PENUNTUN PRAKTIKUM Inderaja dan Sistim Informasi Geografis

Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
PENUNTUN PRAKTIKUM
Inderaja dan Sistim Informasi Geografis
Perairan (GMKB604)
Analisis Rawan Banjir
(Studi Kasus di Kabupaten Barito Kuala)
Disusun Oleh :
Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
FAKULTAS PERIKANAN & ILMU KELAUTAN
MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
BANJARBARU
2011
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
1
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
2
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah Penulis panjatkan rasa syukur kehadirat Allah SWT atas berkah,
rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga Penuntun Praktikum ini dapat diselesaikan.
Praktikum
KABUPATEN
”ANALISIS
BARITO
RAWAN
KUALA)”
BANJIR
merupakan
(STUDI
Penuntun
KASUS
Praktikum
DI
yang
dilaksanakan dalam rangka memenuhi SKS Mata Inderaja dan Sistim Informasi
Geografis (SIG) Perairan (GMKB604). Pemahaman yang lebih mendalam terhadap
konsep-konsep manajemen perairan dan konservasi sumberdaya air
dan tanah
diharapkan dapat meningkatkan seiring dengan peningkatan kemampuan analisis
terhadap fenomena-fenomena dalam ruang lingkup Daerah Aliran Sungai (DAS).
Penulis menyadari bahwa Penuntun Praktikum ini masih jauh dari sempurna,
oleh karena itu kritik dan saran ke arah perbaikan sangat praktikan harapkan.
Akhirnya semoga laporan Penuntun Praktikum ini dapat dijadikan pelengkap
referensi dan bermanfaat bagi kita semua, Amiin.
Banjarbaru, Januari 2011
Penulis,
ii
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
3
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR .........................................................................................
i
DAFTAR ISI .........................................................................................................
ii
BAB
I.
RAWAN BANJIR ............................................................................
1
BAB II.
DIGITAL ELEVATION MODEL (DEM) .......................................
2
BAB III.
TOPOGRAPHIC WETNESS INDEX (TWI) ...............................
5
BAB IV.
TIPE DATA SISTIM INFORMASI GEOGRAFIS .....................
6
BAB V.
TUJUAN DAN MANFAAT PRAKTIKUM ...............................
9
BAB VI.
METODE PRAKTIKUM ..............................................................
10
DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................
13
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
4
BAB
Rawan Banjir
D
1
aerah Aliran Sungai (DAS) merupakan suatu sistem ekologi. Sebagai suatu
sistim ekologi, dalam suatu DAS terdapat interaksi dan saling ketergantungan
(interdependensi) antara jasad hidup dan lingkungannya, sehingga setiap ada masukan
(input) ke dalam ekosistem tersebut dapat dievaluasi proses yang berlangsung dengan
melihat keluaran dari ekosistem tersebut. Dalam ekosistem DAS komponen masukan
terdiri atas curah hujan sedangkan komponen luaran terdiri dari debit aliran, muatan
sedimen dan unsur-unsur hara di dalamnya (Asdak, 2004; Gunawan, 2007).
Keberadaan dan kondisi ekosistem Daerah Aliran Sungai (DAS) atau sering
disebut cekungan sungai merupakan salah satu isu nasional dalam beberapa tahun
terakhir. Hal ini dikarenakan salah satu variabel terjadinya banjir adalah kondisi DAS
yang kritis, seperti terjadinya penyimpangan tata guna lahan.
Fenomena tersebut
merupakan indikasi rusaknya keseimbangan tata air (water balance) akibat
berkurangnya kemampuan beberapa proses daur hidrologi (infiltrasi dan daya tampung)
sehingga nilai limpasan permukaan pada daerah aliran sungai (DAS) menjadi lebih
besar melewati kapasitas tampung sungai. Kondisi ini menyebabkan berkurang dan
hilangnya daerah resapan sebagai penyangga terhadap beban banjir yang terlalu besar,
akibat tingginya curah hujan yang terjadi (Bakornas, 2004 ; Yusuf dkk, 1985).
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
5
BAB
Digital Elevation Model (DEM)
2
K
onsep tentang Digital Terrain Model (DTM) merupakan suatu hal yang
relatif masih baru dan telah berkembang pesat. Istilah ini dikembangkan oleh dua orang
Engineer Amerika Serikat (Miller dan La Flamme) yang bekerja di Laboratorium
Fotogrametri MIT (Massachusetts Institute of Technology) di akhir tahun 1950-an.
