Pendekatan Baru untuk Verifikasi Integritas Peta Digital Berbasis Fitur Menggunakan Fragile Watermark
PENDEKATAN BARU UNTUK VERIFIKASI INTEGRITAS
PETA DIGITAL BERBASIS FITUR MENGGUNAKAN
FRAGILE WATERMARK
YUDHY HARYANTO WIJAYA
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pendekatan Baru untuk
Verifikasi Integritas Peta Digital Berbasis Fitur Menggunakan Fragile Watermark
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, April 2014
Yudhy Haryanto Wijaya
NIM G64104026
ABSTRAK
YUDHY HARYANTO WIJAYA. Pendekatan Baru untuk Verifikasi Integritas
Peta Digital Berbasis Fitur Menggunakan Fragile Watermark. Dibimbing oleh
SHELVIE NIDYA NEYMAN.
Penerapan watermark dapat mengubah koordinat fitur dalam peta vektor.
Teknik fragile watermarking diterapkan untuk menjaga keaslian peta dan
mengetahui fitur yang mengalami perubahan. Teknik fragile watermarking yang
dikembangkan memberikan watermark ke setiap fitur peta. Pengujian kualitas
dilakukan dengan menghitung distorsi (RMSE) tiap titik koordinat akibat
penyisipan watermark, tiap titik koordinat diproyeksikan untuk mengetahui
pergeseran di dunia nyata. Pengujian integritas peta terhadap serangan dilakukan
dengan perbandingan nilai watermark tersimpan dan yang dibangkitkan kembali.
Serangan dilakukan dengan memanipulasi peta dengan menggeser, menambah
dan menghapus koordinat peta. Teknik ini menghasilkan distorsi pada skala 10-4
dan 10-7 meter pada pergeseran di dunia nyata sehingga sangat sulit untuk
dideteksi secara visual hingga skala peta 1:1. Teknik ini memberikan koordinat
tambahan untuk penyisipan watermark sehingga ukuran berkas menjadi
bertambah.
Kata kunci: distorsi, fragile watermarking, integritas, watermark
ABSTRACT
YUDHY HARYANTO WIJAYA. New Approach To Verify Integrity of Digital
Map Based Features Using Fragile Watermarking. Supervised by SHELVIE
NIDYA NEYMAN.
Watermarking can change the coordinates of features in map vector. Fragile
watermarking technique is implemented to maintain the authenticity of the map
and determine which features have been changed. Fragile watermarking technique
was developed to giving watermark to each map feature. Quality testing was
conducted by calculating the coordinates of each point of distortion due to
watermark embedding, and the coordinates of each point are projected to calculate
the shift in the real world. Testing the integrity of a map of the attack is done by
comparing the value of the stored watermark and regenerated watermark. The
attacks is done by manipulating the map by moving, adding and deleting map
coordinates. This technique produces distortion on a scale of 10-4 and 10-7 meters
distortion in the real world, so it is very difficult to detect visually to scale 1:1
map. This technique gives an additional coordinate for embedding watermark so
consequently is berkas size be increased.
Keywords: distortion, fragile watermarking, integrity, watermark
PENDEKATAN BARU UNTUK VERIFIKASI INTEGRITAS
PETA DIGITAL BERBASIS FITUR MENGGUNAKAN
FRAGILE WATERMARK
YUDHY HARYANTO WIJAYA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Komputer
pada
Departemen Ilmu Komputer
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Pendekatan Baru untuk Verifikasi Integritas Peta Digital Berbasis
Fitur Menggunakan Fragile Watermark
Nama
: Yudhy Haryanto Wijaya
NIM
: G64104026
Disetujui oleh
Shelvie Nidya Neyman, SKom MSi
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Agus Buono, MSi MKom
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan September 2012 ini ialah
keamanan peta digital, dengan judul Pendekatan Baru untuk Verifikasi Integritas
Peta Digital Berbasis Fitur Menggunakan Fragile Watermark. Tak lupa penulis
sampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Ibu saya Husnawa binti Busri dan ayah saya Xaveer Uslan Bin Mohctar
atas dukungan dan doa.
2. Ibu Shelvie Nidya Neyman, Skom MSi selaku pembimbing yang
memberikan saran, arahan selama penelitian berlangsung.
3. Endang Purnama Giri, SKom MKom dan Karlisa Priandana, ST MEng
selaku dosen penguji.
4. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada teman-teman
mahasiswa jurusan Ilmu Komputer Alih Jenis angkatan 5 serta temanteman yang turut memberikan dukungan kepada penulis dalam
menyelesaikan penelitian.
Penulis menyadari tulisan skripsi ini masih jauh dari kata sempurna. Semoga
karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2014
Yudhy Haryanto Wijaya
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE
3
Peta Vektor
4
Ekstraksi Fitur
5
Ekstraksi Koordinat
5
Pembuatan Watermark
5
Penyisipan Koordinat Baru
5
Penyisipan Watermark
8
Pengujian Kualitas Peta
8
Ekstraksi Watermark
9
Penghapusan Koordinat
9
Verifikasi Integritas Peta
9
Lingkungan Pengembangan Sistem
HASIL DAN PEMBAHASAN
10
10
Hasil Pengujian
10
Pengujian Implementasi
11
Analisis Kualitas Hasil
12
Pengujian Integritas Peta
13
SIMPULAN DAN SARAN
15
Simpulan
15
Saran
15
DAFTAR PUSTAKA
15
LAMPIRAN
17
RIWAYAT HIDUP
23
DAFTAR TABEL
1
Data pengujian
10
2
RMSE peta setelah penyisipan watermark
12
3
Perubahan ukuran berkas
13
4
Pergeseran objek
13
5
Penambahan objek
13
6
Penghapusan objek
14
DAFTAR GAMBAR
1
Skema proses penyisipan watermark
3
2
Skema proses verifikasi integeritas watermark
4
3
Pembangkitan watermark
5
4
Fitur dengan 2 titik koordinat asli dan penambahan koordinat baru
7
5
Fitur dengan 4 titik koordinat dan penambahan koordinat baru
7
6
Penghapusan koordinat tambahan
9
7
Atribut peta BGR_ROAD
11
8
Koordinat asli
11
9
Koordinat setelah penyisipan watermark
11
10 Hasil uji integritas satu fitur
12
11 Hasil verifikasi fitur
14
DAFTAR LAMPIRAN
1
Posisi koordinat tambahan
17
2
Proyeksi koordinat lintang bujur (Geografis) ke grid (UTM)
20
3
Proyeksi koordinat grid (UTM) ke lintang bujur (Geografis)
22
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Peta digital merupakan peta yang digambar dan diolah dengan bantuan
komputer. Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 8 Tahun
2013 tentang Ketelitian Peta Rencana Tata Ruang, peta adalah gambaran dari
unsur alam dan atau unsur buatan manusia yang berada di atas maupun di bawah
permukaan bumi yang digambar pada bidang datar dengan suatu skala. Peta
digital memiliki akurasi tinggi dan penskalaan yang lebih baik daripada peta yang
tercetak. Peta digital tidak hanya lebih mudah disimpan dan dipublikasikan tapi
juga lebih mudah dimodifikasi (Zheng dan You 2009). Untuk itu, diperlukan cara
untuk memeriksa integritas dari peta apakah sudah dimodifikasi dan bagian mana
yang dimodifikasi.
Digital Watermarking merupakan salah satu teknik yang dapat digunakan
untuk melindungi data digital sekaligus memeriksa keaslian data digital tersebut.
Neyman et al. (2013) menyebut ada 4 karakteristik utama digital watermark yang
harus dimiliki, yaitu: fidelity (tidak banyak menurunkan kualitas data), invisibility
(secara persepsi tidak terlihat), robustness (kuat terhadap serangan namun
karakteristik ini tidak digunakan pada integritas data), blind (proses ekstraksi tidak
membutuhkan media digital maupun watermark asli). Zheng dan You (2009)
membagi digital watermarking dalam 2 tipe yaitu robust digital watermark dan
fragile digital watermarking. Robust digital watermark adalah watermark yang
sulit untuk dihapus, tahan terhadap berbagai serangan, digunakan sebagai sebagai
perlindungan hak cipta. Fragile digital watermarking adalah watermark yang
tidak tahan terhadap serangan. Sedikit serangan pada data akan mengakibatkan
perbedaan antara watermark yang tersimpan dan watermark yang asli dapat
digunakan untuk mengidentifikasi apakah data telah mengalami perubahan
sehingga fragile digital watermark dapat digunakan untuk verifikasi integritas
data digital.
Fragile digital watermark tidak membutuhkan penambahan informasi
autentikasi pada akhir data digital karena nilai watermark dapat disisipkan secara
merata pada seluruh bagian data digital sehingga meningkatkan keamanan data
(Zheng dan You 2009). Serangan pada data digital dapat diketahui dengan mudah
menggunakan kriptografi fungsi hash, namun teknik ini tidak memiliki
kemampuan untuk menujukkan di mana perubahan yang terjadi pada data digital.
Fragile watermark dapat digunakan untuk mengetahui bagian data yang
mengalami perubahan dan sejauh mana perubahan terjadi. Teknik ini bahkan
mampu memulihkan data yang telah mengalami perubahan (Zheng dan You
2009).
Peta digital dibagi menjadi peta raster dan peta vektor. Peta raster sama
dengan gambar digital pada umumnya sehingga proses watermarking dapat
merujuk pada algoritme watermarking gambar digital. Peta vektor lebih
menunjukkan akurasi dibandingkan kualitas gambar. Peta vektor memiliki data
atribut dan data spasial koordinat. Data atribut tidak diperbolehkan mengalami
perubahan, sedangkan data spasial koordinat memiliki opsi khusus yang disebut
2
dengan toleransi kesalahan. Untuk itu, diperlukan teknik khusus untuk
menanamkan watermark ke dalam peta vektor (Zheng dan You 2009).
