Aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG) Untuk Menganalisa Potensi Erosi Pada DAS Ular
APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG) UNTUK MENGANALISA POTENSI EROSI PADA DAS ULAR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian pendidikan Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh:
ALFI SYAHRIN PURBA 07 0404 087 BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
ABSTRAK
Daerah aliran sungai (DAS) memiliki berbagai macam manfaat untuk keberlangsungan kehidupan manusia di permukaan bumi. Manusia memanfaatkan lahan dalam DAS untuk berbagai kepentingan dalam menunjang kelangsungan hidup dan meningkatkan kesejahteraannya. Interaksi manusia terhadap DAS dapat memberi dua macam dampak, yang menguntungkan adalah peningkatan kondisi sosial berdampak terhadap peningkatan erosi lahan dalam kawasan DAS tersebut. Untuk mengantisipasi meningkatnya jumlah erosi DAS Ular maka diperlukan pemamfaatan teknologi yang efektif dan mampu menyajikan informasi yang akurat dan komperhensif. Untuk itu dipandang perlu untuk mengetahui analisa potensi erosi pada DAS Ular dengan tujuan untuk mengoptimalkan upaya pengelolaan DAS dengan melihat kondisi lingkungan berupa peta sebaran erosi.
Metode pengolahan dan analisa data yang digunakan dalam penelitian ini adalah mengestimasi erosi berdasarkan metode USLE dengan membangun basis data spasial sistem informasi geografis mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya erosi menggunakan teknik tumpang tindih sehingga menghasilkan suatu lapisan informasi baru mengenai estimasi erosi yang dihasilkan, berdasarkan jumlah erosi maka kemudian ditentukan tingakat bahaya erosinya.
Langkah awal dalam pemetaan ersoi ialah dengan membuat satuan lahan pada masing-masing subDAS tinjauan. Kemudian membuat peta erosivitas hujan dari data curah yang telah dikumpulkan dan membuat peta kelerengan. Pemetaan erosi dibuat dengan menumpangtindihkan peta erosivitas, peta tutupan lahan, peta kelerengan dan peta tanah. Atribut peta yang ditumpangtindihkan kemudian diolah yang akan menghasilkan nilai erosi untuk masing-masing satuan lahan yang telah dibuat.
Dari hasil analisis besarnya Erosi yang terjadi pada Daerah Aliran Sungai
2
(DAS) Ular dengan luas area kurang lebih 1.309 km yang dibagi atas 25 satuan lahan adalah 1.063,769 ton/ha/tahun dengan erosi rata-rata 72,800 ton/ha/tahun. Nilai erosi rata-rata ini termasuk kedalam kelas erosi III dengan kategori erosi sedang. Berdasarkan kategori tingkat bahaya erosi (TBE), DAS ular didominasi dengan kategori sedang seluas 60.140,904 ha atau sekitar 45,93% dari total luasan DAS. Sisanya adalah dengan kategori sangat ringan 13.327,47 ha (10,18%), ringan 18703,231 ha (14,29%), berat 21.905,22 (16,73%) dan sangat berat 16.851,877 ha (12,87%). i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang TSA Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul
“APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG) UNTUK MENGANALISA POTENSI EROSI PADA DAS ULAR ”.
Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
1. Bapak Ir. Boas Hutagalung M.Sc selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Dr.Ir. A. Perwira Mulia Tarigan M.Sc, Bapak Ir. Teruna Jaya M.Sc, Bapak Ivan Indrawan ST, MT, Selaku Dosen Pembanding/ Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. ii
6. Teristimewa buat keluarga tersayang, ayahanda Santen Purba, Ibunda Samidah Sinaga, Kakanda Aulina Isva, Kakanda Rakhmi Salfitri, serta Abangda Andi Muhammaddhani yang selalu mendukung, mengarahkan, memotivasi dalam penyelesaian tugas akhir ini.
Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.
8. Buat saudara/i seperjuangan 07 Jay, Ari manalu, Fadly, Dhani, Yowa, Gorby, Falah, Juangga, Didi, Aulia, Rili, Nanda, Iqbal, Alef, Tomo, Dimas, Saki, Sam, Dipa, Gufran, Faiz, Heri, Ajo, Sadikin, Dean, Tesa, Putri, Vina, Vivi, Dita, abang- abang dan kakak senior, bg Riky 06, bg Najib 06, bg Tami 06, serta teman-teman mahasiswa/i angkatan 2007 dan mahasiswa sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
9. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik.
