Part 5-ANALISIS DATA SPASIAL

  Par t 5 -ANALISIS  DATA  SPASIAL       Pengantar  

  Sistem   Informasi   Geografis   (SIG)   merupakan   sistem   yang   memiliki   kemampuan   dalam   menjawab  baik  pertanyaan  spasial  maupun  pertanyaan  non  spasial  beserta  kombinasinya   (queries)     dalam   rangka   memberikan   solusi-­‐solusi   atas   permasalahan   keruangan.   Artinya,sistem  ini  memang  sengaja  dirancang  untuk  mendukung  berbagai  analisis  terhadap   informasi   geografis   :   teknik-­‐teknik   yang   digunakan   untuk   meneliti   dan   mengeksplorasi   data   dari   perspektif   keruangan,   untuk   datanya   sedemikian   rupa   hingga   dapat   meningkatkan   pemahaman   dan   wawasan.   Teknik-­‐teknik   ini   berada   dalam   sebuah   payung   umum   yang   bernama   analisis   spasial.   Di   dalam   SIG,   segala   teknik   atau   pendekatan   perhitungan  matematis  yang  terkait  dengan  data  atau  layer  (tematik)  keruangan  dilakukan   dalam   fungsi   analisis   tersebut.   Dengan   fungsi   analisis   spasialnya   yang   mumpuni,   menjadikan  SIG  sebagai  perangkat  lunak  yang  terkenal  saat  ini.  

  Pengertian  Analisis  Spasial  

  Secara   umum,   analisis   spasial   adalah   suatu   teknik   atau   proses   yang   melibatkan   sejumlah   hitungan   dan   evaluasi   logika   (matematis)   yang   dilakukan   dalam   rangka   mencari   atau   menemukan   potensi   hubungan   atau   pola-­‐pola   yang   (mungkin)   terdapat   di   antara   unsur-­‐ unsur   geografis   (yang   terkandung   dalam   data   digital   dengan   batas-­‐batas   wilayah   studi   tertentu.   Ringkasnya,  analisis  spasial  merupakan  :    

• Sekumpulan    teknik  untuk  menganalisis  data  spasial  
• Sekumpulan  teknik  yang  hasil-­‐hasilnya  sangat  bergantung  pada  lokasi  objek  yang   bersangkutan  (yang  sedang  dianalisis)  

• Sekumpulan  teknik  yang  memerlukan  akses  baik  terhadap  lokasi  objek  maupun   atribut-­‐atributnya  

  Detail   mengenai   teknik,   jenis   fungsi,   evaluasi,   logika   atau   operator   matematis   yang   digunakan  akan  bergantung  pada  jenis  atau  tipe  (query)  analisis  spasial  itu  sendiri.    

  Fungsi  Analisis  Spasial  

  Detail,  tipe,  implementasi  atau  jenis  actual  fungsi  analisis  spasial  dapat  dijumpai  di  banyak   teori   dan   perangkat   lunak   SIG,   pengolahan   citra   digital,   remote   sensing,   fotogrametri,   model  permukaan  digital  dan  CAD.  

  Query  Basis  Data  

  SIG   juga   menggunakan   query   terhadap   basis   data   bersama   dengan   fungsi   analisis   spasial   itu   sendiri   dalam   usaha   menjawab   berbagai   pertanyaan   spasial   dan   non   spasial.   Query   terhadap  basis  data  digunakan  untuk  memanggil  kembali  (retrieve)    data  atau  tabel  atribut   tanpa   mengubah   atau   mengedit   /update   data   yang   bersangkutan.   Adapun   mekanisme  

  query    ini  dapat  memiliki  bentuk  sebagai  berikut  :  

