MODEL DATA SPASIAL DALAM SIG

BAB VII
MODEL DATA SPASIAL DALAM SIG
7.1 PENDAHULUAN
Model dunia nyata dapat memudahkan manusia dalam studi area aplikasi yang dipilih dengan
cara mereduksi sejumlah kompleksitas yang ada. Jika model dunia nyata ini akan digunakan,
model ini harus diimplementasikan di dalam basis data. Komputer tidak dapat mengerti
mengenai esensi dari bentuk bangunan, batas-batas tanah milik, batas administrasi, garis-garis
jalan raya, dll. Untuk mempresentasikannya komputer hanya memanipulasi objek dasar atau
entity yang memiliki atribut geometri.
Bentuk representasi entity spasial adalah konsep vekor dan raster. Dengan demikian, data
spasial direpresentasikan di dalam basisdata sebagai vektor atau raster, sehingga untuk
menyajikan entity spasial digunakan model data raster atau vektor.
7.2 MODEL DATA RASTER
Model data raster menampilkan, menempatkan, dan menyimpan data spasial dengan
menggunakan struktur matriks atau piksel-piksel yang membentuk grid. Setiap piksel
memiliki atribut tersendiri, termasuk koordinatnya yang unik (di pojok, pusat, atau ditempat
lain dalam grid). Akurasi model ini sangat tergantung pada resolusi atau ukuran pikselnya
dipermukaan bumi. Entity spasial raster di dalam layers yang secara fungsionalitas direlasikan
dengan unsure-unsur petanya. Contoh unsur spasial raster adalah citra satellite (NOAA, spot,
Landsat, Ikonos, dll), citra rada, dan model ketinggian digital (DTM).
Gb. 7.1. Permukaan bumi dan layers pada model data raster
7. Data Spasial
„SIG“
Hal. 1 / 11
Model data raster memberikan informasi spasial apa yang terjadi dimana saja dalam bentuk
gambaran yang digegeralisir. Dengan model ini, dunia nyata disajikan sebagai elemen matrik
atau sel-sel grid yang homogen. Dengan model data raster, data geografi ditandai oleh nilainilai (bilangan) elemen matrik persegi panjang dari suatu objek. Dengan demikian, secara
konseptual, model data raster merupakan model data spasial yang paling sederhana.
Gb. 7.2 Struktur model data raster
Gb. 5.3 Contoh tampilan data spasial model raster (citra)
Pada model raster, matrik atau array diurutkan berdasarkan koordinat kolom (x) dan barisnya
(y). Pada sistem koordinat piksel monitor komputer, titik sistem asal sistem koordinat (origin)
raster terletak di sudut kiri atas. Nilai absis (x) akan bertambah ke arah kanan dan nilai ordinat
(y) akan membesar ke arah bawah (Gb. 7.2) Namun sistem koordinat ini sering pula
ditransformasikan sehingga titik asal sistem koordinat asalnya terletak di kiri bawah. Makin
ke kanan absisnya (x) akan meningkat, dan nilai ordinatnya (y) makin meningkat jika
bergerak ke atas.
7. Data Spasial
„SIG“
Hal. 2 / 11
7.2.1 Karakteristik Layer Raster
(a) Resolusi
Resolusi data spasial dapat diidefinisikan sebagai dimensi linier minimum dari sistem terkecil
ruang geografi yang dapat direkam. Satuan sekecil ini pada umumnya berbentuk segi empat
dan dikenal sebagai sel-sel grid, elemen matrik, elemen terkecl dari suatu gambar. Resolusi
suatu data raster akan merujuk pada ukuran permukaan bumi yang direpresentasikan oleh
setiap pikselnya. Makin kecil ukuran atau luas permukaan bumi yang dapat dipresentasikan
oleh setiap pikselnya, makin tinggi resolusi spasialnya.
(b) Orientasi
Orientasi di dalam sistem grid atau raster dibuat untu merepresentasikan arah utara grid. Hal
ini dilakukan dengan cara mengimpitkan arah utara grid ini dengan arah utara yang
sebenarnya di titik asal sistem koordinat grid ybs.