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Maret 2012 Penulis
( Alfi Syahrin Purba )
iii
DAFTAR ISI
Halaman ABSTRAK ............................................................................................................. i DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xi DAFTAR NOTASI ................................................................................................. xiii DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1
1.1 Umum ...................................................................................................... 1
1.2 Latar Belakang ........................................................................................ 3
1.3 Perumusan Masalah ................................................................................. 4
1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................... 5
1.5 Pembatasan Masalah ................................................................................ 5
1.6 Sistematika Penulisan .............................................................................. 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 7
2.1 Aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG) ............................................. 7
2.1.1 Konsep Dasar Sistem Informasi Geografis (SIG) ......................... 7
2.1.2 Komponen Sistem Informasi Geografis (SIG) .............................. 10
2.1.2.1 Data Sistem Informasi Geografis (SIG) ............................ 11
2.1.2.2 Perangkat Keras (Hardware) ............................................ 12
2.1.2.3 Perangkat Lunak ............................................................. 12
2.1.2.4 Sumberdaya Manusia (User) ............................................. 13
2.2 Daerah Aliran Sungai (DAS) .................................................................. 37
2.4.1 Menghitung Perkiraaan Erosi Menggunakan Model USLE .......... 49
2.4 Metode USLE Sebagai Model Pendugaan Erosi ..................................... 48
2.3.3 Dampak Erosi ................................................................................ 47
2.3.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi ...................................... 44
2.3.1 Pengertian Erosi ............................................................................ 40
2.3 Erosi Tanah .............................................................................................. 40
2.2.2 Ekosistem Daerah Aliran Sungai .................................................. 38
2.2.1 Pengertian dan Konsep DAS ......................................................... 37
2.1.5.1 Struktur dan Istilah dalam Arcview .................................. 29
2.1.3 Sub Sistem Sistem Informasi Geografis (SIG) .............................. 14
2.1.5 Pengenalan Arcview ...................................................................... 28
2.1.4.1.3 Perbandingan Raster dan Vektor ........................ 28
2.1.4.1.2 Data Vektor ........................................................ 25
2.1.4.2 Model data Spasial ............................................................ 20 2.1.4.1.2.1 Data Raster ...................................................... 20
2.1.4.1 Sumber Data Spasial ......................................................... 17
2.1.4 Data Spasial ................................................................................... 15
2.1.3.4 Output Data ....................................................................... 15
2.1.3.2 Pengelolaan Data (data management) ............................... 15
2.1.3.1 Input Data.......................................................................... 14
2.4.1.1 Erosivitas Hujan (R) ......................................................... 50
2.4.1.2 Erodibilitas Tanah (K) ...................................................... 50
3.8.1 Faktor Erosivitas Hujan (R) .......................................................... 67
4.1.1 Satuan Lahan ................................................................................. 74
4.1 Prediksi Erosi .......................................................................................... 74
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 74
3.9 Penentuan Tingkat Bahaya Erosi (TBE) ................................................. 72
3.8.6 Estimasi Erosi ................................................................................ 70
3.8.5 Satuan Lahan ................................................................................. 70
3.8.4 Faktor Penggunaan dan Pengelolaan Lahan (CP) ......................... 70
3.8.3 Faktor Panjang & Kemiringan Lereng (LS) .................................. 68
3.8.2 Faktor Erodibilitas Tanah (K) ....................................................... 68
3.8 Penentuan Nilai Faktor-Faktor Erosi ....................................................... 67
2.4.1.3 Kemiringan Lereng (LS) ................................................... 52
3.7 Pengolahan dan Analisis Data ................................................................. 67
3.6 Metodologi Penelitian ............................................................................. 65
3.5 Asumsi ..................................................................................................... 65
3.4 Variabel Penelitian .................................................................................. 64
3.3 Alat-alat ................................................................................................... 64
3.2 Sumber Data ............................................................................................ 64
3.1 Deskripsi Wilayah DAS Ular .................................................................. 56