Perumusan Masalah
Penelitian ini merupakan pengembangan dari penelitian yang dilakukan
Zheng dan You (2009). Penelitian tersebut adalah dengan membagi peta ke dalam
blok dan menyisipkan watermak dalam blok-blok. Pembagian blok didasarkan
atas jumlah titik yang ada dalam peta, jika titik dalam blok tidak mencukupi blok
tersebut tidak dapat disisipkan watermark sehingga pembagian tidak dapat
dilanjutkan. Verifikasi watermark dilakukan untuk mengetahui integritas peta dan
indetifikasi lokasi yang mengalami perubahan dengan membandingkan nilai hash
watermark. Identifikasi bagian yang mengalami perubahan akan lebih sulit karena
hanya menampilkan blok titik yang bermasalah.
Penelitian ini memodifikasi penelitian yang dilakukan Zheng dan You
(2009) dengan melakukan penyisipan watermark bukan pada blok-blok koordinat
titik tetapi pada fitur peta, sehingga pemberian watermark dapat dilakukan pada
semua titik yang ada di dalam peta. Hal tersebut dilakukan agar proses verifikasi
integritas data dapat dilakukan pada setiap fitur di peta dan mempermudah
indentifkasi lokasi bila terjadi perubahan data.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah menerapkan teknik fragile watermarking
berbasis fitur yang dapat menjaga integritas data setiap fitur pada peta. Teknik
yang dikembangkan diuji dengan kriteria teknik watermarking yang baik, yaitu
fidelity, robustness, dan recovery (Munir 2004) serta blind.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini ialah memberikan alternatif pilihan teknik untuk
menjaga integritas peta setiap fitur dan dapat mengembalikan peta ke bentuk
aslinya.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah:
Peta yang digunakan adalah peta digital berformat shapefile standar
ESRI.
2 Data yang digunakan adalah data koordinat vektor yang diperoleh dari
fitur yang menyusun peta, dengan tipe geometri PolyLine dan Polygon,
dan tidak bisa diterapkan pada tipe titik.
3 Integritas data dihasilkan dari perhitungan fungsi hash MD5 dari
koordinat titik setiap fitur.
4 Proses implementasi dilakukan dengan bahasa pemrograman C#.
1
3
METODE
Penelitian ini menggunakan teknik fragile watermark untuk penyisipan
watermark dan penanda integritas dalam peta digital serta fungsi hash MD5
sebagai penghasil watermark yang integritas peta. Skema proses penyisipan
watermark dapat dilihat pada Gambar 1 dan proses verifikasi integritas watermark
pada Gambar 2.
Peta Vektor
(P)
Mulai
Ekstraksi Fitur
(F1,F2....Fn)
loop = total fitur
Ekstraksi Koordinat
K(Fn)
Penyisipan Koordinat
Tambahan
(K1,K’1,K’2...K’n,Kn)
Ekstraksi bit
B(K’)
Pembuatan Watermark
H(F) = (K1,K2...Kn)
Penyisipan
Watermark
(Bw)
konversi bit
watermark
B(H)
Pengembalian
koordinat fitur
F(Bw)
Tidak
loop + 1
Loop = Fn
Ya
Peta Vektor
(P’)
Selesai
Gambar 1 Skema proses penyisipan watermark
4
Peta Vektor
(P)
Mulai
Ekstraksi Fitur
(F1,F2....Fn)
loop = total fitur
Ekstraksi
Watermark
(Bk’)
Hapus koordinat
tambahan
Ekstraksi koordinat
(K’F1, K’F2.. K’Fn)
Pembuatan Watermark
H’(F) = (K1,K2...Kn)
Konversi bit
H(B)
Verifikasi
Watermark
� = �′
� = �′?
� ≠ �′
Simpan FID
Tidak
loop + 1
Loop = Fn
Ya
Hasil Verifikasi
Fitur
Selesai
Gambar 2 Skema proses verifikasi integeritas watermark
Peta Vektor
Peta vektor merupakan peta yang menyimpan informasi geografis berbentuk
koordinat yang dibentuk menjadi titik, garis atau area. Titik merupakan bentuk
terbawah yang merupakan representasi koordinat X dan Y. Garis atau polyline
merupakan kumpulan 2 titik atau lebih yang tersusun secara berurutan yang
membentuk sebuah pola yang tidak tertutup, sedangkan polygon (area)
5
mempunyai sifat yang sama dengan garis, namun polanya tertutup yang terdiri
atas 3 titik atau lebih (ESRI 2004).
Ekstraksi Fitur
Ekstraksi fitur dilakukan dengan membaca berkas database (dbf). Data yang
didapat dari berkas database merupakan data atribut fitur. Jumlah fitur yang
tersimpan di berkas database dibandingkan dengan informasi banyak fitur yang
tersimpan di berkas indeks (shx). Proses perbandingan dilakukan untuk validasi
awal keabsahan peta. Banyak fitur yang tersimpan di dalam berkas indeks didapat
dengan membaca header berkas. Banyak fitur dalam header di simpan dalam
bentuk objek integer pada byte ke 24 sampai 27. Banyak fitur yang disimpan
dikalikan 2 dikurang panjang header dibagi 8.
Ekstraksi Koordinat
Ekstraksi koordinat dilakukan dengan membaca byte yang tersimpan di
dalam berkas shapefile (shp) berdasarkan urutan yang tersimpan di berkas indeks
(shx). Koordinat disimpan dalam bentuk object double yang tiap absisnya terdiri
atas 8 byte (64-bit). Koordinat yang disimpan memiliki presisi hingga 10 satuan,
namun pada penelitian ini presisi tersebut diturunkan menjadi 8 satuan.
Pembuatan Watermark
Penjagaan integritas peta pada penelitian ini dilakukan melalui verifikasi
nilai keabsahan peta yang digunakan sebagai watermark. Nilai watermark
didapatkan dari nilai hash. Ada dua tipe fungsi hash yaitu unkeyed hash function
yang hanya menghitung input data, dan keyed hash function yang menghitung
input serta kuncinya (Menezes et al. 1996). Penelitian ini menggunakan fungsi
hash MD5 sebagai watermark yang merupakan unkeyed hash function.
Watermark yang terbentuk memiliki panjang 128 bit.
Gambar 3 Pembangkitan watermark
Penyisipan Koordinat Baru
Menurut Munir (2004), kriteria penyisipan data yang harus diperhatikan
ialah: (1) Fidelity yaitu kualitas data yang telah disisipi tidak jauh berbeda,
sehingga pengguna tidak mengetahui adanya data rahasia didalam media tersebut,
(2) Robustness yaitu apabila dilakukan manipulasi pada data utama, data yang
disimpan tidak mengalami kerusakan, (3) Recovery yaitu, karena tujuan
6
steganografi menyembunyikan data, data yang disimpan harus dapat diungkap
atau diambil kembali.
Watermark pada penelitian ini mempunyai sifat fragile karena perubahan
koordinat akan menghilangkan watermark yang ada. Watermark tidak disisipkan
dalam koordinat asli, melainkan dalam koordinat tambahan yang dibangkitkan
pada saat penyisipan koordinat baru. Tujuannnya adalah menjaga agar koordinat
asli tidak mengalami perubahan. Jumlah koordinat yang ditambah disesuaikan
dengan panjang bit watermark. Watermark disisipkan dengan menggati bit-bit
akhir koordinat, sehingga banyak koordinat yang diperlukan dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan (1).
(1)
K
Keterangan:
: Banyak koordinat tambahan
: Panjang bit watermark
: Panjang bit penyisipan
: Bilangan integer
n
Dimana :
Lw (mod Lb) = 0
Koordinat tambahan ditambahkan di antara koordinat lama yang polanya
dibentuk dan hitung dengan persamaan (2).
K
dengan:
K
K
{
⌊K
⌊K
(K(K -
⌋
,
⌋,
K
K
(K(K-
(2)
= 1, . . . , (K - 1)
= banyak koordinat asli
= banyak koordinat tambahan ruas ke-i
Contoh perhitungan penambahan koordinat baru dengan panjang watermark
128 bit dan penyisipan dilakukan pada 8 bit akhir koordinat dan banyak titik
koordinat asli pada fitur adalah 4.
Koordinat tambahan yang diperlukan:
128 modulo 8 = 0
Syarat Lw mod Lb = 0 terpenuhi,
K
=8
sehingga banyak koordinat tambahan antar ruas koordinat asli adalah:
K ⌊
- ⌋
K’1 = 3
K ⌊
- ⌋
K’2 = 3
K ⌊
- ⌋
K’3 = 2
7
Pola koordinat tambahan dapat dilihat di Lampiran 1. Gambar 4 dan
Gambar 5 adalah contoh posisi koordinat tambahan untuk fitur yang memiliki 2
dan 4 titik.
Gambar 4 Fitur dengan 2 titik koordinat asli dan penambahan koordinat baru
Gambar 5 Fitur dengan 4 titik koordinat dan penambahan koordinat baru
Koordinat tambahan besarannya dihitung menggunakan persamaan (3)
persamaan (4) ....
K
K
,
,
Keterangan:
i
j
rx, ry
V
’
: ruas koordinat asli
: ruas koordinat tambahan
: jarak antara titik koordinat
: koordinat asli
: koordinat tambahan
(3)
(4)
8
Contoh perhitungan besaran koordinat tambahan pada contoh sebelumnya
dengan dengan contoh nilai koordinat asli: V1(2,4), V2(10,20), V3(8,16), V2(10,24)
Untuk ordinat X
untuk ordinat Y
Ruas Pertama
K’1 = 3
’
’
’
1,2 =
2+1x2=4
2+2x2=6
=
1,3 2 + 3 x 2 = 8
’
’
’
10 + 1 x – 0.5 = 9.5
10 + 2 x – 0.5 = 9
=
10
+ 3 x – 0.5 = 8.5
2,3
’
’
’
1,1 =
1,1 =
4+1x4=8
4 + 2 x 4 = 12
=
1,3 4 + 3 x 4 = 16
1,2 =
Ruas kedua
K’2 = 3
’
’
’
2,1 =
2,2 =
16 + 1 x – 1 = 19
16 + 2 x – 1 = 18
2,3 = 16 + 3 x – 1 = 17
2,1 =
2,2 =
Ruas ketiga
K’3 = 2
’
’
2,1 =
2,2 =
8 + 1 x 0.67 = 8.667
8 + 2 x 0.67 = 9.334
’
’
2,1 =
2,2 =
20 + 1 x 1.33 = 21.33
20 + 2 x 1.33 = 22.66
Penyisipan Watermark
Watermark yang telah terbentuk disisipkan dalam LSB koordinat tambahan
untuk setiap ordinat X dan ordinat Y. Sebelum penyisipan dilakukan, koordinat
dikonversi menjadi bilangan bulat dengan cara mengalikan koordinat dengan
banyak angka pecahan (Wang dan Men 2011) menggunakan persamaan (5).
