BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Aplikasi Sistem Informasi Geografis 2.1.1 Konsep Dasar Sistem Informasi Geografis (SIG) - Aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG) Untuk Menganalisa Potensi Erosi Pada DAS Ular
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Aplikasi Sistem Informasi Geografis
2.1.1 Konsep Dasar Sistem Informasi Geografis (SIG) Sistem Informasi Geografis sebenarnya berawal dari sistem perpetaan.
Berdasarkan sejarah awal penggunaannya, diawali pada saat perang revolusi Amerika (American Revolutionary War) telah dilakukan penggambaran berbagai tema peta dalam suatu kerangka peta dasar dengan ukuran skala yang sama. Atlas yang menggambarkan penduduk, geologi dan topografi dalam laporan kedua yang dibuat Irish Railway Commisioner pada tahun 1838, dianggap merupakan Sistem Informasi Geografis pertama. Atlas yang terdiri atas peta penduduk, topografi dan geologi secara terpisah dibuat dalam skala yang sama, sehingga jika ditumpangsusunkan akan dapat ditentukan jalur terbaik bagi pembangunan jalan kereta api.
Namun, sistem perpetaan tersebut masih bersifat statis karena tidak bisa dilakukan pembaruan data dan perubahan format atau editing. Perkembagan teknologi komputer memungkinkan data tersebut dapat diubah ke dalam bentuk digital, sehingga data dapat diedit dan dimutakhirkan serta ditumpangsusunkan sesuai dengan kebutuhan. Data dalam bentuk digital tentu lebih dinamis. Karena itu, perkembangan SIG tidak lepas dari kemampuan untuk mengubah sistem perpetaan dari format statis ke format dinamis.
Sistem Informasi Geografis dalam bahasa Inggris lebih dikenal Geographic
Information System (GIS), merupakan suatu sistem informasi yang mampu mengelola atau mengolah informasi yang terkait atau memiliki rujukan ruang atau tempat. Apabila kita mengartikan satu per satu atau gabungan katanya, maka Sistem Informasi Geografis dapat dijabarkan sebagai berikut: 1.
Sistem adalah kumpulan dari sejumlah komponen yang saling terkait dan memiliki fungsi satu sama lain
2. Informasi adalah data yang dapat memberikan keterangan tentang sesuatu.
3. Geografis adalah segala sesuatu tentang gejala atau fenomena di permukaan bumi yang bersifat keruangan.
4. Sistem Informasi adalah suatu rangkaian kegiatan yang dimulai dari pengumpulan data, manipulasi, pengelolaan dan analisis serta menjabarkannya sehingga menjadi keterangan.
5. Informasi Geografis adalah keterangan mengenai ruang atau tempat-tempat serta gejala-gejala dan fenomena yang terjadi dalam ruang tersebut di permukaan bumi. Menurut ESRI (Environment System Research Institute/1990), secara
sederhana SIG diartikan sebagai suatu sistem komputer yang mampu menyimpan
dan menggunakan data yang menggambarkan lokasi di permukaan bumi. Definisi
tersebut dengan tegas menyebutkan sistem komputer sebagai bagian yang tak
terpisahkan dari SIG, sehingga jika berbicara SIG kita tidak lepas dari komputer,
baik hardware maupun softwarenya. Dalam definisi tersebut. SIG tidak hanya
sebagai sistem tetapi juga sebagai teknologi.Menurut Demers (1997) SIG adalah sistem komputer yang digunakan untuk
mengumpulkan, mengintegrasikan, dan menganalisis informasi-informasi yang
berhubungan dengan permukaan bumi.Menurut Chrisman (1997) SIG adalah sistem yang terdiri atas perangkat
keras, perangkat lunak, data, manusia, organisasi, dan lembaga yang digunakan
untuk mengumpulkan, menyimpan, menganalisis, dan menyebarkan informasi-
informasi mengenai daerah-daerah di permukaan bumi.Menurut Guo Bo (2000) SIG adalah teknologi informasi yang dapat
menganalisis, menyimpan, dan menampilkan, baik data spasial maupun nonspasial.
Menurut Purwadi (1994) SIG merupakan suatu sistem yang mengorganisir
perangkat keras (hardware), perangkat lunak (software), dan data, serta dapat
mendayagunakan sistem penyimpanan, pengolahan, maupun analisis data secara
simultan, sehingga dapat diperoleh informasi yang berkaitan dengan aspek
keruangan.Sistem Informasi Geografis (SIG) dapat diartikan sebagai sistem informasi
yang digunakan untuk memasukkan, menyimpan, memangggil kembali, mengolah,
menganalisis dan menghasilkan data bereferensi geografis atau data geospasial,
untuk mendukung pengambilan keputusan dalam perencanaan dan pengelolaan
penggunaan lahan, sumber daya alam, lingkungan transportasi, fasilitas kota, dan
pelayanan umum lainnya. Kemampuan inilah yang membedakan SIG dengan sistem
informasi lainnya. Bagi para penggunanya, SIG tidak hanya mampu menampilkan
informasi tentang suatu lokasi, tepai lebih dari itu dapat digunakan untuk
menjelaskan kejadian, merencanakan strategi, dan memprediksi apa yang akan
terjadi. Sistem Informasi Geografis sangat dibutuhkan karena untuk data spatial
penanganannya sangat sulit terutama karena peta dan data statistik cepat kadaluarsa
sehingga tidak ada pelayanan penyediaan data dan informasi yang diberikan menjadi
tidak akurat.Gambar 2.1 Ilustrasi Sistem Informasi Geografis2.1.2 Komponen Sistem Informasi Geografis (SIG)
Gambar 2.2 Konsep Sistem Informasi Geografis Sebagai suatu sistem, Sistem Informasi Geografis (SIG) tentunya dibentuk
oleh sejumlah komponen yang saling terkait di dalamnya. Komponen SIG terdiri atas
pelaksana, perangkat keras, perangkat lunak, prosedur, dan data. Secara global
kelima komponen tersebut dapat disederhanakan menjadi tiga komponen utama yang
lebih kompak yaitu: data, sistem komputer (perangkat keras dan perangkat lunak), dan manusia (pelaksana).2.1.2.1 Data Sistem Informasi Geografis (SIG)
Data dan informasi geografis (data spasial) adalah data dan informasi
mengenai objek-objek geografis yang dapat diidentifikasi dan mempunyai acuan
lokasi berdasarkan titik koordinat-koordinatnya. Data dan informasi tersebut dapat
dimasukkan secara langsung dengan cara mengimpor atau mengambil dari perangkat
lunak SIG, melalui digitasi peta, dan memasukkan data atribut berupa tabel-tabel.
