MODUL - 1 Pengantar Sistem Informasi Geografis The Nature

MODUL - 1
Pengantar Sistem Informasi Geografis
Disiapkan Untuk Pelatihan Perangkat Lunak MARXAN Untuk Perencanaan
Dan Pengelolaan Kawasan Perlindungan Laut
Disusun oleh:
Arief Darmawan
Muhammad Barmawi
The Nature Conservancy - Coral Triangle Center
Jl. Pengembak No. 2 Sanur Denpasar, Bali 80228
Telp. 0361-287272, Fax. 0361-270737
www.coraltrianglecenter.org, [email protected]
Pengantar Sistem Informasi Geografis
Daftar Isi
1.
Pendahuluan ........................................................................................................3
2.
Definisi Sistem Informasi Geografis.....................................................................3
3.
Komponen Sistem Informasi Geografis ...............................................................5
4.
Proses Sistem Informasi Geografis .....................................................................6
5.
Sub sistem SIG.....................................................................................................7
5.1. Data …………………………………………………………………………….7
5.2. Basisdata...................................................................................................10
5.3. Analisis ......................................................................................................12
5.3.1.
Overlay.............................................................................................12
5.3.2.
Buffer ...............................................................................................12
5.3.3.
Jaringan ...........................................................................................13
5.3.4.
Sistem pendukung pengambilan kebijakan keruangan (Spatial
Decision Support System – SDSS).................................................14
5.4. Keluaran (Output) .....................................................................................16
Pustaka ........................................................................................................................16
Daftar Gambar
Gambar 1. Komponen Sistem Informasi Geografis ......................................................5
Gambar 2. Proses SIG ..................................................................................................6
Gambar 3. Model data SIG............................................................................................7
Gambar 4. Data menurut geometrinya..........................................................................8
Gambar 5. Data vektor ..................................................................................................9
Gambar 6. Data raster. ..................................................................................................9
Gambar 7. Format Data vektor dan raster ..................................................................10
Gambar 8. Hubungan antar tabel dalam basisdata relasional ...................................11
Gambar 9. Overlay.......................................................................................................12
Gambar 10. Analisis Buffer..........................................................................................13
Gambar 11. Analisis jaringan untuk menentukan rute terpendek...............................14
Gambar 12. Hasil analisis MARXAN ...........................................................................15
2
Pengantar Sistem Informasi Geografis
1. Pendahuluan
Sebelum perkembangan teknologi informasi sepesat satu dekade terakhir ini,
banyak aktivitas dan pekerjaan masih dikerjakan secara konvensional, misalnya
adalah pemetaan ataupun perencanaan kawasan konservasi dan lain sebagainya.
Pada waktu itu orang menggambar peta pada media kertas, data dikumpulkan dari
survei terestrial. Sedangkan saat ini teknologi penginderaan jauh, komputer sudah
sedemikian pesatnua hingga dalam bidang pemetaan Sistem Informasi Geografis
(SIG) sudah menjadi sarana utama. Kemudahan-kemudahan yang diberikan SIG
dalam pengumpulan data, integrasi data hingga kemampuan analisis spasialnya
menjadikan SIG lebih unggul dibandingkan cara konvensional. Dengan SIG saat ini
orang dapat secara cepat memadukan data hasil survey GPS, citra satelit
penginderaan jauh dan data atribut lainya sebagai sumber data sebuah peta.
Kemudian dengan kemampuan analisis SIG dari data masukkan tersebut dapat
diolah sedemikian rupa menjadi informasi baru yang mutakhir.
Berkaitan dengan perencanaan kawasan konservasi yang memerlukan banyak
parameter, tentu saja memerlukan analisis kompleks. Pekerjaan ini apabila
dikerjakan dengan cara konvensional tentu tidak mudah dilakukan. Namun dengan
perkembangan SIG dan metode analisis spasial seperti sekarang permasalahan
tersebut terdapat jalan keluarnya. Seperti diperkenalkannya perangkat analisis
MARXAN yang secara khusus dapat membantu dalam perencanaan kawasan
konservasi laut. Jadi sinergi antara SIG dan MARXAN sebagai alat bantu
perencanaan memberikan kita solusi dalam rangka merencanakan kawasan
konservasi laut. Kemudahan perpaduan data dari beragam sumber yang diberikan
SIG serta fleksibilitas MARXAN sebagai metode analisis dapat memudahkan
pekerjaan perencanaan kawasan konservai laut dengan tetap berpijak pada konsep
perikanan yang berkelanjutan. Perpaduan SIG dan metode analisis MARXAN ini
akan sangat membantu para perencana, tenaga teknis, para pengambil kebijakan
dalam mendesain, mengelola kawasan konservasi laut seperti yang mereka
harapkan.
