studi literatur-uji akurasi penggunaan citra satelit dan metode fusi terhadap ekosistem terumbu...
TRANSCRIPT
-
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
1/13
i
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
REVIEW JOURNAL
Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu
Karang
Di susun oleh
Saiful Alimudi
C552140181
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
-
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
2/13
ii
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
Daftar isi
Daftar isi .................................................................................................................................. ii
Abstrak .................................................................................................................................... iii
1.
Pendahuluan ....................................................................................................................... 1
2. Metode dan objek ................................................................................................................ 2
3. Pemetaan habitat terumbu karang berdasarkan jenis citra satelit dan tingkat akuisisi........ 2
3.1Pemetaan habitat terumbu karang menggunakan citra LANDSAT ......................... 2
3.2Pemetaan habitat terumbu karang menggunakan citra ALOS ................................. 3
3.3Pemetaan habitat terumbu karang menggunakan citra Quickbird ............................ 4
4. Peningkatan akurasi habitat berdasarkan teknik FUSI (penggabungan) ............................. 6
4.1Metode Fusion .......................................................................................................... 6
4.2Jenis data yang digunakan ....................................................................................... 6
5.
Kesimpulan dan Saran ....................................................................................................... 8
ii
-
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
3/13
iii
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
Abstrak
Terumbu karang merupakan ekosistem kompleks yang sering dimanfaatkan oleh biota
yang hidup berasosiasi dengannya. Secara ekologi terumbu karang memberikan manfaat sebagai
penunjang kehidupan, memiliki sumber keanekaragaman hayati yang tinggi, sebagai pelindung
pantai dan pesisir, serta membantu dalam mengurangi pemanasan global. Pengembangan
pengambilan data terumbu karang sekarang ini tidak lagi bertumpu pada metode konvensional,
melainkan penggunaan sarana pengindraan jauh akustik maupun citra satelit. Penelitian ini
bertujan untuk mengetahui tingkat akurasi pengambilan data terumbu karang menggunakan citra
satelit dan penggunaan metode FUSI untuk melihat seberapa besar akurasi yang diperoleh, dimana
studi ini berfokus pada kajian literature penelitian sebelumnya untuk membandingkan tingkat
akurasi pengambilan data terumbu menggunakan satelit. Manfaat yang diharapkan pada penulisan
ini adalah pengetahuan terkait pengambilan data terumbu karang menggunakan citra satelit serta
mengetahui jenis citra yang memiliki kualitas baik dalam pengambilan data.
Kata kunci: habitat terumbu karang, citra satelit, tampilan citra terumbu.
iii
-
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
4/13
1
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
1. Pendahuluan
Terumbu karang adalah ekosistem laut yang paling beragam di bumi (Bellwood and Hughes,
2001; Chabanet et all, 2015). Terumbu karang membentuk ekosistem paling produktif secara
biologis dan beragam di laut (Odum dan Odum 1995; Tseng, Hsu dan chen, 2015). Terdapat jutaan
spesies yang berasosiasi pada ekosistem ini dan banyak ilmuan yang menemukan temuan spesies
terbaru. karena itu ekosistem terumbu karang sering juga dikenal sebagai oasis di laut karena
mendukung keseimbangan berbagai ekosistem (Wilkinson, 1999; Tseng, Hsu dan chen, 2015).
Terumbu karang hanya 1% dari luasan laut, namun mendukung sekitar 25% dari kehidupan biota
laut (NOAA, 2015). Pemantuan terumbu karang merupakan kegiatan yang penting untuk
mengetahui perubahan luasan dan bentuk ekosistem terumbu serta mengetahui pengelolaan dalam
peningkatan degradasi terhadap ekosistem pesisir (Chabanet et all, 2015). Bagaimanapun
ekosistim ini sangat sensitif terhadap perubahan lingkungan dan penaikan temperatur yang dapat
berdampak pada kelansungan ekosistem terumbu.
Pengindraan jauh satelit menawarkan cakupan data baik secara spasial maupun temporal
yang efektif untuk pemantauan in situterumbu karang secara rutin (Bahuguna et al.,2008; Botha
et all, 2013). Namun pemetaan terumbu karang menggunakan citra satelit umumnya terhambat
oleh parameter air (Lubin et al, 2001). Kebanyakan sensor satelit multispectral mampu secara
efektif memberikan informasi terkait substrat karang, pemutihan karang dan bentuk gangangan,
meskipun jumlah terbatas (umunya empat) dan kurangnya spesifitas dari band spektral yang ada
(Hochberg et al., 2003). Namun, generasi baru sensor satelit dengan spektral tinggi dan resolusi
spasial, seperti sensor Quickbird, WorldView-2, dengan band-band spektrum yang luas dan dapat
berkontribusi untuk solusi dari masalah ini.