Data dan informasi spasial terdiri atas: a.Data Grafis, yaitu data dalam bentuk gambar atau peta dalam komputer. Data tersebut, apabila dilihat dari strukturnya dapat berupa data vektor maupun data raster. Data ini merupakan representasi fenomena permukaan bumi yang memiliki referensi (koodinat) lazim berupa peta, foto udara, citra satelit dan sebagainya atau hasil dari interpretasi data-data tersebut.
b.
Data Atribut, disebut juga data tabular adalah data yang dinyatakan dalam teks atau angka. Misalnya, nama jalan, nama sungai, nama gunung, nomor rumah, panjang dan lebar sungai, dan lain-lain.
Gambar 2.3 Ilustrasi SIG dari sumber data hingga menghasilkan informasi2.1.2.2 Perangkat Keras (Hardware)
Dalam pelaksanaannya Sistem Informasi Geografis (SIG) membutuhkan perangkat keras (hardware). Hardware yang dimaksud tidak lain adalah Personal Computer (PC) ataupun Laptop/ Notebook dan sejenisnya. Adapun kegunaannya adalah untuk menyimpan dan memproses data Untuk pengerjaan yang sederhana, mungkin kita hanya membutuhkan sedikit tenaga dari Central Prossesing Unit (CPU) dan memory (RAM).
Spesifikasi hardware menjadi penting ketika SIG yang akan kita buat berskala besar. Hal tersebut disebabkan data yang digunakan dalam SIG baik data vektor maupun data raster penyimpanannya membutuhkan ruang yang besar dan dalam proses analisanya membutuhkan memori yang besar dan prosesor yang cepat.
Untuk mengubah peta ke dalam bentuk digital diperlukan hardware yang disebut digitizer.
Untuk menampilkan dat-data dari Sistem Informasi Geografis (SIG) diperlukan output device. Adapun perangkat yang dimaksud antara lain adalah layar monitor, printer serta plotter.
2.1.2.3 Perangkat Lunak (Software)
Data-data yang telah dikumpulkan kemudian diproses lebih lanjut dengan menggunakan perangkat lunak tertentu sesuai kebutuhan. Perangkat lunak yang dimaksud merupakan sistem modul yang berfungsi untuk memasukkan, menyimpan dan mengeluarkan data yang diperlukan. Intinya perangkat lunak ini dijadikan sebagai alat yang mampu menyediakan fungsi-fungsi untuk penyimpanan, pengaturan, link, query dan analisa data geografi.
Gambar 2.4 Skematik perangkat lunak (software) sebagai pendukung SIGPerangkat lunak dalam Sistem Informasi Geografis terdiri atas:
1. Sistem operasi, terdiri atas program-program yang berfungsi mengatur semua
sumber daya dan tata kerja komputer. Sistem operasi juga menyediakan fasilitas-fasilitas dasar yang dapat digunakan program aplikasi untuk menggunakan perangkat keras yang terpasang dalam komputer. pengendalian komunikasi, pengolahan perintah-perintah, manajemen data. dan file, dan lain-lain. Contoh sistem operasi ialah Microsoft Windows, LINUX, UNIX, Macintosh.
2. Software aplikasi yang digunakan dalam SIG seperti ARC/Info, ArcView, MapInfo, Idrisi, Erdas, Autocard for GIS, ErMapper, Ilwis, dan lain-lain.
3. Sistem utilitas dan program pendukung seperti bahasa pemrograman.
2.1.2.4 Sumberdaya Manusia (User)
Manusia dalam hal ini merupakan brainware, yaitu kemampuan dalam pengelolaan dan pemanfaatan SIG secara efektif. Bagaimanapun manusia merupakan subjek (pelaku) yang mengendalikan seluruh sistem, sehingga sangat dituntut kemampuan dan penguasaannya terhadap ilmu dan teknologi mutakhir. Selain itu, diperlukan pula kemampuan untuk memadukan pengelolaan dengan pemanfaatan SIG, agar SIG dapat digunakan secara efektif dan efisien. Adanya koordinasi dalam pengelolaan SIG sangat diperlukan agar informasi yang diperoleh tidak simpang siur, tetapi tepat dan akurat.
Peranan manusia dalam SIG juga ada yang mengkategorikan sebagai pengguna (user). Fungsi pengguna ialah untuk memilih informasi yang diperlukan, membuat standar, membuat jadwal pemutakhiran (updating) yang efisien, menganalisis hasil yang dikeluarkan untuk kegunaan yang diinginkan dan merencanakan aplikasi.
2.1.3 Sub Sistem Sistem Informasi Geografis (SIG)
2.1.3.1 Input Data
Gambar 2.5 Sub Sistem SIGProses input data digunakan untuk menginputkan data spasial dan data non- spasial. Data spasial biasanya berupa peta analog. Untuk SIG harus menggunakan peta digital sehingga peta analog tersebut harus dikonversi ke dalam bentuk peta digital dengan menggunakan alat digitizer. Selain proses digitasi dapat juga dilakukan proses overlay dengan melakukan proses scanning pada peta analog.
2.1.3.2 Pengelolaan Data (data management)
Subsistem ini mengorganisasikan baik data spasial maupun data atribut ke dalam sebuah basis data sedemikian rupa sehingga mudah dipanggil, di-update, dan diedit. Jadi subsistem ini dapat menimbun dan menarik kembali dari arsip data dasar, juga dapat melakukan perbaikan data dengan cara menambah, mengurangi atau memperbaharui.
