DAMPAK PERUBAHAN PENGGUNAAN LAHAN TERHAD
DAMPAK PERUBAHAN PENGGUNAAN LAHAN TERHADAP
RESPONS DEBIT DAN BAHAYA BANJIR
(Studi Kasus di DAS Gesing, Purworejo)
Arif Pratisto
(Departemen Kehutanan Republik Indonesia)
Projo Danoedoro
(PUSPICS Fakultas Geografi UGM)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh perubahan penutup lahan terhadap
debit puncak di DAS Gesing, Purworejo, dan dampaknya terhadap bencana banjir di
daerah hilir dari DAS tersebut. Dalam penelitian ini, citra landsat TM tahun perekaman
1992 dan citra Aster VNIR tahun perekaman 2003 digunakan sebagai dasar ekstraksi
informasi penutup lahan. Sementara itu, data penutup lahan yang diperoleh dari citra
juga digunakan sebagai salah satu masukan pemodelan koefisien aliran permukaan (C)
untuk masing-masing tahun, di samping data masukan lain berupa kemiringan lereng,
infiltrasi tanah dan simpanan permukaan. Hasil pemodelan koefisien aliran permukaan
pada masing-masing tahun kemudian dijadikan masukan untuk pemodelan debit (Q)
dengan menggunakan metode rasional, di samping data luas area (A) dan intensitas
hujan (I) yang juga disajikan secara spasial.
Metode rasional sederhana ini
diimplementasikan dengan pendekatan sel (piksel) menggunakan perangkat lunak
PCRaster, di mana komputasi terebut menggunakan ukuran piksel sebagai A parsial
sehingga dihasilkan peta distribusi spasial debit pada setiap piksel, dan menjaid debit
puncak di bagian outlet DAS. Hasil pemodelan debit pada dua tahun yang berbeda ini
kemudian dibandingkan dengan perubahan penutup lahan, baik dalam perubahan jenis
(hasil klasifikasi multispektral) maupun kualitas (perubahan indeks vegetasi), serta
dibandingkan pula dengan tinggi banjir di lapangan yang merupakan model interpolasi
spasial jejak banjir dan wawancara dengan masyarakat lokal. Hasil penelitian ini
menunjukkan bahwa perubahan penutup lahan di DAS Gesing bagian hulu telah terjadi
secara signifikan, dan hal ini berpengaruh besar terhadap peningkatan koefisien aliran
permukaan serta debit puncak. Banjir tahun 1992 dan 2003 merupakan dampak
langsung dari perubahan tersebut. Penelitian ini juga mencoba membahas beberapa
kelemahan dari model yang digunakan.
Kata kunci: data penginderaan jauh, penutup lahan, DAS, banjir, debit puncak
1. PENGANTAR
Banyak wilayah di Jawa saat ini telah mengalami peningkatan jumlah dan kepadatan
penduduk. Di wilayah perdesaan, jumlah penduduk yang meningkat pesat juga
kebanyakan menggantungkan hidupnya pada aktivitas pertanian. Peningkatan ini secara
langsung menyebabkan beberapa masalah lingkungan, di mana kebutuhan akan lahan
pertanian dan juga permukiman pada umumnya dikompensasi dengan penyusutan
lahan hutan dan vegetasi alami/semi-alami lainnya. Dengan demikian, terjadilah proses
perubahan penutup dan penggunaan lahan sekaligus.
1
Perubahan semacam ini membawa efek negatif pada proses-proses hidrologi di suatu
daerah aliran sungai (DAS). Perubahan penutup vegetasi di DAS dapat dihipotesiskan
mengakibatkan dampak negatif terhadap debit aliran sungai dan pada akhirnya juga
menimbulkan bencana banjir. Secara lebih rinci dapat dikatakan bahwa perubahan
penutup vegetasi berpengaruh terhadap karakteristik limpasan permukaan (run off).
Peningkatan volume limpasan permukaan secara cepat pada periode waktu yang
pendek menyebabkan peningkatan debit puncak dan banjir yang parah di daerah hilir.