2. Definisi Sistem Informasi Geografis
Ada beragam definisi dari para pakar mengenai Sistem Informasi Geografis
(SIG), diantaranya adalah :
SIG adalah set alat untuk mengumpulkan, menyimpan, menayangkan kembali
3
Pengantar Sistem Informasi Geografis
data spasial dari dunia nyata (real world) untuk kepentingan-kepentingan tertentu
(Burrough, 1986).
SIG adalah sistem berbasis komputer yang mempunyai 4 kemampuan dalam
menangani data geografis :
- pemasukan data/entry data
- manajemen data (penyimpanan dan pencarian data)
- manipulasi dan analisis
- keluaran data
(Aronoff, 1989)
SIG adalah sebuah sistem perangkat keras, perangkat lunak dan prosedur
untuk memudahkan manajemen, manipulasi, analisis, pemodelan, representasi dan
penayangan data geografis untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan
komplek berkaian dengan perencanaan dan manajemen sumberdaya. (NCGIA,
1990)
SIG adalah sekumpulan perangkat keras komputer, perangkat lunak dan data
geografis untuk menangkap, mengelola, menganalisa dan menayangkan seluruh
bentuk informasi geografis bereferensi (ESRI )
Dari beragam definisi mengenai SIG seperti yang dikemukakan di atas, dapat
diambil pengertian bahwa SIG adalah sebuah sistem untuk pengelolaan,
penyimpanan, pemrosesan, analisis dan penayangan (display) data yang terkait
dengan permukaan bumi. Sistem tersebut untuk dapat beroperasi membutuhkan
perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) juga manusia yang
mengoperasikannya (brainware).
4
Pengantar Sistem Informasi Geografis
3. Komponen Sistem Informasi Geografis
Secara rinci SIG tersebut dapat beroperasi membutuhkan komponenkomponen yang saling berkaitan. Tiap-tiap komponen memiliki peranan dalam
kelangsungan SIG secara keseluruhan. Secara sederhana komponen-komponen
yang membentuk SIG diilustrasikan dalam gambar berikut :
Orang
Metode/
Aplikasi
Perangkat
lunak
SIG
Perangkat
keras
Data
Gambar 1. Komponen Sistem Informasi Geografis
Orang yang menjalankan sistem meliputi mengoperasikan, mengembangkan
bahkan memperoleh manfaat dari sistem. Kategori orang yang menjadi bagian dari
SIG ini ada beragam, misalnya operator,analis, programmer, database administrator
bahkan stakeholder.
Merode/Aplikasi merupakan kumpulan dari prosedur-prosedur yang
digunakan untuk mengolah data menjadi informasi. Misalnya penjumlahan,
klasifikasi, rotasi, koreksi geometrik, query, overlay, buffer, join table dan
sebagainya.
Data yang digunakan dalam SIG dapat berupa data grafis dan data atribut.
Data grafis/spasial ini merupakan data yang merupakan representasi fenomena
permukaan bumi yang memiliki referensi (koodinat) umumnya berupa peta, foto
udara, citra satelit dan sebagainya atau hasil dari interpretasi data-data tersebut.
Sedangkan data atribut misalnya data sensus penduduk, catatan survei, data
5
Pengantar Sistem Informasi Geografis
statistik lainnya. Kumpulan data-data dalam jumlah besar dapat disusun menjadi
sebuah basisdata. Jadi dalam SIG juga dikenal adanya basisdata yang umumnya
disebut sebagai basisdata spasial (spatial database).
Perangkat lunak SIG adalah program komputer yang dibuat khusus dan
memiliki kemampuan pengelolaan, penyimpanan, pemrosesan, analisis dan
penayangan data spasial. Ada pun vendor perangkat lunak ini cukup beragam,
misalnya Arc/Info, ArcView, ArcGIS, Map Info dan lain sebagainya
Perangkat keras ini berupa seperangkat komputer yang dapat mendukung
pengoperasian perangkat lunak yang dipergunakan. Dalam perangkat keras ini juga
termasuk didalamnya scanner, digitizer, GPS dan juga printer.
