dengan data yang
universal, untuk tampilan 3D dan menampilkan Google Earth.
Model Builder digunakan untuk membuat diagram alur.
23
Arc Toolbox digunakan untuk menampilkan tools tambahan.
ArcGIS memiliki kemampuan analisis yang baik dalam bidang spasial yaitu
overlay. Overlay merupakan proses tumpangsusun atau penggabungan dua atau
lebih data grafis sehingga diperoleh data grafis baru yang memiliki satuan
pemetaan gabungan dari beberapa data grafis tersebut. Beberapa proses overlay
yang dapat dilakukan yaitu :
a. Identity, tumpang susun antara dua data grafis dengan batas terluar yang
digunakan sebagai acuan adalah data grafis pertama.
b. Intersect, proses tumpang susun antara dua data grafis, dimana data hasil
overlay berasal dari dua atau lebih data grafis yang bertampalan.
c. Union, tumpang susun antara dua data grafis, dimana batas luar yang
dihasilkan adalah data grafis masukan yang mempunyai batas terluar.
d. Dissolve, tumpang susun antara dua data grafis dengan penggabungan dua data
berdasarkan pada nilai yang berbeda pada atribut tertentu.
Tampilan peta dalam ArcGIS dibuat di ArcMap dan ditampilkan dalam
sebuah layout. Dalam tampilan layout terdapat tools yang berfungsi mengatur
tampilan peta pada sebidang media cetak ukuran tertentu.
Tabel 1.5 Spesifikasi Software ArcGIS 9.3
No Spesifikasi Uraian Keterangan
1 Nama Software
ArcGIS Merupakan paket software yang digunakan oleh masyarakat geographic imaging (pencitraan mengenai ilmu bumi), dirancang untuk image processing dan GIS.
2 Versi/Release 9.2 Merupakan versi yang terbaru dari seri ArcGIS 9.X
3 Diluncurkan tahun
2006 Software ini mulai dipasarkan dan dipakai oleh banyak pengguna mulai tahun 2006
4 Vendor atau Pembuat
Environment System Research Institute (ESRI)
Perusahaan pembuat software Sistem Informasi Geografi yang berasal dari USA. Produk terkenal lainnya adalah Arc/Info dan ArcView GIS
5 Operating System
Windows server 2003, NT 4.0, 2000, XP, Linux
Software ini dapat beroperasi di berbagai macam sistem windows minimal windows 2000.
24
Lanjutan Tabel 1.5
No Spesifikasi Uraian Keterangan
6 Minimum Hardware - Processor
- RAM - VGA Card
- Free space
Pentium X 800 MHz minimum 512 MB 800 X 600 @256 color resolution 207 MB harddisk
Software ini menggunakan spesifikasi hardware yang besar karena data yang dapat diolah merupakan data yang kompleks baik data raster maupun vektor. Semakin tinggi kapasitas hardware yang ada maka akan lebih mempercepat proses pada saat analisis data.
7 Kategori Software
GIS - Profesional IP - Viewer
Software GIS ini termasuk profesional karena memiliki berbagai fasilitas input data hingga output data yang lengkap. Image processing software ini termasuk hanya viewer saja karena kurang memiliki fasilitas format data yang lengkap.
8 Struktur Data (File)
Raster dan vektor Mampu menampilkan data baik dari format raster maupun vektor. Sangat banyak mendukung format data raster seperti *.tiff dll. Format data vektor yang didukung antara lain format data ErMapper yaitu *.ers.
9 Format Data (File)
*.shp *.shx *.dbf *.sbn *.sbx *.prj
*.shp format file yang menjelaskan feature geometri *.shx format file yang menjelaskan index pada feature geometri *.dbf format dBase yang menjelaskan tentang atribut feature *.prj format file hasil output
10 Fasilitas paket program yang terintegrasi dengan software inti
Database Manager dan Avenue
Database manager meng gunakan query bulder dan fasilitas table (dbf) sedangkan avenue merupa kan fasilitas paket program yang berupa bahasa pemrograman untuk costumize data.