Penelitian ini difokuskan di DAS Gesing, Purworejo, Jawa Tengah. Di sekitar outlet
Sungai Gesing, ada suatu wilayah yang sering terlanda banjir, khususnyta di dusun Piji
Kebon. Penelitian ini berangkat dari suatu hipotesis bahwa peritiwa banjir di daerah ini
terutama disebabkan oleh adanya perubahan penutup dan penggunaan lahan di daerah
hulu dari DAS Gesing. Hingga saat penelitian ini dilakukan, belum ada penelitian
mengenai pengaruh perubahan penutup lahan di daerah hulu Sub-DAS Geisng
terhadap bencana banjir di daerah hilir. Analisis mengenai fenomena ini diperlukan
untuk memahami pengaruh perubahan penutup lahan terhadap debit sungai dan
bencana banjir di DAS Gesing.
Gambar 1. daerah Penelitian
2. PENELITIAN MENGENAI BANJIR DALAM PERSPEKTIF PENGINDERAAN JAUH
DAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG)
Ulasan mengenai penelitian terdahulu secara ringkas dikelompokkan ke dalam (a)
bahaya banjir, (b) pemodelan debit puncak, (c) interpretasi dan pemetaan perubahan
penutup lahan, dan (d) pengolahan citra penginderaan jauh.
Bencana alam merupakan suatu aspek interaksi manusia dengan alam, yang muncul
dari suatu proses biasa, di mana manusia mencoba untuk mencari manfaat dari alam
serta mencoba untuk membatasi hal-hal yang dipandang membahayakan (Kates, 1970).
Salah satu bencana alam ialah banjir yang menimbulkan genangan air di wilayah yang
rendah di sekitar sungai. Banjir merupakan fenomena yang seringkali terkait dengan
pemanfaatan lahan yang keliru. Curah hujan yang berlebih dan tidak dapat diramalkan
bisa mengakibatkan genangan dan bahkan nbanjir di wilayah bertopografi rendah.
Penentuan luas genangan banjir dan kerusakan yang ditimbulkan sangat diperlukan
agar dapat dilakukan langkah-langkah perlindungan dan minimalisasi risiko.
Pengukuran tinggi genangan banjir yang terjadi di masa lampau dapat dilakukan dengan
pemetaan partisipatif (participatory mapping). Pemetaan partisipatif –dan juga SIG
partisipatif— merupakan upaya melibatkan pengalaman langsung masyarakat lokal atau
ingatan kolektif masyarakat mengenai banjir, genangan dan sebagainya. Proses
semacam ini merupakan masukan esensial dalam penilaian ilmiah untuk tingkat
keparahan bencana banjir (McCall, 2007).
Pemetaan partisipatif memanfaatkan kuesioner untuk menilai luas area banjir dan
kedalamannya. Beberapa responden biasanya diperlukan untuk memperoleh hasil yang
bagus dalam menilai bahaya tersebut. Pemberdayaan masyarakat lokal sangat perlu
karena mereka biasanya tahu banyak mengenai riwayat banjir di daerah sekitar tempat
tinggal mereka. Di samping itu, pemberdayaan masyarakat lokal dalam konteks bahaya
2
banjir juga sangat berguna bagi mereka sendiri, khususnya dalam mengenali wilayahwilayah rawan banjir, sehingga mereka dapat meningkatkan kewaspadaan.
Debit sungai merupakan volume air yang dialirkan melalui suatu penampang pada
satuan waktu tertentu.
Estimasi debit dengan menggunakan metode rasional
merupakan suatu pendekatan yang biasa dilakukan, dan hal ini biasa diterapkan pada
suatu DAS atau sub-DAS. Metode ini sederhana dan mudah diterapkan. Perlu pula
untuk dicatat bahwa persyaratan data untuk metode rasional pada umumnya sama
dengan yang diperlukan untuk mengembangkan hidrograf limpasan permukaan dengan
menggunakan teori hidrograf satuan . (ITC, 2002; Water Ware Consultant, 2007; ODOT
2005).
Penentuan debit puncak menjurut metode rasional memerlukan data tentang koefisien
aliran permukaan, dan koefisien aliran permukaan memerlukan informasi tentang
kualitas penutupan vegetasi. Penentuan penutup lahan vegetasi dna penutup lahan lain
dapat dilakukan secara efektif dan akurat dengan bantuan data penginderaan jauh. Citra
penginderaan jauh seperti Landsat TM/ETM+ dan Aster dapat digunakan untuk
memetakan jenis-jenis penutup lahan. Penginderaan jauh juga mampu menyajikan
variais spasial penutup lahan yang lain, termasuk misalnya bangunan dan permukaan
kedap air lainnya. Proses klasifikasi dan pemetaan penutup lahan dapat dilakukan
secara visual, digital, atau kombinasi keduanya (Mather, 2004).