• Memilih   unsur   spasial   :   dengan   memilih   unsur   spasial,   maka   unsur   spasial   yang   bersangkutan  akan  aktif  atau  terpilih  
• Memilih  record  (entitas)  :  dengan  memilih  (satu  atau  lebih  secara  simultan)  record   atau   entitas   yang   terdapat   di   dalam   tabel   atribut,   maka   unsur-­‐unsur   spasial   yang   bersangkutan  secara  otomatis  akan  terpilih  
• Memasukkan   data   value   :     dengan   memilih   satu   field   (tunggal)   tipe   string   yang   dimiliki  oleh  tabel  atributnya  dan  kemudian  mengetikkan  string  datavalue-­‐nya  pada   kotak   dialog,   maka   unsur   spasial   yang   bersangkutan   akan   terpilih   (selected).   Ekivalen  dengan  sebagai  contoh  [Landuse]  =  “Pemukiman’.  
• Memasukkan   fungsi,   operator   logika   dan   matematis   :   dengan   memilih   salah   satu   field   (tunggal)   tipe   numerik   yang   dimiliki   oleh   tabel   atributnya   dan   kemudian   mengetikkan   bilangan   data   value-­‐nya   pada   kotak   dialog,maka   unsurspasial   yang   bersangkuan  akan  terpilih  (selected).    

• Kombinasi  lebih  dari  satu  daa  value,  fungsi  dan  operator  logika  matematis  :  dengan   memilih   lebih   dari   satu   field,   kemudian   memasukkan   beberapa   data   value,   dan   melibatkan   fungsi   dan   operator   matematis   di   dalam   sebuah   kotak   dialog   “Query   Builder”,   maka   unsur   yang   bersangkutan   akan   terpilih.   Sebagai   contoh   ,   [Landuse]=”Hutan”  OR  [Landuse]=”Rawa”  AND  [Luas>=50].  
• Select  by  theme  atau  select  by  feature    :  fungsi  ini  akan  mencari  atau  memilih  unsur-­‐ unsur   spasial   yang   berada   di   dalam   radius   tertentu   dari   suatu   unsur   (ditentukan   atau  terpilih  sebelumnya  melalui  satu  mekanisme  query).  Jika  layer  vector  lain  yang   menjadi     targetnya,   maka   yang   bisa   terpilih   adalah   unsur-­‐unsur   milik   tematik   lainnya.   Sebagai   contoh   adalah   mencari   lokasi   objek   wisata   yang   berada   di   dalam   radius   5   km   dari   sebuah   hotel.   Sebaliknya   jika   yang   menjadi   target   adalah   layer   yangsama   dengan   rematik   masukkan,   maka   yang   bisa   ditemukan   adalah   unsur-­‐ unsur  spasial  sejenis.  Sebagai  contoh  adalah  mencari  lokasi-­‐lokasi  minimarket  yang   berada   dalam   radius   1   km   dari   STTI   Itech   (ditentukan   atau   terpilih   sebelumnya   melalui  salah  satu  mekanisme  query.    

  Pengukuran  

  Berikut   adalah   beberapa   analisis   spasial   yang   melibatkan   fungsi   matematis   sederhana   di   seputar  bentuk  unsur  spasial  dengan  geometri  yang  juga  sederhana.    

• Jarak   :   fungsi   ini   dapat   digunakan   untuk   menentukan   jarak   antara   dua   titik   (atau   unsur   spasial   )   yang   dipilih   secara   interaktif   dengan   menggunakan   mouse   (atau   dipilih  melaui  query).  
• Luas  :  fungsi  ini  digunakan  untuk  menghitung  luas  (area)  unsur-­‐unsur  spasial  baik   yang  bertipe  polygon  (vector)  maupun  raster  
• Keliling   :   fungsi   ini   digunakan   untuk   menghitung   keliling   (perimeter)   unsur-­‐unsur   spasial  baik  yang  bertipe  polygon  (vector)  
• Centroid   :   fungsi   ini   digunakan   untuk   menghitung   koordinat   (x,y)   titik   pusat   milik   unsur-­‐unsur  spasial  yang  bertipe  polygon  (vector)  

• Point   in   Polygon   (PIP)   :   fungsi   ini   digunakan   untuk   menentukan   (mengevaluasi)   apakah   suatu   titik   terdapat   di   dalam   atau   di   luar   suatu   unsur   spasial   yang   bertipe   polygon  (vector).  
• Line  of  Sight  (LOF)  digunakan  untuk  mengetahui  apakah  dua  lokasi  yang  terdapat  di   atas  suatu  permukaan  digital  bisa  saling  terlihat  satu  sama  lainnya  
• Cut   &   Fill     :   fungsi   ini   digunakan   untuk   menghitung   volume   galian   atau   timbunan   dengan   cara   membandingkan   suatu   data   permukaan   lainnya   atau   dengan   permukaan  datar  dengan  asumsi  ketinggian  tertentu  sebagai  referensi.    