25
Lanjutan Tabel 1.5
No Spesifikasi Uraian Keterangan
11 Fasilitas pada Software Inti (core)
Input + editing
Processing
Output (layout)
On screen digitizing dan register and transform tools Editing : edit theme dan atributnya. Overlay, buffering, 3D scene dan manipulasi analisis data lainnya. Peta data grafis dan atribut
Input (Digitasi on screen), yaitu proses pengubahan data grafis menjadi data grafis digital, dalam struktur data vektor yang disimpan dalam bentuk point, garis dan area dengan mengguna kan mouse langsung pada komputer. Kesalahan hasil input dapat dikoreksi atau diedit dengan menggunakan fasilitas yang ada. Processing merupakan fasilitas untuk menganalisis data yang ada seperti overlay peta, buffering dsb. Fasilitas layout merupakan fungsi untuk membuat komposisi peta untuk dicetak dalam bentuk hardcopy.
12 Format I/O data
Data Raster : *.tiff *.prj *.bmp *.hdr Data Vektor : *.arc *.pnt *.shp *.mif *.dxf *.sdl *.xyz
Format input data yang mendukung software ArcGIS sangat banyak berupa format raster dan format vektor.
13 Fasilitas khusus atau fasilitas lainnya
- 3D analyst - Image analyst - Spasial analyst - Edit tools - X-tools - dsb
Fasilitas - fasilitas khusus lainnya dapat digunakan dengan terlebih dahulu membuka ekstension yang ada.
Sumber: Modul Praktikum Pemanfaatan Perangkat Lunak Komputer
1.6.10 Batasan Istilah
Hutan adalah suatu kesatuan ekosistem berupa hamparan lahan berisi sumber daya
alam hayati yang didominasi pepohonan dalam persekutuan alam
26
lingkungannya, yang satu dengan lainnya tidak dapat dipisahkan (Undang –
Undang RI No. 41 Tahun 1999).
Hutan Negara merupakan hutan yang berada pada tanah yang tidak dibebani hak
atas tanah (Undang – Undang RI No. 41 Tahun 1999).
Hutan Rakyat merupakan hutan hak yang berada pada tanah yang dibebani hak
milik (Undang – Undang RI No. 41 Tahun 1999).
Hutan Sehat merupakan ekosistem hutan yang memiliki ciri – ciri adanya pohon –
pohon yang tumbuh subur dan produktif, siklus hara cepat, tidak terjadi
kerusakan signifikan oleh organisme pengganggu tumbuhan, serta
membentuk ekosistem yang khas (Irwanto, 2010).
Indeks Vegetasi merupakan indeks yang menggambarkan tingkat kehijauan
(greenness) tanaman, yang merupakan kombinasi matematis antara saluran
merah dan saluran inframerah dekat yang digunakan sebagai indikator
keberadaan dan kondisi vegetasi (Lillesand dan Kiefer, 1997).
Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) merupakan salah satu indeks
yang paling sering digunakan. Kombinasi dari formula perbedaan normalisasi
dan penggunaan penyerapan dan reflektansi tertinggi klorofil membuat indeks
ini baik pada berbagai kondisi. (Vegetation Indices ENVI User’s Guide,
2005).
Structure Insensitive Pigmen Index (SIPI) adalah pengukuran reflektansi yang
dirancang untuk memaksimalkan merupakan pengukuran reflektansi yang
dirancang untuk memaksimalkan sensitivitas indeks untuk rasio karotenoid
massal, untuk klorofil sekaligus mengurangi sentivitas terhadap variasi dalam
struktur kanopi (Vegetation Indices ENVI User’s Guide, 2005).
Normalized Difference Water Index (NDWI) merupakan indeks vegetasi yang
mendeteksi konsentrasi air pada kanopi dimana tumbuhan yang sehat
memiliki air pada daun yang tidak berlebihan dan tidak kurang atau daun
kering (Vegetation Indices ENVI User’s Guide, 2005).
27
Tabel 1.6 Penelitian Sebelumnya
No Peneliti Tahun Judul Tujuan Penelitian Metode Hasil Penelitian
1 Ersila Agung
Wibowo 2008
Identifikasi Kerapatan Vegetasi Hutan Pada Citra Landsat 7 ETM+ di Sebagian Kabupaten Merauke Propinsi Papua
- Mengklasifikasikan tingkat kerapatan vegetasi hutan di Kab. Merauke
- Menyajikan informasi dalam bentuk peta hasil identifikasi kerapatan vegetasi hutan di Kab. Merauke
Klasifikasi citra digital, interpretasi citra, digitasi.