Sebelum citra digital diekstrak informasinya mengacu ke kriteria atau sistem klasifikasi
tertentu, tahap pra-pemrosesan harus dijalani, baik untuk koreksi geometrik maupun
radiometrik. Koreksi geometrik menempatkan kembali piksel-piksel obyek ke posisi
yang benar, sesuai dengan acuan di lapangan atau peta dasar; karena selama proses
perekaman tetalh terjadi kesalahan penempatan posisi piksel yang disebabkan oleh
banyak faktor, misalnya kelengkungan dan rotasi bumi, variasi relief, sudut pandang
sensor dan gerakan pesawat. Hasil koreksi geometrik adalah citra yang terproyeksikan
secara ortogonal atau mengacu ke proyeksi standar lain, siap untuk dipadukan dengan
peta-peta tematik dalam suatu pemodelan aplikasi.
Koreksi radiometrik sangat diperlukan apabila citra akan dianalisis respons spektral
aslinya, dengan menghilangkan pengaruh-pengaruh gangguan, seperti misalnya
inkonsistensi detektor, kondisi atmosfer, dan pengaruh topografi. Koreksi atau kalibrasi
radiometrik juga diperlukan apabila terdapat data yang bersifat multitemporal yang perlu
dianalisis bersama-sama untuk memantau ada-tidak perubahan yang terekam pada
piksel-piksel citra tersebut (Parodi and Prakash. 2004).
3. METODE PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan kombinasi antara analisis multitemporal berbasis citra satelit
dan pemodelan debit puncak. Analisis multitemporal digunakan untuk memperoleh
infromasi tentang kondisi penutup lahan pada tahun 1992 dan 2003, serta laju
perubahan yang terjadi; sementara pemodelan debit puncak dilakukan dengna
menggunakan metode rasional, yang memanfaatkan informasi koefisien aliran yang
diturunkan dari informasi penutup lahan berbasis citra. Rumus untuk debit puncak
menurut metode rasional adalah sebagai berikut:
Rumus 1
3
di mana:
Q
= Debit puncak (m3/detik)
C
= Koefisien aliran permukaan yang menyatakan rasio antara aliran permukaan
terhadap curah hujan
I
= Intensitas hujan (mm/jam)
A
= Luas DAS (km2)
0.278 = Koefisien
Selain dengan perhitungan konvensional yang menggunakan model berbasis
perhitungan secara menyeluruh pada DAS, metode rasional ini dicoba untuk
diimplementasikan
dengan
menggunakan
model
accufractionflux
dalam
perangkatvlunak PCRAster, di mana semua masukan dipresentasikan pada basis sel
(piksel). Nilai area A dalam model ini sama dengan nilai area sel atau ukuran piksel,
sementara masukan data C dan I merupakan hasil interpolasi spasial.
Untuk penelitian ini, digunakan citra Landsat TM perekaman 1992 dan Aster VNIR
perekaman 2003 sebagai dasar ekstraksi kondisi penutup lahan. Peta-peta pendukung
berupa peta RBI skala 1:25.000, peta geologi dan peta tanah. Perangkat pendukung
lain adalah komputer dan perangkat lunak PCRaster dan ILWIS, double ring
infiltrometer, serta differential GPS.
3.1. Koefisien aliran permukaan (C)
Nilai koefisien aliran permukaan C dalam penelitian ini merupakan fungsi dari beberapa
variabel penutup lahan dan hidrologi, meliputi penutup lahan, kemiringan lereng, inflitrasi
tanah, dan simpanan air permukaan. Metode kalkulasi yang digunakan mengikuti Cook
(SCDT, 2003).
Supaya dapat memperoleh koefisien aliran permukaan yang
representatif, nilai total koefisien aliran permukaan ditentukan dengan
mempertimbangkan bobot faktor menurut berbgaai penutup lahan dan pengelompokan
karakteristik tanah dan hidrologi (ITC, ILWIS Application 11. Determination of Peak
Runoff).