Penulisan karya ilmiah ini bertujuan untuk mengetahui jenis citra yang digunakan untuk
mengakuisisi terumbu karang dan penggunaan metode FUSI untuk meningkatkan akurasi data
yang diperoleh. Dimana dengan penulisan ini diharapkan pengetahuan mengenai jenis citra yang
baik digunakan untuk pemantauan terumbu karang dapat diketahui baik dari segi hasil perolehan
citra maupun informasi terkait citra yang tersebut.
-
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
5/13
2
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
2. Metodologi dan objek
Makalah ini dibuat dengan menggunakan data sekunder yang mengkompilasi makalah atau
laporan penelitian terkait dengan topik. Sedangkan yang menjadi objek dari makalah ini adalah
penjelasan mengenai penggunaan beberapa jenis citra dan penggunaan metode FUSI dalam
penyajian data citra terumbu karang.
3. Pemetaan habitat terumbu karang berdasarkan jenis citra satelit dan tingkat akuisisi
3.1Pemetaan Habitat Terumbu Karang Menggunakan Citra LANDSAT
Rencana akusisi jangka panjang (LTAP) dari LANDSAT-7 adalah misi
mengkoordinasikan data cakupan terumbu karang di seluruh dunia yang telah dilakukan
sejak April 1999 (Arvidson et al., 2001). Umunya TM mampu mengenali 4-6 habitat
termasuk area sedimen, padang lamun, terumbu karang dan zona ganggang dengan akurasi
70 % dalam batas wajar (Mumby et al., 1997; Capolsini et all., 2003). Untuk menganalisis
citra satelit Landsat TM dapat menggunakan validasi klasifikasi matriks kesalahan
(confusion matrix) (Jupp 1988; Suhana, 2015). Beberpa metode lain yang juga sering
digunakan untuk menganalisis citra Landsat TM diantaranya, interpretasi citra dengan
menggunakan kaca pembesar (Saripin, 2003) dan pengolahan lanjutan (Asriningrum, et all.,
2004).
Hasil akurasi yang diperoleh untuk pemetaan studi reef chekdiBarrier Reef(Australia)
untuk individual data diperoleh presentase 12-72 % (Joyce., et all, 2004). Hasil yang
diperoleh menunjukan bahwa data Landsat ETM+ dapat digunakan untuk peta substrat
karang (meskipun memiliki tingkat akurasi yang rendah pada umumnya) dengan
menggunakan sistem klasifikasi secara benar, meskipun demikian diperlukan pengecekan
lapangan untuk memfalidasi data secara optimal untuk mencocokan hasil sampling dan citra
gambar dari Landsat ETM+.
-
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
6/13
3
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
Gambar 1. Petaoutput reef chekLandsat 7 ETM + data koleksi 18 dan 27 mei 2001
Sumber (Joyce., et all, 2004)
Penelitian lain yang dilakukan untuk memperoleh informasi hasil akurasi peta habitat
terumbu karang yang dengan menggunakan citra LANDSAT 8 OLI yang mencapai 69 %
over all accuracy (Wahidin et all,. 2014.). Terkait dengan penjelsan tersebut (Green et all.,
2000) menjelaskan bahwa nilai akurasi antara 60-80% dapat direkomendasikan sebagai
kegiatan inventarisasi untuk pemantauan sumberdaya. Hasil akurasi peta tersebut dapat
dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2. Contoh hasil Klasifikasi habitat terumbu karang 1999-2013
Sumber: (Wahidin et all,. 2014)
Perhitungan akurasi citra hasil klasifikasi dilakukan dengan membuat matrik
kontingensi, atau matrik konfusi. Matrik konfusi dihasilkan dari perbandingan nilai piksel
hasil klasifikasi dengan data dari lapangan (Congalton dan Green, 1999). Terdapat 3
perhitungan uji akurasi yang pertama over all accuracy merupakan persentase dari piksel
yang terkelaskan dengan tepat, sedang producers accuracyadalah peluang rata-rata suatu
piksel yang menunjukkan sebaran dari masing-masing kelas yang telah diklasifikasikan di
lapangan dan users accuracy adalah peluang rata-rata suatu pixel secara aktual yang
mewakili kelas-kelas tersebut.
