Disain Awal Prototype G2A Untuk Analisa

DISAIN AWAL PROTOTYPE G2A
UNTUK ANALISA DATA PERTANIAN DAN PEDESAAN

Hanna Arini Parhusip1 dan Ramos Somnya2
Pusat Studi Simitro, Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana

ABSTRAK. Prototype ini berupa software yang didisain sebagai
kombinasi dari GIS (Geographical Information System) dan metode GSTAR
(Generalized Space Time Autoregressive). GIS merupakan sistem untuk
membaca peta secara otomatis yang ditentukan oleh karakteristik lokasi, dan
didisain untuk memilih 3 lokasi berdekatan secara otomatis. Ketiga lokasi ini
akan dilakukan GSTAR untuk mendapatkan hubungan produktivitas padi yang
tergantung dari beberapa variabel prediktor yang diperhatikan.
Selanjutnya, hasil fungsi linear yang dihasilkan digunakan sebagai
fungsi tujuan untuk menentukan optimasi dari produktivitas suatu daerah
terhadap komoditas pertanian khususnya padi dan padi. Informasi yang sudah
ada belum memberikan kemampuan pengguna untuk dapat menganalisa data
yang dipunyai untuk dapat menganalisa mandiri.
Prototype ini ditujukan kepada dinas-dinas pemerintahan dapat
melakukan analisa dengan data yang dimiliki dan dimampukan dalam

melakukan perencanaan pembangunan dibidang pertanian. Adapun kasus yang
dipelajari adalah data pertanian Boyolali yaitu produksi padi yang dianalisa
dengan memperhatikan curah hujan dan luas panen pada tahun 2008-2013.
Prototype ini dapat menampilkan hasil analisa dengan Excel terkait dengan
peta Boyolali tiap kecamatan.
Kata Kunci: 3-6 GIS (Geographical Information System), GSTAR
(Generalized Space Time Autoregressive) , solver.

1. PENDAHULUAN
Keberhasilan panen padi dipelajari dalam beberapa aspek khusunya karena pengaruh
lingkungan tanah (misal : subur , kritis) dan karena pengaruh lingkungan luarnya (misal :curah
hujan dan luas area sekitarnya), waktu tanam. Dengan memperhatikan waktu tanam, telah
diketahui bahwa penelitian untuk mengetahui periode tanam yang optimal (maksimal) telah
dilakukan untuk daerah Surakarta Dewi,dkk,2013(a)) bahwa periode tanam yang terbaik adalah
September-Desember berdasarkan data BPS Surakarta 1992-2012. Penelitian tersebut dilakuan
dengan memperhatikan nilai fungsi tujuan yang dipilih yang berbentuk kuadratik yang
parameter-parameternya ditentukan menggunakan Singular Value Decomposition (SVD) dan Ant
Colony Optimization

(ACO)(Dewi,dkk,2013(b)). Beberapa algoritma digunakan untuk

Seminar Nasional Matematika, Sains dan Informatika 2015

507

Prosiding

ISBN-978-602-18580-3-5

mendapatkan solusi optimal dijelaskan dengan lengkap dan beberapa program didalamnya dapat
membantu untuk memahami hasil-hasil tersebut di atas secara detail (Parhusip,2014).
Penelitian terdahulu membahas tentang data curah dan lahan kritis mempengaruhi produksi
padi optimal di 3 Kecamatan(Ampel ,Selo dan Cepogo) (Parhusip dan Edi, 2014). Dari hasil
ditunjukkan bahwa pendekatan klasik GSTAR tidak tepat untuk data seperti curah hujan, lahan
kritis, dan produksi panen padi. GSTAR termodifikasi diperkenalkan (padi yang dihasilkan pada
lokasi Selo tergantung dari hasil pada dari kedua lokasi persekitarannya pada waktu yang sama,
lahan kritisnya dari ketiga lokasi pada waktu yang sama, curah hujan pada lokasi ketiganya pada
waktu sebelumnya dan pada waktu yang sama. Ternyata hasil tersebut lebih baik. Model yang
digunakan telah lebih melibatkan aspek natural bahwa hasil panen tergantung pada karakteristik
tanah (yaitu lahan kritis) dan banyaknya curah hujan (Parhusip dan Edi, 2015). Kita dapat