(c) Zone
Setiap zone layer peta raster merupakan sekumpulan lokasi yang mempelihatkan nilai (ID
atau nomor pengenal yang direpresentasikan oleh nilai piksel) yang sama. Sebagai contoh,
persil tanah milik, batas administrasi, pulau, jenis vegetasi, dll. Tetapi, tidak semua layer pada
raster memiliki zone, setiap isi sel grid dapat bervariasi secara kontinyu di dalam daerah
tertentu sehingga setiap sel memiliki nilai yang berbeda.
(d) Nilai
Dalam kontek raster, nilai adalah item informasi (atribut) yang disimpan di dalam sebuah
layer untuk setiap pikselnya. Piksel di dalam zone atau area yang sejenis memiliki nilai yang
sama.
(e) Lokasi
Dalam model data raster, lokasi diidentifikasi dengan menggunakan pasangan koordinat
kolom dan baris (x,y). Lokasi atau posisi koordinat geografi (geodetik) yang sebenarnya di
permukaan bumi dari bbrp piksel yang terletak di sudut-sudut citra raster juga diketahui
melalui proses pengikatan.
7.2.2 Sampling Raster
Nilai yang merepresentasikan suatu piksel dapat dihasilkan dengan cara sampling yang
berlainan (Gb. 7.3):
Nilai rata-rata
sampling
Nilai sampling di
sudut grid
Nilai sampling di
tengah piksel
Gb. 7.3 Sampling model data raster
7. Data Spasial
„SIG“
Hal. 3 / 11
(a) Nilai suatu piksel merupakan nilai rata-rata sampling untuk wilayah yang
direpresentasikannya.
(b) Nilai suatu piksel adalah nilai sampling yang berposisi di pusat piksel ybs.
(c) Nilai suatu piksel adalah nilai sampel yang terletak di sudut-sudut grid.
Cara sampling (a) adalah standard, sedangkan cara sampling (b) adalah standard untuk data
raster model ketinggian digital. Pada cara (c) kemungkinan akan terjadi keraguan di dalam
perhitungan jumlah kolom dan baris citranya. Semantara pada cara sampling (a) dan (b),
ukuran citra raster akan menjadi NxM, sedangkan (c) akan menghasilkan citra berukuran
(N+1) x (M+1).
7.2.3 Layer Raster
Setiap piksel atau sel grid memiliki nilai tunggal. Nilai-nilai piksel ini kemudian bekerja sama
dalam membentuk layer data spasial. Dengan demikian, suatu basis data spasial kemungkinan
besar mengandung lebih dari satu layer seperti ini.
Penyimpanan layer pada basisdata raster menggunakan struktur yang berbeda. Ada perangkat
yang menggunakan arsitektur dimana:
(a). Beberapa layer berikut header-nya dimasukan ke dalam satu file besar.
(b). Memisahkan antara setiap isi datanya dengan masing-masing header-nya kedalam file
yang terpsah.
Pada bidang pengindraan jauh (remote sensing), kedua arsitektur penyimpanan ini sering
digunakan untuk merepresentasikan data yang didapat dari bbrp sensor (band) dalam satu file
sekaligus. Dengan demikian, pada bidang ini dikenal istilah band sequential dan band
interleaved.
header
Data
ancillary
Gb. 7.4 arsitektur penyimpanan layer raster
Dari Gb. 7.4 terlihat bahwa layer raster yang disimpan dalam suatu file dikelompokan
menjadi 3 bagian:
(1) Header, yang berisi informasi penting mengenai kode file, jumlah band data yang
dikandung, baris, kolom, tipe data, dst. Informasi ini harus dibaca sebelum
membaca datanya. Ukuran header ini hanya bbrp bytes saja.
(2) Blok data layer raster
(3) Ancillary, yang berisi informasi tambahan yang biasanya meliputi data statistic
citra ybs.