2.1.3.3 Manipulasi dan Analisis Data
Subsistem ini menentukan informasi-informasi yang dapat dihasilkan oleh SIG dan melakukan manipulasi serta pemodelan data untuk menghasilkan informasi yang diharapkan. Tipe data yang diperlukan oleh suatu bagian SIG mungkin perlu dimanipulasi agar sesuai dengan sistem yang dipergunakan. Oleh karena itu SIG mampu melakukan fungsi edit baik untuk data spasial maupun non-spasial.
2.1.3.4 Output Data
Informasi dari hasil analisis data kemudian ditampilkan dalam bentuk hard copy ataupun soft copy. Untuk beberapa tipe operasi geografis, hasil akhir terbaik diwujudkan dalam peta atau grafik. Peta sangatlah efektif untuk menyimpan dan memberikan informasi geografis.
2.1.4 Data Spasial
Data yang mengendalikan Sistem Informasi Geografis (SIG) adalah data spasial. Setiap fungsionalitas yang membuat Sistem Informasi Geografis (SIG) dibedakan dari lingkungan analisis lainnya adalah karena berakar pada keaslian data spasial. Data spasial menjelaskan fenomena geografi terkait dengan lokasi relatif terhadap permukaan bumi (georeferensi), berformat digital dari penampakan peta, berbentuk koordinat titik-titik, dan simbol-simbol mendefinisikan elemen-elemen penggambaran (kartografi), dan dihubungkan dengan data atribut yang disimpan dalam tabel-tabel sebagai penjelasan dari data spasial tersebut (georelational data
structure ).
Data Spasial merupakan suatu data yang mengacu pada posisi, obyek, dan hubungan diantaranya dalam ruang bumi. Data spasial merupakan salah satu item dari informasi, dimana didalamnya terdapat informasi mengenai bumi termasuk permukaan bumi, dibawah permukaan bumi, perairan, kelautan dan bawah atmosfir.
Data spasial dan informasi turunannya digunakan untuk menentukan posisi dari identifikasi suatu elemen di permukaan bumi.
Perkembangan teknologi yang terjadi begitu cepat dalam pengambilan data spasial telah membuat perekaman terhadap data berubah menjadi bentuk digital, selain itu relatif cepat dalam melakukan prosesnya. Salah satunya perkembangan teknologi yang berpengaruh terhadap perekeman data pada saat ini adalah teknologi penginderaan jauh (remote sensing) dan Global Positioning System (GPS).
Dalam perkembangannya terdapat dua permasalahan utama dalam pembangunan data spasial. Bermula dari ledakan informasi dimana informasi tersebut diperlukan dalam perkembangan waktu yang terjadi. Hal ini sangatlah bergantung pada perkembangan yang cepat dalam proses pengambilan dan perekaman data spasial. Selanjutnya keterbatasan serta sulitnya melakukan akses dan mendapatkan informasi spasial dari berbagai macam sumber data yang tersedia.
Konsekuensi yang terjadi terdapat kebutuhan yang sangat mendesak untuk memecahkan permasalahan tersebut, yaitu dengan melakukan konsep berbagi pakai data, integrasi dari aplikasi yang berbeda dan mengurangi duplikasi data dan minimalisasi biaya pengeluaran yang terjadi.
Dalam pelaksanaannya terdapat dua pendorong utama dalam pembangunan data spasial. Pertama adalah pertumbuhan kebutuhan suatu pemerintahan dan dunia bisnis dalam memperbaiki keputusan yang berhubungan dengan keruangan dan meningkatkan efisiensi dengan bantuan data spasial. Faktor pendorong kedua adalah mengoptimalkan anggaran yang ada dengan meningkatkan informasi dan sistem komunikasi secara nyata dengan membangun teknologi informasi spasial. Didorong oleh faktor-faktor tersebut, maka banyak negara, pemerintahan dan organisasi memandang pentingnya data spasial, terutama dalam pengembangan informasi spasial atau yang lebih dikenal dengan Sistem Informasi Geografis (SIG). Tujuannya adalah membantu pengambilan keputusan berdasarkan kepentingan dan tujuannya masing-masing, terutama yang berkaitan dengan aspek keruangan. Oleh karena itu data spasial yang telah dibangun, sedang dibangun dan yang akan dibangun perlu diketahui keberadaanya.
2.1.4.1 Sumber Data Spasial
Data spasial sebagai salah satu fitur terpenting dari Sistem informasi Geografis (SIG) dapat dihasilkan dari berbagai sumber. Sumber-sumber data spasial tersebut antara lain
1. Peta Analog
Peta analog merupakan peta dalam bentuk cetak. Pada umumnya peta analog dibuat dengan teknik kartografi, kemungkinan besar memiliki referensi spasial seperti koordinat, skala, arah mata angin dan sebagainya. Jenis data ini merupakan versi awal dari data spasial. yang mebedakannya adalah hanya dalam bentuk penyimpanannya saja. Peta analog ini adalah bentuk tradisional dari data spasial, dimana data ditampilkan dalam bentuk kertas atau film. Dalam tahapan SIG sebagai keperluan sumber data, peta analog dikonversi menjadi peta digital dengan cara format raster diubah menjadi format vektor melalui proses dijitasi sehingga dapat menunjukan koordinat sebenarnya di permukaan bumi.
2. Data Hasil Pengukuran di Lapangan Data ini dihasilkan dari hasil survei atau pengamatan dilapangan. Data pengukuran lapangan yang dihasilkan berdasarkan teknik perhitungan tersendiri, pada umumnya data ini merupakan sumber data atribut contohnya: batas administrasi, batas kepemilikan lahan, batas persil, batas hak pengusahaan hutan dan lain-lain.
