Analisis Perubahan Tutupan Vegetasi Berdasarkan Nilai NDVI dan Faktor Biofisik Lahan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali
ANALISIS PERUBAHAN TUTUPAN VEGETASI BERDASARKAN NILAI NDVI DAN FAKTOR BIOFISIK
LAHAN DI CAGAR ALAM DOLOK SIBUAL-BUALI SKRIPSI
Oleh : Ardiansyah Putra
101201018
PROGRAM STUDI KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Penelitian : Analisis Perubahan Tutupan Vegetasi Berdasarkan Nilai
NDVI dan Faktor Biofisik Lahan di Cagar Alam Dolok
Sibual-buali
Nama
: Ardiansyah Putra
NIM : 101201018
Program Studi : Kehutanan
Minat
: Manajemen Hutan
Ketua
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Anggota
Dr. Anita Zaitunah, S.Hut., M.Sc. NIP: 19730830 200003 2 001
Dr. Muhdi, S.Hut., M.Si. NIP: 19740619 200112 1 002
Mengetahui Ketua Program Studi Kehutanan
Siti Latifah, S.Hut., M.Si., Ph.D NIP: 19710416 200112 2 001
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
ARDIANSYAH PUTRA. Analisis Perubahan Tutupan Vegetasi Berdasarkan Nilai NDVI dan Faktor Biofisik Lahan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali. Dibimbing oleh ANITA ZAITUNAH dan MUHDI
Belum adanya informasi tentang tingkat perubahan indeks vegetasi (NDVI) lahan hutan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali sehingga belum jelasnya perkembangan hutan tersebut dan berkemungkinan telah terjadi kerusakan. Kerusakan hutan akan berdampak terhadap menurunnya fungsi hutan, terutama fungsinya sebagai pengatur tata air, pencegah banjir dan erosi serta penyerapan karbon. Penelitian ini dilakukan di CA. Dolok Sibual-buali pada Mei – September 2014 dengan menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG), Penginderaan Jarak Jauh (PJJ) dan Global Positioning System (GPS) yang merupakan tiga teknologi spasial yang sangat berguna. Analisis spasial dilakukan dengan menumpangsusunkan (overlay) beberapa data spasial (parameter penentu perubahan nilai NDVI) untuk menghasilkan unit pemetaan baru (unit lahan) yang akan digunakan sebagai unit analisis. Hasil penelitian menunjukkan daerah kawasan Cagar Alam Dolok Sibual-buali terjaga dengan baik dengan luasan kelas 0,4 – 0,8 (hutan hujan tropis) menjadi sebesar 4049,71 Ha atau meningkat 32,15% pada tahun 2013 yang sebelumnya sebesar 2438,04 Ha pada tahun 2006. Kawasan hutan lahan kering primer dan sekunder pada Cagar Alam Dolok Sibual-buali yang terluas terletak pada kelas ketinggian 1200 – 1600 mdpl, kelerengan 15 – 25 %, jarak dari jalan > 800 m dan jarak dari sungai 200 – 400 m. Kata kunci: SIG, NDVI, overlay, Cagar Alam Dolok Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
ARDIANSYAH PUTRA. Analysis of Vegetation Cover Change Based on NDVI value and Biophysical Factors Land at Nature Reserve Dolok Sibual-Buali. Supervised by ANITA ZAITUNAH and MUHDI
The absence of information about the level of change in vegetation index (NDVI) of forest land in the Nature Reserve Dolok Sibual-Buali so unclear that forest development and likely has damage. Forest damage will impact on the decrease of forest functions, especially its function as regulator of water management, flood prevention, erosion and carbon sequestration. This research was conducted in CADS in May-September 2009 using Geographic Information System (GIS), Remote Sensing (RS) and Global Positioning System (GPS), which are three very useful spatial technology. Spatial analysis was done by overlaying several spatial data (parameters determining forest damage vulnerability level) to produce a new mapping units (land units) which will be used as the unit of analysis. The results showed regional nature reserve area Dolok Sibual-Buali well preserved with class area from 0.4 to 0.8 (tropical rain forest) amounted to 4049.71 hectares, an increase of 32.15% in 2013 which previously amounted to 2438.04 ha in 2006. Primary and secondary of dry land forest area in nature reserve Dolok Sibual-Buali the widest located at an altitude of class 1200 - 1600 meters above sea level, slope 15-25%, the distance from the streets; 800 m and distance from the river 200-400 m. Keywords: GIS, NDVI, Vegetation Cover Change, overlays, Cagar Alam Dolok
Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di kota Medan pada tanggal 12 Juli 1992 dari pasangan Ibu Sri Wardani dan Bapak M. Irwan (alm). Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara. Pada tahun 2010 penulis lulus dari SMA NEGERI 1 Kisaran dan pada tahun 2010 masuk di Program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara (USU) melalui jalur Ujian Masuk Bersama Perguruan Tinggi Negeri.
Selain mengikuti perkuliahan, penulis aktif mengikuti kegiatan organisasi, yaitu Badan Kenaziran Mushollah Kehutanan USU tahun 2012-2013, Rain Forest Community tahun 2011-2013. Penulis juga menjadi asisten Praktikum Dasar Perlindungan Hutan, dan menjadi asisten lapangan pada fieldtrip praktikum Dendrologi.
Penulis melakukan Praktik Pengenalan Ekosistem Hutan (P2EH) di Taman Hutan Raya Bukit Barisan dan Hutan Pendidikan Gunung Barus, Kabupaten Karo pada tahun 2012. Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di Hutan Tanaman Industri ITCI Hutani Manunggal, Kalimantan Timur dari tanggal 6 Februari - 6 Maret 2014.
Untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan di USU, penulis menyelesaikan skripsi dengan judul “Analisis Perubahan Tutupan Vegetasi Berdasarkan Nilai NDVI dan Faktor Biofisik Lahan di Cagar Alam Dolok Sibualbuali”. Penelitian ini dilakukan dibawah bimbingan Dr. Anita Zaitunah S.Hut., M.Sc. dan Dr. Muhdi S.Hut., M.Si.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisis Perubahan Tutupan Vegetasi Berdasarkan Nilai NDVI dan Faktor Biofisik Lahan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali”. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan di Program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan tutupan vegetasi berdasarkan nilai NDVI dan faktor biofisik lahan di Cagar Alam Dolok Sibualbuali. Analisis tersebut diperoleh dengan pengolahan data Citra Landsat TM 7 dan 8 Tahun 2006 dan 2013 dan data shapefile dari Badan Pemantapan Kawasan Hutan.
Penulis menyampaikan terima kasih kepada komisi pembimbing skripsi yaitu Dr. Anita Zaitunah S.Hut., M.Sc. dan Dr. Muhdi S.Hut., M.Si. dan semua pihak yang telah banyak membantu dan memberi saran dalam penyusunan skripsi ini. Skripsi ini pada akhirnya dapat diselesaikan dengan baik.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Medan, September 2014
Penulis
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ..................................................................................................... i
ABSTRACT ..................................................................................................... ii
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................ iii
KATA PENGANTAR.................................................................................... iv
DAFTAR ISI................................................................................................... v
DAFTAR TABEL .......................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR...................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. ix
PENDAHULUAN Latar Belakang ................................................................................................. 1 Tujuan ............................................................................................................. 2 Manfaat Penelitian .......................................................................................... 2 Kerangka Pemikiran......................................................................................... 3
TINJAUAN PUSTAKA Cagar Alam Dolok Sibual-buali....................................................................... 4 Teknologi Penginderaan Jarak Jauh dan Sistem Informasi Geografis............. 5 Pemodelan Spasial ........................................................................................... 7 Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) ........................................... 9
METODE PENELITIAN Waktu dan Lokasi Penelitian ........................................................................... 10 Alat dan Data Penelitian .................................................................................. 10 Metode Penelitian
Pengumpulan Data.................................................................................. 11 Analisis Data........................................................................................... 11
1. Analisis Citra Untuk Pembuatan Peta Tutupan Lahan ............ 11 2. Pembuatan Peta NDVI.............................................................. 13 3. Pembuatan Peta Ketinggian...................................................... 13 4. Pembuatan Peta Kelerengan ..................................................... 13 5. Pembuatan Peta Jarak dari Jalan............................................... 14 6. Pembuatan Peta Jarak dari Sungai............................................ 14 7. Overlay ..................................................................................... 14 8. Uji Keteletian ........................................................................... 14
HASIL DAN PEMBAHASAN Perubahan Nilai NDVI..................................................................................... 17 Parameter Indikator Kerawanan Kerusakan Hutan.......................................... 18
Tutupan Lahan ........................................................................................ 20 Ketinggian Tempat ................................................................................. 23
Universitas Sumatera Utara
Kelerengan Lahan................................................................................... 25 Jarak dari Jalan ...................................................................................... 27 Jarak dari Sungai ................................................................................... 29 Analisis Indikator Perubahan Nilai NDVI ....................................................... 31 Indikator Ketingian................................................................................. 32 Indikator Kelerengan .............................................................................. 33 Indikator Jarak dari Jalan........................................................................ 34 Indikator Jarak dari Sungai..................................................................... 35 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ...................................................................................................... 37 Saran................................................................................................................. 37 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 38 LAMPIRAN.................................................................................................... 40
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No. Halaman 1. Pembagian Obyek Berdasarkan NDVI .................................................... 15 2. Perubahan Luas dan Persen Nilai NDVI Tahun 2006 Ke 2013 .............. 17 3. Klasifikasi Tutupan Lahan Citra Satelit Landsat TM 8 Tahun 2013 ....... 20 4. Sebaran Ketinggian Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali ........................ 23 5. Sebaran Kelerengan Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali........................ 25 6. Sebaran Jarak Dari Jalan Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali ................. 27 7. Sebaran Jarak Dari Sungai Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali .............. 29 8. Persentase Tutupan Lahan Berdasarkan Perubahan Nilai NDVI.............. 31 9. Analisis Kelas Ketinggian Berdasarkan Tutupan Lahan .......................... 32 10. Analisis Kelas Kelerengan Berdasarkan Tutupan Lahan.......................... 33 11. Analisis Jarak Dari Jalan Berdasarkan Tutupan Lahan ............................ 34 12. Analisis Jarak Dari Sungai Berdasarkan Tutupan Lahan.......................... 35
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No. Halaman
1. Kerangka Pemikiran................................................................................. 2. Peta Lokasi Penelitian ............................................................................. 3. Tahapan Penelitian ................................................................................... 4. Persentase Perubahan Nilai NDVI Tahun 2006 dan 2013 ....................... 5. Peta NDVI Tahun 2006 Cagar Alam Dolok Sibual-Buali ....................... 6. Peta NDVI Tahun 2013 Cagar Alam Dolok Sibual-Buali ....................... 7. Persentase Luas Tutupan Lahan CA. Sibual-buali................................... 8. Peta Sebaran Tutupan Lahan Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali .......... 9. Persentase Kelas Ketinggian di CA. Sibual-buali.................................... 10. Peta Sebaran Ketinggian Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali................. 11. Persentase Kelas Kelerengan di CA. Sibual-buali ................................... 12. Peta Sebaran Kelerengan Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali................ 13. Persentase Jarak dari Jalan di CA. Sibual-buali....................................... 14. Peta Sebaran Jarak Dari Jalan Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali......... 15. Persentase Jarak dari Jalan di CA. Sibual-buali....................................... 16. Peta Sebaran Jarak Dari Sungai Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali...... 17. Persentase Tutupan Lahan Berdasaran Kelas NDVI ............................... 18. Persentase Analisis Terhadap Indikator Kelas Ketinggian ...................... 19. Persentase Analisis Terhadap Indikator Kelas Kelerengan ..................... 20. Persentase Analisis Terhadap Indikator Jarak Dari Jalan ........................ 21. Persentase Analisis Terhadap Indikator Jarak Dari Sungai .....................