4. Proses Sistem Informasi Geografis
Citra
Satelit
Data Digital
Lainnya
Foto Udara
Basisdata
Peta
Pemasukan
Analisis
Data
Tabuler
Informasi baru
Penyimpanan
Pemrosesan
Hasil
Gambar 2. Proses SIG
Seperti halnya sistem informasi pada umumnya, SIG memiliki tahapan atau
proses, proses itu adalah pemasukan data (input), penyimpanan (storage), dan
pemrosesan data (data processing). Alur ini merupakan siklus data dalam sistem
informasi.
6
Pengantar Sistem Informasi Geografis
5. Sub sistem SIG
5.1. Data
Sumber data yang dapat dipergunakan dalam SIG dapat mengambil dari
peta, citra satelit penginderaan jauh, foto udara, data GPS (Global Positioning
System) dan dapat pula mengambil dari data tabuler seperti statistik penduduk,
pendapatan dan lain sebagainya. Data yang berasal dari beragam sumber tersebut
dapat dikonversi ke dalam format digital yang dapat diterima perangkat lunak SIG.
Secara sederhana model data yang dipergunakan dalam SIG adalah menjadikan
satu tema informasi menjadi satu lapis berbeda atau dengan kata lain data
dipisahkan menurut temanya. Model data SIG dapat diilustrasikan dalam gambar
dibawah ini:
Gambar 3. Model data SIG
Dengan model data seperti yang diilustrasikan gambar di atas, maka
informasi kebumian direpresentasikan terdiri atas lapis informasi-informasi tematik
sehingga menjadi lebih mudah untuk ditelaah satu persatu.
Data yang dipergunakan dalam SIG menurut jenisnya dapat dibedakan
menjadi 2, yaitu data spasial (graphic) dan data atribut (tabulair data). Data spasial
ini merupakan representasi absolut dan relatif lokasi dari fitur geografis yang ada,
misalnya dalam wujud peta, foto udara dan citra satelit. Sedangkan data atribut
merupakan deskripsi karakteristik dari fitur geografis (geographic feature).
7
Pengantar Sistem Informasi Geografis
Karakteristik suatu fitur geografis ini dapat dideskripsikan secara kualitatif maupun
kuantitatif dalam data atribut tersebut.
Menurut formatnya data spasial dalam SIG dibedakan menjadi 2, yaitu data
vektor dan data raster. Pada data vektor fitur geografis digambarkan dalam bentuk
geometri seperti titik (point), garis (line) dan poligon (area) yang posisi masingmasing fitur tersebut mengacu pada sistem koordinat cartesius (x,y,z).
Gambar 4. Data menurut geometrinya
8
Pengantar Sistem Informasi Geografis
Gambar 5. Data vektor
Berbeda dengan format data vektor, pada format data raster fitur geografis
digambarkan dalam sel-sel yang tersusun dalam baris dan kolom. Tiap-tiap sel
disebut dengan piksel (pixel= picture element) dan memiliki nilai tertentu. Nilai
tersebut lazim disebut dengan nilai piksel (pixel value).
Gambar 6. Data raster.
Perbedaan karakteristik format data vektor dan raster ini mengandung
implikasi terhadap keduanya. Masing-masing format memiliki kelebihan dan
kekurangan yang berbeda-beda. Adapun beberapa perbandingan di antara kedua
format data tersebut adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Perbandingan data vektor dengan raster
Vektor
- Akurat menunjukkan posisi
- Overlay vektor relatif lebih lama
- Lebih kompleks karena topologi
dapat lebih lengkap dideskripsikan
Raster
- Kurang akurat menunjukkan posisi
karena adanya generalisasi
- Overlay raster lebih mudah dan cepat
- Struktur datanya sederhana karena
data tidak bertopologi
9
Pengantar Sistem Informasi Geografis
Gambar 7. Format data vektor dan raster
5.2. Basisdata
Basisdata secara sedehana dapat diambil pengertian sebagai sekumpulan
data. Lebih lengkapnya lagi adalah kumpulan informasi yang disimpan di dalam
komputer secara sistematik sehingga dapat diperiksa menggunakan suatu program
komputer untuk memperoleh informasi dari basis data tersebut. Perangkat lunak
yang digunakan untuk mengelola dan memanggil kueri (query) basis data disebut
sistem manajemen basis data (database management system/DBMS). Sistem basis
data dipelajari dalam bidang teknologi ilmu informasi dan ilmu komputer.