Mereka mendefenisikan DTM adakah gambaran permukaan bumi yang disajikan secara
statistik yang terdiri dari himpunan titik-titik koordinat X,Y,Z hasil pengukuran
lapangan (Prahasta, 2008). Sejak saat itu muncul beberapa terminologi lain seperti
Digital Elevation Model (DEM), Digital Height Model (DHM), Digital Ground Model
(DGM), dan Digital Terrain Elevation Data
(DTED) atau Digital Surface Model
(DSM).
Walaupun secara umum hampir semua literatur, DTM dan DEM dianggap
memiliki pengertian yang sama, tetapi ada beberapa literatur yang menyebutkan
perbedaan keduanya. Menurut InfoTerra05 dalam Prahasta (2008) menyebutkan bahwa
DEM memperhitungkan (mengukur) titik-titik (unsur-unsur) tertinggi yang terletak di
bawah tinggi nominal pengamat (contoh sensor satelit) yang melayang-layang di atas
permukaan bumi dengan liputan data-data berupa ketinggian (bagian paling atasnya),
unsur-unsur bangunan, pucuk vegetasi, beserta obyek-obyek lain yang menonjol dari
permukaan bumi dan dapat dikenali oleh sensor (pengamat) seperti data-data DEM yang
diturunkan langsung dari sensor-sensor satelit SPOT, RadarSat, Ikonos, Aster, dan lainlain.
Menurut TerraWeb05 Digital Elevation Model (DEM) merupakan representasi
topografi atau elevasi dari suatu area atau wilayah dengan basis piksel demi piksel dalam
format raster. Sementara bilangan dijital (DN) yang terdapat dalam setiap piksel DEM
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
6
adalah sama dengan nilai ketinggian pada seluruh wilayah atau area individu piksel yang
bersangkutan.
Digital Terrain Model (DTM) adalah data digital yang menggambarkan geometri
dari bentuk permukaan bumi (atau bagiannya) yang terdiri dari himpunan titik-titik
koordinat hasil sampling daripermukaan dan dari algoritma yang mendefenisikan
permukaan tersebut dengan menggunakan himpunan koordinat (Tempfli, 1991). Variasi
dari permukaan bumi, seperti relief dapat disajikan secara matematis sebagai fungsi dari
posisi, dan posisi dapat didefenisikan sebagai koordinat geografi (,) atau koordinat
empat persegi panjang (X,Y) pada peta proyeksi misalnya UTM (Universal Transvers
Mercator). Data DTM hanya memperhitungkan ketinggian di permukaan bumi, seperti
garis kontur yang mengacu pada datum mean sea level.
Orthorectified
Digital Surface Model
Digital Terrain Model
Gambar 2.1. Perbedaan Digital Terrain Model dan Digital Surface Model
Ada beberapa struktur data yang dapat dipakai untuk menyajikan topografi
permukaan bumu yaitu ; struktur data grid (lattice), TIN (Trianguler Irreguler Network)
dan Kontur (Contours).
a. Grid (Lattice)
Struktur matriks yang digunakan untuk merekam relasi-relasi topologi yang
terdapat diantara titik-titik data secara implisit, algoritma-algoritma yang terkait dengan
permodelan DTM berbasis grid cenderung bersifat “straight-forward”. Struktur grids
menggunakan sebuah bidang segitiga teratur, segiempat, atau bujursangkar atau bentuk
siku yang teratur (Prahasta, 2008; Moore et al., dalam Purwanto, 2002).
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
7
Gambar 2.2. Struktur Model Grid (Lattice)
b. TIN (Trianguler Irreguler Network)
TIN adalah serangkaiansegitiga yang tidak tumpang tindih dihitung dari titik
ruang yangtak beraturan dengan koordinat x,y,dan nilai z yang menyajikan data elevasi.
Data disimpan dalam suatu himpunan atau topologi yang berhubungan antara segitiga
dengan segitiga didekatnya yang digabungkan dengan tiga titik segitiga yang dikenal
dengan facet (Laurini and Thompson, 1992 dalam El-Sheimy, 1999).
Gambar 2.3. Struktur Model TIN
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
8
c. Kontur (Contours)
Struktur data yang diperoleh dari digitasi kontur dalam format seperti Digital
Line Graps (DLGs) membuat pasangan-pasangan koordinat x,y sepanjang tiap garis
kontur yang menunjukan elevasi khusus.
Gambar 2.4. DEM dari garis kontur
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
9
BAB
Topographic Wetness Index
(TWI)
3
Metode Index Kebasahan TWI (Topographic Wetness Index) adalah metode
untuk memodelkan zona rawan banjir dengan menggunakan data Digital Elevation
Model (DEM). Model data raster yang digunakan lebih sesuai untuk memodelkan zona
rawan banjir, terutama dalam memahami pola aliran dari data topografis yang ada.