Klasifikasi penutup lahan menurut perannya terhadap
diklasifikasikan dan diberi skor seperti tercantum pada Tabel 1.
limpasan
permukaan
Tabel 1. Klasifikasi dan skor penutup lahan untuk limpasan permukaan
Klasifikasi
- Lahan terbuka
- Tanaman pertanian, terutama tanaman pertanian pada dataran aluvial
- Penutup lahan yang tidak efektif, gundul atau sangat jarang
- Campuran bangunan dan vegetasi, termasuk permukiman dan pekarangan
yang tidak rapat
- Semak
- Penutup lahan alami yang tidak begitu rapat, hingga 20% tutupan horisontal
- Tanaman perkebunan, terutama yang ditanami dengan cengkeh
- Tutupan cuklup rapat hingga 50% berupa campuran rerumputan dan
pepohonan
4
Skor
0.14
0.10
0.07
- Hutan
- Vegetasi campuran, khususnya tanaman peopohonan buah-buhanan
yang dikelola seperti hutan rakyat
- Tutupan vegetasi sangat bagus, sekitar 90% area tertutup vegetasi
pepohonan atau yang setara
Modifikasi dari SCDT (2003)
0.05
Kemiringan lereng diklasifikasi seperti tersaji pada Tabel 2. Pada tabel ini kemiringan
lereng dibagi menjadi empat klas dengan deskripsi kategorisasiyang juga memasukkan
aspek relief.
Tabel 2.Klasifikasi dan skor kemiringan lereng untuk limpasan permukaan
Klas kemiringan
Relatif datar, dengan rerata kemiringan lereng < 5%
Bergelombang, dengan rerata kemiringan lereng 5 - 10%
Berbukit, dengan rerata kemiringan lereng 10 - 30%
Berbukit curam – bergunung, medan berat, dengan rerata
kemiringan lereng > 30%
Modifikasi dari SCDT (2003)
skor
0.1
0.15
0.25
0.3
Untuk infiltrasi tanah digunakan klasifikasi menurut Rickard dan Cossnes (1965, dalam
ILRI, 1974). Ada lima kategori yang penilaian skornya terhadap limpasan permukaan
mengikuti kriteria dari SCDT (2003) dengan modifikasi.
Pemetaan kemiringan lereng dilakukan dengan menerapkan interpolasi spasial atas
peta kontur digital. Mengingat bahwa peta kontur yang ada terutama berbasis peta RBI
skala 1:25.000, maka dilakukan penambahan titik-titik ketinggian secara acak dengan
menggunakan GPS diferensial, agar hasil interpolasi spasial bisa disetarakan dengan
peta berskala lebih besar (1:10.000). Hasil interpolasi spasial adalah model elevasi
digital (DEM) yang kemudian diturunkan menjadi peta lereng.
Tabel 3. Klasifikasi dan skor infiltrasi tanah untuk limpasan permukaan
Skor
Class
Infiltrasi (mm/jam)
0.12
Sangat rendah
< 2.5
0.08
Rendah
2.5 – 15
0.06
Normal
15 – 28
0.04
Tinggi
28 – 53
0.02
Sangat tinggi
> 53
Modifikasi dari Rickard and Cossens (1965, dalam ILRI, 1974) dan SCDT (2003)
Pengukuran infiltrasi dilakukan dengan menggunakan double ring infiltrometer.
Pengambilan sampel dilakukan dengan metode stratified random sampling, di mana
faktor satuan pemetaan tanah, lereng dan penutup lahan dijadikan strata.
5
Simpanan permukaan tidak dapat ditentukan secara langsung, dan diddekati dengan
variabel pengganti (surrrogate). Variabel pengganti ini adalah kerapatan aliran (Dd),
yang merupakan hasil bagi antara panjang sungai total L dengan luas DAS. Rumus
kerapatan aliran tersaji pada rumus 1 menurut Gregory and Walling (1973), Seyhan
(1977) dan Linsley (1959).