menguji hasil parameter dengan program R. Hasil menunjukkan bahwa variabel padi dari kedua
lokasi yang lain lebih kontribusi secara signifikan dengan toleransi 95% atau 0.05 p-value. Hasil
model untuk produksi padi pada Selo ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Model GSTAR (disimbolkan ‘-o’ ) dan data (disimbolkan ‘*’) untuk produksi
panen padi sebagai fungsi lahan kritis dan curah hujan pada waktu yang sama (Parhusip dan
Edi,2014).
Untuk selanjutnya kita dapat melakukan optimasi untuk hasil panen padi untuk tiap
Kecamatan di Boyolali. Artinya, bagaimana kita dapat membuat keputusan berapakah panen
padi yang optimal untuk Selo,Ampel, Cepogo dan Kecamatan yang lain. Akan tetapi model
optimasi belum diuji lebih lanjut pemerintah setempat belum menggunakan program /software
yang sudah dibuat. Untuk itulah program akan didisain lebih mudah dijangkau oleh dinas
setempat dalam melakukan pengolahan data yang berkaitan dengan kebijakan ekonomi pada
bidang pertanian.
Dari hasil desiminasi yang dilakukan, diperoleh kesulitan dalam menggunakan program
yang telah dibuat oleh Pusat Penelitian Simitro karena program yang dibuat terlalu berat pada
personal computer. Untuk itu perlu dilakukan perbaikan program dimana GSTAR dapat diakses
Seminar Nasional Matematika, Sains dan Matematika 2015

508

Prosiding

ISBN-978-602-18580-3-5

dengan mudah yaitu menggunakan excel. Hal ini dilakukan dengan cara pembuatan software
yang mudah digunakan secara mandiri dan disebut prototype G2A yang menjadi materi pokok
pada makalah ini.
2.

METODE PENELITIAN

2.1 Pemilihan variabel prediktor
Pada penelitian terdahulu (Parhusip dan Edi, 2014(a)) curah hujan dan luas area lahan
kritis sebagai variabel prediktor selain banyaknya padi pada waktu sebelumnya sebagai variabel
autoregresi. Akan tetapi untuk mengetahui produksi padi pada tiap kecamatan, lahan kritis tidak
dapat menjadi faktor dalam menentukan optimal produksi padi (sebagaimana pada awal
penelitian) karena beberapa lokasi mempunyai luas lahan kritis 0. Sebenarnya tidak adanya lahan
kritis pada lokasi tersebut menunjukkan bahwa lokasi tersebut cukup subur dibandingkan lokasi
yang memiliki area kritis. Akan tetapi karena beberapa tidak mempunyai lahan kritis, kita tidak

dapat membuat model dengan variabel prediktor yang sama. Oleh karena itu variabel prediktor
yang dipilih adalah variabel prediktor natural yang memungkinkan pertumbuhan padi yaitu curah
hujan dan luas lahan. Hasil optimal curah hujan dan luas lahan hanya akan menunjukkan
kemampuan lokasi tersebut untuk produksi optimal pada berdasarkan data curah hujan dan luas
lahan panen.

2.2 Model yang digunakan dalam Prototype G2A
Prototype G2A adalah prototype yang dibuat menggunakan metode GIS (Geographical
Information System) dan Model Generalized Space Time Auto Regressive (GSTAR) yang sudah

dimodifikasi oleh Parhusip dan Edi (2014) dimana modifikasi ini berdasarkan regresi klasik,
tidak hanya autoregresi. GSTAR Termodifikasi disusun berdasarkan regresi dari 3 lokasi yang
dikerjakan secara simultan dimana model tersebut berbentuk : (Apriyanti, dkk, 2014), yaitu
Z1 (t )  10Z1 (t  1)  11w11Y1 (t )  w12 R1 (t )  e1 (t ) ;

Z2 (t )  20Z2 (t  1)  21w21Y2 (t )  w23R2 (t )  e2 (t ) ;
Z3 (t )  30Z3 (t  1)  31w31Y3 (t )  w32 R3 (t )  e2 (t ) .

(1.a)
(1.b)

(1.c)

dengan
Zi(t)

= variabel data produksi padi pada waktu t di lokasi i, i = 1,2,3.