3. Data Sistem Penginderaan Jauh Data jenis ini merupakan sumber data yang terpenting bagi SIG karena ketersediaanya secara berkala dan mencakup area tertentu. Dengan adanya bermacam-macam satelit di ruang angkasa dengan spesifikasinya masing-masing, kita bisa memperoleh berbagai jenis citra satelit untuk beragam tujuan pemakaian.
Data ini biasanya direpresentasikan dalam format raster. Data ini biasanya diperoleh dari foto udara, citra satelit, dan sebagainya.
Citra Satelit menggunakan satelit sebagai wahananya. Satelit tersebut menggunakan sensor untuk dapat merekam kondisi atau gambaran dari permukaan bumi. Umumnya diaplikasikan dalam kegiatan yang berhubungan dengan pemantauan sumber daya alam di permukaan bumi (bahkan ada beberapa satelit yang sanggup merekam hingga dibawah permukaan bumi), studi perubahan lahan dan lingkungan, dan aplikasi lain yang melibatkan aktifitas manusia di permukaan bumi. Kelebihan dari teknologi ini terutama dalam dekade ini adalah dalam kemampuan merakam cakupan wilayah yang luas dan tingkat resolusi dalam merekam obyek yang sangat tinggi. Data yang dihasilkan dari citra satelit kemudian diturunkan menjadi data tematik dan disimpan dalam bentuk basis data untuk digunakan dalam berbagai macam aplikasi.
Foto udara (Aerial Photographs) merupakan salah satu sumber data yang banyak digunakan untuk menghasilkan data spasial selain dari citra satelit.
Perbedaannya dengan citra satelit adalah hanya pada wahana dan cakupan wilayahnya. Biasanya foto udara menggunakan pesawat udara. Secara teknis proses pengambilan atau perekaman datanya hampir sama dengan citra satelit. Sebelum berkembangan teknologi kamera digital, kamera yang digunakan adalah menggunakan kamera konvensional menggunakan negatif film, saat ini sudah menggunakan kamera digital, dimana data hasil perekaman dapat langsung disimpan dalam basis data. Sedangkan untuk data lama (format foto film) agar dapat disimpan dalam basis data harus dilakukan conversi dahulu dengan mengunakan scanner, sehingga dihasilkan foto udara dalam format digital.
4. Data Global Positioning System (GPS) Teknologi GPS memberikan terobosan penting dalam menyediakan data bagi
Sistem Informasi Geografis (SIG). Keakuratan pengukuran GPS semakin tinggi dengan berkembangnya teknologi. Data ini biasanya direpresentasikan dalam format vektor.
5. Data Tabular Data ini berfungsi sebagai atribut bagi data spasial. Data ini umumnya berbentuk tabel. Salah satu contoh data ini yang umumnya digunakan adalah data sensus penduduk, data sosial, data ekonomi, dll. Data tabular ini kemudian di relasikan dengan data spasial untuk menghasilkan tema data tertentu.
2.1.4.2 Model data Spasial
Model dunia nyata memudahkan manusia di dalam studi area aplikasi yang dipilih dengan cara mereduksi sejumlah kompleksitas yang sebenarnya hadir. Di luar area aplikasi yang dipilih diasumsikan tidak penting. Walaupun demikian, jika model dunia nyata yang bersangkuan akan digunakan, model ini harus diimplementasikan di dalam basis data serta dengan model data, implementasi ini menjadi mungkinkan untuk dilaksanakan.
Komputer dapat memanipulasi objek-objek geometri seperti titik, garis, dan polygon
- –geometri yang digunakan di dalam model data. Pembawa informasi di dalam model-model data adalah objek. Objek ini berhubungan dengan entities di dalam model-model dunia nyata karena itu dianggap sebagai deskripsi fenomena dunia nyata.
Terdapat dua model dalam data spasial, yaitu model data raster dan model data vektor. Keduanya memiliki karakteristik yang berbeda, selain itu dalam pemanfaatannya tergantung dari masukan data dan hasil akhir yang akan dihasilkan. Model data tersebut merupakan representasi dari objek-objek geografi yang terekam sehingga dapat dikenali dan diproses oleh komputer
2.1.4.1.2.1 Data Raster
Dalam model data raster setiap lokasi direpresentasikan sebagai suatu posisi sel. Sel ini diorganisasikan dalam bentuk kolom dan baris sel-sel dan biasa disebut sebagai grid. Dengan kata lain, model data raster menampilkan, menempatkan, dan menyimpan data spasial dengan menggunakan struktur matriks atau piksel-piksel yang membentuk grid. Setiap piksel atau sel ini memiliki atribut tersendiri, termasuk koordinatnya yang unik.
Setiap baris matrik berisikan sejumlah sel yang memiliki nilai tertentu yang merepresentasikan suatu fenomena geografik. Nilai yang dikandung oleh suatu sel adalah angka yang menunjukan data nominal. Akurasi model data ini sangat bergantung pada resolusi atau ukuran pikselnya di permukaan bumi.
Pada model data raster, matriks diurutkan menurut koordinat kolom (x) dan barisnya (y). Pada sistem koordinat piksel monitor komputer, titik asal sistem koordinat raster terletak di sudut kiri atas. Nilai absis (x) akan meningkat ke arah kanan, dan nilai ordinat (y) akan membesar ke arah bawah. Walaupun demikian. sistem koordinat ini sering pula ditransformasikan sehingga titik asal sistem koordinat tererletak di sudut kiri bawah, makin ke kanan nilai absisnya (x) akan meningkat. dan nilai ordinatnya (y) makin meningkat jika bergerak ke arah atas.
Keseluruhan data spasial raster disimpan di dalam layer yang secara fungsionalitas direlasikan dengan unsur-unsur petanya. Contoh sumber-sumber data spasial raster adalah citra satelit, misalnya NOAA. Spot, Landsad Ikonos, dll. Kemudian citra radar, dan model ketinggian dijital seperti DTM atau DEM dalam model data raster.