2.4.2 Penentuan Tingkat Bahaya Erosi .................................................. 54
2.4.1.4 Indeks Pengelolaan Tanaman dan Konservasi Tanah ....... 53
4.1.2 Penentuan Faktor Erodibilitas Tanah (K) ...................................... 80
4.1.3 Penentuan Faktor Kelerengan (LS) ............................................... 83
4.1.4 Penentuan Faktor Erosivitas Hujan (R) ......................................... 86
4.1.5 Estimasi Erosi (A) Berdasarkan Metode USLE ............................ 102
4.1.5.1 Erosi (A) Sub DAS Hilir ................................................... 103
4.1.5.3 Erosi (A) Sub DAS Karai ................................................. 112
4.1.5.4 Rekapitulasi Hasil Erosi .................................................... 117
4.2 Tingkat Bahaya Erosi (TBE) ................................................................... 120
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 124
5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 124
5.1 Saran ......................................................................................................... 125 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 126 LAMPIRAN ............................................................................................................ 127
vii
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
2.1 Perbandingan data raster dan data vektor .................................................... 28
2.2 Nilai K untuk berbagai jenis tanah ............................................................... 52
2.3 Nilai LS untuk variasi kemiringan lereng .................................................... 53
2.4 Nilai CP untuk berbagai faktor penggunaan lahan ...................................... 54
2.5 Matriks Klasifikasi Tingkat Bahaya Erosi ................................................... 55
3.1 Anak-anak Sungai DAS Ular ....................................................................... 56
3.2 Sub DAS Pada DAS Ular ............................................................................ 57
3.3 Tutupan Lahan DAS Ular ............................................................................ 57
3.4 Wilayah Administrasi DAS Ular Berdasarkan Kecamatan ......................... 60
3.5 Wilayah Administrasi Daerah Aliran Sungai (DAS) Ular ........................... 60
3.6 Kelas Lereng Pada DAS Ular ...................................................................... 62
3.7 Penilaian Erosi Hasil Prediksi Metode USLE ............................................. 72
4.1 Kode Satuan lahan ....................................................................................... 74
4.2 Jenis Tanah Pada DAS Ular ......................................................................... 80
4.3 Tabel Perhitungan Nilai K untuk SUL6K .................................................... 81
4.4 Nilai K yang mewakili setiap satuan lahan .................................................. 82
4.5 Tabel Perhitungan Nilai LS untuk SUL2H ................................................... 83
4.6 Nilai LS yang mewakili setiap satuan lahan ................................................ 85
4.7 Data Curah Hujan Bulanan Stasiun Penakar Hujan Pagar Merbau ............. 86
4.8 Data Curah Hujan Bulanan Stasiun Penakar Hujan Bangun Purba ............. 86
4.9 Data Curah Hujan Bulanan Stasiun Penakar Hujan Tiga Runggu ............... 86
4.10 Erosivitas Huajn (R) Pagar Merbau ............................................................. 87
4.11 Erosivitas (R) Hujan Bangun Purba ............................................................ 87
4.12 Erosivitas (R) Hujan Tiga Runggu ............................................................. 87
4.13 Erosivitas SUL1B ....................................................................................... 91
4.14 Erosivitas SUL2B ....................................................................................... 92
4.16 Erosivitas SUL4B ....................................................................................... 92
4.17 Erosivitas SUL5B ....................................................................................... 93
4.18 Erosivitas SUL6B ....................................................................................... 93
4.19 Erosivitas SUL7B ....................................................................................... 93
4.20 Erosivitas SUL8B ....................................................................................... 94
4.21 Erosivitas SUL1K ....................................................................................... 94
4.22 Erosivitas SUL6K ....................................................................................... 94
4.23 Erosivitas SUL3K ....................................................................................... 95
4.24 Erosivitas SUL4K ....................................................................................... 95
4.25 Erosivitas SUL5K ....................................................................................... 96
4.26 Erosivitas SUL2K ....................................................................................... 96
4.27 Erosivitas SUL7K ....................................................................................... 97
4.28 Erosivitas SUL1H ....................................................................................... 97
4.29 Erosivitas SUL2H ....................................................................................... 98
4.30 Erosivitas SUL3H ....................................................................................... 98
4.31 Erosivitas SUL5H ....................................................................................... 98