Seperti halnya dalam basisdata berbasis komputer pada umumnya yang
dikenal dalam bidang teknologi informasi, dalam SIG dikenal beberapa jenis model
basisdata, yaitu hierarkhi, jejaring (network), relasional, tabuler dan juga basisdata
berorientasi obyek (object oriented). Diantara model basidata tersebut, model
basisdata relasional yang paling diterima dalam ruang lingkup SIG.
Pada model basisdata relasional, tiap-tiap data direpresentasikan dalam tabel
dengan baris dan kolom tertentu. Tiap-tiap tabel memiliki nama dan memiliki satu
kolom tertentu berisi nilai unik yang dijadikan sebagai kolom kunci (primary key).
10
Pengantar Sistem Informasi Geografis
Kolom yang berisi nilai unik inilah yang menjadi penghubung antara tabel tersebut
dengan tabel-tabel lainya dalam basisdata relasional.
Gambar 8. Hubungan antar tabel dalam basisdata relasional
Pada Gambar 8 di atas diilustrasikan mengenai hubungan antar tabel dalam
basisdata relasional. Masing-masing tabel (California Coutries dan Income) memiliki
satu kolom unik yang didedikasikan sebagai kolom kunci (primary key), yaitu kolom
yang bernama “fips”. Dengan adanya kolom kunci tersebut kedua tabel dapat saling
berhubungan. Demikianlah gambaran secara umum mengenai model basisdata
relasional. Pada kenyataannya dalam sebuah basisdata relasional tidak hanya terdiri
atas 2 buah tabel saja, namun bisa terdapat puluhan bahkan ratusan tabel yang
saling berkaitan menyusun sebuah basisdata relasional berukuran besar. Sebagai
contoh basisdata yang berukurang besar adalah basisdata yang dimiliki Yahoo.com
dengan ukuran 100.386 GB, kemudian basisdata AT&T sebesar 93,876 GB (diakses
dari
http://www.wintercorp.com/VLDB/2005_TopTen_Survey/2005TopTenWinners.pdf).
11
Pengantar Sistem Informasi Geografis
5.3. Analisis
Sub sistem analisis merupakan bagian pengolahan/pemrosesan data menjadi
informasi baru. Pada bagian analisis ini dikenal terdapat banyak metode diantaranya
overlay, buffer, analisis jejaring (network) dan ada pula analisis yang lebih khusus
untuk perencanaan kawasan konservasi laut yang dinamakan MARXAN.
5.3.1. Overlay
Pada metode overlay pada prinsipnya adalah 2 lapis (layer) data di
gabungkan menjadi 1 sehingga diperoleh informasi baru dengan kenampakan dan
data atribut gabungan dari ke-2 data tersebut. Proses overlay ini diilustrasikan oleh
gambar dibawah ini:
C
B
+
A
AC
AD
D
BC
BD
Gambar 9. Overlay
5.3.2. Buffer
Buffer adalah metode analisis untuk menenentukan keterkaitan obyek
geografis tertentu dalam suatu zona. Misalnya kota-kota yang beradius 25 km dari
kota Indianapolis, berdasarkan analisis buffer kota-kota tersebut adalah Speedway,
Carmel, Laurence, Beech Grove dan Greenwood., seperti yang tampak pada
Gambar 10.
12
Pengantar Sistem Informasi Geografis
Gambar 10. Analisis Buffer.
5.3.3. Jaringan
Analisis jaringan (network) pada umumnya digunakan untuk optimalisasi rute
dan penentuan lokasi terbaik berkaitan dengan suatu zone. Sebagai contoh adalah
penentuan rute terbaik antara 2 titik, kemudian penentuan lokasi outlet makanan
cepat saji disuatu tempat dan lain sebagainya. Berikut ilustrasi penentuan rute
terbaik menggunakan analisis jejaring dengan menggunakan perangkat lunak
ArcView GIS dan ekstensi Network Analyst antara kota Denpasar ke Kintamani :
13
Pengantar Sistem Informasi Geografis
Route terdekat 59.41 km
Gambar 11. Analisis jaringan untuk menentukan rute terbaik
Dari ilustrasi di atas rute terbaik dari kota Denpasar ke Kintamani melalui jalur
Sukawati ke arah Gianyar dan Ubud. Rute tersebut terpilih sebagai rute yang
terpendek dibandingkan rute yang melalui Gianyar dan Bangli.