Model raster memberikan informasi spasial apa yang terjadi dimana saja dalam bentuk gambaran yang digeneralisasi. Dengan model ini, dunia nyata disajikan sebagai elemen matriks atau sel grid yang homogen. Dengan model data raster, data geografi ditandai oleb nilai-nilai elemen matriks persegi panjang dari suatu objek.
Dengan demikian, secara konseptual, model data raster merupakan model data spasial yang paling sederhana.
Gambar 2.6 Struktur Model Data RasterData raster dapat dikonversi ke sistem koordinat geo-referensi dengan cara meregistrasi sistem grid raster ke sistem koordinat geo-referensi yang diinginkan.
Dengan demikian setiap sel pada grid memiliki posisi geo-referensi. Dengan adanya sistem georeferensi, sejumlah set data raster dapat ditata sedemikian sehingga memungkinkan dilakukan analisis spasial.
Resolusi suatu data raster akan merujuk pada ukunan permukaan bumi yang direpresentasikan oleh setiap piksel. Makin kecil ukuran atau luas permukaan bumi yang dapat direpresentasikan oleh setiap pikselnya, makin tinggi resolusi spasialnya. Pada umumnya, lokasi di dalam model data raster, diidentifikasi dengan menggunakan pasangan koordinat kolom dan baris (x,y).
Pemanfaatan model data raster banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, akan tetapi Environmental Systems Research Institute (ESRI), Inc (2006) membagi menjadi empat kategori utama, yaitu :
Raster Sebagai Peta Dasar
Data raster Biasanya digunakan sebagai tampilan latar belakang (background) untuk suatu layer dari obyek yang lain (vektor). Tiga sumber utama dari peta dasar raster adalah foto udara, citra satelit, dan peta hasil scan.
Gambar 2.7 Foto Udara sebagai salah satu sumber peta dasar raster Raster Sebagai Peta Model Permukaan Data raster sangat cocok untuk merepresentasikan data permukaan bumi.
Data dapat menyediakan metode yang efektif dalam menyimpan informasi nilai ketinggian yang diukur dari permukaan bumi. Selain dapat merepresentasikan permukaan bumi, data raster dapat pula merepresentasikan curah hujan, temperatur, konsentrasi, dan kepadatan populasi.
Gambar 2.8 Peta Raster yang menunjukan awan yang menyelubungi wilayah Raster Sebagai Peta Tematik
Data raster yang merpresentasikan peta tematik dapat diturunkan dari hasil analisis data lain. Aplikasi analisis yang sering digunakan adalah dalam melakukan klasifikasi citra satelit untuk menghasilkan kategori tutupan lahan (land cover). Pada dasarnya aktifitas yang dilakukan adalah mengelompokan nilai dari data multispektral kedalam kelas tertentu (seperti tipe vegetasi) dan memberikan nilai terhadap kategori tersebut. Peta tematik juga dapat dihasilkan dari operasi geoprocessing yang dikombinasikan dari berbagai macam sumber, seperti vektor, raster, dan data permukaan.
Raster Sebagai Atribut dari Obyek
Data raster dapat pula digunakan sebagai atribut dari suatu obyek, baik dalam foto digital, dokumen hasil scan atau gambar hasil scan yang mempunyai hubungan dengan obyek geografi atau lokasi. Dalam implementasinya, pemakaian data raster memiliki beberapa kunggulan tersendiri. Beberapa keunggulan pemakaian data raster antara lain:
1. Mudah dimanipulasi dengan menggunakan fungsi-fungsi matematis sederhana (karena strukturnya sederhana seperti matrik bilangan biasa)
2. Memiliki struktur data yang sederhana.
3. Teknologi yang digunakan cukup murah dan tidak begitu kompleks 4.
Compatible dengan citra-citra satelit pengindraan jauh dan semua image hasil scanning data spasial.
5. Overlay dan kombinasi data spasial raster dengan data penginderaan jauh mudah dilakukan.
6. Memiliki kemampuan-kemampuan pemodelan dan analisis spasial tingkat lanjut.
7. Metode untuk mendapatkan citra raster lebih mudah (baik melalui scanning dengan scanner segala ukuran yang sudah beredar luas, maupun dengan menggunakan citra satelit atau konversi dan format).
8. Prosedur untuk memperoleh data dalam bentuk raster lebih mudah, sederhana, dan murah.
9. Harga system perangkat lunak aplikasinya cenderung lebih murah.
Disamping keunggulan tersebut, pemakaian data raster memiliki berbagai kekurangan diantaranya;
1. Secara umum, mernerlukan ruang atau tempat penyimpanan (disk) yang besar di komputer.
2. Tampilan atau representasi, dan akurasi posisinya sangat bergantung pada ukuran pikselnya.
3. Transformasi koordinat dan proyeksi lebih sulit dilakukan.
2.1.4.1.2 Data Vektor
Data vektor merupakan bentuk bumi yang direpresentasikan ke dalam kumpulan garis, area (daerah yang dibatasi oleh garis yang berawal dan berakhir pada titik yang sama), titik dan nodes (merupakan titik perpotongan antara dua buah garis).
Ketepatan dalam merepresentasikan fitur titik, batasan dan garis lurus merupakan keuntungan tersendiri dalam pemakaian data vektor. Hal ini sangat berguna untuk analisa yang membutuhkan ketepatan posisi, misalnya pada basisdata batas-batas kadaster. Contoh penggunaan lainnya adalah untuk mendefinisikan hubungan spasial dari beberapa fitur. Kelemahan data vektor yang utama adalah ketidakmampuannya dalam mengakomodasi perubahan gradual.
Gambar 2.9 Contoh Data VektorTitik bisa digunakan sebagai lokasi sebuah kota atau posisi tower radio. Garis bisa digunakan untuk menunjukkan route suatu perjalanan atau menggambarkan boundary. Poligon bisa digunakan untuk menggambarkan sebuah danau atau sebuah Negara pada peta dunia. Setiap bagian dari data vector dapat saja mempunyai informasi-informasi yang bersosiasi satu dengan lainnya seperti penggunaan sebuah label untuk menggambarkan informasi pada suatu lokasi.