(5)
,
,
,
a
Keterangan:
qmax
: banyak angka satuan di belakang koma
x,y
: koordinat asli
xi,yi
: koordinat integer
Watermark dalam bentuk objek integer dikonversi menjadi bilangan biner,
selanjutnya disisipkan kedalam ordinat X dan ordinat Y koordinat tambahan.
Penyisipan dilakukan dengan mengganti LSB koordinat baru dengan bit
watermark yang panjangnya sama dengan Lb. Koordinat yang telah disisipkan
watermark dikonversi kembali dari bentuk objek biner menjadi bentuk objek
integer. Koordinat baru dalam bentuk objek integer dikonversi kembali dalam
bentuk objek double.
Pengujian Kualitas Peta
Pengujian kualitas peta dilakukan untuk mengetahui apakah teknik ini
memenuhi dari sifat fidelity. Koordinat peta yang telah disisipkan watermark
perlu dihitung besaran distorsinya. Distorsi merupakan pergeseran antara titik
koordinat awal dan koordinat hasil yang dapat dihitung menggunakan rumus Root
Mean Square Error (RMSE) persamaan (6) (Niu et al. 2006).
9
Keterangan:
√∑
(
,
(
,
,
)
)
(6)
: koordinat sebelum penyisipan
: koordinat setelah penyisipan
Ekstraksi Watermark
Ekstraksi watermark dilakukan untuk melakukan verifikasi integritas peta
dan menunjukkan sifat recovery. Ekstraksi watermark merupakan kebalikan dari
proses penyisipan watermark. Watermark diekstraksi dari LSB koordinat
tambahan sepanjang Lb. Urutan koordinat tambahan dapat dilihat pada Lampiran
1. Bit-bit hasil ekstraksi kemudian disusun menjadi barisan biner sepanjang Lw
(128 bit). Barisan biner ini kemudian dikonversi menjadi bilangan heksadesimal
yang merupakan format nilai hash MD5 (H’). Proses ekstraksi watermark tidak
memerlukan peta asli maupun watermark asli sehingga teknik ini memenuhi
kriteria blind.
Penghapusan Koordinat
Penghapusan koordinat tambahan dilakukan untuk mendapatkan koordinat
asli untuk dihitung kembali nilai watermark-nya. Koordinat yang dihapus
(Gambar 6) adalah koordinat tambahan yang polanya dapat dilihat di Lampiran 1.
Fitur n
Gambar 6 Penghapusan koordinat tambahan
Koordinat yang tersisa kemudian dihitung nilai hash-nya (H) dengan
menggunakan algoritme hash MD5.
Verifikasi Integritas Peta
Verifikasi integritas peta dilakukan dengan membandingkan nilai hash yang
tersimpan pada peta hasil (H’) dengan nilai hash yang dihitung kembali setelah
koordinat dihapus (H). Apabila nilainya sama
= ′ artinya koordinat pada
fitur tidak mengalami perubahan, dan koordinat peta dapat dikembalikan kebentuk
10
aslinya. Jika nilainya berbeda ≠ ′ artinya koordinat pada fitur tersebut ada
yang mengalami perubahan, dan koordinat aslinya tidak dapat dikembalikan.
Lingkungan Pengembangan Sistem
Perangkat keras:
Prosesor: Intel® Pentium i5 650 3.20GHz
RAM: 4.0 GB
Input: mouse dan keyboard
Perangkat Lunak:
Sistem operasi: Microsoft Windows 7 Ultimate 64 bit
Quantum GIS v2.0.1 wroclaw
Microsoft Visual Studio 2010
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengujian
Penelitian ini menggunakan teknik fragile watermark dan algoritme hash
MD5 sebagai penjaga integritas peta. Data yang digunakan adalah peta vektor 2D
berformat shapefile dengan sistem referensi koordinat (datum) yang tersimpan
berformat WGS84, proyeksi Universal Transverse Mercator (UTM). Proyeksi
UTM adalah suatu sistem proyeksi ortometrik dengan satuan panjang (m)
berdasarkan bidang silinder (Mercator), bersifat konform, kedudukan bidang
proyeksi melintang (Tranversal), menggunakan zona (Universal) dengan interval
6o meridian dikenalkan oleh Mercator (BIG 2012).
Tabel 1 Data pengujian
Nama Berkas
BGR_ROAD
ko_bogor
Panjang Berkas
(byte)
2 065 612
229 860
Tipe Fitur
PolyLine
Polygon
Jumlah Fitur
7 095
68
Hasil pembacaan pada header berkas memuat informasi yang dapat dilihat
pada Tabel 1. Panjang berkas adalah banyak byte yang tersimpan di dalam berkas.
Tipe fitur adalah bentuk dasar spasial peta yang tersimpan. Sebuah fitur memiliki
atribut yang menyimpan informasi tentang fitur. Fitur juga tersusun atas satu atau
beberapa titik, namun ada fitur yang tidak memiliki titik (ESRI 1998). Gambar 7
adalah attribut peta yang dimiliki pada peta BOGOR_ROAD.
11
Gambar 7 Atribut Peta BGR_ROAD
Pengujian Implementasi
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah teknik ini dapat
memenuhi kriteria recovery, yaitu watermark yang disimpan dapat diungkap atau
diambil kembali. Pengujian dilakukan dengan melakukan penyisipan koordinat
tambahan ke dalam koordinat asli (Gambar 8) dan dilanjutkan dengan penyisipan
watermark ke dalam koordinat tambahan (Gambar 9). Peta yang telah disisipkan
watermark kemudian diperiksa dengan melakukan ekstraksi watermark dan uji
integritas (Gambar 10).
Gambar 8 Koordinat asli
Gambar 9 Koordinat setelah penyisipan watermark
12
Gambar 10 Hasil uji integritas 1 fitur
Analisis Kualitas Hasil
Pengujian kualitas peta hasil dilakukan dengan menghitung distorsi
menggunakan rumus RMSE. Perhitungan pergeseran pada dunia nyata dihitung
dengan memproyeksikan koordinat UTM menjadi koordinat geografis
menggunakan perhitungan Tranverse Mercator. Perhitungan proyeksi UTM
menjadi koordinat geografis dapat dilakukan dengan menghitung lintang titik kaki
dengan persamaan (7) (GGCS 2005).
(7)
Keterangan:
: koordinat lintang titik kaki
: Koordinat lintang
: Panjang garis tengah
Nilai lintang titik kaki digunakan untuk menghitung koordinat geografis
secara langsung. Perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 3. Hasil
perhitungan RMSE rata-rata dan rata-rata pergeseran koordinat di dunia nyata
hasil penyisipan watermark dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 RMSE peta setelah penyisipan watermark
Nama Berkas
BGR_ROAD
ko_bogor
Jumlah
Fitur
7 095
68
Rata-Rata RMSE
7.33622204 x10-4
5.26415959 x10-5
Rata-Rata Pergeseran
(meter)
7.28874151 x10-7
5.2301325 x10-8
Distorsi peta yang dihasilkan untuk setiap titik berada pada 10-4 dan
pergeseran pada dunia nyata berada pada skala 10-7 meter atau berada di bawah 1
milimeter sangat sulit dideteksi secara visual, bahkan dalam skala peta 1:1
sehingga pergeseran yang terjadi dapat diabaikan.
13
Teknik watermark ini menambahkan titik baru sebagai tempat menyimpan
watermark sehingga konsekuensi dari menggunakan teknik ini mengakibatkan
perubahan ukuran berkas menjadi lebih besar dari ukuran sebelum penyisipan
watermark. Perubahan ukuran berkas dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 Perubahan ukuran berkas
Nama Berkas
BGR_ROAD
ko_bogor
Panjang berkas (Byte)
Ukuran berkas (KB)
Panjang berkas (Byte)
Ukuran berkas (KB)
Sebelum
Penyisipan
1 157 452
1 131
229 860
225
Setelah Penyisipan
8 bit
16 bit
2 065 612
1 611 532
2 018
1 574
238 564
234 212
233
229
Dari Tabel 3 terlihat bahwa perubahan ukuran berkas dipengaruhi oleh
banyak bit yang disisipkan pada koordinat. Semakin banyak bit yang disisipkan
pada koordinat, maka semakin sedikit koordinat yang ditambahkan.
Pengujian Integritas Peta
Pengujian integritas dilakukan dengan melakukan manipulasi terhadap
koordinat peta yang telah disisipkan watermark. Manipulasi yang dilakukan
diantaranya pergeseran, penambahan dan penghapusan pada titik maupun fitur
peta.
Tabel 4 Pergeseran objek
Nama Berkas
BGR_ROAD
ko_bogor
Objek yang diubah
1 titik
8 titik
1 garis
1 titik
4 titik
1 poligon
Fitur yang
terpengaruh
1 fitur
1 fitur
1 fitur
1 fitur
1 fitur
1 fitur
Hasil Akhir
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Tabel 5 Penambahan objek
Nama Berkas
BGR_ROAD
ko_bogor
objek yang
ditambah
1 titik
8 titik
1 fitur (2 titik)
1 fitur (10 titik)
1 titik
4 titik
1 fitur (3 titik)
1 fitur (10 titik)
Fitur yang
tepengaruh
1 fitur
1 fitur
1 fitur
1 fitur
Hasil Akhir
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
14
Tabel 6 Penghapusan objek
Nama Berkas
BGR_ROAD
ko_bogor
Objek yang
dihapus
1 titik
8 titik
1 garis
1 titik
4 titik
1 poligon
Fitur yang
terpengaruh
1 fitur
4 fitur
1 fitur
2 fitur
Hasil Akhir
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Asli
Tabel 4 menunjukkan hasil pergeseran terhadap beberapa titik koordinat
pada fitur peta. Pergeseran koordinat akan menyebabkan peta tidak asli. Peta tidak
asli disebabkan oleh 2 hal. Pertama, pergeseran yang terjadi pada koordinat asli
akan mengubah nilai watermark saat pembangkitan kembali nilai watermark.