  Fungsi  Kedekatan  (Proximity)  

  Berikut   beberapa   analisis   spasial   yang   berkaitan   dengan   hubungan   atau   kedekatan   suatu   unsur   spasial   dengan   unsur-­‐unsur   spasial   lainnya   yang   terdapat   dalam   layer   vector   yang   sama  :    

• Find  Distance  :  fungsi  analisis  ini  akan  menerima  masukan  sebuah  layer  vector  yang   berisi  unsur-­‐unsur  spasial  tipe  titik,  garis  atau  polygon  untuk  menghasilkan  sebuah   layer   raster   (grid)   yang   piksel-­‐pikselnya     berisi   nilai-­‐nilai   (bertipe   bilangan   real)   jarak   (sebagai   pengganti   intensitas)   dari   semua   (atau   hanya   yang   terpilih   saja)   unsur  spasial  yang  terdapat  di  dalam  layer  masukan.  Kenampakkan  hasil  yang  siap   dikenakan   oleh   fungsi   analisis   spasial   reclassify   (sebagai   contoh   untuk   mendapatkan   buffer   jarak   500   meter   dari   unsur   spasial   terpilih,   maka   klasifikasikan  nilai  piksel  0  hingga  500  dengan  nilai  baru  500  dan  nilai  baru  0  untuk   nilai-­‐nilai   piksel   di   atas   500)   dan   kemudian   divektorkan   hingga   hanya   didapatkan   jarak-­‐jarak   yang   diperlukan   (terutama   Boolean   image)     ini   akan   mirip   buffer   dengan  pola  yang  akan  konsentris  ke  arah  luar  unsur  spasialnya.  
• Cost  &  Pathway  :  Cost  adalah  fungsi  yang  akan  menghasilkan  permukaan  raster  atau   grid   yang   setiap   pikselnya   menyatakan   besaran   biaya,   bobot,   kesulitan   relative,   atau   hambatan   perjalanan   dari   suatu   lokasi   awal   (source)     berdasarkan   masukan   lokasi   awalnya   dan   permukaan   biaya,   bobot,   kesulitan   relative   atau   hambatan   perjalanan   yang   bersangkutan.   Tampilan   hasil   dari   fungsi   ini   mirip   dengan   buffer  

raster,   hasil   analisis   find   distance     atau   calculate   density   ;     membentuk   pola   konsentris   untuk   nilai-­‐nilai   piksel   yang   sama.   Pathway   adalah   fungsi   yang   akan   menghasilkan   rute   termurah   (biaya   terkecil   atau   berhambatan   relative   yang   terkecil)  yang  menghubungkan  antara  lokasi  awal  (source)    dengan  tujuan  (target).   Agar  dapat  bekerja,  fungsi  ini  menerima  masukan  berupa  lokasi  tujuan  (target)  dan   permukaan  (raster/grid)  yang  dihasilkan  oleh  fungsi  Cost.    