Seminar Nasional Matematika, Sains dan Matematika 2015

509

Prosiding

ISBN-978-602-18580-3-5

Yi(t)

= variabel luas lahan panen pada waktu t di lokasi i, i = 1,2,3 .

Ri(t)

= variabel curah hujan padi pada waktu t di lokasi i, i = 1,2,3 .

k0

= diag ( k10 ,...,  kn0 ) dan  k1 = diag ( k11 ,...,  kN1 ) merupakan parameter model

w

= bobot (weigth) yang dipilih untuk memenuhi wii  0 dan



1 j

wij  1

Uji signifikansi parameter individual (Uji t) digunakan untuk menguji tingkat signifikansi
parameter dalam model (Nurhayati, 2013). Langkah-langkah pengujian parameter, yaitu
Ho

Ha

: ki  0 , k = 1,2,3 dan i = 0,1
: ki  0 , k = 1,2,3 dan i = 0,1

 ki
ki adalah parameter dan
S ( ki ) , dimana

Statistik uji :
t hitung 

S (ki ) adalah standar Perbedaan

parameter. Kriteria pengujian dengan α = 5% adalah tolak Ho jika |thitung| > ttabel , artinya
parameter signifikan. Hal ini dilakukan dengan software Data Analysis pada Excel.
Lokasi tiap kecamatan didaftar dalam program GIS sehingga dapat ditunjukkan keterkaitan
antar 3 lokasi terpilih dalam melakukan GSTAR Termodifikasi. Dengan menggunakan Google
map, kita dapat mencatat semua kecamatan yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Lokasi 19 kecamatan yang ditunjukkan dengan bullet

Seminar Nasional Matematika, Sains dan Matematika 2015

510

Prosiding

ISBN-978-602-18580-3-5
3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

3.1 Hasil GSTAR Termodifikasi
Hasil penelitian merupakan software yang dapat digunakan untuk melakukan analisa data
tentang optimasi produksi padi pada suatu lokasi kecamatan yang dipengaruhi oleh curah hujan
dan luas lahan dan produksi padi pada lokasi yang sama pada waktu sebelumnya mengikuti
persamaan (1.a)-(1.c). Kemudian software G2A dilengkapi dengan modul agar dapat digunakan
oleh dinas-dinas terkait. Jadi keluaran program merupakan estimasi parameter model GSTAR
Termodifikasi dengan bobot lokasi seragam yang ditunjukkan pada Tabel 1. Dari Tabel 1 , ada 2
thitung yang tidak besar dari ttabel atau lebih kecil dari ttabel artinya parameter tidak signifikan
dengan α = 0,05.

3.2 Optimasi Fungsi Tujuan
Fungsi tujuan (Zi) pada penelitian ini disusun berdasarkan model GSTAR Termodifikasi
yang telah diperoleh seperti pada Tabel 3. Sedangkan kendala yang berpengaruh adalah curah
hujan dan luas lahan panen di masing-masing lokasi. Fungsi tujuan dan kendala dapat dituliskan
pada Tabel 2. Untuk memperoleh hasil optimasi dari fungsi tujuan yang telah disusun digunakan
Solver pada Ms.Excel 2007. Hasil optimasi untuk 3 kecamatan di Kabupaten Boyolali disajikan

pada Tabel 3.

Tabel 1. Estimasi parameter model GSTAR termodifikasi untuk data produksi padi di Sambi,
Ngemplak, Nogosari
Paramete
r

1 0
 20
 30

1 1
 21

 31

Hasil
Estimasi
0.881605

thitung

ttabel

Kesimpulan
(α = 0,05)

p-value

22.98156185

2.32269 x 10-67

0.999203

23.3165063

-68

0.974516

22.63509894

1.50919 x 10

Signifikan
Signifikan

3.97571 x 10-66

Signifikan

1,98
0.108073

2.904320824

0.003962546

Signifikan

-0.00734

-0.177364342

0.859345605

0.022723

0.547653452

0.584349678

Tidak
Signifikan
Tidak
Signifikan

Seminar Nasional Matematika, Sains dan Matematika 2015

511

Prosiding

ISBN-978-602-18580-3-5

Tabel 2. Fungsi tujuan dan kendala program linier untuk 3 kecamatan di Kabupaten Boyolali.
Kecamatan (k)
Fungsi Tujuan
1
SAMBI