Kedua, pergeseran yang terjadi pada koordinat tambahan akan mengubah bit
watermark yang tersimpan didalam koordinat tambahan.
Penambahan objek berupa titik (Tabel 5) ke dalam fitur akan mengubah
urutan koordinat yang tersimpan sehingga nilai hash watermak dan nilai bit
watermark akan berbeda. Penambahan fitur baru dengan jumlah titik koordinat
kurang dari Ks + 2 akan langsung menunjukkan fitur peta tidak asli, karena proses
ekstraksi watermark tidak dilakukan oleh sistem. Penambahan fitur dengan titik
sebanyak Ks + 2 atau lebih, sistem melakukan proses ekstraksi watermark, namun
karena nilai watermark yang tersimpan berbeda maka fitur tambahan tidak asli.
Tabel 6 adalah hasil manipulasi dengan melakukan pengapusan objek.
Penghapusan titik koordinat akan mengubah urutan koordinat yang berakibat pada
perubahan nilai hash maupun informasi watermark yang tersimpan. Teknik ini
tidak mampu mendeteksi apabila penghapusan dilakukan pada satu fitur. Hal ini
dikarenakan informasi watermark tidak menyertakan informasi banyaknya fitur
sebelum penghapusan terjadi.
Koordinat fitur yang mengalami perubahan ditampilkan di akhir proses
pengujian integritas watermark. Hasil yang ditampilkan (Gambar 11) adalah
nomor indeks fitur dan penyebab yang membuat integritas fitur tersebut tidak
valid.
Gambar 11 Hasil verifikasi fitur
15
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Dari penelitian yang dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan, Pertama
teknik fragile watermarking dapat diterapkan pada peta vektor. Hasil
implementasi berhasil melakukan penyisipan dan melakukan verifikasi integritas
peta. Pemeriksaan integritas dilakukan pada setiap fitur dengan membandingkan
nilai watermark yang tersimpan dan nilai hash fitur peta asli.
Kedua, teknik ini memenuhi kriteria yang menjadi tujuan penelitian dimana
teknik ini menghasilkan distorsi (RMSE) rata-rata pada skala 10-4 dan 10-7 meter
pergeseran di dunia nyata. Distorsi yang terjadi sangat kecil, dan sangat sulit
untuk dideteksi secara visual bahkan pada skala peta 1:1 sehingga perubahan yang
terjadi dapat diabaikan dan memenuhi sifat fidelity. Integritas peta dilakukan
dengan membandingkan watermark yang tersimpan dan watermark yang
dibangkitkan kembali pada setiap fitur peta sehingga sifat recovery tercapai.
Perubahan yang terjadi pada koordinat peta akan menghilangkan watermark yang
tersimpan, sehingga sifat robustness yang digunakan pada teknik watermark ini
bersifat fragile. Proses ektraksi watermark tidak memerlukan watermark asli
maupun media lain sehingga teknik watermark ini bersifat blind.
Ketiga, watermark disisipkan ke dalam koordinat tambahan. Banyak
koordinat tambahan berdasarkan panjang bit watermark yang disisipkan ke setiap
absis koordinat. Penambahan koordinat ini mengakibatkan panjang berkas
bertambah sehingga ukuran berkas akan bertambah besar.
Saran
Teknik ini tidak mampu mendeteksi apabila penghapusan terjadi pada fitur,
oleh karena itu diperlukan penyimpanan nomor fitur sehingga dapat mendeteksi
fitur yang dihapus maupun fitur yang baru yang ditambahkan. Untuk itu
diperlukan pengembangan teknik untuk mengetahui penghapusan fitur, serta
pengembangan teknik untuk menjaga ukuran berkas agar tidak terlalu besar.
Selain itu juga diperlukan analisis pada teknik untuk membuat rumusan besaran
perubahan ukuran berkas akibat penggunaan teknik watermark ini.
DAFTAR PUSTAKA
[BIG] Badan Informasi Geospasial, 2012, Pengukuran Titik Kontrol Post
Marking. Di dalam: Standard Operating Procedur[internet]. Bogor(ID): Badan
Informasi Geospasial [diunduh tanggal 2014 Feb 23]. Tersedia pada :
http://jdih.big.go.id/resources/files/law/LAM_2_NO._B.81-BIG-DIGD-HK08-2012.pdf
[ESRI] Environmental Systems Research Institute, I. 1998. ESRI Shapefile
Technical Description, An ESRI White Paper. Redlands (US): Environmental
Systems Research Institute Inc.
16
[GGCS] GS521 Geodetic Control Surveying. 2005. The Transverse Mercator
Projection. Columbus (US): GS521 Geodetic Control Surveying.
Menezes AJ, van Oorschot PC, Vanstone SA. 1996. Handbook of Applied
Cryptography. Boca Raton(US): CRC Press.
Munir R. 2004. Steganografi dan Watermarking pada citra digital. Bandung
(ID): ITB.
Neyman SN, Sitohang B, Sutisna S. 2013. Kajian Metode Penjamin Integritas
Data Pada Peta Digital. Di dalam: SNAKOM, editor. Menjawab Tantangan
Dunia dengan Ilmu Komputasi; 2012 Sep 22; Bandung, Indonesia. Bandung
(ID): IT Telkom.
Niu XM, Shao CY, Wang XT. 2006. A Survey of Digital Vector Map
Watermarking. International Journal of Innovative Computing, Information
and Control. 2(6):1301-1316.
Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 8 Tahun 2013 Tentang
Ketelitian Peta Rencana Tata Ruang.
Wang N, Men C. 2011. Reversible fragile watermarking for 2-D vector map
authentication with localization. Computer-Aided Design. 44(4):320330.doi: 10.1016/j.cad.2011.11.001.
Zheng L, You F. 2009. A Fragile Digital Watermark Used to Verify the Integrity
of Vector Map. E-Bu e a I f r at
y te
ecur ty
BI ’
International Conference on. IEEE. hlm 1-4.doi:10.1109/EBISS.2009.5137869.
17
Lampiran 1 Posisi koordinat tambahan
Fitur dengan 2 titik koordinat
Fitur dengan 3 titik koordinat
Fitur dengan 4 titik koordinat
18
Lanjutan Lampiran 1 Posisi koordinat tambahan
Fitur dengan 5 titik koordinat
Fitur dengan 6 titik koordinat
Fitur dengan 7 titik koordinat
19
Lanjutan Lampiran 1 Posisi koordinat tambahan
Fitur dengan 8 titik koordinat
Fitur dengan 9 titik koordinat atau lebih
20
Lampiran 2 Proyeksi koordinat lintang bujur (Geografis) ke grid (UTM)
Perhitungan proyeksi koordinat geografis menjadi koordinat Grid(UTM)
dapat dilakukan dengan menghitung lintang titik kaki(GGCS, 2005).
Timur (Easting, X)
c
c
t
c
t
[
c
t
t
t ]
t
t
t
Utara (Northing, Y)
c
c
c
c
t
t
t
[
t
t t
t
t
t
]
Konvergensi Grid (dalam radian)
c
c
[
c
t
t
t
t
t
t]
Faktor skala
c
c
c
[
t
t
t
t
t]
dengan:
E0 adalah offset dari meridian tengah. Nilai E0 untuk Indonesia = 500.000 meter
N0 adalah offset dari lintang. Nilai E0 untuk Indonesia = 100.000.000 meter
adalah selisih bujur = -
21
Lanjutan Lampiran 2 Proyeksi koordinat lintang bujur (Geografis) ke grid (UTM)
=
adalah meridian tengah Zona nol
=
=
=
adalah nomor zona,
dalam derajat desimal.
adalah Bujur Meridian Tengah zona 1. Untuk Indonesia adalah -177o
adalah lebar zona. Untuk UTM selalu 6o
adalah radius kelengkungan vertikal. Dihitung dengan
a
adalah radius kelengkungan meridian. Dihitung dengan
a e
( e
)
adalah rasio jari – jari kelengkungan
t = tan
m adalah jarak meridian dari garis khatulistiwa, dihitung dengan rumus
=
e
e
e
e
e
e
e
e
e
(koordinat Lintang) dalam radian
(koordinat Bujur) dalam radian
a adalah setengah sumbu utama. Untuk WGS84 = 6.378.137 m
1/f adalah penggepengan, untuk WGS84 = 298,257223563
b adalah sumbu pendek didapat dari a
( -
⁄f
)
e2 adalah eksentrisitas pertama untuk WGS84 = 0,006694380 didapat dari f(2-f)
k0 adalah faktor skala meridian tengah. Untuk seluruh wilayah UTM = 0,9996
22
Lampiran 3 Proyeksi koordinat grid (UTM) ke lintang bujur (Geografis)
Perhitungan proyeksi UTM menjadi koordinat geografis dapat dilakukan
dengan menghitung lintang titik kaki(GGCS, 2005).
a-
dengan:
a
a
Koordinat Lintang (dalam derajat radian)
(
(
(
(
t
)(
t
)
)
t
)
t
[
)
t
[
t ]
t )
(
(
t
(
t )
t
t
t
(
ec
ec
-
[
t )
(
(
t )
(
t
t
t )
t )
(dalam derajat desimal)
Konversi derajat desimal ke derajat radian =
Konversi derajat desimal ke DMS(detik menit sekon)
Derajat = e
Menit = ⌊( e
Sekon =
e
a era at
a era at- era at)
a era at- era at-
⌋
e t
t
t )
Koordinat Bujur (dalam derajat radian)
ec
ec
(
t
t ]
t
t )
]
23
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di kota Baturaja, 28 Maret 1987 anak ketiga dari enam
bersaudara dan anak kembar dari Xaveer Uslan dan Husnawa. Penulis
menyelesaikan pendidikan tingkat SMA tahun 2005 di SMA Negeri 4 Ogan
Komering Ulu dan SLTP Negeri 2 Baturaja tahun 2002. Penulis diterima sebagai
mahasiswa Diploma III Program Studi Mekanisasi dan Bangunan Pertanian
Jurusan Teknologi Pertanian Politeknik Negeri Lampung tahun 2005 dan lulus
pada tahun 2008. Tahun 2010 penulis kembali melanjutkan pendidikan Strata 1
(S1) melalui jalur Alih Jenis IPB, dan diterima sebagai mahasiswa Departemen
Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
PETA DIGITAL BERBASIS FITUR MENGGUNAKAN
FRAGILE WATERMARK
YUDHY HARYANTO WIJAYA
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pendekatan Baru untuk
Verifikasi Integritas Peta Digital Berbasis Fitur Menggunakan Fragile Watermark
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, April 2014
Yudhy Haryanto Wijaya
NIM G64104026
ABSTRAK
YUDHY HARYANTO WIJAYA. Pendekatan Baru untuk Verifikasi Integritas
Peta Digital Berbasis Fitur Menggunakan Fragile Watermark. Dibimbing oleh
SHELVIE NIDYA NEYMAN.