Rumus 2
Di mana:
Dd
= Drainage density (km/km2)
L
= Total length of all the stream (km)
A
= Drainage area (km2)
Tabel 4. Klasifikasi kerapatan aliran dan simpanan permukaan untuk klakulasi
limpasan permukaan
Klasifikasi simpanan permukaan menurut
Skor
Kerapatan aliran
Linsley
2
(km/km )
≥5
2–5
1–2
RESPONS DEBIT DAN BAHAYA BANJIR
(Studi Kasus di DAS Gesing, Purworejo)
Arif Pratisto
(Departemen Kehutanan Republik Indonesia)
Projo Danoedoro
(PUSPICS Fakultas Geografi UGM)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh perubahan penutup lahan terhadap
debit puncak di DAS Gesing, Purworejo, dan dampaknya terhadap bencana banjir di
daerah hilir dari DAS tersebut. Dalam penelitian ini, citra landsat TM tahun perekaman
1992 dan citra Aster VNIR tahun perekaman 2003 digunakan sebagai dasar ekstraksi
informasi penutup lahan. Sementara itu, data penutup lahan yang diperoleh dari citra
juga digunakan sebagai salah satu masukan pemodelan koefisien aliran permukaan (C)
untuk masing-masing tahun, di samping data masukan lain berupa kemiringan lereng,
infiltrasi tanah dan simpanan permukaan. Hasil pemodelan koefisien aliran permukaan
pada masing-masing tahun kemudian dijadikan masukan untuk pemodelan debit (Q)
dengan menggunakan metode rasional, di samping data luas area (A) dan intensitas
hujan (I) yang juga disajikan secara spasial.
Metode rasional sederhana ini
diimplementasikan dengan pendekatan sel (piksel) menggunakan perangkat lunak
PCRaster, di mana komputasi terebut menggunakan ukuran piksel sebagai A parsial
sehingga dihasilkan peta distribusi spasial debit pada setiap piksel, dan menjaid debit
puncak di bagian outlet DAS. Hasil pemodelan debit pada dua tahun yang berbeda ini
kemudian dibandingkan dengan perubahan penutup lahan, baik dalam perubahan jenis
(hasil klasifikasi multispektral) maupun kualitas (perubahan indeks vegetasi), serta
dibandingkan pula dengan tinggi banjir di lapangan yang merupakan model interpolasi
spasial jejak banjir dan wawancara dengan masyarakat lokal. Hasil penelitian ini
menunjukkan bahwa perubahan penutup lahan di DAS Gesing bagian hulu telah terjadi
secara signifikan, dan hal ini berpengaruh besar terhadap peningkatan koefisien aliran
permukaan serta debit puncak. Banjir tahun 1992 dan 2003 merupakan dampak
langsung dari perubahan tersebut. Penelitian ini juga mencoba membahas beberapa
kelemahan dari model yang digunakan.
Kata kunci: data penginderaan jauh, penutup lahan, DAS, banjir, debit puncak
1. PENGANTAR
Banyak wilayah di Jawa saat ini telah mengalami peningkatan jumlah dan kepadatan
penduduk. Di wilayah perdesaan, jumlah penduduk yang meningkat pesat juga
kebanyakan menggantungkan hidupnya pada aktivitas pertanian. Peningkatan ini secara
langsung menyebabkan beberapa masalah lingkungan, di mana kebutuhan akan lahan
pertanian dan juga permukiman pada umumnya dikompensasi dengan penyusutan
lahan hutan dan vegetasi alami/semi-alami lainnya. Dengan demikian, terjadilah proses
perubahan penutup dan penggunaan lahan sekaligus.
1
Perubahan semacam ini membawa efek negatif pada proses-proses hidrologi di suatu
daerah aliran sungai (DAS). Perubahan penutup vegetasi di DAS dapat dihipotesiskan
mengakibatkan dampak negatif terhadap debit aliran sungai dan pada akhirnya juga
menimbulkan bencana banjir. Secara lebih rinci dapat dikatakan bahwa perubahan
penutup vegetasi berpengaruh terhadap karakteristik limpasan permukaan (run off).
Peningkatan volume limpasan permukaan secara cepat pada periode waktu yang
pendek menyebabkan peningkatan debit puncak dan banjir yang parah di daerah hilir.
