fakultas geografi universitas muhammadiyah...

ANALISIS ESTIMASI KEMAMPUAN DAYA SERAP EMISI KARBON

DIOKSIDA (CO2) BERDASARKAN BIOMASSA HIJAU

MELALUI PEMANFAATAN CITRA ALOS AVNIR-2

(KASUS DI KOTA SURAKARTA)

SKRIPSI

Untuk Memenuhi Sebagian Syarat

Memperoleh Derajat Sarjana S-1

Program Studi Geografi

Diajukan Oleh :

NUR AZIS WIDODO

NIRM : E100120006

Kepada

FAKULTAS GEOGRAFI

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2014

ii

HALAMAN PENGESAHAN

SKRIPSI

ANALISIS ESTIMASI KEMAMPUAN DAYA SERAP EMISI KARBON

DIOKSIDA (CO2) BERDASARKAN BIOMASSA HIJAU

MELALUI PEMANFAATAN CITRA ALOS AVNIR-2

(KASUS DI KOTA SURAKARTA)

Nur Azis Widodo

NIRM : E100120006

Telah dipertahankan di depan Team Penguji pada

Hari, tanggal : 8 Maret 2014

dan telah dinyatakan memenuhi syarat

Team Penguji Tanda Tangan

Ketua : Drs. H. Yuli Priyana, M.Si. (............................)

Sekretaris : Jumadi, S.Si., M.Sc. (............................)

Anggota : Drs. H. Munawar Cholil, M.Si. (............................)

Pembimbing I : Drs. H. Yuli Priyana, M.Si. (............................)

Pembimbing II : Jumadi, S.Si., M.Sc. (............................)

Surakarta, Maret 2014

Dekan

Drs. Priyono, M.S

iii

HALAMAN PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini tidak terdapat karya yang

pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan

sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah

ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam

naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, Maret 2014

Nur Azis Widodo

iv

HALAMAN MOTTO

Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan

boleh jadi (pula) kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu,

Allah mengetahui, sedang kamu tidak mengetahui. (Q.S Al-Baqarah 216)

Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu

telah selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh

(urusan) yang lain. (Q.S Al-Insyirah 6-7)

“Tidak boleh dengki dan iri hati kecuali dalam 2 hal: iri hati terhadap orang

yang dikaruniai harta dan dia selalu menginfaqkanya pada malam hari dan

siang hari. Juga iri hati kepada yang diberi kepandaian membaca Al-Qur’an,

dan dia membacanya setiap malam dan siang hari.” (H.R Bukhari dan

Muslim)

Teman sejati adalah ia yang meraih tangan anda dan menyentuh hati anda.

(Mahatma Gandhi)

v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Karya yang sederhana ini saya persembahkan kepada :

1. Allah SWT 2. Nabi Muhammmad SAW 3. Ayah dan Ibu penulis yang tercinta 4. Kakak dan Adik Penulis yang tercinta 5. Semua pihak yang senantiasa sangat mendukung dan sangat

memotivasi penulis sampai saat sekarang ini

vi

ABSTRAK

Penelitian ini dilaksanakan di Kota Surakarta. Tujuan penelitian ini adalah

(1) mengkaji kemampuan Citra ALOS AVNIR-2 untuk pemetaan indeks vegetasi

menggunakan transformasi indeks vegetasi (Normalized Difference Vegetation

Index) NDVI, (2) mengestimasi distribusi agihan biomassa hijau berdasarkan

perhitungan persamaan regresi linier antara nilai indeks vegetasi (Normalized

Difference Vegetation Index) NDVI dan kandungan biomassa lapangan, (3)

mengestimasi kemampuan daya serap emisi karbon dioksida (CO2) berdasarkan

biomassa hijau melalui konversi nilai biomassa hijau menggunakan persamaan

reaksi fotosintesis serta (4) menganalisis keeratan hubungan antara biomassa hijau

dan kemampuan daya serap emisi karbon dioksida (CO2).

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah penginderaan jauh

menggunakan transformasi indeks vegetasi NDVI dengan analisis citra pada tingkat

per piksel. Sistem informasi geografis digunakan untuk membantu pengolahan dan

penyajian data terutama dalam bentuk peta. Perhitungan kandungan biomassa

lapangan dilakukan dengan pendekatan oleh George W. Cox (1976) dan asumsi

yang digunakan oleh Owen (1974) dalam Yamamoto (1983). Teknik sampling yang

digunakan dalam penelitian ini yaitu dengan metode pengambilan sampel secara

purposif berdasarkan tiga kelas kerapatan vegetasi. Estimasi kandungan biomassa

hijau dilakukan dengan menggunakan model persamaan matematis hasil analisis

statistik regresi linier antara nilai indeks vegetasi NDVI dan kandungan biomassa

lapangan sedangkan untuk estimasi kemampuan daya serap emisi karbon dioksida

dilakukan dengan konversi kandungan biomassa hijau berdasarkan persamaan

reaksi fotosintesis.