-
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
7/13
4
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
3.2Pemetaan habitat terumbu karang menggunakan citra ALOS
ALOS (Advanced Land Observing Satellites) merupakan satelit observasi bumi yang
dimiliki oleh negara Jepang. Satelit yang biasa disebut juga dengan nama Satelit Daichi ini,
mempunyai tiga instrumen penginderaan jauh, dimana salah satunya adalah instrumen
AVNIR-2. Pada instrumen AVNIR-2 (the Advanced Visible and Near Infrared Radiometer
type-2), data citra satelit yang dihasilkan memiliki resolusi spasial sebesar 10 meter dan
resolusi spektral sebanyak 4 band (www.satimagingcorp.com). Salah satu contoh
pengamatan Akurasi yang diperoleh dari pengamatan terumbu karang menggunakan citra
Alos diperoleh sebesar 71.21% (Mustapha, Lihan dan Kahalid., 2014).
Gambar 3. Contoh hasil Klasifikasi Unsupervised (a) dan Supervised (b)
Sumber: (Mustapha et all. 2014)
Untuk menghindari variasi dalam tingkat akurasi klasifikasi maka digunakan hasil
kalsifikasi terbimbing dan tidak terbimbing (gambar.3) serta peta distribusi yang
diperlukan untuk menginterpretasikan hasil klasifiasi yang diperoleh, dengan cara ini maka
hasil klasifikasi pada satu kelompok dapat di ketahui. Proses klasifikasi di lakukan minimal
dua kali yaitu daerah wilayah dangkal dan laut dalam yang bertujuan untuk mengekstrak
lokasi terumbu karang di dua zona tersebut.
3.3Pemetaan habitat terumbu karang menggunakan citra Quickbird
Merupakan citra observasi bumi yang komersial dengan kemampuan resolusi tinggi
yang dimiliki oleh Digital Globe. Mempunyai ketinggian orbit 450 km dan orbit yang
melintasi ekuator pada pukul 10.30 waktu setempat dengan periode ulangan mencapai 3-5
hari. Hasil uji akurasi yang diperoleh dari citra Quickbird relatif bervariasi. Hal tersebut
terlihat dari beberapa penelitian yang diperoleh antara lain, (Damayanti., 2012) hasil
http://www.satimagingcorp.com/http://www.satimagingcorp.com/http://www.satimagingcorp.com/http://www.satimagingcorp.com/ -
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
8/13
5
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
akurasi terumbu karang menggunakan citra Quickbird menunjukan 60% hal ini
menjelaskan bahwa pemetaan pada lokasi penelitian (P. Tabuhan) dapat memberikan
informasi yang cukup mewakili keaadan lokasi penelitian. Namun pada penelitian ini tidak
dilakukan masking antara darat dan laut sehingga mengakibatkan nilai akurasi menjadi
kecil. Selain itu metode klasifikasi yang digunakan untuk pemetaan tidak menggunakan
klasifikasi terbimbing (supervised), hal ini memungkinkan nilai uji akurasi yang diperoleh
juga lebih rendah.
Gambar 4. Peta Penutupan Terumbu Karang Berdsarkan Pengolahan Citra
Sumber: (Damayanti., 2012)
(Campbell 1987; Selamat et all.,2002) menjelaskan uji akurasi dilakukan denganmembandingkan dua peta, satu peta bersumber dari hasil analisis penginderaan jauh (yang
diuji) dan peta acuan dari sumber lainnya.
Hasil akurasi yang diperoleh pada penelitian lainnya dengan menggunakan citra yang
sama (Quickbird) menunjukan hasil akurasi yang lebih baik yaitu sebesar 72.19%
(Hidayah, 2012). Hasil akurasi diperoleh dengan menggunakan pengukuran hasil survey
klasifikasi yang disusun dalam matriks dua dimensi (confusion matrix) untuk mengetahui
nilai overall accuracy(OA).
-
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
9/13
6
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
Gambar 6. Peta penutupan substrat dasar perairan Pulau Tabuhan
Sumber(Hidayah, 2012)
4. Peningkatan akurasi habitat berdasarkan teknik FUSI (penggabungan)
4.1Metode Fusion
Metode Fusi adalah sebuah format kerja tentang cara dan alat bantu untuk
menggabungkan data yang diperoleh dari sumber yang berbeda. Data fusion bertujuan
mendapatkan informasi dengan kualitas yang lebih baik. Kualitas yang baik akan bergantung
pada aplikasinya (Wald, 1999). Fusi citra (image fusion) secara umum diartikan sebagai
teknik untuk mengintegrasikan detail geometri atau spasial dari suatu citra pankromatik
(hitam putih) beresolusi tinggi dengan citra multispektral beresolusi rendah.