Penerapan watermark dapat mengubah koordinat fitur dalam peta vektor.
Teknik fragile watermarking diterapkan untuk menjaga keaslian peta dan
mengetahui fitur yang mengalami perubahan. Teknik fragile watermarking yang
dikembangkan memberikan watermark ke setiap fitur peta. Pengujian kualitas
dilakukan dengan menghitung distorsi (RMSE) tiap titik koordinat akibat
penyisipan watermark, tiap titik koordinat diproyeksikan untuk mengetahui
pergeseran di dunia nyata. Pengujian integritas peta terhadap serangan dilakukan
dengan perbandingan nilai watermark tersimpan dan yang dibangkitkan kembali.
Serangan dilakukan dengan memanipulasi peta dengan menggeser, menambah
dan menghapus koordinat peta. Teknik ini menghasilkan distorsi pada skala 10-4
dan 10-7 meter pada pergeseran di dunia nyata sehingga sangat sulit untuk
dideteksi secara visual hingga skala peta 1:1. Teknik ini memberikan koordinat
tambahan untuk penyisipan watermark sehingga ukuran berkas menjadi
bertambah.
Kata kunci: distorsi, fragile watermarking, integritas, watermark
ABSTRACT
YUDHY HARYANTO WIJAYA. New Approach To Verify Integrity of Digital
Map Based Features Using Fragile Watermarking. Supervised by SHELVIE
NIDYA NEYMAN.
Watermarking can change the coordinates of features in map vector. Fragile
watermarking technique is implemented to maintain the authenticity of the map
and determine which features have been changed. Fragile watermarking technique
was developed to giving watermark to each map feature. Quality testing was
conducted by calculating the coordinates of each point of distortion due to
watermark embedding, and the coordinates of each point are projected to calculate
the shift in the real world. Testing the integrity of a map of the attack is done by
comparing the value of the stored watermark and regenerated watermark. The
attacks is done by manipulating the map by moving, adding and deleting map
coordinates. This technique produces distortion on a scale of 10-4 and 10-7 meters
distortion in the real world, so it is very difficult to detect visually to scale 1:1
map. This technique gives an additional coordinate for embedding watermark so
consequently is berkas size be increased.
Keywords: distortion, fragile watermarking, integrity, watermark
PENDEKATAN BARU UNTUK VERIFIKASI INTEGRITAS
PETA DIGITAL BERBASIS FITUR MENGGUNAKAN
FRAGILE WATERMARK
YUDHY HARYANTO WIJAYA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Komputer
pada
Departemen Ilmu Komputer
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Pendekatan Baru untuk Verifikasi Integritas Peta Digital Berbasis
Fitur Menggunakan Fragile Watermark
Nama
: Yudhy Haryanto Wijaya
NIM
: G64104026
Disetujui oleh
Shelvie Nidya Neyman, SKom MSi
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Agus Buono, MSi MKom
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan September 2012 ini ialah
keamanan peta digital, dengan judul Pendekatan Baru untuk Verifikasi Integritas
Peta Digital Berbasis Fitur Menggunakan Fragile Watermark. Tak lupa penulis
sampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Ibu saya Husnawa binti Busri dan ayah saya Xaveer Uslan Bin Mohctar
atas dukungan dan doa.
2. Ibu Shelvie Nidya Neyman, Skom MSi selaku pembimbing yang
memberikan saran, arahan selama penelitian berlangsung.
3. Endang Purnama Giri, SKom MKom dan Karlisa Priandana, ST MEng
selaku dosen penguji.
4. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada teman-teman
mahasiswa jurusan Ilmu Komputer Alih Jenis angkatan 5 serta temanteman yang turut memberikan dukungan kepada penulis dalam
menyelesaikan penelitian.
Penulis menyadari tulisan skripsi ini masih jauh dari kata sempurna. Semoga
karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2014
Yudhy Haryanto Wijaya
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE
3
Peta Vektor
4
Ekstraksi Fitur
5
Ekstraksi Koordinat
5
Pembuatan Watermark
5
Penyisipan Koordinat Baru
5
Penyisipan Watermark
8
Pengujian Kualitas Peta
8
Ekstraksi Watermark
9
Penghapusan Koordinat
9
Verifikasi Integritas Peta
9
Lingkungan Pengembangan Sistem
HASIL DAN PEMBAHASAN
10
10
Hasil Pengujian
10
Pengujian Implementasi
11
Analisis Kualitas Hasil
12
Pengujian Integritas Peta
13
SIMPULAN DAN SARAN
15
Simpulan
15
Saran
15
DAFTAR PUSTAKA
15
LAMPIRAN
17
RIWAYAT HIDUP
23
DAFTAR TABEL
1
Data pengujian
10
2
RMSE peta setelah penyisipan watermark
12
3
Perubahan ukuran berkas
13
4
Pergeseran objek
13
5
Penambahan objek
13
6
Penghapusan objek
14
DAFTAR GAMBAR
1
Skema proses penyisipan watermark
3
2
Skema proses verifikasi integeritas watermark
4
3
Pembangkitan watermark
5
4
Fitur dengan 2 titik koordinat asli dan penambahan koordinat baru
7
5
Fitur dengan 4 titik koordinat dan penambahan koordinat baru
7
6
Penghapusan koordinat tambahan
9
7
Atribut peta BGR_ROAD
11
8
Koordinat asli
11
9
Koordinat setelah penyisipan watermark
11
10 Hasil uji integritas satu fitur
12
11 Hasil verifikasi fitur
14
DAFTAR LAMPIRAN
1
Posisi koordinat tambahan
17
2
Proyeksi koordinat lintang bujur (Geografis) ke grid (UTM)
20
3
Proyeksi koordinat grid (UTM) ke lintang bujur (Geografis)
22
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Peta digital merupakan peta yang digambar dan diolah dengan bantuan
komputer. Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 8 Tahun
2013 tentang Ketelitian Peta Rencana Tata Ruang, peta adalah gambaran dari
unsur alam dan atau unsur buatan manusia yang berada di atas maupun di bawah
permukaan bumi yang digambar pada bidang datar dengan suatu skala. Peta
digital memiliki akurasi tinggi dan penskalaan yang lebih baik daripada peta yang
tercetak. Peta digital tidak hanya lebih mudah disimpan dan dipublikasikan tapi
juga lebih mudah dimodifikasi (Zheng dan You 2009). Untuk itu, diperlukan cara
untuk memeriksa integritas dari peta apakah sudah dimodifikasi dan bagian mana
yang dimodifikasi.
Digital Watermarking merupakan salah satu teknik yang dapat digunakan
untuk melindungi data digital sekaligus memeriksa keaslian data digital tersebut.
Neyman et al. (2013) menyebut ada 4 karakteristik utama digital watermark yang
harus dimiliki, yaitu: fidelity (tidak banyak menurunkan kualitas data), invisibility
(secara persepsi tidak terlihat), robustness (kuat terhadap serangan namun
karakteristik ini tidak digunakan pada integritas data), blind (proses ekstraksi tidak
membutuhkan media digital maupun watermark asli). Zheng dan You (2009)
membagi digital watermarking dalam 2 tipe yaitu robust digital watermark dan
fragile digital watermarking. Robust digital watermark adalah watermark yang
sulit untuk dihapus, tahan terhadap berbagai serangan, digunakan sebagai sebagai
perlindungan hak cipta. Fragile digital watermarking adalah watermark yang
tidak tahan terhadap serangan. Sedikit serangan pada data akan mengakibatkan
perbedaan antara watermark yang tersimpan dan watermark yang asli dapat
digunakan untuk mengidentifikasi apakah data telah mengalami perubahan
sehingga fragile digital watermark dapat digunakan untuk verifikasi integritas
data digital.
Fragile digital watermark tidak membutuhkan penambahan informasi
autentikasi pada akhir data digital karena nilai watermark dapat disisipkan secara
merata pada seluruh bagian data digital sehingga meningkatkan keamanan data
(Zheng dan You 2009). Serangan pada data digital dapat diketahui dengan mudah
menggunakan kriptografi fungsi hash, namun teknik ini tidak memiliki
kemampuan untuk menujukkan di mana perubahan yang terjadi pada data digital.
Fragile watermark dapat digunakan untuk mengetahui bagian data yang
mengalami perubahan dan sejauh mana perubahan terjadi. Teknik ini bahkan
mampu memulihkan data yang telah mengalami perubahan (Zheng dan You
2009).
Peta digital dibagi menjadi peta raster dan peta vektor. Peta raster sama
dengan gambar digital pada umumnya sehingga proses watermarking dapat
merujuk pada algoritme watermarking gambar digital. Peta vektor lebih
menunjukkan akurasi dibandingkan kualitas gambar. Peta vektor memiliki data
atribut dan data spasial koordinat. Data atribut tidak diperbolehkan mengalami
perubahan, sedangkan data spasial koordinat memiliki opsi khusus yang disebut
2
dengan toleransi kesalahan. Untuk itu, diperlukan teknik khusus untuk
menanamkan watermark ke dalam peta vektor (Zheng dan You 2009).
Perumusan Masalah
Penelitian ini merupakan pengembangan dari penelitian yang dilakukan
Zheng dan You (2009). Penelitian tersebut adalah dengan membagi peta ke dalam
blok dan menyisipkan watermak dalam blok-blok. Pembagian blok didasarkan
atas jumlah titik yang ada dalam peta, jika titik dalam blok tidak mencukupi blok
tersebut tidak dapat disisipkan watermark sehingga pembagian tidak dapat
dilanjutkan. Verifikasi watermark dilakukan untuk mengetahui integritas peta dan
indetifikasi lokasi yang mengalami perubahan dengan membandingkan nilai hash
watermark. Identifikasi bagian yang mengalami perubahan akan lebih sulit karena
hanya menampilkan blok titik yang bermasalah.