Hasil penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa Citra ALOS

AVNIR-2 dapat digunakan untuk pemetaan kelas indeks vegetasi NDVI dengan

ketelitian klasifikasi sebesar 88,5 %. Hasil estimasi agihan biomassa hijau

berdasarkan persamaan regresi Y = 57,001X – 7,946 menunjukkan bahwa di Kota

Surakarta diperoleh kandungan biomassa hijau sebesar 197.973,10 kg. Berdasarkan

hasil konversi menggunakan persamaan reaksi fotosintesis diketahui bahwa

kemampuan daya serap emisi karbon dioksida di Kota Surakarta sebesar

291.020,46 kg. Berdasarkan hasil analisis korelasi menunjukkan bahwa biomassa

hijau dan kemampuan daya serap emisi karbon dioksida mempunyai tingkat

keeratan hubungan yang sangat kuat dengan nilai koefisien korelasi r =1 dengan

arah korelasi yang positif dan searah dimana besarnya biomassa hijau akan diikuti

pula dengan besarnya kemampuan daya serap emisi karbon dioksida yang

dihasilkan.

Kata kunci : Citra ALOS AVNIR-2, Biomassa Hijau, Kemampuan Daya Serap

Emisi Karbon Dioksida (CO2)

vii

ABSTRACT

This research was conducted in the city of Surakarta. The objectives of this

research were (1) to assess the ability of ALOS AVNIR-2 image for mapping

vegetation index using vegetation index transformation (Normalized Difference

Vegetation Index) NDVI, (2) estimating the spatial distribution of green biomass

by calculating the linear regression equation between vegetation index (Normalized

Difference Vegetation Index) NDVI and content ground biomass, (3) estimating the

absorption ability of carbon dioxide emissions (CO2) by green biomass through

conversion value of green biomass using photosynthesis equation and (4) analyze

the relationship between green biomass and the ability of absorption of carbon

dioxide emissions (CO2).

The method used in this study is the use of remote sensing NDVI vegetation

index transformation with image analysis on a per pixel level. Geographic

information system is used to assist the processing and presentation of data,

especially in the form of a map. The calculation is done with the content of the

biomass field approach by George W. Cox (1976) and the assumptions used by

Owen (1974) in Yamamoto (1983). The sampling technique used in this study is

purposive sampling method based on three classes of vegetation density. Content

of green biomass estimation is done using a mathematical equation model of the

statistical analysis of linear regression between NDVI values of vegetation indices

and biomass content of the field while the ability to estimate the absorption of

carbon dioxide emissions is done by converting the content of green biomass by

photosynthesis equation.

The results of the research that has been conducted shows that the image of

ALOS AVNIR-2 can be used for mapping the vegetation index NDVI class with a

classification accuracy of 88.5%. Spatial distribution of green biomass estimation

results based on the regression equation Y = 57.001 X - 7.946 indicates that in

Surakarta obtained green biomass content of 197,973.10 kg. Based on the results of

conversion using the equation of photosynthesis is known that the absorption ability

of carbon dioxide emissions in Surakarta was 291,020.46 kg. Based on the results

of correlation analysis showed that green biomass and absorption ability of carbon

dioxide emission level of closeness have a very strong relationship with a

correlation coefficient of r = 1 a positive correlation with the direction and the

direction in which the amount of green biomass will be followed by the amount of

absorption ability of carbon emissions dioxide produced.

Keywords: Image ALOS AVNIR-2, Green Biomass, Ability Absorption of Carbon

Dioxide Emissions (CO2)

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang

telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi dengan judul “Analisis Estimasi Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon

Dioksida (CO2) Berdasarkan Biomassa Hijau Melalui Pemanfaatan Citra ALOS

AVNIR-2, Kasus Di Kota Surakarta”. Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah

satu persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains, pada Fakultas Geografi

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Selama proses penyusunan skripsi ini dari awal hingga akhir banyak

memperoleh dukungan dan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat berjalan

dengan lancar. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Drs. Priyono, M.Si. selaku Dekan Fakultas Geografi Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Drs. H. Yuli Priyana, M.Si. selaku Pembimbing I yang telah meluangkan

waktu, tenaga dan pikirannya untuk bimbingan dan arahan yang diberikan

sampai dengan terselesaikannya penyusunan skripsi ini.