Metode Fusi dapat dikelompokan menjadi tiga kategori: piksel-level fusion, fitur- level
fusion dan keputusan-level fusion (Zhang, 2010). Tujuan yang hendak dicapai dalam
tahapan ini adalah didapatkannya tepian objek (edge) yang semakin jelas serta
didapatkannya informasi warna yang paling tajam dan representatif engan mengacu pada
citra multispektral awal.
4.2Jenis data yang digunakan
Dalam penggunaannya jenis data yang sering digunakan meliputi data citra, foto udara,
batimetri dan peta habitat bentik. Salah satu contoh dari penggunaan data fusion adalah
(zhang, 2015) penelitian yang dilakukannya adalah menggabungkan data citra
hyperspectral, foto udara, data kedalaman (bathymetry) dan habitat bentik. Hasil yang
diperoleh data gabungan ini terlihat dari gambar berikut,
-
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
10/13
7
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
Gambar5. (a) Data peta referensi habitat dan (b) hasil klasifikasi gabungan (citra,
foto udara dan kedalaman). Sumber(Zhang, 2015)
Hasil yang diperoleh pada penelitian diatas menjelaskan bahwa dengan penggunaan
teknik prosesing yang didalamnya terdapat data fusion untuk menganalisis pemetaanhabitat terumbu karang, diperoleh tingkat akurasi keseluruhan mencapai 89.6% dan 85.0%
yang terbagi atas kelompok (3 kelas) dan code level (9 kelas) klasifikasi. Dari hasil yang
diperoleh menggunakan data Fusi terbukti meningkatkan akurasi dalam melakukan
pemetaan terhadap terumbu karang. (Zang dan Xie, 2013a) juga menjelaskan bahwa
dengan penggunaan data fusi (gabungan) akan meingkatkan akurasi untuk pemetaan dan
hal tersebut berlaku juga untuk pemetaan habitat bentik.
-
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
11/13
8
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
5. Kesimpulan
Dari hasil review diperoleh beberapa kesimpulan diantaranya:
Dengan penggunaan citra Landsat 7 ETM + diperoleh akurasi mencapai 12-72%, dan
untuk Landsat 8 yang menggunakan OLI hasil akuras mencapai 69%. Hasil tersebut
menjelaskan bahwa tingkat akurasi suatu data sangat ditentukan oleh metode yang
digunakan.
Hasil akusisi menggunakan citra Alos, diperoleh sebesar 71.21%.
Untuk hasil akurasi menggunakan citra Quickbird diperoleh hasil akurasi sebesar 60%,
hal ini dikarenakan beberapa metode klasifikasi yang mengakibatkan hasil yang
diperoleh juga rendah. Namun pada penelitian lainnya yang juga menggunakan citra
yang sama (Quickbird) hasil akurasi yang diperoleh sebesar 72.19%.
Dengan menggunakan metode Fusi (penggabungan) terbukti hasil akurasi yang
diperoleh meningkat dan metode ini sangat baik untuk digunakan guna memperoleh hasil
akurasi yang mumpuni.
Penggunaan metode dan jenis citra yang digunakan akan sangat berpengaruh terhaadaphasil akurasi yang diperoleh.
Saran
Pentingnya penggunaan metode dalam melakukan hasil akusisi data akan memberikan hasil
yang maksimal.
-
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
12/13
9
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
PUSTAKA
Arvidson, T., Gasch, J., and Goward, S.N. 2001. Landsat 7s Long Term Acquisition Plan
Innovative Approach To Building A Global Imagery Archive. Remote Sensing of
Environment, Vol. 78, pp. 1326.Asriningrum, W., Dault, A., Arifin, P. 2004. Studi Identifikasi Karakteristik Terumbu Karang
untuk Pengelolaan dan Penentuan Pulau Kecil Menggunakan Data Landsat.
Bellwood, D.R., Hughes, T.P., 2001. Regional-scale assembly rules and biodiversity of coral reefs.
Science 292 (5521), 1532e1535.
Botha E.J., Brando V.E., Anstee J.M., Dekker A.G., Segar R., 2013, Increased Spectral Resolution
Enhances Coral Detection Under Varying Water Conditions.