Penelitian ini memodifikasi penelitian yang dilakukan Zheng dan You
(2009) dengan melakukan penyisipan watermark bukan pada blok-blok koordinat
titik tetapi pada fitur peta, sehingga pemberian watermark dapat dilakukan pada
semua titik yang ada di dalam peta. Hal tersebut dilakukan agar proses verifikasi
integritas data dapat dilakukan pada setiap fitur di peta dan mempermudah
indentifkasi lokasi bila terjadi perubahan data.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah menerapkan teknik fragile watermarking
berbasis fitur yang dapat menjaga integritas data setiap fitur pada peta. Teknik
yang dikembangkan diuji dengan kriteria teknik watermarking yang baik, yaitu
fidelity, robustness, dan recovery (Munir 2004) serta blind.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini ialah memberikan alternatif pilihan teknik untuk
menjaga integritas peta setiap fitur dan dapat mengembalikan peta ke bentuk
aslinya.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah:
Peta yang digunakan adalah peta digital berformat shapefile standar
ESRI.
2 Data yang digunakan adalah data koordinat vektor yang diperoleh dari
fitur yang menyusun peta, dengan tipe geometri PolyLine dan Polygon,
dan tidak bisa diterapkan pada tipe titik.
3 Integritas data dihasilkan dari perhitungan fungsi hash MD5 dari
koordinat titik setiap fitur.
4 Proses implementasi dilakukan dengan bahasa pemrograman C#.
1
3
METODE
Penelitian ini menggunakan teknik fragile watermark untuk penyisipan
watermark dan penanda integritas dalam peta digital serta fungsi hash MD5
sebagai penghasil watermark yang integritas peta. Skema proses penyisipan
watermark dapat dilihat pada Gambar 1 dan proses verifikasi integritas watermark
pada Gambar 2.
Peta Vektor
(P)
Mulai
Ekstraksi Fitur
(F1,F2....Fn)
loop = total fitur
Ekstraksi Koordinat
K(Fn)
Penyisipan Koordinat
Tambahan
(K1,K’1,K’2...K’n,Kn)
Ekstraksi bit
B(K’)
Pembuatan Watermark
H(F) = (K1,K2...Kn)
Penyisipan
Watermark
(Bw)
konversi bit
watermark
B(H)
Pengembalian
koordinat fitur
F(Bw)
Tidak
loop + 1
Loop = Fn
Ya
Peta Vektor
(P’)
Selesai
Gambar 1 Skema proses penyisipan watermark
4
Peta Vektor
(P)
Mulai
Ekstraksi Fitur
(F1,F2....Fn)
loop = total fitur
Ekstraksi
Watermark
(Bk’)
Hapus koordinat
tambahan
Ekstraksi koordinat
(K’F1, K’F2.. K’Fn)
Pembuatan Watermark
H’(F) = (K1,K2...Kn)
Konversi bit
H(B)
Verifikasi
Watermark
� = �′
� = �′?
� ≠ �′
Simpan FID
Tidak
loop + 1
Loop = Fn
Ya
Hasil Verifikasi
Fitur
Selesai
Gambar 2 Skema proses verifikasi integeritas watermark
Peta Vektor
Peta vektor merupakan peta yang menyimpan informasi geografis berbentuk
koordinat yang dibentuk menjadi titik, garis atau area. Titik merupakan bentuk
terbawah yang merupakan representasi koordinat X dan Y. Garis atau polyline
merupakan kumpulan 2 titik atau lebih yang tersusun secara berurutan yang
membentuk sebuah pola yang tidak tertutup, sedangkan polygon (area)
5
mempunyai sifat yang sama dengan garis, namun polanya tertutup yang terdiri
atas 3 titik atau lebih (ESRI 2004).
Ekstraksi Fitur
Ekstraksi fitur dilakukan dengan membaca berkas database (dbf). Data yang
didapat dari berkas database merupakan data atribut fitur. Jumlah fitur yang
tersimpan di berkas database dibandingkan dengan informasi banyak fitur yang
tersimpan di berkas indeks (shx). Proses perbandingan dilakukan untuk validasi
awal keabsahan peta. Banyak fitur yang tersimpan di dalam berkas indeks didapat
dengan membaca header berkas. Banyak fitur dalam header di simpan dalam
bentuk objek integer pada byte ke 24 sampai 27. Banyak fitur yang disimpan
dikalikan 2 dikurang panjang header dibagi 8.
Ekstraksi Koordinat
Ekstraksi koordinat dilakukan dengan membaca byte yang tersimpan di
dalam berkas shapefile (shp) berdasarkan urutan yang tersimpan di berkas indeks
(shx). Koordinat disimpan dalam bentuk object double yang tiap absisnya terdiri
atas 8 byte (64-bit). Koordinat yang disimpan memiliki presisi hingga 10 satuan,
namun pada penelitian ini presisi tersebut diturunkan menjadi 8 satuan.
Pembuatan Watermark
Penjagaan integritas peta pada penelitian ini dilakukan melalui verifikasi
nilai keabsahan peta yang digunakan sebagai watermark. Nilai watermark
didapatkan dari nilai hash. Ada dua tipe fungsi hash yaitu unkeyed hash function
yang hanya menghitung input data, dan keyed hash function yang menghitung
input serta kuncinya (Menezes et al. 1996). Penelitian ini menggunakan fungsi
hash MD5 sebagai watermark yang merupakan unkeyed hash function.
Watermark yang terbentuk memiliki panjang 128 bit.
Gambar 3 Pembangkitan watermark
Penyisipan Koordinat Baru
Menurut Munir (2004), kriteria penyisipan data yang harus diperhatikan
ialah: (1) Fidelity yaitu kualitas data yang telah disisipi tidak jauh berbeda,
sehingga pengguna tidak mengetahui adanya data rahasia didalam media tersebut,
(2) Robustness yaitu apabila dilakukan manipulasi pada data utama, data yang
disimpan tidak mengalami kerusakan, (3) Recovery yaitu, karena tujuan
6
steganografi menyembunyikan data, data yang disimpan harus dapat diungkap
atau diambil kembali.
Watermark pada penelitian ini mempunyai sifat fragile karena perubahan
koordinat akan menghilangkan watermark yang ada. Watermark tidak disisipkan
dalam koordinat asli, melainkan dalam koordinat tambahan yang dibangkitkan
pada saat penyisipan koordinat baru. Tujuannnya adalah menjaga agar koordinat
asli tidak mengalami perubahan. Jumlah koordinat yang ditambah disesuaikan
dengan panjang bit watermark. Watermark disisipkan dengan menggati bit-bit
akhir koordinat, sehingga banyak koordinat yang diperlukan dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan (1).
(1)
K
Keterangan:
: Banyak koordinat tambahan
: Panjang bit watermark
: Panjang bit penyisipan
: Bilangan integer
n
Dimana :
Lw (mod Lb) = 0
Koordinat tambahan ditambahkan di antara koordinat lama yang polanya
dibentuk dan hitung dengan persamaan (2).
K
dengan:
K
K
{
⌊K
⌊K
(K(K -
⌋
,
⌋,
K
K
(K(K-
(2)
= 1, . . . , (K - 1)
= banyak koordinat asli
= banyak koordinat tambahan ruas ke-i
Contoh perhitungan penambahan koordinat baru dengan panjang watermark
128 bit dan penyisipan dilakukan pada 8 bit akhir koordinat dan banyak titik
koordinat asli pada fitur adalah 4.
Koordinat tambahan yang diperlukan:
128 modulo 8 = 0
Syarat Lw mod Lb = 0 terpenuhi,
K
=8
sehingga banyak koordinat tambahan antar ruas koordinat asli adalah:
K ⌊
- ⌋
K’1 = 3
K ⌊
- ⌋
K’2 = 3
K ⌊
- ⌋
K’3 = 2
7
Pola koordinat tambahan dapat dilihat di Lampiran 1. Gambar 4 dan
Gambar 5 adalah contoh posisi koordinat tambahan untuk fitur yang memiliki 2
dan 4 titik.
Gambar 4 Fitur dengan 2 titik koordinat asli dan penambahan koordinat baru
Gambar 5 Fitur dengan 4 titik koordinat dan penambahan koordinat baru
Koordinat tambahan besarannya dihitung menggunakan persamaan (3)
persamaan (4) ....
K
K
,
,
Keterangan:
i
j
rx, ry
V
’
: ruas koordinat asli
: ruas koordinat tambahan
: jarak antara titik koordinat
: koordinat asli
: koordinat tambahan
(3)
(4)
8
Contoh perhitungan besaran koordinat tambahan pada contoh sebelumnya
dengan dengan contoh nilai koordinat asli: V1(2,4), V2(10,20), V3(8,16), V2(10,24)
Untuk ordinat X
untuk ordinat Y
Ruas Pertama
K’1 = 3
’
’
’
1,2 =
2+1x2=4
2+2x2=6
=
1,3 2 + 3 x 2 = 8
’
’
’
10 + 1 x – 0.5 = 9.5
10 + 2 x – 0.5 = 9
=
10
+ 3 x – 0.5 = 8.5
2,3
’
’
’
1,1 =
1,1 =
4+1x4=8
4 + 2 x 4 = 12
=
1,3 4 + 3 x 4 = 16
1,2 =
Ruas kedua
K’2 = 3
’
’
’
2,1 =
2,2 =
16 + 1 x – 1 = 19
16 + 2 x – 1 = 18
2,3 = 16 + 3 x – 1 = 17
2,1 =
2,2 =
Ruas ketiga
K’3 = 2
’
’
2,1 =
2,2 =
8 + 1 x 0.67 = 8.667
8 + 2 x 0.67 = 9.334
’
’
2,1 =
2,2 =
20 + 1 x 1.33 = 21.33
20 + 2 x 1.33 = 22.66
Penyisipan Watermark
Watermark yang telah terbentuk disisipkan dalam LSB koordinat tambahan
untuk setiap ordinat X dan ordinat Y. Sebelum penyisipan dilakukan, koordinat
dikonversi menjadi bilangan bulat dengan cara mengalikan koordinat dengan
banyak angka pecahan (Wang dan Men 2011) menggunakan persamaan (5).