5.3.4. Sistem pendukung pengambilan kebijakan keruangan (Spatial Decision
Support System – SDSS)
SDSS merupakan sistem komputer interaktif untuk mendukung para pengguna
supaya efektif dalam proses penentuan kebijakan untuk memecahkan masalah
keruangan. Dengan pengertian ini SIG dapat disebut sebagai salah satu SDSS.
Namun demikian untuk memecahkan masalah yang sangat komplek dibutuhkan
perangkat lain yang bekerja berdasarkan data keruangan. Salah satu perangkat ini
adalah MARXAN (Marine Reserve Design using Spatially Explicit Anealling). Marxan
merupakan sebuah SDSS yang khusus dirancang untuk membantu perencanaan
kawasan perlindungan laut. Marxan bekerja berdasarkan data yang disiapkan oleh
SIG.
14
Pengantar Sistem Informasi Geografis
Prinsip kerja Marxan adalah memilih suatu satuan perencanaan (planning unit)
dari kumpulan satuan perencanaan yang memiliki kriteria ekologi, sosial dan
ekonomi tertentu. Kriteria ini misalnya bahwa sejumlah species tertentu atau fitur
konservasi tertentu terlindungi di dalam sebuah kawasan larang ambil (no-take
zone). Sangat mungkin sekali di suatu satuan perencanaan ini terdapat fitur sosial
ekonomi yang juga harus dipertimbangkan. Adanya fitur sosial ekonomi membuat
biaya pengelolaan kawasan larang ambil menjadi tinggi. Nah Marxan dapat
membantu memilih dimana lokasi larang ambil yang paling baik dengan
mempertimbangkan bahwa fitur-fitur konservasi terlindungi dan biaya
pengelolaannya rendah (meminimalkan pengaruh fitur sosial ekonomi).
Marxan bisa bekerja dengan data kuantitatif namun demikian memungkinkan
juga melibatkan data yang cukup sulit untuk dikuantitatifkan (sosial dan ekonomi).
Setelah data terkumpul, Marxan dapat memberikan berbagai alternatif pengambilan
keputusan berdasarkan skenario-skenario yang dimasukkan. Dengan demikian
diskusi antar berbagai pemegang kepentingan dapat dilaksanan dengan arahan dari
hasil proses Marxan.
Gambar 12 menyajikan sebuah contoh hasil Marxan berdasarkan satu skenario
tertentu. Heksagon berwarna merah muda merupakan lokasi-lokasi yang
direkomendasikan MARXAN menjadi kawasan larang ambil.
Gambar 12. Hasil analisis MARXAN
15
Pengantar Sistem Informasi Geografis
5.4. Keluaran (Output)
Keluaran dari proses SIG yaitu informasi baru dapat disajikan dalam bentuk
peta yang dicetak (hardcopy), peta digital (digital map) dan data tabuler. Media untuk
memuatnya dapat bervariasi misalnya kertas, CD-ROM bahkan dapat pula disajikan
dalam halaman situs internet. Penyajian informasi spasial SIG yaitu peta-peta digital
dalam situs internet dikenal dengan sebutan webGIS, contohnya:
www.rajaampat.org/mapview
Pustaka
A.Darmawan, 2006. Sekilas Tentang Sistem Informasi Geografis.
www.ilmukomputer.com
Burrough, P.1986. Principle of Geographical Information System for Land Resources.
Assesment.Claredon Press. Oxford.
John E. Harmon, Steven J. Anderson. 2003. Design and Implementation of
Geographic Information Systems. John Wiley and Sons : New Jersey.
Paul Longley et.al. 2001.Geographic Information System and Science. John Wiley
and Sons : New York.
Philippe Rigaux et.al, 2002. Spatial Databases With Application to GIS. Morgan
Kaufman : San Francisco.
http://www.esri.com
http://www.gis.com/whatisgis/index.html, diakses 17-10-2006
http://www.sfu.ca/gis/bguide/icons/Fig2_3_buildingblocks.gif, diakses 18-10-2006
http://www.ncgia.ucsb.edu/giscc/units/u051/figures/figure15.gif
http://www.innovativegis.com/basis/primer/concepts.html#Components%20of%20a%
20GIS
http://www.wintercorp.com/VLDB/2005_TopTen_Survey/2005TopTenWinners.pdf
16