3. Bapak Jumadi, S.Si, M.Sc. Selaku Pembimbing II yang telah meluangkan

tenaga, pikiran dan waktunya untuk bimbingan dan arahan yang diberikan

sampai dengan terselesaikannya penyusunan skripsi ini.

4. Bapak H. Munawar Cholil, M.Si selaku pembimbing akademik dan sekaligus

selaku dosen penguji. Terima kasih telah memberikan arahan dan koreksi untuk

perbaikan skripsi sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi

dengan baik.

5. Seluruh dosen dan karyawan Fakultas Geografi, terima kasih telah mendidik

dan membantu penulis baik dalam proses pencarian ilmu maupun penyusunan

skripsi.

ix

6. Kedua orang tua penulis yang telah memberikan dukungan moral, materiil,

motivasi, dan semangat sehingga penyusunan skripsi dapat selesai dengan baik.

7. Teman-teman angkatan 2012 Fakultas Geografi Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah memberikan semangat dan motivasi penulis untuk menjadi

lebih baik lagi dan juga terima kasih atas kebersamaannya selama ini.

8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang juga ikut

berperan besar dalam mendukung penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa penelitian ini banyak kekurangan dan masih

belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang

bersifat membangun sehingga dapat memberikan gambaran penelitian yang lebih

baik lagi di masa mendatang. Akhir kata, semoga penelitian ini dapat memberikan

manfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Februari 2014

Penulis

x

DAFTAR ISI

Hal

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ ii

HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................ iii

HALAMAN MOTTO .................................................................................... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................... v

ABSTRAK ...................................................................................................... vi

ABSTRACT .................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR .................................................................................... viii

DAFTAR ISI ................................................................................................... x

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1

1.1. Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2. Perumusan Masalah ........................................................................ 5

1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................ 6

1.4. Kegunaan Penelitian ....................................................................... 6

1.4.1. Secara Ilmiah ....................................................................... 6

1.4.2. Secara Praktis ...................................................................... 7

1.5. Telaah Pustaka dan Penelitian Sebelumnya ................................... 7

1.5.1. Telaah Pustaka ..................................................................... 7

1.5.1.1. Teknologi Penginderaan Jauh ............................... 7

1.5.1.2. Sistem Satelit ALOS ............................................. 9

1.5.1.3. Karakteristik Spektral Vegetasi ............................. 15

1.5.1.4. Penginderaan Jauh untuk Vegetasi ........................ 16

1.5.1.5. Transformasi IndeksVegetasi ................................ 16

1.5.1.6. Pengolahan Citra Digital ....................................... 18

xi

1.5.1.7. Sistem Informasi Geografis ................................... 20

1.5.1.8. Konsep Siklus Karbon ........................................... 21

1.5.1.9. Karbon Dioksida (CO2) ......................................... 22

1.5.1.10. Ruang Terbuka Hijau .......................................... 23

1.5.1.11. Tipologi Ruang Terbuka Hijau ............................ 25

1.5.1.12. Manfaat Ruang Terbuka Hijau Kawasan

Perkotaan ............................................................. 25

1.5.1.13. Jenis-Jenis Ruang Terbuka Hijau Kawasan

Perkotaan (RTHKP) ............................................ 26

1.5.1.14. Biomassa ............................................................. 32

1.5.1.15. Kemampuan Daya Serap Vegetasi Terhadap

CO2 ...................................................................... 34

1.5.2. Penelitian Sebelumnya ........................................................ 37

1.6. Kerangka Penelitian ........................................................................ 41

1.7. Hipotesis ......................................................................................... 42

1.8. Metode Penelitian ........................................................................... 43

1.9. Batasan Operasional ....................................................................... 55

BAB II DESKRIPSI DAERAH PENELITIAN .......................................... 57

2.1. Letak, Luas, dan Batas Wilayah ..................................................... 57

2.2. Topografi Wilayah .......................................................................... 59

2.3. Kondisi Iklim .................................................................................. 59

2.4. Penggunaan Lahan .......................................................................... 64

2.5. Kependudukan ................................................................................ 67

BAB III HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................ 69