(5)
,
,
,
a
Keterangan:
qmax
: banyak angka satuan di belakang koma
x,y
: koordinat asli
xi,yi
: koordinat integer
Watermark dalam bentuk objek integer dikonversi menjadi bilangan biner,
selanjutnya disisipkan kedalam ordinat X dan ordinat Y koordinat tambahan.
Penyisipan dilakukan dengan mengganti LSB koordinat baru dengan bit
watermark yang panjangnya sama dengan Lb. Koordinat yang telah disisipkan
watermark dikonversi kembali dari bentuk objek biner menjadi bentuk objek
integer. Koordinat baru dalam bentuk objek integer dikonversi kembali dalam
bentuk objek double.
Pengujian Kualitas Peta
Pengujian kualitas peta dilakukan untuk mengetahui apakah teknik ini
memenuhi dari sifat fidelity. Koordinat peta yang telah disisipkan watermark
perlu dihitung besaran distorsinya. Distorsi merupakan pergeseran antara titik
koordinat awal dan koordinat hasil yang dapat dihitung menggunakan rumus Root
Mean Square Error (RMSE) persamaan (6) (Niu et al. 2006).
9
Keterangan:
√∑
(
,
(
,
,
)
)
(6)
: koordinat sebelum penyisipan
: koordinat setelah penyisipan
Ekstraksi Watermark
Ekstraksi watermark dilakukan untuk melakukan verifikasi integritas peta
dan menunjukkan sifat recovery. Ekstraksi watermark merupakan kebalikan dari
proses penyisipan watermark. Watermark diekstraksi dari LSB koordinat
tambahan sepanjang Lb. Urutan koordinat tambahan dapat dilihat pada Lampiran
1. Bit-bit hasil ekstraksi kemudian disusun menjadi barisan biner sepanjang Lw
(128 bit). Barisan biner ini kemudian dikonversi menjadi bilangan heksadesimal
yang merupakan format nilai hash MD5 (H’). Proses ekstraksi watermark tidak
memerlukan peta asli maupun watermark asli sehingga teknik ini memenuhi
kriteria blind.
Penghapusan Koordinat
Penghapusan koordinat tambahan dilakukan untuk mendapatkan koordinat
asli untuk dihitung kembali nilai watermark-nya. Koordinat yang dihapus
(Gambar 6) adalah koordinat tambahan yang polanya dapat dilihat di Lampiran 1.
Fitur n
Gambar 6 Penghapusan koordinat tambahan
Koordinat yang tersisa kemudian dihitung nilai hash-nya (H) dengan
menggunakan algoritme hash MD5.
Verifikasi Integritas Peta
Verifikasi integritas peta dilakukan dengan membandingkan nilai hash yang
tersimpan pada peta hasil (H’) dengan nilai hash yang dihitung kembali setelah
koordinat dihapus (H). Apabila nilainya sama
= ′ artinya koordinat pada
fitur tidak mengalami perubahan, dan koordinat peta dapat dikembalikan kebentuk
10
aslinya. Jika nilainya berbeda ≠ ′ artinya koordinat pada fitur tersebut ada
yang mengalami perubahan, dan koordinat aslinya tidak dapat dikembalikan.
Lingkungan Pengembangan Sistem
Perangkat keras:
Prosesor: Intel® Pentium i5 650 3.20GHz
RAM: 4.0 GB
Input: mouse dan keyboard
Perangkat Lunak:
Sistem operasi: Microsoft Windows 7 Ultimate 64 bit
Quantum GIS v2.0.1 wroclaw
Microsoft Visual Studio 2010
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengujian
Penelitian ini menggunakan teknik fragile watermark dan algoritme hash
MD5 sebagai penjaga integritas peta. Data yang digunakan adalah peta vektor 2D
berformat shapefile dengan sistem referensi koordinat (datum) yang tersimpan
berformat WGS84, proyeksi Universal Transverse Mercator (UTM). Proyeksi
UTM adalah suatu sistem proyeksi ortometrik dengan satuan panjang (m)
berdasarkan bidang silinder (Mercator), bersifat konform, kedudukan bidang
proyeksi melintang (Tranversal), menggunakan zona (Universal) dengan interval
6o meridian dikenalkan oleh Mercator (BIG 2012).
Tabel 1 Data pengujian
Nama Berkas
BGR_ROAD
ko_bogor
Panjang Berkas
(byte)
2 065 612
229 860
Tipe Fitur
PolyLine
Polygon
Jumlah Fitur
7 095
68
Hasil pembacaan pada header berkas memuat informasi yang dapat dilihat
pada Tabel 1. Panjang berkas adalah banyak byte yang tersimpan di dalam berkas.
Tipe fitur adalah bentuk dasar spasial peta yang tersimpan. Sebuah fitur memiliki
atribut yang menyimpan informasi tentang fitur. Fitur juga tersusun atas satu atau
beberapa titik, namun ada fitur yang tidak memiliki titik (ESRI 1998). Gambar 7
adalah attribut peta yang dimiliki pada peta BOGOR_ROAD.
11
Gambar 7 Atribut Peta BGR_ROAD
Pengujian Implementasi
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah teknik ini dapat
memenuhi kriteria recovery, yaitu watermark yang disimpan dapat diungkap atau
diambil kembali. Pengujian dilakukan dengan melakukan penyisipan koordinat
tambahan ke dalam koordinat asli (Gambar 8) dan dilanjutkan dengan penyisipan
watermark ke dalam koordinat tambahan (Gambar 9). Peta yang telah disisipkan
watermark kemudian diperiksa dengan melakukan ekstraksi watermark dan uji
integritas (Gambar 10).
Gambar 8 Koordinat asli
Gambar 9 Koordinat setelah penyisipan watermark
12
Gambar 10 Hasil uji integritas 1 fitur
Analisis Kualitas Hasil
Pengujian kualitas peta hasil dilakukan dengan menghitung distorsi
menggunakan rumus RMSE. Perhitungan pergeseran pada dunia nyata dihitung
dengan memproyeksikan koordinat UTM menjadi koordinat geografis
menggunakan perhitungan Tranverse Mercator. Perhitungan proyeksi UTM
menjadi koordinat geografis dapat dilakukan dengan menghitung lintang titik kaki
dengan persamaan (7) (GGCS 2005).
(7)
Keterangan:
: koordinat lintang titik kaki
: Koordinat lintang
: Panjang garis tengah
Nilai lintang titik kaki digunakan untuk menghitung koordinat geografis
secara langsung. Perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 3. Hasil
perhitungan RMSE rata-rata dan rata-rata pergeseran koordinat di dunia nyata
hasil penyisipan watermark dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 RMSE peta setelah penyisipan watermark
Nama Berkas
BGR_ROAD
ko_bogor
Jumlah
Fitur
7 095
68
Rata-Rata RMSE
7.33622204 x10-4
5.26415959 x10-5
Rata-Rata Pergeseran
(meter)
7.28874151 x10-7
5.2301325 x10-8
Distorsi peta yang dihasilkan untuk setiap titik berada pada 10-4 dan
pergeseran pada dunia nyata berada pada skala 10-7 meter atau berada di bawah 1
milimeter sangat sulit dideteksi secara visual, bahkan dalam skala peta 1:1
sehingga pergeseran yang terjadi dapat diabaikan.
13
Teknik watermark ini menambahkan titik baru sebagai tempat menyimpan
watermark sehingga konsekuensi dari menggunakan teknik ini mengakibatkan
perubahan ukuran berkas menjadi lebih besar dari ukuran sebelum penyisipan
watermark. Perubahan ukuran berkas dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 Perubahan ukuran berkas
Nama Berkas
BGR_ROAD
ko_bogor
Panjang berkas (Byte)
Ukuran berkas (KB)
Panjang berkas (Byte)
Ukuran berkas (KB)
Sebelum
Penyisipan
1 157 452
1 131
229 860
225
Setelah Penyisipan
8 bit
16 bit
2 065 612
1 611 532
2 018
1 574
238 564
234 212
233
229
Dari Tabel 3 terlihat bahwa perubahan ukuran berkas dipengaruhi oleh
banyak bit yang disisipkan pada koordinat. Semakin banyak bit yang disisipkan
pada koordinat, maka semakin sedikit koordinat yang ditambahkan.
Pengujian Integritas Peta
Pengujian integritas dilakukan dengan melakukan manipulasi terhadap
koordinat peta yang telah disisipkan watermark. Manipulasi yang dilakukan
diantaranya pergeseran, penambahan dan penghapusan pada titik maupun fitur
peta.
Tabel 4 Pergeseran objek
Nama Berkas
BGR_ROAD
ko_bogor
Objek yang diubah
1 titik
8 titik
1 garis
1 titik
4 titik
1 poligon
Fitur yang
terpengaruh
1 fitur
1 fitur
1 fitur
1 fitur
1 fitur
1 fitur
Hasil Akhir
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Tabel 5 Penambahan objek
Nama Berkas
BGR_ROAD
ko_bogor
objek yang
ditambah
1 titik
8 titik
1 fitur (2 titik)
1 fitur (10 titik)
1 titik
4 titik
1 fitur (3 titik)
1 fitur (10 titik)
Fitur yang
tepengaruh
1 fitur
1 fitur
1 fitur
1 fitur
Hasil Akhir
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
14
Tabel 6 Penghapusan objek
Nama Berkas
BGR_ROAD
ko_bogor
Objek yang
dihapus
1 titik
8 titik
1 garis
1 titik
4 titik
1 poligon
Fitur yang
terpengaruh
1 fitur
4 fitur
1 fitur
2 fitur
Hasil Akhir
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Asli
Peta Tidak Asli
Peta Tidak Asli
Peta Asli
Tabel 4 menunjukkan hasil pergeseran terhadap beberapa titik koordinat
pada fitur peta. Pergeseran koordinat akan menyebabkan peta tidak asli. Peta tidak
asli disebabkan oleh 2 hal. Pertama, pergeseran yang terjadi pada koordinat asli
akan mengubah nilai watermark saat pembangkitan kembali nilai watermark.