3 10 16 17 18 19 20 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
No. Halaman 1. Titik Koordinat Berdasarkan Pada Pengecekan Lapangan Dengan GPS 40 2. Hasil evaluasi separabilitas tutupan lahan citra Landsat TM 8 tahun 2013 42 3. Hasil evaluasi kontingensi tutupan lahan citra Landsat TM 8 tahun 2013 43 4. Peta Sebaran Titik Ground Check Berdasarkan NDVI............................ 44 5. Kondisi Tutupan Lahan Di Lapangan ...................................................... 45 6. Dokumentasi Penelitian .......................................................................... 46
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
ARDIANSYAH PUTRA. Analisis Perubahan Tutupan Vegetasi Berdasarkan Nilai NDVI dan Faktor Biofisik Lahan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali. Dibimbing oleh ANITA ZAITUNAH dan MUHDI
Belum adanya informasi tentang tingkat perubahan indeks vegetasi (NDVI) lahan hutan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali sehingga belum jelasnya perkembangan hutan tersebut dan berkemungkinan telah terjadi kerusakan. Kerusakan hutan akan berdampak terhadap menurunnya fungsi hutan, terutama fungsinya sebagai pengatur tata air, pencegah banjir dan erosi serta penyerapan karbon. Penelitian ini dilakukan di CA. Dolok Sibual-buali pada Mei – September 2014 dengan menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG), Penginderaan Jarak Jauh (PJJ) dan Global Positioning System (GPS) yang merupakan tiga teknologi spasial yang sangat berguna. Analisis spasial dilakukan dengan menumpangsusunkan (overlay) beberapa data spasial (parameter penentu perubahan nilai NDVI) untuk menghasilkan unit pemetaan baru (unit lahan) yang akan digunakan sebagai unit analisis. Hasil penelitian menunjukkan daerah kawasan Cagar Alam Dolok Sibual-buali terjaga dengan baik dengan luasan kelas 0,4 – 0,8 (hutan hujan tropis) menjadi sebesar 4049,71 Ha atau meningkat 32,15% pada tahun 2013 yang sebelumnya sebesar 2438,04 Ha pada tahun 2006. Kawasan hutan lahan kering primer dan sekunder pada Cagar Alam Dolok Sibual-buali yang terluas terletak pada kelas ketinggian 1200 – 1600 mdpl, kelerengan 15 – 25 %, jarak dari jalan > 800 m dan jarak dari sungai 200 – 400 m. Kata kunci: SIG, NDVI, overlay, Cagar Alam Dolok Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
ARDIANSYAH PUTRA. Analysis of Vegetation Cover Change Based on NDVI value and Biophysical Factors Land at Nature Reserve Dolok Sibual-Buali. Supervised by ANITA ZAITUNAH and MUHDI
The absence of information about the level of change in vegetation index (NDVI) of forest land in the Nature Reserve Dolok Sibual-Buali so unclear that forest development and likely has damage. Forest damage will impact on the decrease of forest functions, especially its function as regulator of water management, flood prevention, erosion and carbon sequestration. This research was conducted in CADS in May-September 2009 using Geographic Information System (GIS), Remote Sensing (RS) and Global Positioning System (GPS), which are three very useful spatial technology. Spatial analysis was done by overlaying several spatial data (parameters determining forest damage vulnerability level) to produce a new mapping units (land units) which will be used as the unit of analysis. The results showed regional nature reserve area Dolok Sibual-Buali well preserved with class area from 0.4 to 0.8 (tropical rain forest) amounted to 4049.71 hectares, an increase of 32.15% in 2013 which previously amounted to 2438.04 ha in 2006. Primary and secondary of dry land forest area in nature reserve Dolok Sibual-Buali the widest located at an altitude of class 1200 - 1600 meters above sea level, slope 15-25%, the distance from the streets; 800 m and distance from the river 200-400 m. Keywords: GIS, NDVI, Vegetation Cover Change, overlays, Cagar Alam Dolok
Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Latar Belakang Perencanaan dan pengelolaan sumber daya hutan yang baik terutama
melakukan analisis perubahan NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) suatu lahan, khususnya hutan diperlukan untuk menjaga kelestariannya. Untuk itu, diperlukan informasi yang memadai yang bisa dipakai oleh pengambil keputusan, termasuk diantaranya informasi spasial. Akurasi tinggi, kebutuhan akan data terkini, dan cakupan areal yang luas mengenai suatu kondisi lahan dapat direalisasikan dengan analisis Sistem Informasi Geografis (SIG), Penginderaan Jarak Jauh (PJJ) dan Global Positioning System (GPS) yang merupakan tiga teknologi spasial yang sangat berguna untuk memantau tingkat perubahan indeks vegetasi hutan.
Kerusakan sumberdaya hutan yang terjadi saat ini telah menyebabkan terganggunya keseimbangan lingkungan hidup dan daerah aliran sungai (DAS) seperti tercermin pada sering terjadinya erosi, banjir, kekeringan, pendangkalan sungai dan waduk serta saluran irigasi (Asdak, 1995). Tekanan yang besar terhadap sumber daya alam oleh aktivitas manusia, salah satunya dapat ditunjukkan adanya perubahan penutupan lahan begitu cepat.
Belum adanya informasi tentang tingkat perubahan indeks vegetasi (NDVI) lahan hutan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali sehingga belum jelasnya perkembangan hutan tersebut dan kemungkinan telah terjadi kerusakan. Kegiatan perusakan lahan hutan akan berdampak terhadap menurunnya fungsi hutan, terutama fungsinya sebagai pengatur tata air, pencegah banjir dan erosi serta penyerapan karbon. Luasan hutan yang semakin berkurang di suatu daerah akan
Universitas Sumatera Utara
berdampak pada daerah itu sendiri dan sekitarnya. Salah satu dampak serius dari kerusakan hutan ini adalah banjir dan longsor. Bertitik tolak dari permasalahan diatas maka dalam penelitian ini akan dilakukan analisis perubahan indeks vegetasi hutan dengan penginderaan jarak jauh dan sistem informasi geografis di Cagar Alam Dolok Sibual-buali. Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui perubahan tutupan vegetasi berdasarkan nilai NDVI dan faktor biofisik lahan di Cagar Alam Dolok Sibualbuali. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai perubahan tutupan vegetasi berdasarkan nilai NDVI dan faktor biofisik lahan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali sehingga dapat digunakan sebagai informasi/masukan bagi pihak-pihak yang berkepentingan untuk pencegahan kerusakan hutan yang semakin besar di masa yang akan datang.
Universitas Sumatera Utara
Kerangka Pemikiran Alur kerangka pemikiran dari penelitian ini disajikan dalam Gambar 1
sebagai berikut:
Sistem Pengelolaan Hutan
Perubahan Nilai NDVI
Kondisi biofisik - Ketinggian tempat - Kelerengan lahan - Jarak dari jalan - Jarak dari sungai - Jenis tutupan lahan - Kerapatan tegakan
Analisis perubahan nilai NDVI di CADS
Gambar 1. Kerangka pemikiran
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Cagar Alam Dolok Sibual-buali Berdasarkan Undang-Undang No. 41 Tahun 1999 tentang Kehutanan,
Hutan Suaka Alam ialah kawasan hutan yang karena sifatnya diperuntukkan secara khusus untuk perlindungan alam hayati dan/atau manfaat-manfaat lainnya, yaitu:
a. Hutan Suaka Alam yang berhubungan dengan keadaan alamnya yang khas termasuk alam hewani dan nabati, perlu dilindungi untuk kepentigan ilmu pengetahuan dan kebudayaan disebut Cagar Alam.
b. Hutan Suaka Alam yang ditetapkan sebagai suatu tempat hidup margasatwa yang mempunyai nilai khas bagi ilmu pengetahuan dan kebudayaan serta merupakan kekayaan dan kebanggaan nasional disebut Suaka Margasatwa. Cagar Alam Dolok Sibual-buali (CADS) merupakan salah satu kawasan
konservasi di Sumatera Utara yang kaya dengan keanekaragaman hayati berupa spesies tumbuhan dan satwaliar (Hasibuan, 2011). Hutan Sibual-buali ditetapkan sebagai kawasan cagar alam pada tanggal 8 April 1982 sesuai dengan keputusan Menteri Pertanian No. 215/Kpts/Um/14/1982, dengan luas keseluruhan mencapai lebih kurang 5.000 ha. Kawasan Cagar Alam Dolok Sibual-buali termasuk pada tipe hutan pegunungan dengan ketinggian antara 800-1.319 m di atas permukaan laut (mdpl) (BBKSDA, 2002).