Chabanet P., Bigot L., Nicet J.B., Durville P., Masse L., Mulochau T., Russo C., Tessier E., Obura
D., 2013. Coral Reef Monitoring In The Iles Eparses, Mozambique Channel (2011e2013).
Congalton, R.G dan K. Green. 1999. Assessing The Accuracy Of Remotely Sensed Data :
Principles And Practices. CRC Press, Inc., Florida. 130 hal.
Deskripsi Citra Alos http://www.satimagingcorp.com/satellite-sensors/other-satellite-
sensors/alos/
Damayanti R., 2012. Pemetaan Terumbu Karang di Perairan Pulau Tabuhan Kab. Banyuwangi
Menggunakan Citra Satelit Quickbird.
Green, E., A.J. Edwards, and C. Clark. 2000. Remote Sensing Handbook For Tropical Coastal
Management.Unesco Pub. Paris. 361p.
Hochberg, E. J., & Atkinson, M. J. (2003). Capabilities Of Remote Sensors To Classify
Coral,Algae, And Sand As Pure And Mixed Spectra. Remote Sensing Of Environment,
85,174189.
Hidayah Z., 2012. Pemantauan Sebaran dan Kondisi Terumbu Karang Dd Pulau Tabuhan
Kabupaten Banyuwangi Memanfaatkan Data Citra Satelit Quickbird dan Line Intercept
Transect.
Joyce, K. E., Phinn, S. R, Roelfsema, C. M, Neil, D. T, Dennison, W. C,. 2004. Combining Landsat
ETM+ And Reef Check Classifications For Mapping Coral Reefs: A Critical Assessment
From The Southern Great Barrier Reef, Australia
Lubin, D., Li, W., Dustan, P., Mazel, C. H., & Stamnes, K. (2001). Spectral signatures of coral
reefs: Features from space. Remote Sensing of Environment, 75, 127137.
Mustapha M.A, Lihan. T, Khalid. L.I., 2014 Coral Reef And Associated Habitat Mapping Using
ALOS Satellite Imagery.NOAA Panel Guidelines for Value Elicitation Surveys, 1993. Fed. Regist. 58 (10), 46014614.
Selamat M.B., Siregar V.P., Jaya I., Hestirianoto T., 2012. Thematic Accuracy Evaluation of
Quickbird and Ikonos Satellite Images for Large Scale Coral Reef Habitat Map Making.
Suhana,. 2015. Pemetaan Sebaran dan Kondisi Terumbu Karang dengan Memanfaatkan Citra
Satelit Quickbird, Landsat-TM, EO-1 Hyperion dan ALOS-AVNIR.
http://www.satimagingcorp.com/satellite-sensors/other-satellite-sensors/alos/http://www.satimagingcorp.com/satellite-sensors/other-satellite-sensors/alos/http://www.satimagingcorp.com/satellite-sensors/other-satellite-sensors/alos/http://www.satimagingcorp.com/satellite-sensors/other-satellite-sensors/alos/http://www.satimagingcorp.com/satellite-sensors/other-satellite-sensors/alos/ -
7/25/2019 Studi Literatur-Uji Akurasi Penggunaan Citra Satelit Dan Metode FUSI Terhadap Ekosistem Terumbu Karang
13/13
10
Algoritma Indraja Kelautan Review Jurnal
Saripin, I. 2003. Identifikasi Penggunaan Lahan dengan Menggunakan Citra Satelit Landsat
Thematic Mapper. Buletin Teknik Pertanian. Volume 8. Nomor 2, 2003.
Wahidin N., Siregar V P., Nababan B., Jaya I., Wouthuyzen S. 2014. Deteksi Perubahan Habitat
Terumbu Karang Menggunakan Citra Landsat di Pulau Morotai Provinsi Maluku Utara.
Wald L. 1999. Some terms of reference in data fusion. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., vol.
37, no. 3, Mei 1999. hlm 1190-1193.
WilliamWei-Chun Tseng, Shu-Han Hsu, Chi-Chung Chen.2015. Estimating the willingness to pay
to protect coral reefs from potential damage caused by climate change-The evidence from
Taiwan.
Zhang, J., 2010. Multi-source remote sensing data fusion: status and trends. Int. J.Image Data
Fusion 1, 524.
Zhang C., 2015. Applying data fusion techniques for benthic habitat mapping and monitoring in
a coral reef ecosystem