Kendala
Fungsi Tujuan

2
NGEMPLAK
3
NOGOSARI

Kendala
Fungsi Tujuan
Kendala

Program Linier
Z1 = 0.881604988X1+0.054036Y1+0.054036484R1
0.82392≤ X1≤1.154330658
0.889663≤ Y1≤1.101012484
0.012263≤ R1≤2.007030739
Z2 = 0.999203X2-0.00367Y2-0.00367R2
0.824202≤ X2≤1.151376
0.853421≤ Y2≤1.121576
0.05756≤ R2≤1.859913
Z3 = 0.974516X3+0.011361Y3+0.011361R3
0.824202≤ X3≤1.151376
0.959018≤ Y3≤1.037881
0.012842≤ R3≤1.945488

Kendala non-negative : X k , Yk , Rk  0 ; dengan:
Xk

= Produksi padi di lokasi k dalam kurun waktu 5 tahun

Yk

= Luas lahan di lokasi k dalam kurun waktu 6 tahun

Rk

= Curah hujan di lokasi k dalam kurun waktu 6 tahun

k

= 1 s/d 3 dimana 1 = Sambi, 2 = Ngemplak, 3 = Nogosari
Tabel 3. Produksi padi optimal di Kecamatan Sambi, Ngemplak, dan Nogosari
Produksi Padi Optimal

Data Produksi Padi
Asli (ton)

Lokasi

Perbedaan
Data asli
dan
optimasi

Tidak
Berdimensi

Berdimensi
(ton)

Min

Max

Sambi

1.185611395

29826

20164

29048

3%

Ngemplak

1.139516873

22179

15931

22633

2%

Nogosari

1.155929277

38131

29237

36202

5%

Tabel 3 menunjukkan besarnya produksi padi optimal dalam kurun waktu 6 tahun (2008 s/d
2013). Hasil penelitian yang berada pada interval data asli hanya produksi padi di Kecamatan
Ngemplak, sedangkan pada kecamatan lain lebih besar dari maksimal data asli. Hasil secara
keseluruhan menunjukkan bahwa produksi padi (hasil perhitungan) berbeda dengan maksimal
data produksi padi pada data asli dengan perbedaan kurang dari 5%. Jadi sekalipun beberapa
parameter tidak signifikan fungsi tujuan mempunyai perbedaan yang tidak terlalu besa dengan
data yang ada. Oleh karena itu hasil optimasi dapat diterima. Perbedaan tersebut dibandingkan
dengan data dapat dianggap sebagai kemungkinan untuk tiap kecamatan dimungkinkan dapat
Seminar Nasional Matematika, Sains dan Matematika 2015

512

Prosiding

ISBN-978-602-18580-3-5

meningkatkan produksinya. Sebagai aplikasi dari hasil penelitian ini, maka tiap kecamatan
(Sambi, Ngemplak, dan Nogosari) disarankan dapat meningkatkan hasil panen hingga 100 ton
per tahun . Hal ini diambil dengan mengambil kira-kira selisih data dan perkiraan dalam 6 tahun.
Dengan menggunakan Prototype G2A maka hasil komputasi/optimasi dapat langsung
ditunjukkan dengan peta pada lokasi terkait. Untuk ketiga lokasi yang dipelajari ditunjukkan
pada Gambar 3.
Modul yang dibuat telah diujicobakan ke desa Asinan Kabupaten Semarang pada 2 Maret
2015 dengan memberikan pelatihan excel terlebih dahulu. Foto kegiatan ditunjukkan pada
Gambar 4-5. Mahasiswa juga memberikan pendampingan kepada tiap peserta agar mampu
menggunakan program dengan mudah.
Untuk selanjutnya perlu dilakukan kegiatan diseminasi penelitian ini pada dinas terkait di
Boyolali atau pada wilayah yang lebih luas sehingga hasil komputasi dapat memberikan
kontribusi pada pemerintah dalam melakukan perencanaan.