Dengan demikian, ukuran (bytes) suatu layers raster dapat dihitung dengan rumus berikut:
7. Data Spasial
„SIG“
Hal. 4 / 11
Layer raster = header + blok data + ancillary
Blok data = jumlah band x tipe daa x baris x kolom
Gb. 7.5. Contoh blok data (nilai-nilai piksel) Iridisi
7.3 MODEL DATA VEKTOR
Model data vektor menampilkan, menempatkan, dan menyimpan data spasial dengan
menggunakan titik, garis (kurva atau poligon) beserta atributnya. Bentuk dasar representasi
data spasial dalam model data vector didefinisikan oleh system koordinat kartesian dua
dimensi (x,y). Garis atau kurva merupakan sekumpulan titik terurut yang dihubungkan.
Sedangkan luasan atau poligon disimpan sebagai sekumpulan daftar titik-titik dimana titik
awal dan titik akhir poligon memiliki nilai koordinat yang sama.
Gb. 7.6 Permukaan bumi dan lapisan (layer) pada model data vector.
7. Data Spasial
„SIG“
Hal. 5 / 11
Gb. 7.7 Contoh tampilan data spasial model vektor
a. Titik
Entity titik meliputi objek grafis atau geografis yang dikaitkan dengan pasangan koordinat
(x,y). Data atau informasi yang diasosiasikan dengan titik disimpan untuk menunjukkan titik
tsb.
534.102, 751.322, „Kantor Pos“, „Normal“, „Conic sans“, 8,...
Gb. 7.8 contoh entity titik dengan asosiasi informasinya.
b. Garis
Entity garis dapat didefinisikan sebagai semua unsur linier yang dibangun dengan
menggunakan segmen-segmen garis lurus yang dibentuk oleh dua titik koordinat atau lebih.
Entity garis yang sederhana memerlukan ruang untuk menyimpan titik awal dan titik akhir
beserta informasi lain mengenai simbol yang digunakan untuk merepresentasikannya.
1: 10.23, 50.43; 60.32, 59.3; 107.2, 40.12; 139.3, 46.3
1
2
2: 21.61, 32.31; 65.1, 20.9; 89.82, 27.66; 140.2, 24.3
Gb. 7.9 contoh entity garis dengan asosiasi informasinya.
c. Area atau Poligon
Entity poligon dapat direpresentasikan dengan berbagai cara di dalam model data vektor.
7. Data Spasial
„SIG“
Hal. 6 / 11
Struktur data poligon bertujuan untuk mendeskripsikan properties yang bersifat topologi dari
suatu area sedemikian rupa sehingga properties yang dimiliki oleh blok-blok banguna spasial
dasar dapat ditampilkan dan dimanipulasi sebagai data peta tematik.
d. Model data Spaghetti
Model data vektor dikenal pula sebagai model data spaghetti. Pada model ini, lembaran peta
kertas ditranslasikan garis-demi-garis ke dalam list koodinat (x,y) dalam format digital.
Sebuah titik dikodekan sebagai pasangan koordinat (x,y) tunggal. Sebuah garis dikodekan
sebagai list atau string pasangan koordinat (x,y). Sementara area atau luasan dikodekan
sebagai poligon dan direkam sebagai pasangan koordinat closed-loop yang didefinisikan
batas-batasnya. Model data ini merupakan ekspresi peta dalam sistem koordinat katesian. File
data koordinat (x,y) merupakan struktur data yang sebenarnya – data spasial disimpan dalam
sistem komputer.
Model data spaghetti sangat tidak efisien untuk kebanyakan tipe analisis spasial yang
diperlukan oleh SIG. Hal ini dikarenakan hampir semua tipe analsis spasial dalam SIG harus
diturunkan dengan menggunakan proses komputasi. Walaupun demikian, model in sangat
efisien untuk reproduksi peta secara digital karena informasi yang tidak berhubungan dengan
masalah proses plotting dan reproduksi (misalnya hubungan spasial dan topologi) tidak turut
direkam dan diproses sama sekali.
7.4 PERBANDINGAN MODEL DATA VEKTOR & RASTER
Baik model raster maupun vektor masing-masing memiliki kelemahan dan kelebihan sendiri.
Kedua model data ini saling melengkapi dan dapat saling dikonversikan satu sama lain.