3.1. Hasil Pra Pemrosesan Citra Digital ................................................ 69

3.1.1. Hasil Koreksi Radiometrik .................................................. 69

3.1.2. Hasil Koreksi Geometrik ..................................................... 69

3.1.3. Hasil Penggabungan Citra ................................................... 71

3.2. Hasil Pemrosesan Citra Digital ....................................................... 71

xii

3.2.1. Hasil Transformasi Indeks Vegetasi NDVI ......................... 71

3.2.2. Tingkat Kerapatan Vegetasi ................................................ 74

3.3. Hasil Uji Ketelitian Klasifikasi ....................................................... 82

3.4. Komponen Biomassa ...................................................................... 83

3.5. Estimasi Biomassa Hijau ................................................................ 84

3.6. Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida (CO2) ............... 94

3.7. Hubungan Biomassa Hijau dan Kemampuan Daya Serap Emisi

CO2 ................................................................................................. 114

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN....................................................... 117

4.1. Kesimpulan ..................................................................................... 117

4.2. Saran ............................................................................................... 118

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 119

LAMPIRAN .................................................................................................... 123

xiii

DAFTAR TABEL

No. Tabel Judul Tabel Hal

Tabel 1.1. Emisi Gas Rumah Kaca Tahun 2000 ....................................... 2

Tabel 1.2. Spesifikasi Utama Satelit ALOS .............................................. 10

Tabel 1.3. Karakteristik Utama Sensor PRISM ........................................ 12

Tabel 1.4. Karakteristik Utama Sensor AVNIR-2 .................................... 13

Tabel 1.5. Level Produk Data Citra ALOS AVNIR-2 .............................. 13

Tabel 1.6. Produk Data AVNIR-2 ............................................................. 14

Tabel 1.7. Jenis RTH Berdasarkan Kepemilikannya ................................ 23

Tabel 1.8. Tipologi Ruang Terbuka Hijau (RTH) ..................................... 25

Tabel 1.9. Berbagai Metode Untuk Pendugaan Biomassa ........................ 34

Tabel 1.10. Kemampuan Daya Serap Terhadap Emisi CO2 di Beberapa

Tipe Penutup Lahan ................................................................. 36

Tabel 1.11. Perbandingan Penelitian Sebelumnya ...................................... 39

Tabel 1.12. Koefisien Unit Konversi Tiap Band Citra ALOS AVNIR-2 ... 45

Tabel 1.13. Klasifikasi Kelas Kerapatan Vegetasi ...................................... 48

Tabel 1.14. Contoh Matriks Kesalahan (Confusion Matrix) ....................... 50

Tabel 1.15. Tingkat Keeratan Hubungan Variabel X dan Variabel Y ........ 53

Tabel 2.1. Ketinggian Tempat dan Kemiringan Tanah Tiap Kecamatan

Surakarta .................................................................................. 59

Tabel 2.2. Klasifikasi Iklim Menurut Schmidt dan Ferguson ................... 60

Tabel 2.3. Curah Hujan Kota Surakarta Tahun 1997-2007 ...................... 61

Tabel 2.4. Rata-Rata Suhu Udara, Kelembaban, Tekanan Udara, Arah

dan Kecepatan Angin Kota Surakarta Tahun 2012 .................. 63

Tabel 2.5. Jenis Pengunaan Lahan Tiap Kecamatan Kota Surakarta

2012 .......................................................................................... 64

Tabel 2.6. Perkembangan Penggunaan Lahan Kota Surakarta

2005 - 2012 .............................................................................. 65

Tabel 2.7. Jumlah Penduduk Tiap Kecamatan Kota Surakarta

Tahun 2012 .............................................................................. 67

xiv

Tabel 2.8. Kepadatan Penduduk Tiap Kecamatan Kota Surakarta Tahun

2012 .......................................................................................... 68

Tabel 2.9. Angka Pertambahan Penduduk Kota Surakarta Tahun 2012 ... 68

Tabel 3.1. Hasil Statistik Citra Sebelum Koreksi Radiometrik................. 70

Tabel 3.2. Hasil Statistik Citra Sesudah Koreksi Radiometrik ................. 70

Tabel 3.3. Luas Kelas Kerapatan Vegetasi Kota Surakarta ...................... 75

Tabel 3.4. Hasil Uji Ketelitian Klasifikasi Transformasi Indeks Vegetasi

NDVI ........................................................................................ 82

Tabel 3.5. Kandungan Biomassa Hijau Per Kecamatan Kota Surakarta .. 87

Tabel 3.6. Kandungan Biomassa Hijau Per Kelurahan Kota Surakarta .... 89

Tabel 3.7. Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida Per

Kecamatan ................................................................................ 101