Fitur titik meliputi semua objek grafis atau geografis yang dikaitkan dengan koordinat. Di samping koordinat-koordinat, data atau informasi yang diasosiasikan dengan „titik‟ tersebut juga harus disimpan untuk menunjukkan jenis titik yang bersangkutan.
Fitur garis dapat didefinisikan sebagai semua unsur-unsur linier yang dibangun dengan menggunakan segmen-segmen garis lurus yang dibentuk oleh dua titik koordinat atau lebih.
Gambar 2.10 Garis sebagai penghubung beberapa titikFitur Poligon digunakan untuk merepresentasikan objek-objek dua dimensi, seperti danau, bataspropinsi, batas kota, batas persil tanah, dan lain-lain. Suatu poligon paling sedikit dibatasi oleh tigagaris yang saling terhubung diantara ketiga titik. Di dalam basis data, semua bentuk area dua dimensi direpresentasikan oleh bentuk poligon.
Gambar 2.11 Peta Vektor yang menggambarkan jalan, dan batasan Negara2.1.4.1.3 Perbandingan Data Raster dan Data Vektor
Beberapa Perbandingan antara keduanya dapat dijelaskan pada tabel berikut:
Tabel 2.1 Perbandingan data raster dan data vektorParameter Vektor Raster Sangat bergantung dengan
Akurasi Akurat dan lebih presisi ukuran grid/sel Tinggi. Memerlukan
Mudah dalam mengorganisasi Kompleksitas algortima dan proses yang dan proses sangat kompleks
Grid/sel merepresentasikan Relasi langsung dengan
Atribut atribut. Relasi dengan DBMS
DBMS (database) tidak secara langsung Kualitas tinggi sangat
Bergantung terhadap output Output bergantung dengan printer/plotter plotter/printer dan kartografi
Spasial dan atribut Bergantung dengan algortima
Analisis terintegrasi. Kompleksitasnya dan mudah untuk dianalisis sangat tinggi
Resolusi Bermacam-macam Tetap
Sumber : Economic and Social Comminssion for Asia and the Pasific (1996) dan
A. Longley, et al. (2001)
2.1.5 Pengenalan Arcview 3.3 Arc View adalah salah satu software Sistem Informasi Geografis (SIG).
Softwere SIG mempunyai kemampuan untuk menampilkan, memanipulasi dan merubah data SIG. Arc View merupakan salah satu perangkat lunak SIG dan pemetaan Generasi ke-2 setelah Arcinfo yang dikembangkan oleh Environmental Systems Research Institute (ESRI). Dengan ArcView kita dapat melakukan visualisasi data spasial dan data tabular, menganalisis data secara geografis, melakukan perhitungan statistik dan sebagainya.
Data SIG mempunyai dua komponen, yaitu komponen spatial atau geografis dan komponen atribut atau table. Data spatial menampilkan lokasi geografis dari suatu features. Pada umumnya feature tersebut ditampilkan dalam bentuk titik (point), garis (line), polygon (polygone). Point Polygon
Gambar 2.12 contoh bentuk point dan poligon pada arcview2.1.5.1 Struktur dan Istilah dalam Arcview
ArcView memiliki beberapa istilah sendiri yang harus dipelajari dan dipahami agar dapat mempermudah pekerjaan kita dalam mengolah data SIG dengan menggunakan ArcView.
a.
Arcview Project File ArcView Project (*.apr) mengandung sebuah set perintah yang menjelaskan bagaimana tampilan data ArcView dan bagaimana data tersebut harus ditampilkan. File project tidak mengandung data-data, file project hanya menyimpan instruksi yang menunjukkan dimana data tersebut berada. Sebuah
ArcView Project terdiri dari beberapa komponen yang membangunnya, antara lain . Views, Tables, Charts, Layouts, dan Scripts
Gambar 2.13 Tampilan Awal Arcview b.View
View adalah komponen ArcView tempat kita menampilkan peta (data SIG). View
adalah sebuah workspace dimana kita dapat melakukan analisis data, memanipulasi data dan menampilkan data. Layer-layer yang terdapat pada peta kita disebut dengan istilah Themes. Dalam View, Themes ditampilkan di sisi kiri workspace , list tersebut disebut dengan Table Of Content (TOC).
Gambar 2.14 Tampilan komponen view pada arcview c.Tables Table merupakan representasi data ArcView yang menampilkan data tabular.
Table menyajikan informasi deskriptif yang menjelaskan feature-feature tentang tertentu pada suatu View (misalnya : lebar jalan, luas suatu kota, atau
layer
jumlah penduduk suatu kecamatan). Setiap baris atau record dari suatu Table didefinisikan sebagai satu anggota dari kelompok besar. Sedangkan setiap kolom atau field mendefinisikan atribut atau karakteristik tunggal dari kelompok itu.
Gambar 2.15 Tampilan komponen table pada arcview d.Charts dan Script
Chart menampilkan data tabulaer secara visual dalam bentuk grafik. Chart juga
bisa merupakan hasil suatu querry terhadap tabel data. ArcView menyediakan enam jenis grafik, yaitu : area, bar, column, line, pie dan x y scatter.
Script merupakan bahasa (semi) pemrograman sederhana (makro) yang digunakan untuk otomatisasi kerja ArcView. ArcView menyediaakn fasilitas ini dengan sebutan Avenue sehingga pengguna dapat memodifikasi tampilan ArcView, membuat program, menyederhanakan tugas-tugas kompleks, dan berkomunikasi dengan software lainnya seperti ArcInfo dan lainnya. e.
Layouts Menyediakan teknik-teknik untuk menggabungkan dan menyusun dokumen- dokumen dalam Project (View,Table,Chart) dan komponen-komponen peta lainnya seperti arah utara dan skala guna menciptakan peta akhir untuk dicetak atau diplot.