• Poligon   Convex-­‐Hull   :   fungsi   ini   digunakan   untuk   membuat   sebuah   unsur   spasial   baru   (bertipe   polygon)   yang   merepresentasikan   domain   horizontal   (tidak   benar-­‐ benar   merupakan   batasluar)   yang   dimiliki   oleh   datanya   (distribusi   unsur-­‐unsur   spasial  baik  yang  bertipe  titik  dua  maupun  tiga  dimensi  (DTM/DEM).  
• Assign  Proximity  :  Fungsi  ini  secara  efektif  akan  menerima  sebuah  layer  vector  yang   berisi   unsur-­‐unsur   spasial   yang   bertipe   titik   (dua   atau   tiga   dimensi)   untuk   menghasilkan   sebuah   layer   raster   (grid)   yang   kenampakan   piksel-­‐pikselnya   membentuk   unsur-­‐unsur   spasial   area   atau   polygon,   setiap   area/polygon   dibentuk   oleh   piksel-­‐piksel   yang   memiliki   warna   atau   intensitas   yang   sama   dengan   nomor   pengenal  (Id)  unsur  spasial  tipe  titik  yang  menjadi  masukannya.  Setiap  piksel  yang   terdapat  di  dalam  layer  yang  siap  divektorkan  ini  menyatakan  bahwa  setiap  objek   yang  terletakpada  lokasi  piksel  yang  bersangkutan  memiliki  sumber  yang  berlokasi   di  unsur  spasial  tipe  titik  yang  menjadi  masukannya.  Secarateknis,  sumber  terdekat   ini   ditentukan   oleh   jarak   Euclidean.   Jika   hasilnya   kemudian   divektorkan,   maka   dengan  bantuan  analisis  spasial  tambahan,  setiap  unsur  spasial  tipe  polygon  ini  bisa   memiliki   atribut   ‘warisan’   atau   properties   (sebagai   contoh   sdalah   ketinggian,   curah-­‐hujan,  tekanan  udara,  dan  lain  sebagainya)  dari  sumbernya.  Dalam  beberapa   literatur,   fungsi   ini   sering   dituliskan   dengan   nama-­‐nama   yang   berlainan   :   polygon   Thiessen,  Dirichlet,  Voronoi  atau  Proximal.    
• Calculate   Density     :   analisis   spasial   ini   mencoba   untuk   memodelkan   kenyataan   distribusi   populasi   yang   sebenarnya   (terjadi)   di   lapangan.   Oleh   sebab   itu,   sebagai   contoh  dengan  fungsi  ini,  sebuah  layer  yang  memiliki  unsur-­‐unsur  spasial  tipe  titik   lokasi   perekaman   data   (penangkaran,   stasiun   pengamat,   TPS   dan   lainnya)   suatu   besaran   (misalnya   populasi)   dapat   dibuatkan   permukaan   (raster)   dimana   setiap  

pikselnya  menyatakan  besaran  yang  bersangkutan.  Fungsi  ini  mentransformasikan   besaran   yang   berasal   dari   unsur   spasial   tipe   titik     menjadi   besaran   milik   unsur   spasial  tipe  raster  (area).  Secara  praktis,  fenomena  ini  sangat  mirip  dengan  proses   penurunan   garis-­‐garis   kontur   dan   lokasi-­‐lokasi   titik-­‐titik   pengamatan   ketinggian.   Hanya  saja,  analisis  ini  menghasilkan  output  dalam  bentuk  raster/grid  yang  setiap   pikselnya  menyatakan  besaran  yang  bersangkutan.    

  Model  Permukaan  Digital  

  Berikut  beberapa  fungsi  analisis  yang  pada  umumnya  berkaitan  dengan  data  atau  tematik   permukaan  digital  :    

• Gridding   :   fungsi   ini   akan   mentransformasikan   (menginterpolasikan)   data   permukaan  (ketinggian/kedalaman)  digital  format  acak  (juga  TIN)  ke  dalam  format   grid  hingga  siapa  diproses  lebih  lanjut    
• Spatial   Filtering     :   fungsi   yang   sering   diterapkan   pada   bidang   pengolahan   citra   digital   dan   permukaan   digital   ini   dilakukan   dengan   tujuan   untuk   meningkatkan   kualitas,   menyederhanakan   detail   spasial   yang   dianggap   terlalu   kompleks   atau   bahkan   mempertahankan   detail   spasial   tertentu   yang   terdapat   di   dalam   datanya   (format  raster/grid).  

  :   fungsi   ini   digunakan   untuk   mentransformasikan   atau  

• Contouring   menginterpolasikan   data   ketinggian   digital   yang   dituliskan   dalam   format   grid   ke   dalam   bentuk   unsur-­‐unsur   spasial   bertipe   garis   (vector)   yang   masing-­‐masing   merepresentasikan  ketinggian  yang  sama  (dengan  interval  tertentu).  
• Gradien/Slope  :  fungsi  ini  pada  umumnya  menerima  masukan  data  ketinggian  dalam   format   raster/grid/TIN   untuk   menghasilkan   layer   raster   baru   sebagai   wujud   dari   nilai-­‐nilai  kemiringan(yang  siap  diklasifikasikankembali).  
• Aspect   :   berdasarkan   masukan   data   ketinggian   (raster/grid),   fungsi   ini   akan   menghasilkan  layer  raster/grid  yang  menyatakan  arah  gradient  di  setiap  pikselnya.  
• Hillshading   :   fungsi   ini   akan   menghasilkan   iluminasi   hipotetikal   (dalam   format   digital  raster/grid)  dari  sebuah  permukaan  digital  (raster/grid/TIN).  