- Peta kerapatan vegetasi hutan sebagian Merauke, wilayah hutan paling luas merupakan kelas hutan kerapatan sedang (56,04%), tinggi (36,89%) dan rendah (7,07%)
- Peta penggunaan dan penutup lahan
- Luas kerapatan hutan dan luas penutup lahan
2 Praditya
Arif Kusuma
2009
Teknologi Transformasi NDVI untuk Pemetaan Kerapatan Vegetasi Pada Kawasan Hutan di Kabupaten dan Kota Magelang, Jawa Tengah
- Melakukan pemetaan kawasan hutan dengan teknologi transformasi NDVI di Kab. Magelang menggunakan data Penginderaan Jauh (Citra Landsat 7 ETM+)
Pemrosesan citra - NDVI, klasifikasi Supervised, penentuan sampel, overlay, perhitungan luas
Peta Kerapatan Vegetasi Pada Kawasan Hutan Kab. Magelang Skala 1:250.000; Sangat Jarang 1,80%; Rapat 77,67%; Sangat Rapat 15,65% dengan daerah terluas berada di Kec. Kajoran 14.596,5 Ha
3 Enggar Putri
Rintoarjani 2009
Teknologi Transformasi NDVI untuk Pemetaan Hutan di Kabupaten Madiun, Jawa Timur
- Aplikasi Landsat 7 ETM+ untuk pemetaan kawasan hutan dengan teknologi transformasi NDVI di Kab. Madiun
- Pembuatan informasi spasial yang menggambarkan kawasan hutan di Kab. Madiun
Pemrosesan citra - NDVI, klasifikasi Supervised, survei lapangan, overlay
- Peta Penutup Lahan Kab. Madiun Skala 1:250.000
- Peta hutan hasil NDVI dan klasifikasi vegetasi berdasar tingkat kerapatannya, kelas Sangat Rapat terluas 4004,186 Ha, kelas Sedikit Vegetasi terluas 1988,003 Ha
28
Lanjutan Tabel 1.6
No Peneliti Tahun Judul Tujuan Penelitian Metode Hasil Penelitian
4 Yogi
Utomo 2011
Pemetaan Tingkat Kesehatan Hutan Menggunakan Transformasi NDVI, SIPI, CRI 2 dan NDWI Sebagian Kabupaten Purworejo
- Pemanfaatan Penginderaan Jauh untuk pemetaan kesehatan hutan rakyat
- Pemantauan tingkat kesehatan hutan rakyat di Kab. Purworejo
Pemrosesan citra – NDVI, SIPI, CRI 2 dan NDWI, survei lapangan, perhitungan luas hutan sehat dan tidak sehat
- Peta NDVI, SIPI, CRI 2 dan NDWI sebagian Purworejo
- Peta tingkat kesehatan hutan sebagian Purworejo
- Luas hutan sehat dan tidak sehat, jumlah luas hutan sehat tahun 2011 meningkat dibandingkan tahun 2001, dengan kelas sangat sehat 15,61 km2 (2001) menjadi 28,31 km2 (2011)
5 Rizka
Luthfia 2013
Pemanfaatan Citra Landsat – 8 untuk Pemetaan Tingkat Kesehatan Hutan di Sebagian kabupaten Purworejo Menggunakan Transformasi indeks Vegetasi Pada ENVI 4.5
- Mengetahui ketelitian citra Landsat 8 untuk pemetaan kesehatan hutan
- Pemantauan persebaran hutan sehat di kawasan hutan rakyat Kabupaten Purworejo
Pemrosesan citra – NDVI, SIPI dan NDWI, survei lapangan untuk mengetahui kerapatan kanopi, perhitungan luas hutan sehat dan tidak sehat
- Peta NDVI, SIPI dan NDWI sebagian Purworejo
- Peta tingkat kesehatan hutan sebagian Purworejo
- Luas hutan sehat dan tidak sehat