Pegunungan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali memiliki lereng agak curam sampai curam dan didominasi kelerengan antara 25-40%. Sekitar 1,8% kawasan hutan Cagar Alam Dolok Sibual-buali merupakan bagian dari Daerah
Universitas Sumatera Utara
Aliran Sungai (DAS) Batang Toru yang masih terdapat hutan alam yang relatif utuh seluas kurang lebih 140.000 ha (Perbatakusuma et al., 2006). Teknologi Penginderaan Jarak Jauh dan Sistem Informasi Geografis
Sistem informasi geografis mempunyai kemampuan analisis terhadap data spasial untuk keperluan manipulasi maupun permodelan. Fungsi analisis ini dijalankan memakai data spasial dan data atribut. Sistem ini menjawab berbagai pertanyaan yang dikembangkan dari data yang ada menjadi suatu persoalan yang relevan. Data spasial dan sistem informasi geografis hanya merupakan model penyajian yang merefleksikan berbagai aspek realitas dunia nyata, sedangkan untuk meningkatkan peran data dalam pengambilan keputusan mengenai kenyataan tersebut, suatu model harus ditampilkan untuk menggambarkan obyek –obyek termasuk manyajikan hubungan antar obyek (Arifin et al, 2006).
Teknologi yang digunakan dalam sistem informasi geografis memperluas penggunaan peta, model-model kartografi dan statistik spasial dengan memberikan kemampuan analisis, tidak hanya tersedia untuk pengembangan model medan kompleks dan pengujian masalah bentang lahan serta masalah penggunaan lahan. Saat ini penggunaan SIG yang paling umum adalah untuk pembuatan peta tematik kota dan memberikan revisi peta-peta tersebut (Howard, 1996).
Penginderaan jauh dapat digunakan untuk analisis perhitungan beberapa sifat fisik antara lain arah lereng dan kemiringan lereng dari peta Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) atau dari interpolasi kontur menjadi peta Digital Elevation Model (DEM). Dengan data DEM juga dapat dianalisis topografi di suatu DAS dan kelas kemiringan lereng masing-masing satuan lahan.
Universitas Sumatera Utara
Karakteristik kondisi fisik suatu lahan DAS didominasi oleh faktor topografi di suatu wilayah dan kelas kemiringan lereng. Dimana DAS yang didominasi kemiringan lereng yang curam dan topografi perbukitan atau pegunungan maka akan berpotensi terhadap kekritisan suatu DAS. Parameter tersebut dari kemiringan lereng, topografi dan ketinggian tempat suatu wilayah dapat dihitung atau dianalisis dengan penginderaan jauh (Harjadi et al, 2007).
ArcView merupakan salah satu perangkat lunak (software) desktop Sistem Informasi Geografis (SIG) dan pemetaan yang dikembangkan oleh ESRI. ArcView memiliki kemampuan-kemampuan untuk melakukan visualisasi, mengexplore, menjawab query (baik basis data spasial maupun non-spasial), menganalisis data secara geografis, dan sebagainya. Secara umum kemampuan ArcView dapat dilihat melalui uraian berikut :
a. Pertukaran data, membaca dan menuliskan data dari dan ke dalam format perangkat lunak SIG lainnya.
b. Melakukan analisis statistik dan operasi-operasi matematis c. Menampilkan informasi (basisdata) spasial maupun atribut d. Menghubungkan informasi spasial dengan atribut-atributnya yang terdapat
(disimpan) dalam basisdata atribut e. Melakukan fungsi-fungsi dasar SIG seperti analisis sederhana spasial f. Membuat peta tematik g. Meng-customize aplikasi dengan menggunakan bahasa skrip atau bahasa
pemrograman sederhana
Universitas Sumatera Utara
h. Melakukan fungsi-fungsi SIG khusus lainnya (dengan menggunakan extension yang ditujukan untuk mendukung penggunaan perangkat lunak SIG ArcView)
(Lo, 1995). Pemodelan Spasial
SIG dengan penyederhanaannya melakukan pendekatan terutama secara spasial dan non spasial. Analisis spasial dalam SIG berusaha menerangkan fenomena dunia nyata melalui model dunia nyata (real world model). Model dunia nyata ditujukan untuk mengurangi kompleksitas dengan mengambil fenomena-fenomena tertentu saja yang sejalan dengan tujuan. Model dunia nyata selanjutnya diterangkan melalui model data. Proses interpretasi fenomena alami dengan menggunakan model dunia nyata dan model data disebut dengan pemodelan data (Bernhardsen, 1998).
Model merupakan representasi dari realita. Tujuan pembuatan model adalah untuk membantu mengerti, menggambarkan, atau memprediksi bagaimana suatu fenomena bekerja di dunia nyata melalui penyederhanaan bentuk fenomena tersebut. Pemodelan spasial terdiri dari sekumpulan proses yang dilakukan pada data spasial untuk menghasilkan suatu informasi umumnya dalam bentuk peta. (Prahasta, 2002).
Data yang mengendalikan SIG adalah data spasial. Setiap fungsionalitas yang membuat SIG dibedakan dari lingkungan analisis lainnya adalah karena berakar pada keaslian data spasial. Data spasial menjelaskan fenomena geografi terkait dengan lokasi relatif terhadap permukaan bumi (georeferensi), berformat digital dari penampakan peta, berbentuk koordinat titik-titik, dan simbol-simbol
Universitas Sumatera Utara
mendefinisikan elemen-elemen penggambaran (kartografi), dan dihubungkan dengan data atribut yang disimpan dalam tabel-tabel sebagai penjelasan dari data spasial tersebut (georelational data structure) (Hurvitz, 2003).
Hurvitz (2003) membagi model data spasial kedalam dua kategori dasar, yaitu model data vektor dan model data raster. 1. Model Data Vektor
Model data vektor merepresentasikan setiap fitur ke dalam baris dalam tabel dan bentuk fitur didefinisikan dengan titik x, y dalam space. Fitur-fitur dapat memiliki ciri-ciri yang berbeda lokasi atau titik, garis atau poligon. Lokasi-lokasi seperti alamat customer direpresentasikan sebagai point yang memiliki pasangan koordinat geografis. Garis, seperti sungai atau jalan, direpresentasikan sebagai rangkaian dari pasangan koordinat. Poligon didefinisikan dengan batas dan direpresentasikan dengan poligon tertutup. Semua itu dapat didefinisikan secara legal, seperti paket dari tanah; administratif, seperti kabupaten. Saat menganalisa data vektor, sebagian besar dari analisa melibatkan atribut-atribut dari tabel data layer. Ada tiga macam model data vektor yaitu titik, garis, dan poligon. 2. Model Data Raster
Model data raster merepresentasikan fitur-fitur ke dalam bentuk matrik yang berkelanjutan. Setiap layer merepresentasikan satu atribut (meskipun atribut lain dapat diikutsertakan ke dalam sel matrik). Entiti spasial raster disimpan di dalam layer yang secara fungsionalitas direlasikan dengan unsur-unsur petanya. Contoh sumber entiti spasial raster adalah citra satelit (misalnya Ikonos).
Universitas Sumatera Utara
Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) Indeks Vegetasi adalah pengukuran optis tingkat kehijauan (greenness)
kanopi vegetasi, sifat komposit dari klorofil daun, luas daun, struktur dan tutupan kanopi vegetasi. Indeks vegetasi telah banyak digunakan dalam berbagai penelitian tentang vegetasi skala global. Indeks Vegetasi dapat secara efektif digunakan untuk pemetaan kekeringan, penggurunan (desertifikasi) dan penggundulan hutan (Horning, 2010).
Nilai indeks vegetasi dapat memberikan informasi tentang persentase penutupan vegetasi, indeks tanaman hidup (Leaf Area Index), biomassa tanaman fAPAR (fraction of Absorbed Photosyntheyically Active Radiation), kapasitas fotosintesis dan estimasi penyerapan karbondioksida (CO2) (Horning, 2004). Nilai indeks vegetasi merupakan suatu nilai yang dihasilkan dari persamaan matematika dari beberapa band yang diperoleh dari data peninderaan jarak jauh (citra). Bandband tersebut biasanya adalah band merah (visible) dan band infra merah (Near Infra Red) (Peters, 2007).
Rentang nilai NDVI adalah antara -1,0 hingga +1,0. Nilai yang lebih besar dari 0,1 biasanya menandakan peningkatan derajat kehijauan dan intensitas dari vegetasi. Nilai diantara 0 dan 0,1 umumnya merupakan karakteristik dari bebatuan dan lahan kosong, dan nilai yang kurang dari 0 kemungkinan mengindikasikan awan es, awan air dan salju. Permukaan vegetasi memiliki rentang nilai NDVI 0,1 untuk lahan savanna (padang rumput) hingga 0,8 untuk daerah hutan hujan tropis (Tinambunan, 2006).
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian ini akan dilaksanakan pada Mei-September 2014. Penelitian ini
akan dilakukan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali, Kabupaten Tapanuli Selatan, Sumatera Utara. Analisis data dilakukan di Laboratorium Manajemen Hutan Terpadu, Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
1 : 135000
Gambar 2. Peta Lokasi Penelitian Alat dan Data Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Personal Computer (PC), Software ArcView 3.3, ArcGis 10 dan ERDAS IMAGINE 8.1, Global Positioning System (GPS) dan kamera. Data yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas data spasial : Citra Landsat TM 7 path/row 129/58 Mei 2006 dan Citra Landsat TM 8 path/row 129/58 Mei 2013 dari Glovis, data digital elevation model
Universitas Sumatera Utara
(DEM) dari shuttle radar topography mission (SRTM), peta digital administrasi CADS, peta digital jalan, peta digital sungai dari BPKH Metode Penelitian Pengumpulan data
Data primer diperoleh dari pengambilan titik di lapangan dengan menggunakan GPS sebagai training area. Data sekunder berupa data utama dan data pendukung. Data utama berupa Citra Landsat TM 7 path/row 129/58 Mei 2006 dan Citra Landsat TM 8 path/row 129/58 Mei 2013, data DEM dari SRTM dan data pendukung diperoleh dari Balai Pemantapan Kawasan Hutan (BPKH), dan stakeholder (peneliti, universitas dan lain-lain). Data yang dikumpulkan yaitu data spasial berupa peta digital jalan, peta digital sungai, dan peta digital administrasi. Analisis data 1. Analisis citra untuk pembuatan peta tutupan lahan
Citra Landsat TM 7 dan 8 dianalisis dengan tujuan untuk memperoleh peta penutupan lahan (land cover) dari kawasan yang diteliti. Analisis citra dapat dilakukan dalam empat tahap sebagai berikut:
a. Subset citra, adalah memotong (cropping) citra untuk menentukan daerah kawasan yang diteliti dari kedua citra tersebut.