Dalam implementasi, pengguna harus memilih salah satu perangkat lunak SIG – berbasis
model data raster atau vektor. Dalam SIG berbasis vektor (Misalnya MapInfo), citra (model
data raster) hanya dipakai sebagai gambar pelengkap yang memperindah penampilan hingga
nampak alamiah—batas-batas yang tegas dan unsur-unsur permukaan yang sangat mirip
dengan aslinya.
Gb. 5.7 Model data spasial raster dan vektor di dunia nyata
7. Data Spasial
„SIG“
Hal. 7 / 11
Demikian pula sebaliknya, dalam perangkat SIG berbasis raster, semua analisis dilakukan
dengan model data raster-- algoritma yang digunakan beserta fungsi dan prosedurnya
berbasiskan raster atau matrik. Sedangkan data spasial vektor digunakan sebagai lapisan
tambahan untuk mempertegas representasi batas suatu kawasan dan untuk memperindah
bentuk tampilan- supaya mirip dengan aslinya.
Table 5.1 Perbandingan Model data raster dan vektor
Model
Kelebihan
data
Raster Ö Memiliki struktur data yang sederhana
Ö Mudah
dimanipulasi
dengan
menggunakan
fungsi-fungsi
matematis sederhana.
Ö Teknologi yang digunakan cukup
murah dan tidak begitu komplek
sehingga pengguna daat membuat
sendiri program aplikasi yang
menggunakan citra raster.
Ö Cocok dengan citra-citra satellit
pengindraan jarak jauh dan semua
gambar hasil scanning data spasial.
Ö Overlay dan kombinasi data spasial
raster dengan data indraja mudah
dilakukan.
Ö Memiliki kemampuan pemodelan dan
analisis spasial tingkat lanjut.
Ö Gambaran permukaan bumi dalam
bentuk citra raster yang didapat dari
radar atau satelit pengindraan jauh
(landsat, spot, ikonos, dll) selalu lebih
actual dari pada bentuk vektornya.
Ö Harga system perangkat lunak
aplikasinya cenderung lebih murah.
Ö Memerlukan memori computer yang
lebih sedikit.
Vektor
Ö Satu layer dapat dikaitkan dengan atau
mengandung banyak atribut sehingga
dapat menghemat ruang penyimpanan
secara keseluruhan.
Ö Dengan banyak atribut yang dapat
dikandung oleh suatu layer, banyak
peta tematik lain (layer) yang dapat
dihasilkan sebagai peta turunannya.
Ö Memiliki resolusi spasial yang tinggi.
Ö Memiliki batas yang teliti dan tegas
sehingga sangat baik untk membuat
peta administrasi dan persil tanah
milik.
7. Data Spasial
„SIG“
Kelemahan
Ö Secara umum, memerlukan memori
computer yang besar—banyak terjadi
redundancy data baik untuk setiap laernya maupun secara keseluruhan.
Ö Penggunaan sel atau ukuran grid yang
lebih besar untuk menghemt ruang
penyimpanan
akan
menyebabkan
kehilangan informasi dann ketelitian.
Ö Sebuah citra raster hanya mengandung
satu tematik saja—sulit digabungkan
dengan atribut-atribut lainnya d alam
satu layer. Untuk merepresentasikan
atribut tambahan diperlukan layer baru.
Ö Tampilan atau representasi, dan akurasi
posisinya sangat bergantung pada
ukuran pikselnya.
Ö Sering mengalami kesalahan dalam
menggambarkan bentuk dan garis batas
suatu objek – sangat bergantung pada
resolusi spasialnya dan toleransi yang
diberikan.
Ö Metode untuk mendapatkan format data
vektor melalui proses yang lama, dan
relatif mahal.
Ö Memiliki struktur data yang komplek.
Ö Datanya
tidak
mudah
untuk
dimanipulasi.
Ö Pengguna tidak mudah untuk berkreasi
untuk membuat program aplikasi
sendiri.
Ö Karena proses keseluruhan lebih lama,
peta vektor seringkali mengalami
kadaluarsa.
Ö Tidak cocok dengan data citra satelit.
Ö Memerlukan perangkat lunak dan keras
yang mahal.
Ö Overlay bbrp layer vektor secara
simultan memerlukan waktu yang
relatif lama.