Penelitian ini difokuskan di DAS Gesing, Purworejo, Jawa Tengah. Di sekitar outlet
Sungai Gesing, ada suatu wilayah yang sering terlanda banjir, khususnyta di dusun Piji
Kebon. Penelitian ini berangkat dari suatu hipotesis bahwa peritiwa banjir di daerah ini
terutama disebabkan oleh adanya perubahan penutup dan penggunaan lahan di daerah
hulu dari DAS Gesing. Hingga saat penelitian ini dilakukan, belum ada penelitian
mengenai pengaruh perubahan penutup lahan di daerah hulu Sub-DAS Geisng
terhadap bencana banjir di daerah hilir. Analisis mengenai fenomena ini diperlukan
untuk memahami pengaruh perubahan penutup lahan terhadap debit sungai dan
bencana banjir di DAS Gesing.
Gambar 1. daerah Penelitian
2. PENELITIAN MENGENAI BANJIR DALAM PERSPEKTIF PENGINDERAAN JAUH
DAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG)
Ulasan mengenai penelitian terdahulu secara ringkas dikelompokkan ke dalam (a)
bahaya banjir, (b) pemodelan debit puncak, (c) interpretasi dan pemetaan perubahan
penutup lahan, dan (d) pengolahan citra penginderaan jauh.
Bencana alam merupakan suatu aspek interaksi manusia dengan alam, yang muncul
dari suatu proses biasa, di mana manusia mencoba untuk mencari manfaat dari alam
serta mencoba untuk membatasi hal-hal yang dipandang membahayakan (Kates, 1970).
Salah satu bencana alam ialah banjir yang menimbulkan genangan air di wilayah yang
rendah di sekitar sungai. Banjir merupakan fenomena yang seringkali terkait dengan
pemanfaatan lahan yang keliru. Curah hujan yang berlebih dan tidak dapat diramalkan
bisa mengakibatkan genangan dan bahkan nbanjir di wilayah bertopografi rendah.
Penentuan luas genangan banjir dan kerusakan yang ditimbulkan sangat diperlukan
agar dapat dilakukan langkah-langkah perlindungan dan minimalisasi risiko.
Pengukuran tinggi genangan banjir yang terjadi di masa lampau dapat dilakukan dengan
pemetaan partisipatif (participatory mapping). Pemetaan partisipatif –dan juga SIG
partisipatif— merupakan upaya melibatkan pengalaman langsung masyarakat lokal atau
ingatan kolektif masyarakat mengenai banjir, genangan dan sebagainya. Proses
semacam ini merupakan masukan esensial dalam penilaian ilmiah untuk tingkat
keparahan bencana banjir (McCall, 2007).
Pemetaan partisipatif memanfaatkan kuesioner untuk menilai luas area banjir dan
kedalamannya. Beberapa responden biasanya diperlukan untuk memperoleh hasil yang
bagus dalam menilai bahaya tersebut. Pemberdayaan masyarakat lokal sangat perlu
karena mereka biasanya tahu banyak mengenai riwayat banjir di daerah sekitar tempat
tinggal mereka. Di samping itu, pemberdayaan masyarakat lokal dalam konteks bahaya
2
banjir juga sangat berguna bagi mereka sendiri, khususnya dalam mengenali wilayahwilayah rawan banjir, sehingga mereka dapat meningkatkan kewaspadaan.
Debit sungai merupakan volume air yang dialirkan melalui suatu penampang pada
satuan waktu tertentu.
Estimasi debit dengan menggunakan metode rasional
merupakan suatu pendekatan yang biasa dilakukan, dan hal ini biasa diterapkan pada
suatu DAS atau sub-DAS. Metode ini sederhana dan mudah diterapkan. Perlu pula
untuk dicatat bahwa persyaratan data untuk metode rasional pada umumnya sama
dengan yang diperlukan untuk mengembangkan hidrograf limpasan permukaan dengan
menggunakan teori hidrograf satuan . (ITC, 2002; Water Ware Consultant, 2007; ODOT
2005).
Penentuan debit puncak menjurut metode rasional memerlukan data tentang koefisien
aliran permukaan, dan koefisien aliran permukaan memerlukan informasi tentang
kualitas penutupan vegetasi. Penentuan penutup lahan vegetasi dna penutup lahan lain
dapat dilakukan secara efektif dan akurat dengan bantuan data penginderaan jauh. Citra
penginderaan jauh seperti Landsat TM/ETM+ dan Aster dapat digunakan untuk
memetakan jenis-jenis penutup lahan. Penginderaan jauh juga mampu menyajikan
variais spasial penutup lahan yang lain, termasuk misalnya bangunan dan permukaan
kedap air lainnya. Proses klasifikasi dan pemetaan penutup lahan dapat dilakukan
secara visual, digital, atau kombinasi keduanya (Mather, 2004).