b. Klasifikasi citra (image classification), untuk mengelompokkan seluruh pixel pada suatu citra ke dalam sejumlah kelas, sedemikian hingga tiap class merepresentasikan suatu entitas dengan properti yang spesifik. Klasifikasi citra yang digunakan yakni klasifikasi terbimbing (supervised classification). Klasifikasi terbimbing adalah proses klasifikasi dengan
Universitas Sumatera Utara
pemilihan kategori informasi yang diinginkan dan memilih training area untuk tiap kategori penutup lahan yang mewakili sebagai kunci interpretasi. c. Uji ketelitian, dilakukan dengan menggunakan metode maksimum likelihood. Uji ketelitian ini bertujuan untuk menguji kebenaran dari hasil interpretasi yang diperoleh dengan cara pengecekan di lapangan serta pengukuran beberapa titik (sampel area) yang dipilih dari setiap bentuk penutupan/penggunaan lahan yang homogen. Besarnya tingkat akurasi akan diperoleh dari hasil uji ketelitian, yang dihitung dari matriks analisis akurasi dengan formulasi sebagai berikut:
Producer′ s accuracy = Xkk × 100% Xkt
User′ s accurasy = Xkk × 100% Xtk
Kappa
accurasy
=
N
∑kr Xkk − ∑rk Xkt Xtk N2 − ∑rk Xkt Xtk
×
100%
Overall accurasy = ∑kr Xkk × 100% N
Keterangan : N = Jumlah semua piksel yang digunakan untuk pengamatan r = Jumlah baris/lajur pada matriks kesalahan (jumlah kelas) Xkk= Jumlah piksel pada kelas bersangkutan (diagonal matriks)
Universitas Sumatera Utara
Xkt = ΣXij (jumlah semua kolom pada baris ke i) Xtk = ΣXij (jumlah semua kolom pada lajur ke j) 2. Pembuatan peta NDVI Nilai NDVI memiliki efektivitas untuk memprediksi sifat permukaan ketika kanopi vegetasi tidak terlalu rapat dan tidak terlalu jarang. Algoritma NDVI diuraikan sebagai berikut :
NDVI= NIR-R / NIR+R Keterangan : NIR : Nilai spektral saluran Near Infrared R : Nilai spektral saluran Red 3. Pembuatan peta ketinggian
Data SRTM ditampalkan dengan daerah penelitian kemudian diubah dalam bentuk file DEM. Proses ini menggunakan fitur export raster and elevation data pada menu file. Kemudian data dalam bentuk file DEM tersebut diteruskan ke grid dengan menggunakan model builder. Setelah diteruskan, data tersebut dikelompokan dalam kelas-kelas sesuai dengan kelas ketinggian yang telah ditentukan sehingga diperoleh peta ketinggian. Kemudian peta ketinggian tersebut diproyeksi dalam koordinat projected dengan datum WGS 84 UTM. 4. Pembuatan peta kelerengan
Prosedur pembuatan peta kelerengan hampir sama dengan pembuatan peta ketinggian. Peta kelerengan diperoleh dari data DEM melalui proses terrain slope.
Universitas Sumatera Utara
5. Pembuatan peta jarak dari jalan Peta buffer diperoleh dengan memanfaatkan perangkat lunak GIS. Peta
digital jaringan jalan dalam bentuk shapefile dipotong sesuai dengan daerah penelitian. Kemudian diolah dengan menggunakan fitur create buffer pada menu theme, sehingga diperoleh peta jarak dari jalan. 6. Pembuatan peta jarak dari sungai
Prosedur pembuatan peta jarak dari sungai hampir sama dengan pembuatan peta jarak dari jalan. Peta acuan yang digunakan adalah peta jaringan sungai dalam bentuk shapefile. 7. Overlay
Analisis spasial dilakukan dengan menumpangsusunkan (overlay) beberapa data spasial (parameter indikator perubahan nilai ndvi) untuk menghasilkan unit pemetaan baru (unit lahan) yang akan digunakan sebagai unit analisis. Secara teknis, proses analisis spasial untuk penentuan analisis tutupan vegetasi hutan menggunakan perangkat lunak GIS dengan bantuan ekstensi geoprocessing. Secara garis besar tahapan dalam analisis spasial untuk penyusunan data spasial (peta) perubahan tutupan vegetasi terdiri dari 4 tahap, yaitu (a) tahap tumpangsusun data spasial, (b) tahap editing data atribut, (c) tahap analisis tabuler, dan (d) presentasi grafis (spasial) hasil analisis. 8. Uji Ketelitian
Dari hasil interpretasi tingkat kerawanan kerusakan lahan hutan dilakukan validasi terhadap kondisi sesungguhnya di lapangan. Untuk itu perlu dilakukan pengecekan lapangan dengan tujuan untuk mengetahui tingkat kerawanan kerusakan lahan hutan pada lokasi rawan kerusakan lahan hutan. Hasil dari
Universitas Sumatera Utara
pengecekan lapangan dengan bantuan alat Global Positioning System (GPS)
dimana fungsinya dapat menentukan keberadaan lokasi contoh tersebut. Uji
ketelitian dilakukan dengan cara ground check (cek lapangan) di beberapa titik
pengamatan yang dipilih sebagai perwakilan dari luas daerah yang diteliti.
Pengambilan titik ini dilakukan dengan mempertimbangkan beberapa hal yakni
biaya, waktu, dan tenaga.
Tabel 1. Pembagian Obyek berdasarkan nilai NDVI
Daerah Pembagian Awan es, awan air, salju Batuan dan lahan kosong Padang rumput dan semak belukar Hutan daerah hangat dan hutan hujan tropis Sumber : Forest Watch Indonesia (2010)
Nilai NDVI
40
Gambar 11. Persentase Kelas Kelerengan di CA. Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
Gambar 12. Peta sebaran kelerengan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
Jarak dari jalan
Sebaran kelas jarak dari jalan di CADS berada pada jarak terendah 0 m -
200 m dan tertinggi > 800 m (Tabel 6.). Jarak dari jalan merupakan indikator yang
sangat menentukan pada perubahan nilai NDVI. Semakin dekat kawasan hutan
dengan jalan, maka tingkat kerawanan konversi lahan akan semakin ekstrim. Peta
sebaran kelas jarak dari jalan di DAS Deli tersaji pada Gambar 14.
Tabel 6. Sebaran jarak dari jalan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali
No Jarak dari Jalan (m)
Luas (Ha)
Luas (%)
1 0 – 200
279,15
5,57
2 201 – 400
319,11
6,37
3 401 – 600
355,50
7,09
4 601 – 800
369,06
7,36
5 > 800
3689,62
73,61
Total
5012,44
100
Luas (%)
80 70 60 50 40 30 20 10 5,57
0 0 - 200
6,37 7,09 7,36
201 - 400
401 - 600
601 - 800
Jarak dari Jalan
73,61 > 800
Gambar 13. Persentase Jarak dari Jalan di CA. Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
Gambar 14. Peta sebaran jarak dari jalan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
Jarak dari sungai
Sebaran kelas jarak dari sungai di CADS berada pada jarak terendah 0 m -
200 m dan tertinggi > 800 m (Tabel 7.). Jarak kawasan hutan ke sungai akan
menjadi pemicu terjadinya konversi lahan hutan ke pertanian. Semakin dekat
dengan air, kecenderungan untuk konversi lahan hutan akan semakin meningkat.
Lahan pertanian membutuhkan banyak air, untuk itu petani biasanya
memanfaatkan air tersebut untuk menyiram tanaman. Peta sebaran kelas jarak dari
sungai di CADS tersaji pada
Gambar 16.
Tabel 7. Sebaran jarak dari sungai di Cagar Alam Dolok Sibual-buali
No Jarak dari Sungai (m)
Luas (Ha)
Luas (%)
1 0 – 200
1187,22
23,69
2 201 – 400
1171,26
23,37
3 401 – 600
1013,38
20,22
4 601 – 800
756,25
15,09
5 > 800
884,34
17,64
Total
5012,45
100
Luas (%)
25 23,69 20 15
23,37
20,22
15,09
17,64
10
5
0 0 – 200
201 – 400
401 – 600
601 – 800
> 800
Jarak dari Sungai
Gambar 15. Grafik Persentase Jarak dari Jalan di CA. Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
Gambar 16. Peta sebaran jarak dari sungai di Cagar Alam Dolok Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
Analisis Indikator Perubahan Nilai NDVI
Analisis dilakukan dengan membangun permodelan spasial dengan
overlay antara parameter penentu perubahan nilai NDVI dengan peta tutupan
lahan kawasan Cagar Alam Dolok Sibual-buali. Kemudian dilihat bagaimana
keadaan faktor biofisik lahan Cagar Alam Dolok Sibual-buali yang kemudian
dihubungkan dengan perubahan nilai NDVI yang terjadi.
Berdasarkan perubahan nilai NDVI yang di dapat dan kemudian di overlay
dengan peta tutupan lahan didapat bahwa perubahan terbanyak yaitu perubahan
kearah hutan lahan kering primer yaitu sebesar 43,56 % dan diikuti hutan lahan
kering sekunder yang memiliki nilai yang tidak jauh berbeda yaitu 42,73 %.