Hal. 8 / 11
7.5 MODEL DATA VEKTOR DENGAN TOPOLOGI
Topologi adalah konsep atau metode matematis yang digunakan dalam mendefinisikan
hbungan spasial diantara unsur-unsurnya. Hubungan topologi merupakan properties inherent
yang dimiliki oleh setiap objek atau entity geometri atau spasial.
7.5.1 Hubungan topologi
Topologi merupakan hubungan penting yang harus dipertahankan dalam basis data spasial.
Struktur datanya menentukan bagaimana dan dimana titik dan garis berhubungan satu sama
lainnya pada satu node. Langkah-langkah pengkodean hubungan topologi dalam basis data,
sbb:
(1) Merekam lokasi semua node yang merupakan titik-titik (endpoints) dan
perpotongan-perpotongan garis (arcs) dan batas-batas (boundaries)
(2) Berdasarkan nodes ini, kemudian mendefinisikan arcs dengan menggunakan
informasi: endpoint (nodes), arah (direction), dan orientasi vector yang
direpresentasikan oleh arahnya.
(3) Poligon-poligon didefinisikan dengan menggunakan arcs:-- dengan melakukan
tracing batas-batasnya searah dengan perputaran jarum jam (clockwise), merekam
7. Data Spasial
„SIG“
Hal. 9 / 11
komponen arc beserta orientasinya, memberikan tanda negative pada arcs yang
mendefinisikan batas-batas internal.
(4) Jika suatu arc merupakan salah satu sisi study area, arc tersebut dibatasi oleh
universe (alam semesta) atau outer world (dunia luar). Dengan contiguity
(keterhubungan dengan unsure-unsur geometri yang bersebelahan) ini, SIG dapat
menjawab pertanyaan mengenai konektivitas dan lokasi seperti: polygon mana
yang berdampingan atau bersebelahan (adjoin) dengan polygon A; rute terpendek
mana yang menghubungkan dari node 3 ke node 2; polygon mana yang dilalui
secara langsung dari polygon B disepanjang arc D, dan sebagainya.
7.5.2 Membangun Topologi
Kontruksi topologi yang melibatkan bentuk-bentuk poligon yang rumit memerlukan
beberapa langkah pembangunan topologi. Contoh: untuk merepresentasikan sebuah pulau
kecil yang terdapat dalam danau atau danau kecil yang terdapat di dalam batas
administrasi, direpresentasikan dengan poligon yang memiliki poligon kecil di dalamnya.
Langkah-langkah tersebut antara lain:
7. Data Spasial
„SIG“
Hal. 10 / 11
(1) Menghubungkan arc ke dalam jaringan batas-batas poligon.arc diurutkan sesuai
dengan koordinatnya, sehingga arc yang berdekatan satu sama lain secara topologi
juga disimpan berdekatan di dalam file datanya.
(2) Memeriksa closure setiap poligon. Closure jaringa poligon secara keseluruhan
diperiksa dengan melakukan scanning terhadap koordinat-koordinat akhir arc hasil
adjustment untuk mengetahui apakah arc ybs memiliki pointer dari dan ke paling
sedikit satu arc lainnya.
(3) Menghubungkan arc ke poligon-poligon. Membuat poligon sampul (penutup) dari
batas luar peta.
(4) Menghitung luas poligon. Metode yang pada umumnya digunakan untuk keperluan
ini adalah rumus trapesoid.
(5) Menghubungkan atribut-atribut ke dalam poligon. Untuk melengkapi basisdata
spasial, poligon-poligon harus direlasikan dengan atribut-atributnya. Hal ini dilakukan
dengan cara memasukan teks atau label nomor pengenal ke dalam setiap poligon.
7.6 TIN
Tin (triangular irregular network) adalah model data vector berbasiskan topologi yang
digunakan untuk merepesentasikan data permukaan bumi. Tin menyajikan model permukaan
sebagai sekumpulan bidang-bidang kecil yang berbentuk segitiga yang saling terhubung.
Gb. 7.9 Contoh Struktur model topologi TIN
7. Data Spasial
„SIG“
Hal. 11 / 11