Model ini menggunakan DEM yang diturunkan menjadi akumulasi aliran (flow
accumulation), batas DAS (Watershed), arah aliran (flow direction) dan tipe/ordo sungai
(stream), dengan menggunakan Watershed Delineation Tools (WDT) pada Analyst
Tools program Arc. GIS dapat dihitung zona banjir dengan menggunakan rumus sebagai
berikut :
TWI
= ln (As/tan B) ............................................................................. (1)
Dimana ; As adalah akumulasi aliran dan B adalah kemiringan (Putra, 2007).
Dengan menggunakan fasilitas Spatial Analyst data DEM juga dapat diturunkan
peta lereng (slope) sebagai parameter masukan untuk menentukan TWI. Perhitungan
dilakukan dengan menggunakan Extention Math pada software Arc.GIS 9.2.
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
10
BAB
Tipe Data Sistim Informasi
Geografis
G
4
IS singkatan dari Geographic Information System atau Sistem Informasi
Geografis. GIS merupakan suatu alat yang dapat digunakan untuk mengelola (input,
manajemen, proses dan output) data spasial atau data yang bereferensi geografis. Setiap
data yang merujuk lokasi di permukaan bumi dapat disebut sebagai data spasial
bereferensi geografis. Misalnya, data kepadatan penduduk suatu daerah, data jaringan
jalan suatu kota, data distribusi lokasi pengambilan sampel dan sebagainya.
4.1. Macam-Macam Data pada GIS
Data GIS dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu data grafis dan data attribut
atau tabular. Data grafis adalah data yagn menggambarkan bentuk atau kenampakan
objek di permukaan bumi.
Sedangkan data tabular adalah data deskriptif yang
menyatakan nilai dari data grafis tersebut.
4.2. Macam-Macam Data pada GIS
Secara garis besar, data grafis dibedakan menjadi tiga macam yaitu data titik
(point), garis (polyline, line) dan area (region/poligon).
Data grafis titik biasanya
digunakan untuk mewakili objek kota, stasiun curah hujan, alamt customer dan lain-lain.
Data Garis dapat dipakai untuk menggambarkan jalan, sungai, jaringan listrik dan lainlain. Sementara data Area digunakan untuk mewakili batas administrasi, penggunaan
lahan, kemiringan lereng dan lain-lain.
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
11
Sementara struktur data GIS ada dua macam, yaitu vektor dan raster. Pada struktur data
vektor, posisi objek dicatat padas sistem koordinat. Di sisi lain, objek pada struktur data
raster disimpan pada grid 2 dimensi, yaitu baris dan kolom.
Untuk memperjelas
pemahaman tentang data struktur data GIS, perhatikan gambar berikut ini.
(a) titik
(b) garis
(c) area
b
Gambar 4.1. Contoh struktur data GIS, (a) struktur data vektor dan (b) raster
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
12
BAB
Tujuan dan Manfaat
Praktikum
5
5.1. Tujuan Praktikum
Praktikum ini bertujuan meningkatkan kemampuan analisis mahasiswa dengan
pemahaman terhadap materi praktikum dan studi kasus, melalui fasilitas Sistim
Informasi Geografi dalam memahami konsep Data Digital Penginderaan Jauh yang
berhubungan dengan Banjir.
6.3. Manfaat Praktikum
Praktikum ini mempunyai manfaat antara lain :
1. Mengetahui dan memahami dasar-dasar teori pengolahan citra digital dengan
menggunakan software Arc Gis 9.2.
2. Memberikan informasi yang cepat berupa data kebumian mengenai ”Zona
Rawan
Banjir”,
dengan
menggunakan
Formula
Indeks
Kebasahan
(Topographic Wetness Index/TWI) Daerah Kabupaten Barito Kuala dan
Sekitarnya Propinsi Kalimantan Selatan.
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
13
BAB
Metode Praktikum
6
6.1. Waktu dan Tempat
Praktikum Pengolahan dan Analisis Citra Digital ini dilaksanakan di Studi
Komputasi dan Penginderaan Jauh Terapan Program Studi Manajemen Sumberdaya
Perairan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Universitas Lambung Mangkurat
6.3.
Metode Pengumpulan Data
Data Praktikum terdiri : Citra Radar SRTM Daerah Kabupaten Barito dan
sekitarnya, Digital Elevation Model (DEM) Kabupaten Marabahan dan sekitarnya,
Watershed
Delineation Tools
(WDT), Data
Raster akumulasi aliran
(Flow
Accumulation) dan peta lereng (slope) darah Marabahan dan sekitarnya.