Tabel 8. Persentase Tutupan Lahan Berdasarkan Perubahan Nilai NDVI
Tutupan Lahan
< 0 0 - 0,1 0,2 - 0,3 0,4 - 0,8
(%) (%)
(%)
(%)
Hutan Lahan Kering Primer
0,00 0,00 11,70 31,85
Hutan Lahan Kering Sekunder 0,00 0,00
0,38 42,35
Semak Belukar
0,00 0,01 0,54 3,62
Tubuh Air
0,00 0,13 1,18 1,82
Awan
0,00 0,87 1,69 1,00
Bayangan Awan
0,00 0,75 1,95 0,15
Total
0,00 1,76 17,45 80,79
Total (%)
43,56 42,73 4,17 3,13 3,56 2,86 100,00
Luas (%)
45 42,35
40
35 31,85
30
25
20
15 11,7 10
5 00 0
0,38 00
3,62 0,54 0,01 0
1,82 1,18 1,69 0,13 0,87 1 00
1,95 0,75 0 0,15
LAHAN DI CAGAR ALAM DOLOK SIBUAL-BUALI SKRIPSI
Oleh : Ardiansyah Putra
101201018
PROGRAM STUDI KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Penelitian : Analisis Perubahan Tutupan Vegetasi Berdasarkan Nilai
NDVI dan Faktor Biofisik Lahan di Cagar Alam Dolok
Sibual-buali
Nama
: Ardiansyah Putra
NIM : 101201018
Program Studi : Kehutanan
Minat
: Manajemen Hutan
Ketua
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Anggota
Dr. Anita Zaitunah, S.Hut., M.Sc. NIP: 19730830 200003 2 001
Dr. Muhdi, S.Hut., M.Si. NIP: 19740619 200112 1 002
Mengetahui Ketua Program Studi Kehutanan
Siti Latifah, S.Hut., M.Si., Ph.D NIP: 19710416 200112 2 001
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
ARDIANSYAH PUTRA. Analisis Perubahan Tutupan Vegetasi Berdasarkan Nilai NDVI dan Faktor Biofisik Lahan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali. Dibimbing oleh ANITA ZAITUNAH dan MUHDI
Belum adanya informasi tentang tingkat perubahan indeks vegetasi (NDVI) lahan hutan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali sehingga belum jelasnya perkembangan hutan tersebut dan berkemungkinan telah terjadi kerusakan. Kerusakan hutan akan berdampak terhadap menurunnya fungsi hutan, terutama fungsinya sebagai pengatur tata air, pencegah banjir dan erosi serta penyerapan karbon. Penelitian ini dilakukan di CA. Dolok Sibual-buali pada Mei – September 2014 dengan menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG), Penginderaan Jarak Jauh (PJJ) dan Global Positioning System (GPS) yang merupakan tiga teknologi spasial yang sangat berguna. Analisis spasial dilakukan dengan menumpangsusunkan (overlay) beberapa data spasial (parameter penentu perubahan nilai NDVI) untuk menghasilkan unit pemetaan baru (unit lahan) yang akan digunakan sebagai unit analisis. Hasil penelitian menunjukkan daerah kawasan Cagar Alam Dolok Sibual-buali terjaga dengan baik dengan luasan kelas 0,4 – 0,8 (hutan hujan tropis) menjadi sebesar 4049,71 Ha atau meningkat 32,15% pada tahun 2013 yang sebelumnya sebesar 2438,04 Ha pada tahun 2006. Kawasan hutan lahan kering primer dan sekunder pada Cagar Alam Dolok Sibual-buali yang terluas terletak pada kelas ketinggian 1200 – 1600 mdpl, kelerengan 15 – 25 %, jarak dari jalan > 800 m dan jarak dari sungai 200 – 400 m. Kata kunci: SIG, NDVI, overlay, Cagar Alam Dolok Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
ARDIANSYAH PUTRA. Analysis of Vegetation Cover Change Based on NDVI value and Biophysical Factors Land at Nature Reserve Dolok Sibual-Buali. Supervised by ANITA ZAITUNAH and MUHDI
The absence of information about the level of change in vegetation index (NDVI) of forest land in the Nature Reserve Dolok Sibual-Buali so unclear that forest development and likely has damage. Forest damage will impact on the decrease of forest functions, especially its function as regulator of water management, flood prevention, erosion and carbon sequestration. This research was conducted in CADS in May-September 2009 using Geographic Information System (GIS), Remote Sensing (RS) and Global Positioning System (GPS), which are three very useful spatial technology. Spatial analysis was done by overlaying several spatial data (parameters determining forest damage vulnerability level) to produce a new mapping units (land units) which will be used as the unit of analysis. The results showed regional nature reserve area Dolok Sibual-Buali well preserved with class area from 0.4 to 0.8 (tropical rain forest) amounted to 4049.71 hectares, an increase of 32.15% in 2013 which previously amounted to 2438.04 ha in 2006. Primary and secondary of dry land forest area in nature reserve Dolok Sibual-Buali the widest located at an altitude of class 1200 - 1600 meters above sea level, slope 15-25%, the distance from the streets; 800 m and distance from the river 200-400 m. Keywords: GIS, NDVI, Vegetation Cover Change, overlays, Cagar Alam Dolok
Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di kota Medan pada tanggal 12 Juli 1992 dari pasangan Ibu Sri Wardani dan Bapak M. Irwan (alm). Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara. Pada tahun 2010 penulis lulus dari SMA NEGERI 1 Kisaran dan pada tahun 2010 masuk di Program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara (USU) melalui jalur Ujian Masuk Bersama Perguruan Tinggi Negeri.
Selain mengikuti perkuliahan, penulis aktif mengikuti kegiatan organisasi, yaitu Badan Kenaziran Mushollah Kehutanan USU tahun 2012-2013, Rain Forest Community tahun 2011-2013. Penulis juga menjadi asisten Praktikum Dasar Perlindungan Hutan, dan menjadi asisten lapangan pada fieldtrip praktikum Dendrologi.
Penulis melakukan Praktik Pengenalan Ekosistem Hutan (P2EH) di Taman Hutan Raya Bukit Barisan dan Hutan Pendidikan Gunung Barus, Kabupaten Karo pada tahun 2012. Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di Hutan Tanaman Industri ITCI Hutani Manunggal, Kalimantan Timur dari tanggal 6 Februari - 6 Maret 2014.
Untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan di USU, penulis menyelesaikan skripsi dengan judul “Analisis Perubahan Tutupan Vegetasi Berdasarkan Nilai NDVI dan Faktor Biofisik Lahan di Cagar Alam Dolok Sibualbuali”. Penelitian ini dilakukan dibawah bimbingan Dr. Anita Zaitunah S.Hut., M.Sc. dan Dr. Muhdi S.Hut., M.Si.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisis Perubahan Tutupan Vegetasi Berdasarkan Nilai NDVI dan Faktor Biofisik Lahan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali”. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan di Program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan tutupan vegetasi berdasarkan nilai NDVI dan faktor biofisik lahan di Cagar Alam Dolok Sibualbuali. Analisis tersebut diperoleh dengan pengolahan data Citra Landsat TM 7 dan 8 Tahun 2006 dan 2013 dan data shapefile dari Badan Pemantapan Kawasan Hutan.
Penulis menyampaikan terima kasih kepada komisi pembimbing skripsi yaitu Dr. Anita Zaitunah S.Hut., M.Sc. dan Dr. Muhdi S.Hut., M.Si. dan semua pihak yang telah banyak membantu dan memberi saran dalam penyusunan skripsi ini. Skripsi ini pada akhirnya dapat diselesaikan dengan baik.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Medan, September 2014
Penulis
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ..................................................................................................... i
ABSTRACT ..................................................................................................... ii
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................ iii
KATA PENGANTAR.................................................................................... iv
DAFTAR ISI................................................................................................... v
DAFTAR TABEL .......................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR...................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. ix
PENDAHULUAN Latar Belakang ................................................................................................. 1 Tujuan ............................................................................................................. 2 Manfaat Penelitian .......................................................................................... 2 Kerangka Pemikiran......................................................................................... 3
TINJAUAN PUSTAKA Cagar Alam Dolok Sibual-buali....................................................................... 4 Teknologi Penginderaan Jarak Jauh dan Sistem Informasi Geografis............. 5 Pemodelan Spasial ........................................................................................... 7 Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) ........................................... 9
METODE PENELITIAN Waktu dan Lokasi Penelitian ........................................................................... 10 Alat dan Data Penelitian .................................................................................. 10 Metode Penelitian
Pengumpulan Data.................................................................................. 11 Analisis Data........................................................................................... 11
1. Analisis Citra Untuk Pembuatan Peta Tutupan Lahan ............ 11 2. Pembuatan Peta NDVI.............................................................. 13 3. Pembuatan Peta Ketinggian...................................................... 13 4. Pembuatan Peta Kelerengan ..................................................... 13 5. Pembuatan Peta Jarak dari Jalan............................................... 14 6. Pembuatan Peta Jarak dari Sungai............................................ 14 7. Overlay ..................................................................................... 14 8. Uji Keteletian ........................................................................... 14
HASIL DAN PEMBAHASAN Perubahan Nilai NDVI..................................................................................... 17 Parameter Indikator Kerawanan Kerusakan Hutan.......................................... 18
Tutupan Lahan ........................................................................................ 20 Ketinggian Tempat ................................................................................. 23
Universitas Sumatera Utara
Kelerengan Lahan................................................................................... 25 Jarak dari Jalan ...................................................................................... 27 Jarak dari Sungai ................................................................................... 29 Analisis Indikator Perubahan Nilai NDVI ....................................................... 31 Indikator Ketingian................................................................................. 32 Indikator Kelerengan .............................................................................. 33 Indikator Jarak dari Jalan........................................................................ 34 Indikator Jarak dari Sungai..................................................................... 35 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ...................................................................................................... 37 Saran................................................................................................................. 37 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 38 LAMPIRAN.................................................................................................... 40
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No. Halaman 1. Pembagian Obyek Berdasarkan NDVI .................................................... 15 2. Perubahan Luas dan Persen Nilai NDVI Tahun 2006 Ke 2013 .............. 17 3. Klasifikasi Tutupan Lahan Citra Satelit Landsat TM 8 Tahun 2013 ....... 20 4. Sebaran Ketinggian Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali ........................ 23 5. Sebaran Kelerengan Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali........................ 25 6. Sebaran Jarak Dari Jalan Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali ................. 27 7. Sebaran Jarak Dari Sungai Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali .............. 29 8. Persentase Tutupan Lahan Berdasarkan Perubahan Nilai NDVI.............. 31 9. Analisis Kelas Ketinggian Berdasarkan Tutupan Lahan .......................... 32 10. Analisis Kelas Kelerengan Berdasarkan Tutupan Lahan.......................... 33 11. Analisis Jarak Dari Jalan Berdasarkan Tutupan Lahan ............................ 34 12. Analisis Jarak Dari Sungai Berdasarkan Tutupan Lahan.......................... 35
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No. Halaman
1. Kerangka Pemikiran................................................................................. 2. Peta Lokasi Penelitian ............................................................................. 3. Tahapan Penelitian ................................................................................... 4. Persentase Perubahan Nilai NDVI Tahun 2006 dan 2013 ....................... 5. Peta NDVI Tahun 2006 Cagar Alam Dolok Sibual-Buali ....................... 6. Peta NDVI Tahun 2013 Cagar Alam Dolok Sibual-Buali ....................... 7. Persentase Luas Tutupan Lahan CA. Sibual-buali................................... 8. Peta Sebaran Tutupan Lahan Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali .......... 9. Persentase Kelas Ketinggian di CA. Sibual-buali.................................... 10. Peta Sebaran Ketinggian Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali................. 11. Persentase Kelas Kelerengan di CA. Sibual-buali ................................... 12. Peta Sebaran Kelerengan Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali................ 13. Persentase Jarak dari Jalan di CA. Sibual-buali....................................... 14. Peta Sebaran Jarak Dari Jalan Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali......... 15. Persentase Jarak dari Jalan di CA. Sibual-buali....................................... 16. Peta Sebaran Jarak Dari Sungai Di Cagar Alam Dolok Sibual-Buali...... 17. Persentase Tutupan Lahan Berdasaran Kelas NDVI ............................... 18. Persentase Analisis Terhadap Indikator Kelas Ketinggian ...................... 19. Persentase Analisis Terhadap Indikator Kelas Kelerengan ..................... 20. Persentase Analisis Terhadap Indikator Jarak Dari Jalan ........................ 21. Persentase Analisis Terhadap Indikator Jarak Dari Sungai .....................