Kedua, pergeseran yang terjadi pada koordinat tambahan akan mengubah bit
watermark yang tersimpan didalam koordinat tambahan.
Penambahan objek berupa titik (Tabel 5) ke dalam fitur akan mengubah
urutan koordinat yang tersimpan sehingga nilai hash watermak dan nilai bit
watermark akan berbeda. Penambahan fitur baru dengan jumlah titik koordinat
kurang dari Ks + 2 akan langsung menunjukkan fitur peta tidak asli, karena proses
ekstraksi watermark tidak dilakukan oleh sistem. Penambahan fitur dengan titik
sebanyak Ks + 2 atau lebih, sistem melakukan proses ekstraksi watermark, namun
karena nilai watermark yang tersimpan berbeda maka fitur tambahan tidak asli.
Tabel 6 adalah hasil manipulasi dengan melakukan pengapusan objek.
Penghapusan titik koordinat akan mengubah urutan koordinat yang berakibat pada
perubahan nilai hash maupun informasi watermark yang tersimpan. Teknik ini
tidak mampu mendeteksi apabila penghapusan dilakukan pada satu fitur. Hal ini
dikarenakan informasi watermark tidak menyertakan informasi banyaknya fitur
sebelum penghapusan terjadi.
Koordinat fitur yang mengalami perubahan ditampilkan di akhir proses
pengujian integritas watermark. Hasil yang ditampilkan (Gambar 11) adalah
nomor indeks fitur dan penyebab yang membuat integritas fitur tersebut tidak
valid.
Gambar 11 Hasil verifikasi fitur
15
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Dari penelitian yang dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan, Pertama
teknik fragile watermarking dapat diterapkan pada peta vektor. Hasil
implementasi berhasil melakukan penyisipan dan melakukan verifikasi integritas
peta. Pemeriksaan integritas dilakukan pada setiap fitur dengan membandingkan
nilai watermark yang tersimpan dan nilai hash fitur peta asli.
Kedua, teknik ini memenuhi kriteria yang menjadi tujuan penelitian dimana
teknik ini menghasilkan distorsi (RMSE) rata-rata pada skala 10-4 dan 10-7 meter
pergeseran di dunia nyata. Distorsi yang terjadi sangat kecil, dan sangat sulit
untuk dideteksi secara visual bahkan pada skala peta 1:1 sehingga perubahan yang
terjadi dapat diabaikan dan memenuhi sifat fidelity. Integritas peta dilakukan
dengan membandingkan watermark yang tersimpan dan watermark yang
dibangkitkan kembali pada setiap fitur peta sehingga sifat recovery tercapai.
Perubahan yang terjadi pada koordinat peta akan menghilangkan watermark yang
tersimpan, sehingga sifat robustness yang digunakan pada teknik watermark ini
bersifat fragile. Proses ektraksi watermark tidak memerlukan watermark asli
maupun media lain sehingga teknik watermark ini bersifat blind.
Ketiga, watermark disisipkan ke dalam koordinat tambahan. Banyak
koordinat tambahan berdasarkan panjang bit watermark yang disisipkan ke setiap
absis koordinat. Penambahan koordinat ini mengakibatkan panjang berkas
bertambah sehingga ukuran berkas akan bertambah besar.
Saran
Teknik ini tidak mampu mendeteksi apabila penghapusan terjadi pada fitur,
oleh karena itu diperlukan penyimpanan nomor fitur sehingga dapat mendeteksi
fitur yang dihapus maupun fitur yang baru yang ditambahkan. Untuk itu
diperlukan pengembangan teknik untuk mengetahui penghapusan fitur, serta
pengembangan teknik untuk menjaga ukuran berkas agar tidak terlalu besar.
Selain itu juga diperlukan analisis pada teknik untuk membuat rumusan besaran
perubahan ukuran berkas akibat penggunaan teknik watermark ini.
DAFTAR PUSTAKA
[BIG] Badan Informasi Geospasial, 2012, Pengukuran Titik Kontrol Post
Marking. Di dalam: Standard Operating Procedur[internet]. Bogor(ID): Badan
Informasi Geospasial [diunduh tanggal 2014 Feb 23]. Tersedia pada :
http://jdih.big.go.id/resources/files/law/LAM_2_NO._B.81-BIG-DIGD-HK08-2012.pdf
[ESRI] Environmental Systems Research Institute, I. 1998. ESRI Shapefile
Technical Description, An ESRI White Paper. Redlands (US): Environmental
Systems Research Institute Inc.
16
[GGCS] GS521 Geodetic Control Surveying. 2005. The Transverse Mercator
Projection. Columbus (US): GS521 Geodetic Control Surveying.
Menezes AJ, van Oorschot PC, Vanstone SA. 1996. Handbook of Applied
Cryptography. Boca Raton(US): CRC Press.
Munir R. 2004. Steganografi dan Watermarking pada citra digital. Bandung
(ID): ITB.
Neyman SN, Sitohang B, Sutisna S. 2013. Kajian Metode Penjamin Integritas
Data Pada Peta Digital. Di dalam: SNAKOM, editor. Menjawab Tantangan
Dunia dengan Ilmu Komputasi; 2012 Sep 22; Bandung, Indonesia. Bandung
(ID): IT Telkom.
Niu XM, Shao CY, Wang XT. 2006. A Survey of Digital Vector Map
Watermarking. International Journal of Innovative Computing, Information
and Control. 2(6):1301-1316.
Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 8 Tahun 2013 Tentang
Ketelitian Peta Rencana Tata Ruang.
Wang N, Men C. 2011. Reversible fragile watermarking for 2-D vector map
authentication with localization. Computer-Aided Design. 44(4):320330.doi: 10.1016/j.cad.2011.11.001.
Zheng L, You F. 2009. A Fragile Digital Watermark Used to Verify the Integrity
of Vector Map. E-Bu e a I f r at
y te
ecur ty
BI ’
International Conference on. IEEE. hlm 1-4.doi:10.1109/EBISS.2009.5137869.
17
Lampiran 1 Posisi koordinat tambahan
Fitur dengan 2 titik koordinat
Fitur dengan 3 titik koordinat
Fitur dengan 4 titik koordinat
18
Lanjutan Lampiran 1 Posisi koordinat tambahan
Fitur dengan 5 titik koordinat
Fitur dengan 6 titik koordinat
Fitur dengan 7 titik koordinat
19
Lanjutan Lampiran 1 Posisi koordinat tambahan
Fitur dengan 8 titik koordinat
Fitur dengan 9 titik koordinat atau lebih
20
Lampiran 2 Proyeksi koordinat lintang bujur (Geografis) ke grid (UTM)
Perhitungan proyeksi koordinat geografis menjadi koordinat Grid(UTM)
dapat dilakukan dengan menghitung lintang titik kaki(GGCS, 2005).
Timur (Easting, X)
c
c
t
c
t
[
c
t
t
t ]
t
t
t
Utara (Northing, Y)
c
c
c
c
t
t
t
[
t
t t
t
t
t
]
Konvergensi Grid (dalam radian)
c
c
[
c
t
t
t
t
t
t]
Faktor skala
c
c
c
[
t
t
t
t
t]
dengan:
E0 adalah offset dari meridian tengah. Nilai E0 untuk Indonesia = 500.000 meter
N0 adalah offset dari lintang. Nilai E0 untuk Indonesia = 100.000.000 meter
adalah selisih bujur = -
21
Lanjutan Lampiran 2 Proyeksi koordinat lintang bujur (Geografis) ke grid (UTM)
=
adalah meridian tengah Zona nol
=
=
=
adalah nomor zona,
dalam derajat desimal.
adalah Bujur Meridian Tengah zona 1. Untuk Indonesia adalah -177o
adalah lebar zona. Untuk UTM selalu 6o
adalah radius kelengkungan vertikal. Dihitung dengan
a
adalah radius kelengkungan meridian. Dihitung dengan
a e
( e
)
adalah rasio jari – jari kelengkungan
t = tan
m adalah jarak meridian dari garis khatulistiwa, dihitung dengan rumus
=
e
e
e
e
e
e
e
e
e
(koordinat Lintang) dalam radian
(koordinat Bujur) dalam radian
a adalah setengah sumbu utama. Untuk WGS84 = 6.378.137 m
1/f adalah penggepengan, untuk WGS84 = 298,257223563
b adalah sumbu pendek didapat dari a
( -
⁄f
)
e2 adalah eksentrisitas pertama untuk WGS84 = 0,006694380 didapat dari f(2-f)
k0 adalah faktor skala meridian tengah. Untuk seluruh wilayah UTM = 0,9996
22
Lampiran 3 Proyeksi koordinat grid (UTM) ke lintang bujur (Geografis)
Perhitungan proyeksi UTM menjadi koordinat geografis dapat dilakukan
dengan menghitung lintang titik kaki(GGCS, 2005).
a-
dengan:
a
a
Koordinat Lintang (dalam derajat radian)
(
(
(
(
t
)(
t
)
)
t
)
t
[
)
t
[
t ]
t )
(
(
t
(
t )
t
t
t
(
ec
ec
-
[
t )
(
(
t )
(
t
t
t )
t )
(dalam derajat desimal)
Konversi derajat desimal ke derajat radian =
Konversi derajat desimal ke DMS(detik menit sekon)
Derajat = e
Menit = ⌊( e
Sekon =
e
a era at
a era at- era at)
a era at- era at-
⌋
e t
t
t )
Koordinat Bujur (dalam derajat radian)
ec
ec
(
t
t ]
t
t )
]
23
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di kota Baturaja, 28 Maret 1987 anak ketiga dari enam
bersaudara dan anak kembar dari Xaveer Uslan dan Husnawa. Penulis
menyelesaikan pendidikan tingkat SMA tahun 2005 di SMA Negeri 4 Ogan
Komering Ulu dan SLTP Negeri 2 Baturaja tahun 2002. Penulis diterima sebagai
mahasiswa Diploma III Program Studi Mekanisasi dan Bangunan Pertanian
Jurusan Teknologi Pertanian Politeknik Negeri Lampung tahun 2005 dan lulus
pada tahun 2008. Tahun 2010 penulis kembali melanjutkan pendidikan Strata 1
(S1) melalui jalur Alih Jenis IPB, dan diterima sebagai mahasiswa Departemen
Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.