• Steepest   path   :   fungsi   ini   digunakan   untuk   menghasilkan   path   (polyline)   yang   menyatakan  jalur  tercuram  ke  arah  bawah  dari  suatu  lokasi  yang  ditentukan  di  atas   model   permukaan   digital.   Analisis   spasial   ini   dapat   digunakan   untuk   memprediksi   aliran  run-­‐off.    Analisis  ini  menghitung  (potensi)  arah-­‐arah  yang  akan  ditempuh  oleh   bola   yang   akan   menggelinding   jika   dilepaskan   di   suatu   lokasi   di   atas   permukaan.   Bola   yang   menggelinding   ini   akan   terus   bergerak   menempuh   jalur   (path)   dengan   permukaan  tercuram,  turun  dari  bukit  hingga  akhirnya  mencapai  ke  sebuah  pit  atau   batas  model  permukaan  digitalnya.    
• Profile   :   fungsi   ini   akan   menghasilkan   tampilan   penampang   (profil)   permukaan   berdasarkan   garis/path(   polyline)   yang   ditentukan   di   atas   permukaan   digital.   Dari   tampilan   ini   akan   tampak   pula   apakah   titik   awal   dan   titik   akhirnya   dapat   saling   melihat  satu  sama  lainnya  tanpa  terhalang  permukaan  yang  bersangkutan.  
• Viewshed   :   fungsi   ini   akan   mengidentifikasi   unsur-­‐unsur   spasial   (area)   mana   saja   yang  dapat  terlihat  secara  langsung  (tanpa  terhalang)  dari  suatu  ketinggian  di  lokasi   yang  posisinya  ditentukan    di  atas  permukaan  digital.  
• Watershed  (basin,  catchment  area  atau    contributing  aea)    :  fungsi  analisis  spasial  ini   akan   mengidentifikasi   area-­‐area   di   mana   tempat   berkumpulnya   air   (batas   air   atau   drainase  yang  tekonsentrasi)  yang  berasal  dari  berbagai  sumber  (saluran).  

  Buffer  

Buffer  adalah  analisis  spasial  yang  akan  menghasilkan  unsur-­‐unsur  spasial  (di  dalam  layer  

  lain)   yang   bertipe   polygon.   Unsur-­‐unsur   ini   merupakan   area   atau   buffer   yang   berjarak   (yang   ditentukan)   dari   unsur-­‐unsur   spasial   yang   menjadi   masukannya   (ditentukan   atau   terpilih  sebelumnya  melalui  salah  satu  mekanisme  query).  

  Reclassify  (Klasifikasi)  

  Klasifikasi   pada   dasarnya   merupakn   pemetaan   suatu   besaran   yang   memiliki   interval-­‐ interval   (domain)   tertentu   ke   dalam   interval-­‐interval   yang   lain   berdasarkan   batas-­‐batas   atau   kategori   yang   ditentukan.   Dalam   aplikasi   SIG,   sebagai   contoh   yang   biasanya   menjadi   objek  analisis  spasial.  Klasifikasi  ini  adalah  besaran  jarak  dari  objek  (produk  fungsi  analisis   ‘Find   Distance’   di   atas),   kemiringan   (gradient   permukaan   tanah)   dan   lain   sejenisnya.  

  Besaran  ini  bisa  dikodekan  atau  diklasifikasikan  kembali  hingga  menjadi  :  1)  0  -­‐10%  datar,   2)  10-­‐15%  agak  miring,  3)  15-­‐30%  miring,  4)  30-­‐45%  agak  curam,  5)  45-­‐55%  curam  dan   6)  di  atas  55%  sangat  curam.     Pada   unsur-­‐unsur   spasial,   khususnya   yang   bertipe   polygon,   kenampakkan   warna   dan   symbol  hasil  operasi  reclassify  tidak  cukup,  perlu  beberapa  hal  berikut  :    

• Reclassify   raster   :   fungsi   ini   akan   melakukan   pengklasifikasian   suatu   data   raster  

  (yang   pada   umumnya   berdomain   bilangan   real)   ke   dalam   data   raster   lainnya   (berdomain   bilangan   bulat   sederhana)   berdasarkan   batas-­‐batas   kelas   yang   ditentukan  secara  interaktif  oleh  pengguna  