3 10 16 17 18 19 20 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
No. Halaman 1. Titik Koordinat Berdasarkan Pada Pengecekan Lapangan Dengan GPS 40 2. Hasil evaluasi separabilitas tutupan lahan citra Landsat TM 8 tahun 2013 42 3. Hasil evaluasi kontingensi tutupan lahan citra Landsat TM 8 tahun 2013 43 4. Peta Sebaran Titik Ground Check Berdasarkan NDVI............................ 44 5. Kondisi Tutupan Lahan Di Lapangan ...................................................... 45 6. Dokumentasi Penelitian .......................................................................... 46
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
ARDIANSYAH PUTRA. Analisis Perubahan Tutupan Vegetasi Berdasarkan Nilai NDVI dan Faktor Biofisik Lahan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali. Dibimbing oleh ANITA ZAITUNAH dan MUHDI
Belum adanya informasi tentang tingkat perubahan indeks vegetasi (NDVI) lahan hutan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali sehingga belum jelasnya perkembangan hutan tersebut dan berkemungkinan telah terjadi kerusakan. Kerusakan hutan akan berdampak terhadap menurunnya fungsi hutan, terutama fungsinya sebagai pengatur tata air, pencegah banjir dan erosi serta penyerapan karbon. Penelitian ini dilakukan di CA. Dolok Sibual-buali pada Mei – September 2014 dengan menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG), Penginderaan Jarak Jauh (PJJ) dan Global Positioning System (GPS) yang merupakan tiga teknologi spasial yang sangat berguna. Analisis spasial dilakukan dengan menumpangsusunkan (overlay) beberapa data spasial (parameter penentu perubahan nilai NDVI) untuk menghasilkan unit pemetaan baru (unit lahan) yang akan digunakan sebagai unit analisis. Hasil penelitian menunjukkan daerah kawasan Cagar Alam Dolok Sibual-buali terjaga dengan baik dengan luasan kelas 0,4 – 0,8 (hutan hujan tropis) menjadi sebesar 4049,71 Ha atau meningkat 32,15% pada tahun 2013 yang sebelumnya sebesar 2438,04 Ha pada tahun 2006. Kawasan hutan lahan kering primer dan sekunder pada Cagar Alam Dolok Sibual-buali yang terluas terletak pada kelas ketinggian 1200 – 1600 mdpl, kelerengan 15 – 25 %, jarak dari jalan > 800 m dan jarak dari sungai 200 – 400 m. Kata kunci: SIG, NDVI, overlay, Cagar Alam Dolok Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
ARDIANSYAH PUTRA. Analysis of Vegetation Cover Change Based on NDVI value and Biophysical Factors Land at Nature Reserve Dolok Sibual-Buali. Supervised by ANITA ZAITUNAH and MUHDI
The absence of information about the level of change in vegetation index (NDVI) of forest land in the Nature Reserve Dolok Sibual-Buali so unclear that forest development and likely has damage. Forest damage will impact on the decrease of forest functions, especially its function as regulator of water management, flood prevention, erosion and carbon sequestration. This research was conducted in CADS in May-September 2009 using Geographic Information System (GIS), Remote Sensing (RS) and Global Positioning System (GPS), which are three very useful spatial technology. Spatial analysis was done by overlaying several spatial data (parameters determining forest damage vulnerability level) to produce a new mapping units (land units) which will be used as the unit of analysis. The results showed regional nature reserve area Dolok Sibual-Buali well preserved with class area from 0.4 to 0.8 (tropical rain forest) amounted to 4049.71 hectares, an increase of 32.15% in 2013 which previously amounted to 2438.04 ha in 2006. Primary and secondary of dry land forest area in nature reserve Dolok Sibual-Buali the widest located at an altitude of class 1200 - 1600 meters above sea level, slope 15-25%, the distance from the streets; 800 m and distance from the river 200-400 m. Keywords: GIS, NDVI, Vegetation Cover Change, overlays, Cagar Alam Dolok
Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Latar Belakang Perencanaan dan pengelolaan sumber daya hutan yang baik terutama
melakukan analisis perubahan NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) suatu lahan, khususnya hutan diperlukan untuk menjaga kelestariannya. Untuk itu, diperlukan informasi yang memadai yang bisa dipakai oleh pengambil keputusan, termasuk diantaranya informasi spasial. Akurasi tinggi, kebutuhan akan data terkini, dan cakupan areal yang luas mengenai suatu kondisi lahan dapat direalisasikan dengan analisis Sistem Informasi Geografis (SIG), Penginderaan Jarak Jauh (PJJ) dan Global Positioning System (GPS) yang merupakan tiga teknologi spasial yang sangat berguna untuk memantau tingkat perubahan indeks vegetasi hutan.
Kerusakan sumberdaya hutan yang terjadi saat ini telah menyebabkan terganggunya keseimbangan lingkungan hidup dan daerah aliran sungai (DAS) seperti tercermin pada sering terjadinya erosi, banjir, kekeringan, pendangkalan sungai dan waduk serta saluran irigasi (Asdak, 1995). Tekanan yang besar terhadap sumber daya alam oleh aktivitas manusia, salah satunya dapat ditunjukkan adanya perubahan penutupan lahan begitu cepat.
Belum adanya informasi tentang tingkat perubahan indeks vegetasi (NDVI) lahan hutan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali sehingga belum jelasnya perkembangan hutan tersebut dan kemungkinan telah terjadi kerusakan. Kegiatan perusakan lahan hutan akan berdampak terhadap menurunnya fungsi hutan, terutama fungsinya sebagai pengatur tata air, pencegah banjir dan erosi serta penyerapan karbon. Luasan hutan yang semakin berkurang di suatu daerah akan
Universitas Sumatera Utara
berdampak pada daerah itu sendiri dan sekitarnya. Salah satu dampak serius dari kerusakan hutan ini adalah banjir dan longsor. Bertitik tolak dari permasalahan diatas maka dalam penelitian ini akan dilakukan analisis perubahan indeks vegetasi hutan dengan penginderaan jarak jauh dan sistem informasi geografis di Cagar Alam Dolok Sibual-buali. Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui perubahan tutupan vegetasi berdasarkan nilai NDVI dan faktor biofisik lahan di Cagar Alam Dolok Sibualbuali. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai perubahan tutupan vegetasi berdasarkan nilai NDVI dan faktor biofisik lahan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali sehingga dapat digunakan sebagai informasi/masukan bagi pihak-pihak yang berkepentingan untuk pencegahan kerusakan hutan yang semakin besar di masa yang akan datang.
Universitas Sumatera Utara
Kerangka Pemikiran Alur kerangka pemikiran dari penelitian ini disajikan dalam Gambar 1
sebagai berikut:
Sistem Pengelolaan Hutan
Perubahan Nilai NDVI
Kondisi biofisik - Ketinggian tempat - Kelerengan lahan - Jarak dari jalan - Jarak dari sungai - Jenis tutupan lahan - Kerapatan tegakan
Analisis perubahan nilai NDVI di CADS
Gambar 1. Kerangka pemikiran
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Cagar Alam Dolok Sibual-buali Berdasarkan Undang-Undang No. 41 Tahun 1999 tentang Kehutanan,
Hutan Suaka Alam ialah kawasan hutan yang karena sifatnya diperuntukkan secara khusus untuk perlindungan alam hayati dan/atau manfaat-manfaat lainnya, yaitu:
a. Hutan Suaka Alam yang berhubungan dengan keadaan alamnya yang khas termasuk alam hewani dan nabati, perlu dilindungi untuk kepentigan ilmu pengetahuan dan kebudayaan disebut Cagar Alam.
b. Hutan Suaka Alam yang ditetapkan sebagai suatu tempat hidup margasatwa yang mempunyai nilai khas bagi ilmu pengetahuan dan kebudayaan serta merupakan kekayaan dan kebanggaan nasional disebut Suaka Margasatwa. Cagar Alam Dolok Sibual-buali (CADS) merupakan salah satu kawasan
konservasi di Sumatera Utara yang kaya dengan keanekaragaman hayati berupa spesies tumbuhan dan satwaliar (Hasibuan, 2011). Hutan Sibual-buali ditetapkan sebagai kawasan cagar alam pada tanggal 8 April 1982 sesuai dengan keputusan Menteri Pertanian No. 215/Kpts/Um/14/1982, dengan luas keseluruhan mencapai lebih kurang 5.000 ha. Kawasan Cagar Alam Dolok Sibual-buali termasuk pada tipe hutan pegunungan dengan ketinggian antara 800-1.319 m di atas permukaan laut (mdpl) (BBKSDA, 2002).