Gambar 2.16 Tampilan komponen layout pada arcview f.GeoProcessing Wizard Geoprosessing merupakan suatu perintah dalam arcview. GeoProcessing adalah operasi tumpang tindih dalam SIG umumnya dilakukan dengan salah satu dari empat cara yang dikenal, yaitu:
pemanfaatan fungsi logika seperti gabungan (union), irisan (intersection), pilihan (and dan or), perbedaan (difference) dan pernyataan bersyarat (if, then dan else).
pemanfaatan fungsi relasional seperti ukuran lebih-besar, lebih-kecil, sama besar dan kombinasinya. pemanfaatan fungsi aritmatika seperti penambahan, pengurangan, pengalian dan pembagian. menyilangkan dua peta langsung berbagai manipulasi teknik tumpang-tindih ini umumnya bervariasi yang ditentukan pengetahuan operator dan tingkat kemampuan perangkat lunak. Selain itu salah satu faktor utama adalah struktur data yang sedang dipakai.
Gambar 2.17 Contoh analisis overlay
Perintah GeoProcessing akan muncul ketika extension GeoProcessing telah
diaktifkan. Pengaktifannya melalui menu file, extension, kemudian ceklist extension
GeoProcessing.Gambar 2.18 Kotak dialog extension pada arcview g.Active, Visible, dan Selected Theme yang active diperlihatkan lebih menonjol pada Tabel Of Content. Theme yang active adalah theme yang akan diedit atau dianalisa oleh ArcView. Untuk membuat sebuah theme menjasi active, cukup pilih (klik) pada nama theme yang terdapat di Table Of Content.
Sebuah Theme dapat menjadi visible (terlihat) dan invisible (tidak terlihat), untuk membuat sebuah theme menjadi visible, cukup beri tanda ceklist pada kotak kecil disebelah nama theme yang akan diperlihatkan. Feature dalam sebuah theme dapat dipilih (selected). Feature yang terpilih akan berwarna kuning. Jika ada feature yang terpilih, maka ArcView akan melakukan pengeditan atau analisa hanya pada features yang terpilih. visible, active, not selected visible, active, not selected Invisible, inactive, selected
Gambar 2.19 Arcview active theme dan visible h.Shapefile ArcView memiliki format data tersendiri yang disebut dengan shapefiles.
Shapefiles adalah format data yang menyimpan lokasi geometrik dan informasi atribut dari suatu feature geografis. Pada umumnya kita hanya butuh satu file kerja seperti file Microsoft Word dengan extension file *.doc, akan tetapi shapefile memiliki perbedaan, yaitu bahwa satu shapefile memiliki beberapa file yang saling berkaitan satu sama lainnya. Beberapa file ini memiliki extension yang berbeda-beda yang disimpan dalam workspace yang sama. Berikut adalah daftar beberapa file extension yang merupakan bagian dari ArcView shapefile :
.shp - File yang menyimpan feature geometri (diperlukan dalam sebuah shapefile) .shx - File yang menyimpan index dari feature geometri (diperlukan dalam sebuah shapefile) .dbf - File dBASE yang menyimpan informasi atribut dari suatu feature
(diperlukan dalam sebuah shapefile) .sbn dan .sbx – File yang menyimpan spatial index dari feature (optional) .fbn dan .fbx – File yang menyimpan spatial index dari feature shapefile yang read-only (optional) .ain dan .aih – File yang menyimpan index atribut dari field yang aktif dalam sebuah tabel (optional) .prj - File yang menyimpan informasi koordinat dari sebuah shapefile, file ini dapat muncul jika kita menggunakan ArcView Projection Utility (optional)
2.2 Daerah Aliran Sungai (DAS)
2.2.1 Pengertian dan Konsep DAS
Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah daerah yang di batasi punggung- punggung gunung dimana air hujan yang jatuh pada daerah tersebut akan ditampung oleh punggung gunung tersebut dan akan dialirkan melalui sungai-sungai kecil ke sungai utama.
Salah satu fungsi utama dari DAS adalah sebagai pemasok air dengan kuantitas dan kualitas yang baik terutama bagi orang di daerah hilir. Alih guna lahan hutan menjadi lahan pertanian akan mempengaruhi kuantitas dan kualitas tata air pada DAS yang akan lebih dirasakan oleh masyarakat di daerah hilir. Persepsi umum yang berkembang pada saat ini, konversi hutan menjadi lahan pertanian mengakibatkan penurunan fungsi hutan dalam mengatur tata air, mencegah banjir, longsor dan erosi pada DAS tersebut. Hutan selalu dikaitkan dengan fungsi positif terhadap tata air dalam ekosistem DAS.
Fungsi hutan dalam ekosistem DAS perlu dipandang dari tiga aspek berbeda, yaitu pohon, tanah dan lansekap (landscape). Vegetasi hutan berfungsi mengintersepsi air hujan, namun laju transpirasi yang tinggi mengakibatkan perbandingan dengan jenis vegetasi non-irigasi lainnya. Tanah hutan memiliki lapisan seresah yang tebal, kandungan bahan organik tanah, dan jumlah makro porositas yang cukup tinggi sehingga laju infiltrasi air lebih tinggi dibandingkan dengan lahan pertanian. Dari sisi lansekap, hutan tidak peka terhadap erosi karena memiliki filter berupa seresah pada lapisan tanahnya. Hutan dengan karakteristik tersebut di atas sering disebut mampu meredam tingginya debit sungai pada saat musim hujan dan menjaga kestabilan aliran air pada musim kemarau.
Daerah resapan air berperan sebagai penyaring air tanah. Ketika air masuk ke daerah resapan maka akan terjadi proses penyaringan air dari partikel-partikel yang terlarut di dalamnya. Hal ini dimungkinkan karena perjalanan air dalam tanah sangat lambat dan oleh karenanya memerlukan waktu yang relatif lama. Pada keadaan normal, aliran air tanah langsung masuk ke sungai yang terdekat.