• Reclassify  vector  :  fungsi  ini  melakukan  klasifikasi  unsur-­‐unsur  spasial  tipe  polygon   vector  berdasarkan  nilai-­‐nilai  milik  salah  satu  field  terutama  yang  bertipe  bumerik   sebagaimana   hanya   ‘Populasi’   yang   terdapat   dalam   tabel   atributnya.   Pada   kasus   vector,   kesamaan   keanggotaan   sebuah   kelas   unsur-­‐unsurnya   hanya   ditandai   oleh   kesamaan  warna  dan  simbolnya  (arsiran).  Sementara  itu,  batas-­‐batasnya  unsurnya   tidak  berubah  sama  sekali.    

  Pengolahan  Citra  Digital    

  Salah   satu   analisis   spasial   yang   terkenal   di   bidang   SIG   dan   juga   pengolahan   citra   digital   (penginderaan   jauh)   adalah   klasifikasi,   istilah   yang   merujuk   pada   proses   interprestasi   citra-­‐citra   digital   (dengan   bantuan   sistem   computer)   hasil   penginderaan   jauh.   Analisis   ini   merupakan  suatu  proses  penyusunan,  pengurutan  atau  pengelompokkan  setiap  piksel  citra   digital   multi-­‐spektral   ke   dalam   beberapa   kelas   berdasarkan   kriteria   atau   kategori   objek   hingga   dapat   menghasilkan   sebuah   peta   tematik   dalam   bentuk   raster.   Pada   analisis   ini,   setiap  piksel  yang  terdapat  di  dalam  suatu  kelas  diasumsikan  berkarakteristik  homogeny.   Tujuan   analisis   ini   adalah   untuk   mengekstrak   pola-­‐pola   respon   spectral   (terutama   yang   dominan)   yang   terdapat   di   dalam   citra   itu   sendiri,   pada   umumnya   berupa   kelas-­‐kelas   penutup  lahan  (landcover).  

• Clustering   (unsupervised   classification)     :proses   klasifikasi   digunakan   untuk   mengelompokkan   (clustering)   piksel-­‐piksel   citra   berdasarkan   aspek-­‐aspek   statistic   (matematis)  semata.  
• Classification   (supervised   classification)     :   proses   klasifikasi   yang   sama   dengan  

  clustering   ,   tetapi   dengan   tambahan   pendefinsisian   beberapa   sampel   kelas   atau  

  tambahan   (training   sites/areas)   oleh   penggunanya   untuk   mengakomodasikan   aspek-­‐aspek  variabilitas  anggota-­‐anggota  kelasnya.    

  Fungsi  Editing  Unsur-­‐Unsur  Spasial  

  Beberapa  analisis  spasial  pada  umumnya  juga  difungsikan  sebagai  layanan  di  dalam  proses   editing  data  spasial  (terutama  yang  bertipe  polygon)  

• Union,   Merge     atau   Combine     :   fungsi   analiss   spasial   ini   pada   umumnya   digunakan   untuk   menggabungkan   agregasi   beberapa   unsur   spasial   yang   terdapat   di   dalam   sebuah  tematik  yang  dipilih  hingga  menjadi  sebuah  unsur  saja.    
• Delete,   Erase     atau   Cut   :   fungsi   analisis   spasial   ini   akan   menghapus   unsur   spasial   yang  terpilih.  
• Split  atau  Clip    :  fungsi  analisis  spasial  ini  akan  memisahkan  sebuah  unsur  menjadi   lebih  dari  satu  unsur  spasial  
• Substract     :   fungsi   analisis   spasial   ini   akan   secara   otomatis   menghapus   area   yang   overlap  di  antara  dua  unsur  spasial  tipe  poligon    
• Intersect     :   fungsi   analisis   spasial   ini   akan   menghasilkan   unsur   spasial   baru   yang   merupakan  irisan  dari  unsur-­‐unsur  spasial  masukannya  

    Referensi  :   Materi  diambil  dari  buku  :     Prahasta,   Eddy.   2009.   Sistem   Informasi   Geografis   :   Konsep-­‐Konsep   Dasar.   Bandung   :   Informatika.