Data pendukung yang di pergunakan dalam penelitian ini adalah Koordinat
Lapang Daerah Marabahan dan sekitarnya
Perangkat lunak pengolahan data yang
digunakan adalah ; Arc.GIS 9.2, dan, MS. Excel.
6.3.
Analisis Data
Pengolahan data pada Praktikum ini dibagi menjadi 4 (empat) bagian yaitu :
1. Citra Radar SRTM resolusi spasial 50 meter diturunkan menjadi Citra DEM
menggunakan software Global Mapper ver 10.
2. Digital Elevation Model (DEM) akan diturunkan menjadi peta lereng, peta
akumlasi aliran dengan menggunakan fasilitas Watershed Delineation Tools
(WDT) .
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
14
3. Peta lereng dan flow accumulation yang diperoleh akan dianalisis menggunakan
formula Topographic Wetness Index (TWI) untuk menentukan Zona Rawan
Banjir.
4. Menentukan tingkat rawan banjir berdasarkan rawan banjir sesuai dengan Tabel
Kerawanan TWI.
START
Citra SRTM
DEM
Watershed Delineation Tools
Slope
Flow Accumulation
Topographic Wetness
Index (TWI)
Analisis
Zona Rawan Banjir Kabupaten Barito Kuala
Keterangan :
= Proses
= Hasil
Gambar 6.1. Skema Prosedur Praktikum
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
15
Tabel 1. Klasifikasi Tingkat Rawan Banjir Berdasarkan TWI
Nilai Indeks
Kebasahan
< 1,1
Tingkat Kerawanan
Banjir
Tidak Rawan
1,1 – 3,58
Potensial
3,58 – 6,05
Agak Rawan
6,05 – 8,82
Rawan
8,82 – 23,22
Sangat Rawan
Keterangan
Wilayah tidak rawan banjir, kemiringan lereng
> 40%
Wiayah berpotensi banjir, kemiringan lereng
25 – 40 %
Wilayah agak rawan banjir, kemiringan lereng
15-25 %
Wilayah rawan banjir secara periodik,
kemiringan lereng 8 – 15 %
Wilayah rutin terjadi banjir secara periodik,
kemiringanlereng 0 – 8%
Sumber : Putra (2007)
Tabel 2. Klasifikasi Lereng
Kelas
Kemiringan Lereng
(%)
I
0-8
II
III
IV
V
8 – 15
15 – 25
25 – 40
> 40
Kriteria
Kerawanan
Banjir
Sangat Rawan
Rawan
Agak Rawan
Potensial
Tidak Rawan
Kriteria Kerawanan
Wilayah rutin terjadi banjir secara
periodik
Wilayah rawan banjir secara periodik
Wilayah agak rawan banjir
Wilayah berpotensi banjir
Wilayah tidak rawan banjir
Sumber : US. Forest dan USDA
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM
Penuntun Praktikum Analisis Zona Rawan Banjir
16
DAFTAR PUSTAKA
Asdak, 2002. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Penerbit Gadjah Mada
University Press. 618 halaman.
Gunawan, T. 2007. Pendekatan Ekosistem Bentang Lahan Sebagai Dasar Pembangunan
Wilayah Berbasis Lingkungan Di Daerah Istimewa Yogyakarta. Makalah.
Fakultas Geografi UGM. Yogyakarta.
Yusuf, G, dkk., 1985. Perbaikan dan Pengaturan Sungai.
Paramita. Jakarta. 355 halaman.
Penerbit PT. Pradnya
Prahasta, E. 2008. Model Permukaan Dijital. Pengolahan Data DTM (Digital Terrain
Model) & DEM (Digital Elevation Model) Dengan Perangkat Lunak : Surfer,
Global Mapper dan Quickgrid. Penerbit Informatika Bandung. 537 halaman.
El-Sheimy, N. 1999. Digital Terrain Model. Department of Geomatics Engineering.
The University of Calgary.
Purwanto, T. 2002. Pengembangan Perhitungan Paralaks Dengan Digitizer, PC
ArcInfo, dan TIN PC ArcInfo Untuk Pembentukan Model Medan Digital. Tesis,
Penginderaan Jauh Program Pascasasarjana Universitas Gadjah Mada. (Tidak
Diterbitkan).
Putra, E.H., 2007. Menentukan Lokasi Daerah Rawan Banjir (Studi Kasus propinsi
Sulawesi Utara) Menggunakan Metode TWI. Pengendali Ekosistem Hutan.
Dosen : Abdur Rahman, S.Pi, M.Sc
Staf Pengajar Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan - Fak.Perikanan & Kelautan-UNLAM