4.32 Erosivitas SUL4H ....................................................................................... 99
4.33 Erosivitas SUL6H .......................................................................................100
4.34 Erosivitas SUL7H .......................................................................................100
4.35 Erosivitas SUL9H .......................................................................................100
4.36 Erosivitas SUL8H .......................................................................................101
4.37 Erosivitas SUL10H .....................................................................................101
4.38 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Faktor R ....................................................101
4.40 Perhitungan Erosi Total Sub DAS Hilir......................................................106
4.41 Perhitungan Erosi Lahan Sub DAS Buaya .................................................107
4.42 Perhitungan Erosi Total Sub DAS Buaya ...................................................111
4.43 Perhitungan Erosi Lahan Sub DAS Karai ...................................................112
4.44 Perhitungan Erosi Total Sub DAS Karai ....................................................116
4.45 Rekapitulasi Hasil Erosi DAS Ular .............................................................117
4.46 Kelas Solum dan Kedalaman Tanah ...........................................................120
4.47 Tingkat Bahaya Erosi (TBE) DAS Ular .....................................................121
4.48 Persentase Luas untuk Masing-masing Kategori TBE ...............................123
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Ilustrasi Sistem Informasi Geografis .......................................................... 10
2.3 Ilustrasi SIG dari sumber data hingga menghasilkan informasi ................. 11
2.4 Skematik perangkat lunak (software) sebagai pendukung SIG .................. 13
2.5 Sub Sistem SIG ........................................................................................... 14
2.6 Struktur Model Data Raster ........................................................................ 22
2.7 Foto Udara sebagai salah satu sumber peta dasar raster ............................. 23
2.8 Peta Raster yang menunjukan awan yang menyelubungi wilayah ............. 23
2.9 Contoh Data Vektor .................................................................................... 26
2.10 Garis sebagai penghubung beberapa titik ................................................... 27
2.11 Peta Vektor yang menggambarkan jalan, dan batasan Negara ................... 27
2.12 Contoh Bentuk Point dan Poligon pada Arcview ....................................... 29
2.13 Tampilan Awal Arcview ............................................................................. 30
2.14 Tampilan komponen view pada arcview .................................................... 31
2.15 Tampilan komponen table pada arcview .................................................... 31
2.16 Tampilan komponen layout pada arcview .................................................. 32
2.17 Contoh analisis overlay ............................................................................... 33
2.18 Kotak dialog extension pada arcview ......................................................... 34
2.19 Arcview active theme dan visible ............................................................... 35
3.1 Peta Subdas Ular ......................................................................................... 58
3.2 Peta Tutupan Lahan .................................................................................... 59
xi
3.3 Peta Wilayah Administrasi .......................................................................... 61
3.4 Peta Kelas Lereng ........................................................................................ 63
3.5 Diagram Alir Penelitian ............................................................................... 65
3.6 Skema Tahapan Pekerjaan ........................................................................... 66
4.1 Peta Satuan Lahan Subdas Buaya ................................................................ 76
4.2 Peta Satuan Lahan Subdas Karai ................................................................. 77
4.3 Peta Satuan Lahan Sundas Hilir ................................................................... 78
4.4 Peta Satuan Lahan ........................................................................................ 79
4.5 Polygon Thiessen ......................................................................................... 89
4.6 Peta Erosivitas Hujan ................................................................................... 90
4.7 Peta Erosi Sub DAS Hilir ............................................................................ 104
4.8 Peta Erosi Sub Das Buaya ............................................................................ 108
4.9 Peta Erosi Sub DAS Karai ........................................................................... 113
4.10 Peta Erosi DAS Ular .................................................................................... 118
4.11 Peta Tingkat Bahaya Erosi ........................................................................... 122
xii
DAFTAR NOTASI
A = Erosi (tn/ha/thn) R = Erosivitas Curah Hujan Tahunan Rata-Rata C = Indeks Penutupan Lahan K = Indeks Erodibilitas Tanah LS = Indeks Panjang dan Kemiringan Lereng P = Indeks Upaya Konservasi Tanah atau Lahan.
Rm = erosivitas curah hujan bulanan (R
ain
)
m
= Curah Hujan Bulanan (cm)