Pegunungan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali memiliki lereng agak curam sampai curam dan didominasi kelerengan antara 25-40%. Sekitar 1,8% kawasan hutan Cagar Alam Dolok Sibual-buali merupakan bagian dari Daerah
Universitas Sumatera Utara
Aliran Sungai (DAS) Batang Toru yang masih terdapat hutan alam yang relatif utuh seluas kurang lebih 140.000 ha (Perbatakusuma et al., 2006). Teknologi Penginderaan Jarak Jauh dan Sistem Informasi Geografis
Sistem informasi geografis mempunyai kemampuan analisis terhadap data spasial untuk keperluan manipulasi maupun permodelan. Fungsi analisis ini dijalankan memakai data spasial dan data atribut. Sistem ini menjawab berbagai pertanyaan yang dikembangkan dari data yang ada menjadi suatu persoalan yang relevan. Data spasial dan sistem informasi geografis hanya merupakan model penyajian yang merefleksikan berbagai aspek realitas dunia nyata, sedangkan untuk meningkatkan peran data dalam pengambilan keputusan mengenai kenyataan tersebut, suatu model harus ditampilkan untuk menggambarkan obyek –obyek termasuk manyajikan hubungan antar obyek (Arifin et al, 2006).
Teknologi yang digunakan dalam sistem informasi geografis memperluas penggunaan peta, model-model kartografi dan statistik spasial dengan memberikan kemampuan analisis, tidak hanya tersedia untuk pengembangan model medan kompleks dan pengujian masalah bentang lahan serta masalah penggunaan lahan. Saat ini penggunaan SIG yang paling umum adalah untuk pembuatan peta tematik kota dan memberikan revisi peta-peta tersebut (Howard, 1996).
Penginderaan jauh dapat digunakan untuk analisis perhitungan beberapa sifat fisik antara lain arah lereng dan kemiringan lereng dari peta Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) atau dari interpolasi kontur menjadi peta Digital Elevation Model (DEM). Dengan data DEM juga dapat dianalisis topografi di suatu DAS dan kelas kemiringan lereng masing-masing satuan lahan.
Universitas Sumatera Utara
Karakteristik kondisi fisik suatu lahan DAS didominasi oleh faktor topografi di suatu wilayah dan kelas kemiringan lereng. Dimana DAS yang didominasi kemiringan lereng yang curam dan topografi perbukitan atau pegunungan maka akan berpotensi terhadap kekritisan suatu DAS. Parameter tersebut dari kemiringan lereng, topografi dan ketinggian tempat suatu wilayah dapat dihitung atau dianalisis dengan penginderaan jauh (Harjadi et al, 2007).
ArcView merupakan salah satu perangkat lunak (software) desktop Sistem Informasi Geografis (SIG) dan pemetaan yang dikembangkan oleh ESRI. ArcView memiliki kemampuan-kemampuan untuk melakukan visualisasi, mengexplore, menjawab query (baik basis data spasial maupun non-spasial), menganalisis data secara geografis, dan sebagainya. Secara umum kemampuan ArcView dapat dilihat melalui uraian berikut :
a. Pertukaran data, membaca dan menuliskan data dari dan ke dalam format perangkat lunak SIG lainnya.
b. Melakukan analisis statistik dan operasi-operasi matematis c. Menampilkan informasi (basisdata) spasial maupun atribut d. Menghubungkan informasi spasial dengan atribut-atributnya yang terdapat
(disimpan) dalam basisdata atribut e. Melakukan fungsi-fungsi dasar SIG seperti analisis sederhana spasial f. Membuat peta tematik g. Meng-customize aplikasi dengan menggunakan bahasa skrip atau bahasa
pemrograman sederhana
Universitas Sumatera Utara
h. Melakukan fungsi-fungsi SIG khusus lainnya (dengan menggunakan extension yang ditujukan untuk mendukung penggunaan perangkat lunak SIG ArcView)
(Lo, 1995). Pemodelan Spasial
SIG dengan penyederhanaannya melakukan pendekatan terutama secara spasial dan non spasial. Analisis spasial dalam SIG berusaha menerangkan fenomena dunia nyata melalui model dunia nyata (real world model). Model dunia nyata ditujukan untuk mengurangi kompleksitas dengan mengambil fenomena-fenomena tertentu saja yang sejalan dengan tujuan. Model dunia nyata selanjutnya diterangkan melalui model data. Proses interpretasi fenomena alami dengan menggunakan model dunia nyata dan model data disebut dengan pemodelan data (Bernhardsen, 1998).
Model merupakan representasi dari realita. Tujuan pembuatan model adalah untuk membantu mengerti, menggambarkan, atau memprediksi bagaimana suatu fenomena bekerja di dunia nyata melalui penyederhanaan bentuk fenomena tersebut. Pemodelan spasial terdiri dari sekumpulan proses yang dilakukan pada data spasial untuk menghasilkan suatu informasi umumnya dalam bentuk peta. (Prahasta, 2002).
Data yang mengendalikan SIG adalah data spasial. Setiap fungsionalitas yang membuat SIG dibedakan dari lingkungan analisis lainnya adalah karena berakar pada keaslian data spasial. Data spasial menjelaskan fenomena geografi terkait dengan lokasi relatif terhadap permukaan bumi (georeferensi), berformat digital dari penampakan peta, berbentuk koordinat titik-titik, dan simbol-simbol
Universitas Sumatera Utara
mendefinisikan elemen-elemen penggambaran (kartografi), dan dihubungkan dengan data atribut yang disimpan dalam tabel-tabel sebagai penjelasan dari data spasial tersebut (georelational data structure) (Hurvitz, 2003).
Hurvitz (2003) membagi model data spasial kedalam dua kategori dasar, yaitu model data vektor dan model data raster. 1. Model Data Vektor
Model data vektor merepresentasikan setiap fitur ke dalam baris dalam tabel dan bentuk fitur didefinisikan dengan titik x, y dalam space. Fitur-fitur dapat memiliki ciri-ciri yang berbeda lokasi atau titik, garis atau poligon. Lokasi-lokasi seperti alamat customer direpresentasikan sebagai point yang memiliki pasangan koordinat geografis. Garis, seperti sungai atau jalan, direpresentasikan sebagai rangkaian dari pasangan koordinat. Poligon didefinisikan dengan batas dan direpresentasikan dengan poligon tertutup. Semua itu dapat didefinisikan secara legal, seperti paket dari tanah; administratif, seperti kabupaten. Saat menganalisa data vektor, sebagian besar dari analisa melibatkan atribut-atribut dari tabel data layer. Ada tiga macam model data vektor yaitu titik, garis, dan poligon. 2. Model Data Raster
Model data raster merepresentasikan fitur-fitur ke dalam bentuk matrik yang berkelanjutan. Setiap layer merepresentasikan satu atribut (meskipun atribut lain dapat diikutsertakan ke dalam sel matrik). Entiti spasial raster disimpan di dalam layer yang secara fungsionalitas direlasikan dengan unsur-unsur petanya. Contoh sumber entiti spasial raster adalah citra satelit (misalnya Ikonos).
Universitas Sumatera Utara
Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) Indeks Vegetasi adalah pengukuran optis tingkat kehijauan (greenness)
kanopi vegetasi, sifat komposit dari klorofil daun, luas daun, struktur dan tutupan kanopi vegetasi. Indeks vegetasi telah banyak digunakan dalam berbagai penelitian tentang vegetasi skala global. Indeks Vegetasi dapat secara efektif digunakan untuk pemetaan kekeringan, penggurunan (desertifikasi) dan penggundulan hutan (Horning, 2010).
Nilai indeks vegetasi dapat memberikan informasi tentang persentase penutupan vegetasi, indeks tanaman hidup (Leaf Area Index), biomassa tanaman fAPAR (fraction of Absorbed Photosyntheyically Active Radiation), kapasitas fotosintesis dan estimasi penyerapan karbondioksida (CO2) (Horning, 2004). Nilai indeks vegetasi merupakan suatu nilai yang dihasilkan dari persamaan matematika dari beberapa band yang diperoleh dari data peninderaan jarak jauh (citra). Bandband tersebut biasanya adalah band merah (visible) dan band infra merah (Near Infra Red) (Peters, 2007).
Rentang nilai NDVI adalah antara -1,0 hingga +1,0. Nilai yang lebih besar dari 0,1 biasanya menandakan peningkatan derajat kehijauan dan intensitas dari vegetasi. Nilai diantara 0 dan 0,1 umumnya merupakan karakteristik dari bebatuan dan lahan kosong, dan nilai yang kurang dari 0 kemungkinan mengindikasikan awan es, awan air dan salju. Permukaan vegetasi memiliki rentang nilai NDVI 0,1 untuk lahan savanna (padang rumput) hingga 0,8 untuk daerah hutan hujan tropis (Tinambunan, 2006).
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian ini akan dilaksanakan pada Mei-September 2014. Penelitian ini
akan dilakukan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali, Kabupaten Tapanuli Selatan, Sumatera Utara. Analisis data dilakukan di Laboratorium Manajemen Hutan Terpadu, Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
1 : 135000
Gambar 2. Peta Lokasi Penelitian Alat dan Data Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Personal Computer (PC), Software ArcView 3.3, ArcGis 10 dan ERDAS IMAGINE 8.1, Global Positioning System (GPS) dan kamera. Data yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas data spasial : Citra Landsat TM 7 path/row 129/58 Mei 2006 dan Citra Landsat TM 8 path/row 129/58 Mei 2013 dari Glovis, data digital elevation model
Universitas Sumatera Utara
(DEM) dari shuttle radar topography mission (SRTM), peta digital administrasi CADS, peta digital jalan, peta digital sungai dari BPKH Metode Penelitian Pengumpulan data
Data primer diperoleh dari pengambilan titik di lapangan dengan menggunakan GPS sebagai training area. Data sekunder berupa data utama dan data pendukung. Data utama berupa Citra Landsat TM 7 path/row 129/58 Mei 2006 dan Citra Landsat TM 8 path/row 129/58 Mei 2013, data DEM dari SRTM dan data pendukung diperoleh dari Balai Pemantapan Kawasan Hutan (BPKH), dan stakeholder (peneliti, universitas dan lain-lain). Data yang dikumpulkan yaitu data spasial berupa peta digital jalan, peta digital sungai, dan peta digital administrasi. Analisis data 1. Analisis citra untuk pembuatan peta tutupan lahan
Citra Landsat TM 7 dan 8 dianalisis dengan tujuan untuk memperoleh peta penutupan lahan (land cover) dari kawasan yang diteliti. Analisis citra dapat dilakukan dalam empat tahap sebagai berikut:
a. Subset citra, adalah memotong (cropping) citra untuk menentukan daerah kawasan yang diteliti dari kedua citra tersebut.