2.2.2 Ekosistem Daerah Aliran Sungai
Ekosistem adalah suatu sistem ekologi yang terdiri atas komponen-komponen yang saling berinteraksi sehingga membentuk suatu kesatuan. Sistem tersebut mempunyai sifat tertentu, tergantung pada jumlah dan jenis komponen yang menyusunnya. Besar-kecilnya ukuran ekosistem tergantung pada pandangan dan batas yang diberikan pada ekosistem tersebut. Daerah aliran sungai dapatlah dianggap sebagai suatu ekosistem.
Ekositem terdiri atas komponen biotis dan abiots yang saling berinteraksi membentuk satu kesatuan yang teratur. Dengan demikian, dalam suatu ekosistem tidak ada satu komponen pun yang berdiri sendiri, melainkan mempunyai keterkaitan dengan komponen lain, langsung atau tidak langsung, besar atau kecil. Aktivitas suatu komponen sistem selalu memberi pengaruh pada komponen ekosistem yang lain. Manusia adalah salah satu komponen ekosistem yang penting. Sebagai komponen yang dinamis, manusia dalam menjalankan aktivitasnya seringkali mengakibatkan dampak pada salah satu komponen lingkungan, dan dengan demikian, mempengaruhi ekosistem secara keseluruhan. Selama hubungan timbal- balik antar komponen ekosistem dalam keadaan seimbang, selama itu pula ekosistem berada dalam kondisi stabil. Sebaliknya bila hubungan timbal-balik antar komponen- komponen lingkungan mengalami gangguan, maka terjadilah gangguan ekologis.
Uraian di atas mengisyaratkan bahwa ekosistem harus dilihat secara holistik, yaitu dengan cara mengidentifikasi komponen-komponen kunci penyusun ekosistem serta menelaah interaksi antar komponen-komponen tersebut. Pendekatan holistik dilakukan agar pemanfaatan dan konservasi sumberdaya alam dapat dilakukan secara efisien dan efektif, syarat yang diperlukan bagi terwujudnya pemanfaatan sumberdaya alam untuk pembangunan yang berkelanjutan.
Dalam mempelajari ekosistem DAS, daerah aliran sungai biasanya dibagi menjadi daerah hulu, tengah dan hilir. Secara biogeofisik, daerah hulu DAS dicirikan oleh hal-hal sebagai berikut: merupakan daerah konservasi, mempunyai kerapatan drainase lebih tinggi, merupakan daerah dengan kemiringan lereng besar (lebih besar dari 15%), bukan merupakan daerah banjir, pengaturan pemakaian air ditentukan oleh pola drainase, dan jenis vegetasi umumnya merupakan tegakan hutan.
Sementara daerah hilir DAS dicirikan oleh hal-hal sebagai berikut: merupkan daerah pemanfaatan, kerapatan drainase lebih kecil, merupakan daerah dengan kemiringan. lereng kecil sampai dengan sangat kecil (kurang dari 8%), pada beberapa tempat merupakan daerah banjir (genangan), pengaturan pemakaian air ditentukan oleh bangunan irigasi, dan jenis vegetasi didominasi tanaman pertanian kecuali daerah estuaria yang didominasi hutan bakau. Daerah aliran sungai bagian tengah merupakan daerah transisi dari kedua karakteristik biogeofisik DAS yang berbeda tersebut di atas.
Ekosistem DAS hulu merupakan bagian yang penting karena mempunyai fungsi perlindungan terhadap seluruh bagian DAS. Perlindungan ini antara lain, dari segi fungsi tata air. Oleh karena itu, DAS hulu seringkali menjadi fokus perencanaan pengelolaan DAS mengingat bhwa dalam suatu DAS, daerah hulu dan hilir mempunyai keterkaitan biofisik melalui daur hidrologi.
Sebagai suatu kesataun ekosistem, DAS perlu dikelola secara baik mulai daerah hulu hingga hilir. Hal ini untuk mengantisipasi terjadinya hal-hal yang tentunya tidak diinginkan seperti erosi, banjir dan lain-lain.
2.3 Erosi Tanah
2.3.1 Pengertian Erosi Kata erosi mungkin sangat familiar karena sudah dipelajari sejak dulu.
Mendengar kata erosi tentunya tak lain yang ada di benak kita adalah pengikisan. Sebenarnya kata eorsi berasal dari kata Latin erodere, artinya mengerkah atau mengampelas.
Erosi merupakan tiga proses yang berurutan, yaitu pelepasan (detachment), pengangkutan (transportation), dan pengendapan (deposition) bahan-bahan tanah oleh penyebab erosi. Erosi dapat dikatakan sebagai peristiwa berpindahnya atau terangkutnya tanah atau bagian tanah dari suatu tempat ke tempat lain oleh suatu media alami (air atau angin).
Erosi tanah (soil erosion) adalah proses penghanyutan tanah dan merupakan gejala alam yang wajar dan terus berlangsung selama ada aliran permukaan. Erosi semacam itu melaju seimbang dengan laju pembentukan tanah sehingga tanah mengalami peremajaan secara berkesinambungan.
Proses erosi terdiri atas tiga bagian berurutan yaitu pengelupasan (detachment), pengangkutan (transportation), dan pengendapan (sedimentation).
Selain dapat disebabkan oleh air hujan, erosi juga dapat terjadi karena tenaga angin dan salju.
Dua peristiwa utama erosi, yaitu pelepasan dan pengangkutan merupakan penyebab erosi tanah yang penting. Dalam proses erosi, pelepasan butir tanah mendahului peristiwa pengangkutan, tetapi pengangkutan tidak selalu diikuti oleh pelepasan. Agen pelepasan tanah yang penting adalah tetesan butir hujan yang jatuh di permukaan tanah. Tetesan air hujan akan memukul permukaan tanah, mengakibatkan gumpalan tanah menjadi butir-butir yang lebih kecil dan terlepas.
Butir-butir tanah yang terlepas tersebut sebagian akan terlempar ke udara (splash) dan jatuh lagi di atas permukaan tanah, dan sebagian kecil akan mengisi pori-pori kapiler tanah, sehingga akan menghambat proses infiltrasi.