Sebelum citra digital diekstrak informasinya mengacu ke kriteria atau sistem klasifikasi
tertentu, tahap pra-pemrosesan harus dijalani, baik untuk koreksi geometrik maupun
radiometrik. Koreksi geometrik menempatkan kembali piksel-piksel obyek ke posisi
yang benar, sesuai dengan acuan di lapangan atau peta dasar; karena selama proses
perekaman tetalh terjadi kesalahan penempatan posisi piksel yang disebabkan oleh
banyak faktor, misalnya kelengkungan dan rotasi bumi, variasi relief, sudut pandang
sensor dan gerakan pesawat. Hasil koreksi geometrik adalah citra yang terproyeksikan
secara ortogonal atau mengacu ke proyeksi standar lain, siap untuk dipadukan dengan
peta-peta tematik dalam suatu pemodelan aplikasi.
Koreksi radiometrik sangat diperlukan apabila citra akan dianalisis respons spektral
aslinya, dengan menghilangkan pengaruh-pengaruh gangguan, seperti misalnya
inkonsistensi detektor, kondisi atmosfer, dan pengaruh topografi. Koreksi atau kalibrasi
radiometrik juga diperlukan apabila terdapat data yang bersifat multitemporal yang perlu
dianalisis bersama-sama untuk memantau ada-tidak perubahan yang terekam pada
piksel-piksel citra tersebut (Parodi and Prakash. 2004).
3. METODE PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan kombinasi antara analisis multitemporal berbasis citra satelit
dan pemodelan debit puncak. Analisis multitemporal digunakan untuk memperoleh
infromasi tentang kondisi penutup lahan pada tahun 1992 dan 2003, serta laju
perubahan yang terjadi; sementara pemodelan debit puncak dilakukan dengna
menggunakan metode rasional, yang memanfaatkan informasi koefisien aliran yang
diturunkan dari informasi penutup lahan berbasis citra. Rumus untuk debit puncak
menurut metode rasional adalah sebagai berikut:
Rumus 1
3
di mana:
Q
= Debit puncak (m3/detik)
C
= Koefisien aliran permukaan yang menyatakan rasio antara aliran permukaan
terhadap curah hujan
I
= Intensitas hujan (mm/jam)
A
= Luas DAS (km2)
0.278 = Koefisien
Selain dengan perhitungan konvensional yang menggunakan model berbasis
perhitungan secara menyeluruh pada DAS, metode rasional ini dicoba untuk
diimplementasikan
dengan
menggunakan
model
accufractionflux
dalam
perangkatvlunak PCRAster, di mana semua masukan dipresentasikan pada basis sel
(piksel). Nilai area A dalam model ini sama dengan nilai area sel atau ukuran piksel,
sementara masukan data C dan I merupakan hasil interpolasi spasial.
Untuk penelitian ini, digunakan citra Landsat TM perekaman 1992 dan Aster VNIR
perekaman 2003 sebagai dasar ekstraksi kondisi penutup lahan. Peta-peta pendukung
berupa peta RBI skala 1:25.000, peta geologi dan peta tanah. Perangkat pendukung
lain adalah komputer dan perangkat lunak PCRaster dan ILWIS, double ring
infiltrometer, serta differential GPS.
3.1. Koefisien aliran permukaan (C)
Nilai koefisien aliran permukaan C dalam penelitian ini merupakan fungsi dari beberapa
variabel penutup lahan dan hidrologi, meliputi penutup lahan, kemiringan lereng, inflitrasi
tanah, dan simpanan air permukaan. Metode kalkulasi yang digunakan mengikuti Cook
(SCDT, 2003).
Supaya dapat memperoleh koefisien aliran permukaan yang
representatif, nilai total koefisien aliran permukaan ditentukan dengan
mempertimbangkan bobot faktor menurut berbgaai penutup lahan dan pengelompokan
karakteristik tanah dan hidrologi (ITC, ILWIS Application 11. Determination of Peak
Runoff).