Gambar 3. Hasil keluaran akhir prototype G2A

Seminar Nasional Matematika, Sains dan Matematika 2015

513

Prosiding

ISBN-978-602-18580-3-5

Gambar 4. Awal kegiatan dengan pelatihan dasar-dasar statistika

Gambar 5. Mahasiswa mendampingi tiap peserta untuk dapat memahami materi yang
diberikan

4. KESIMPULAN
Makalah ini menjelaskan tentang pembuatan awal prototype G2A yaitu software dengan
bantuan Excel dan Geographical Information System dimana pada Excel didisain untuk
menganalisa data produksi pertanian khususnya padi di Boyolali pada tahun 2008-2013. Pada
Excel , digunakan model regresi GSTAR Termodifikasi yang menggunakan menu Regresi dan
Solver pada Excel.
Prototype G2A digunakan untuk menganalisa data produksi panen padi di Sambi,
Ngemplak dan Nogosari sebagai contoh 3 kecamatan di Boyolali. Data yang digunakan adalah
data produksi panen padi, luas lahan dan curah hujan. Komputasi menunjukkan perbedaan
dengan data hanya sekitar maksimum 5% sekalipun ada 2 parameter regresi yang tidak
signifikan. Perbedaan yang muncul dapat dianggap sebagai besarnya kemungkinan tiap
Seminar Nasional Matematika, Sains dan Matematika 2015

514

Prosiding

ISBN-978-602-18580-3-5

kecamatan dapat memproduksi secara optimal dimana dari komputasi ditunjukkan bahwa tiap
kecamatan dapat meningkatkan produksinya sekitar 100 ton dalam setahun. Jika ada masa 3 kali
panen dalam setahun, maka tiap panen dimungkinkan meningkatkan sekitar 30 ton. Hasil ini
belum dikomunikasikan pada dinas terkait.

Ucapan Terima Kasih
Makalah ini merupakan hasil penelitian tahap 1 , HIBAH UPT (Internal UKSW) SK
No.31/Penel/Rek/5/1/2015.
DAFTAR PUSTAKA
Apriyanti, P.D, Parhusip, H.A, Linawati.(2014). Model GSTAR Termodifikasi untuk
Produktivitas Jagung di Boyolali, prosiding Seminar Nasional UNNES,8 Nov 2014, ISBN 978602-1034-06-4; hal.314-325. (https://www.researchgate.net/profile/Hanna_Parhusip/publications
: doi 10.13140/2.1.4197.4084)
Dewi, V.P, Parhusip,H,A, Linawati, L.(2013). Analisa Hasil Panen Padi menggunakan
Pemodelan Kuadratik, prosiding Seminar Nasional Matematika VII UNNES, ISBN 978-60214724-7-7.
Dewi, V.P, Parhusip,H,A, Linawati, L.(2013). Optimasi Hasil Panen Padi menggunakan Singular
Value Decomposition (SVD) dan Ant Colony Algorithm (ACO), prosiding Seminar Nasional
Matematika UNS.
Parhusip, H.A.(2014). Optimasi Taklinear , ISBN 978-602-9493-14-6, Tisara Grafika
Salatiga,221 hlm.
Parhusip, H.A & Edi, W.M.(2014). Analisa Data Iklim Boyolali dengan Regresi Klasik dan
Metode GSTAR, Prosiding Seminar Nasional Matematika dan Pendidikan Matematika, ISBN
978-602-70609-0-6, hal.319-331,24 Mei 2014, Universitas PGRI Ronggolawe,Tuban.
Parhusip,H.A, Edi, S.W.M., Prasetyo, S.Y.J.( 2014). Analisa Data Pemodelan Untuk Ilmu Sosial
dan Sains, ISBN 978-602-9493-16-0, Tisara Grafika Salatiga,398 hlm,25 cm.

Parhusip, H.A & Edi, S.W.M, (2015). Optimal Production of Paddy Fields Using Modified
GSTAR Models, International Journal of Agricultural Science and Technology (IJAST) , Vol. 3,
Issue 1, February 2015

www.seipub.org/ijast; ISSN(online) : 2327-7645; ISSN print: 2327-

7246 doi: 10.14355/ijast.2015.0301.01.
Seminar Nasional Matematika, Sains dan Matematika 2015

515