Tabel 3.8. Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida Per

Kelurahan ................................................................................. 104

xv

DAFTAR GAMBAR

No. Gambar Judul Gambar Hal

Gambar 1.1. Elemen-elemen Penginderaan Jauh.......................................... 8

Gambar 1.2. Kurva Pantulan Spektral .......................................................... 9

Gambar 1.3. Sensor Satelit ALOS ................................................................ 10

Gambar 1.4. Sensor PRISM pada Satelit ALOS ........................................... 11

Gambar 1.5. Sensor AVNIR-2 pada ALOS .................................................. 12

Gambar 1.6. Konsep Pengamatan ALOS PALSAR ..................................... 15

Gambar 1.7. Karakteristik Respon Pantulan Spektral Vegetasi.................... 15

Gambar 1.8. Garis Vegetasi dan Garis Tanah ............................................... 17

Gambar 1.9. Diagram Siklus Karbon ............................................................ 21

Gambar 1.10. Kerangka Penelitian ................................................................. 42

Gambar 1.11. Diagram Alir Penelitian ........................................................... 54

Gambar 2.1. Peta Administrasi Kota Surakarta ............................................ 58

Gambar 2.2. Grafik Rata-Rata Suhu Udara Kota Surakarta Tahun

2005 - 2012 .............................................................................. 63

Gambar 2.3. Perkembangan Penggunaan Lahan Kota Surakarta

Tahun 2008 – 2012 .................................................................. 65

Gambar 2.4. Peta Penggunaan Lahan Kota Surakarta Tahun 2010 .............. 66

Gambar 3.1. Citra Sebelum Koreksi Geometrik ........................................... 70

Gambar 3.2. Citra Sesudah Koreksi Geometrik ............................................ 70

Gambar 3.3. Peta Citra Indeks Vegetasi NDVI Blok-Blok Kota Surakarta . 73

Gambar 3.4. Peta Tingkat Kerapatan Vegetasi Blok-Blok Kota Surakarta .. 76

Gambar 3.5. Vegetasi tingkat kerapatan rendah berupa rumput dan semak

belukar ...................................................................................... 77

Gambar 3.6. Vegetasi tingkat kerapatan rendah berupa persawahan ........... 78

Gambar 3.7. Vegetasi tingkat kerapatan sedang berupa kuburan ................. 78

Gambar 3.8. Vegetasi tingkat kerapatan sedang berupa kebun campuran.... 79

Gambar 3.9. Vegetasi tingkat kerapatan tinggi berupa hutan ....................... 80

Gambar 3.10. Vegetasi tingkat kerapatan tinggi berupa kebun campuran ..... 80

xvi

Gambar 3.11. Vegetasi tingkat kerapatan rendah berupa semak dan belukar 81

Gambar 3.12. Hasil Model Persamaan Regresi NDVI dan Biomassa Hijau .. 85

Gambar 3.13. Grafik Kandungan Biomassa Hijau Per Kecamatan

Kota Surakarta .......................................................................... 94

Gambar 3.14. Grafik Kandungan Biomassa Hijau Per Kelurahan

Kecamatan Jebres .................................................................... 94


Kecamatan Banjarsari ............................................................. 94


Kecamatan Laweyan ............................................................... 95


Kecamatan Pasar Kliwon ........................................................ 95


Kecamatan Serengan ............................................................... 95

Gambar 3.19. Peta Biomassa Hijau Blok-Blok Kota Surakarta ..................... 96

Gambar 3.20. Grafik Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida........ 103

Gambar 3.21. Grafik Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida

Per Kelurahan Kecamatan Serengan ....................................... 110


Per Kelurahan Kecamatan Banjarsari ..................................... 111


Per Kelurahan Kecamatan Laweyan ....................................... 111


Per Kelurahan Kecamatan Pasar Kliwon ................................ 112

Gambar 3.25. Grafik Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksid Per

Kelurahan Kecamatan Jebres ................................................... 112

Gambar 3.26. Peta Kemampuan Daya Serap Emisi Karbon Dioksida (CO2)

Blok-Blok Kota Surakarta ........................................................ 113

Gambar 3.27. Grafik Hubungan antara Biomassa Hijau dan Kemampuan

Daya Serap Emisi Karbon Dioksida ........................................ 115

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

No. Lampiran Judul Lampiran Hal

Lampiran 1. Peta Titik Sampel Biomassa Lapangan .................................... 124

Lampiran 2. Tabel Hasil Perhitungan Biomassa Lapangan.......................... 125

fakultas geografi universitas muhammadiyah...

Documents