Klasifikasi penutup lahan menurut perannya terhadap
diklasifikasikan dan diberi skor seperti tercantum pada Tabel 1.
limpasan
permukaan
Tabel 1. Klasifikasi dan skor penutup lahan untuk limpasan permukaan
Klasifikasi
- Lahan terbuka
- Tanaman pertanian, terutama tanaman pertanian pada dataran aluvial
- Penutup lahan yang tidak efektif, gundul atau sangat jarang
- Campuran bangunan dan vegetasi, termasuk permukiman dan pekarangan
yang tidak rapat
- Semak
- Penutup lahan alami yang tidak begitu rapat, hingga 20% tutupan horisontal
- Tanaman perkebunan, terutama yang ditanami dengan cengkeh
- Tutupan cuklup rapat hingga 50% berupa campuran rerumputan dan
pepohonan
4
Skor
0.14
0.10
0.07
- Hutan
- Vegetasi campuran, khususnya tanaman peopohonan buah-buhanan
yang dikelola seperti hutan rakyat
- Tutupan vegetasi sangat bagus, sekitar 90% area tertutup vegetasi
pepohonan atau yang setara
Modifikasi dari SCDT (2003)
0.05
Kemiringan lereng diklasifikasi seperti tersaji pada Tabel 2. Pada tabel ini kemiringan
lereng dibagi menjadi empat klas dengan deskripsi kategorisasiyang juga memasukkan
aspek relief.
Tabel 2.Klasifikasi dan skor kemiringan lereng untuk limpasan permukaan
Klas kemiringan
Relatif datar, dengan rerata kemiringan lereng < 5%
Bergelombang, dengan rerata kemiringan lereng 5 - 10%
Berbukit, dengan rerata kemiringan lereng 10 - 30%
Berbukit curam – bergunung, medan berat, dengan rerata
kemiringan lereng > 30%
Modifikasi dari SCDT (2003)
skor
0.1
0.15
0.25
0.3
Untuk infiltrasi tanah digunakan klasifikasi menurut Rickard dan Cossnes (1965, dalam
ILRI, 1974). Ada lima kategori yang penilaian skornya terhadap limpasan permukaan
mengikuti kriteria dari SCDT (2003) dengan modifikasi.
Pemetaan kemiringan lereng dilakukan dengan menerapkan interpolasi spasial atas
peta kontur digital. Mengingat bahwa peta kontur yang ada terutama berbasis peta RBI
skala 1:25.000, maka dilakukan penambahan titik-titik ketinggian secara acak dengan
menggunakan GPS diferensial, agar hasil interpolasi spasial bisa disetarakan dengan
peta berskala lebih besar (1:10.000). Hasil interpolasi spasial adalah model elevasi
digital (DEM) yang kemudian diturunkan menjadi peta lereng.
Tabel 3. Klasifikasi dan skor infiltrasi tanah untuk limpasan permukaan
Skor
Class
Infiltrasi (mm/jam)
0.12
Sangat rendah
< 2.5
0.08
Rendah
2.5 – 15
0.06
Normal
15 – 28
0.04
Tinggi
28 – 53
0.02
Sangat tinggi
> 53
Modifikasi dari Rickard and Cossens (1965, dalam ILRI, 1974) dan SCDT (2003)
Pengukuran infiltrasi dilakukan dengan menggunakan double ring infiltrometer.
Pengambilan sampel dilakukan dengan metode stratified random sampling, di mana
faktor satuan pemetaan tanah, lereng dan penutup lahan dijadikan strata.
5
Simpanan permukaan tidak dapat ditentukan secara langsung, dan diddekati dengan
variabel pengganti (surrrogate). Variabel pengganti ini adalah kerapatan aliran (Dd),
yang merupakan hasil bagi antara panjang sungai total L dengan luas DAS. Rumus
kerapatan aliran tersaji pada rumus 1 menurut Gregory and Walling (1973), Seyhan
(1977) dan Linsley (1959).
Rumus 2
Di mana:
Dd
= Drainage density (km/km2)
L
= Total length of all the stream (km)
A
= Drainage area (km2)
Tabel 4. Klasifikasi kerapatan aliran dan simpanan permukaan untuk klakulasi
limpasan permukaan
Klasifikasi simpanan permukaan menurut
Skor
Kerapatan aliran
Linsley
2
(km/km )
≥5
2–5
1–2