b. Klasifikasi citra (image classification), untuk mengelompokkan seluruh pixel pada suatu citra ke dalam sejumlah kelas, sedemikian hingga tiap class merepresentasikan suatu entitas dengan properti yang spesifik. Klasifikasi citra yang digunakan yakni klasifikasi terbimbing (supervised classification). Klasifikasi terbimbing adalah proses klasifikasi dengan
Universitas Sumatera Utara
pemilihan kategori informasi yang diinginkan dan memilih training area untuk tiap kategori penutup lahan yang mewakili sebagai kunci interpretasi. c. Uji ketelitian, dilakukan dengan menggunakan metode maksimum likelihood. Uji ketelitian ini bertujuan untuk menguji kebenaran dari hasil interpretasi yang diperoleh dengan cara pengecekan di lapangan serta pengukuran beberapa titik (sampel area) yang dipilih dari setiap bentuk penutupan/penggunaan lahan yang homogen. Besarnya tingkat akurasi akan diperoleh dari hasil uji ketelitian, yang dihitung dari matriks analisis akurasi dengan formulasi sebagai berikut:
Producer′ s accuracy = Xkk × 100% Xkt
User′ s accurasy = Xkk × 100% Xtk
Kappa
accurasy
=
N
∑kr Xkk − ∑rk Xkt Xtk N2 − ∑rk Xkt Xtk
×
100%
Overall accurasy = ∑kr Xkk × 100% N
Keterangan : N = Jumlah semua piksel yang digunakan untuk pengamatan r = Jumlah baris/lajur pada matriks kesalahan (jumlah kelas) Xkk= Jumlah piksel pada kelas bersangkutan (diagonal matriks)
Universitas Sumatera Utara
Xkt = ΣXij (jumlah semua kolom pada baris ke i) Xtk = ΣXij (jumlah semua kolom pada lajur ke j) 2. Pembuatan peta NDVI Nilai NDVI memiliki efektivitas untuk memprediksi sifat permukaan ketika kanopi vegetasi tidak terlalu rapat dan tidak terlalu jarang. Algoritma NDVI diuraikan sebagai berikut :
NDVI= NIR-R / NIR+R Keterangan : NIR : Nilai spektral saluran Near Infrared R : Nilai spektral saluran Red 3. Pembuatan peta ketinggian
Data SRTM ditampalkan dengan daerah penelitian kemudian diubah dalam bentuk file DEM. Proses ini menggunakan fitur export raster and elevation data pada menu file. Kemudian data dalam bentuk file DEM tersebut diteruskan ke grid dengan menggunakan model builder. Setelah diteruskan, data tersebut dikelompokan dalam kelas-kelas sesuai dengan kelas ketinggian yang telah ditentukan sehingga diperoleh peta ketinggian. Kemudian peta ketinggian tersebut diproyeksi dalam koordinat projected dengan datum WGS 84 UTM. 4. Pembuatan peta kelerengan
Prosedur pembuatan peta kelerengan hampir sama dengan pembuatan peta ketinggian. Peta kelerengan diperoleh dari data DEM melalui proses terrain slope.
Universitas Sumatera Utara
5. Pembuatan peta jarak dari jalan Peta buffer diperoleh dengan memanfaatkan perangkat lunak GIS. Peta
digital jaringan jalan dalam bentuk shapefile dipotong sesuai dengan daerah penelitian. Kemudian diolah dengan menggunakan fitur create buffer pada menu theme, sehingga diperoleh peta jarak dari jalan. 6. Pembuatan peta jarak dari sungai
Prosedur pembuatan peta jarak dari sungai hampir sama dengan pembuatan peta jarak dari jalan. Peta acuan yang digunakan adalah peta jaringan sungai dalam bentuk shapefile. 7. Overlay
Analisis spasial dilakukan dengan menumpangsusunkan (overlay) beberapa data spasial (parameter indikator perubahan nilai ndvi) untuk menghasilkan unit pemetaan baru (unit lahan) yang akan digunakan sebagai unit analisis. Secara teknis, proses analisis spasial untuk penentuan analisis tutupan vegetasi hutan menggunakan perangkat lunak GIS dengan bantuan ekstensi geoprocessing. Secara garis besar tahapan dalam analisis spasial untuk penyusunan data spasial (peta) perubahan tutupan vegetasi terdiri dari 4 tahap, yaitu (a) tahap tumpangsusun data spasial, (b) tahap editing data atribut, (c) tahap analisis tabuler, dan (d) presentasi grafis (spasial) hasil analisis. 8. Uji Ketelitian
Dari hasil interpretasi tingkat kerawanan kerusakan lahan hutan dilakukan validasi terhadap kondisi sesungguhnya di lapangan. Untuk itu perlu dilakukan pengecekan lapangan dengan tujuan untuk mengetahui tingkat kerawanan kerusakan lahan hutan pada lokasi rawan kerusakan lahan hutan. Hasil dari
Universitas Sumatera Utara
pengecekan lapangan dengan bantuan alat Global Positioning System (GPS)
dimana fungsinya dapat menentukan keberadaan lokasi contoh tersebut. Uji
ketelitian dilakukan dengan cara ground check (cek lapangan) di beberapa titik
pengamatan yang dipilih sebagai perwakilan dari luas daerah yang diteliti.
Pengambilan titik ini dilakukan dengan mempertimbangkan beberapa hal yakni
biaya, waktu, dan tenaga.
Tabel 1. Pembagian Obyek berdasarkan nilai NDVI
Daerah Pembagian Awan es, awan air, salju Batuan dan lahan kosong Padang rumput dan semak belukar Hutan daerah hangat dan hutan hujan tropis Sumber : Forest Watch Indonesia (2010)
Nilai NDVI
40
Gambar 11. Persentase Kelas Kelerengan di CA. Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
Gambar 12. Peta sebaran kelerengan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
Jarak dari jalan
Sebaran kelas jarak dari jalan di CADS berada pada jarak terendah 0 m -
200 m dan tertinggi > 800 m (Tabel 6.). Jarak dari jalan merupakan indikator yang
sangat menentukan pada perubahan nilai NDVI. Semakin dekat kawasan hutan
dengan jalan, maka tingkat kerawanan konversi lahan akan semakin ekstrim. Peta
sebaran kelas jarak dari jalan di DAS Deli tersaji pada Gambar 14.
Tabel 6. Sebaran jarak dari jalan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali
No Jarak dari Jalan (m)
Luas (Ha)
Luas (%)
1 0 – 200
279,15
5,57
2 201 – 400
319,11
6,37
3 401 – 600
355,50
7,09
4 601 – 800
369,06
7,36
5 > 800
3689,62
73,61
Total
5012,44
100
Luas (%)
80 70 60 50 40 30 20 10 5,57
0 0 - 200
6,37 7,09 7,36
201 - 400
401 - 600
601 - 800
Jarak dari Jalan
73,61 > 800
Gambar 13. Persentase Jarak dari Jalan di CA. Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
Gambar 14. Peta sebaran jarak dari jalan di Cagar Alam Dolok Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
Jarak dari sungai
Sebaran kelas jarak dari sungai di CADS berada pada jarak terendah 0 m -
200 m dan tertinggi > 800 m (Tabel 7.). Jarak kawasan hutan ke sungai akan
menjadi pemicu terjadinya konversi lahan hutan ke pertanian. Semakin dekat
dengan air, kecenderungan untuk konversi lahan hutan akan semakin meningkat.
Lahan pertanian membutuhkan banyak air, untuk itu petani biasanya
memanfaatkan air tersebut untuk menyiram tanaman. Peta sebaran kelas jarak dari
sungai di CADS tersaji pada
Gambar 16.
Tabel 7. Sebaran jarak dari sungai di Cagar Alam Dolok Sibual-buali
No Jarak dari Sungai (m)
Luas (Ha)
Luas (%)
1 0 – 200
1187,22
23,69
2 201 – 400
1171,26
23,37
3 401 – 600
1013,38
20,22
4 601 – 800
756,25
15,09
5 > 800
884,34
17,64
Total
5012,45
100
Luas (%)
25 23,69 20 15
23,37
20,22
15,09
17,64
10
5
0 0 – 200
201 – 400
401 – 600
601 – 800
> 800
Jarak dari Sungai
Gambar 15. Grafik Persentase Jarak dari Jalan di CA. Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
Gambar 16. Peta sebaran jarak dari sungai di Cagar Alam Dolok Sibual-buali
Universitas Sumatera Utara
Analisis Indikator Perubahan Nilai NDVI
Analisis dilakukan dengan membangun permodelan spasial dengan
overlay antara parameter penentu perubahan nilai NDVI dengan peta tutupan
lahan kawasan Cagar Alam Dolok Sibual-buali. Kemudian dilihat bagaimana
keadaan faktor biofisik lahan Cagar Alam Dolok Sibual-buali yang kemudian
dihubungkan dengan perubahan nilai NDVI yang terjadi.
Berdasarkan perubahan nilai NDVI yang di dapat dan kemudian di overlay
dengan peta tutupan lahan didapat bahwa perubahan terbanyak yaitu perubahan
kearah hutan lahan kering primer yaitu sebesar 43,56 % dan diikuti hutan lahan
kering sekunder yang memiliki nilai yang tidak jauh berbeda yaitu 42,73 %.
Tabel 8. Persentase Tutupan Lahan Berdasarkan Perubahan Nilai NDVI
Tutupan Lahan
< 0 0 - 0,1 0,2 - 0,3 0,4 - 0,8
(%) (%)
(%)
(%)
Hutan Lahan Kering Primer
0,00 0,00 11,70 31,85
Hutan Lahan Kering Sekunder 0,00 0,00
0,38 42,35
Semak Belukar
0,00 0,01 0,54 3,62
Tubuh Air
0,00 0,13 1,18 1,82
Awan
0,00 0,87 1,69 1,00
Bayangan Awan
0,00 0,75 1,95 0,15
Total
0,00 1,76 17,45 80,79
Total (%)
43,56 42,73 4,17 3,13 3,56 2,86 100,00
Luas (%)
45 42,35
40
35 31,85
30
25
20
15 11,7 10
5 00 0
0,38 00
3,62 0,54 0,01 0
1,82 1,18 1,69 0,13 0,87 1 00
1,95 0,75 0 0,15