bab iii teori dasar sistem informasi geografis

BAB III
TEORI DASAR SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS
III.1 Pendahuluan
Perkembangan teknologi yang semakin pesat, memberikan banyak kemudahan
dalam berbagai bidang keilmuan. Salah satu teknologi yang mengalami perkembangan
pesat adalah teknologi pengolahan data. Hal ini ditunjang oleh perkembangan teknologi
komputer, baik perangkat keras (hardware) maupun perangkat lunak (software).
Salah satu teknologi pengolahan data yang dipakai dalam penelitian ini adalah
Sistem Informasi Geografis (SIG). Untuk dapat melakukan proses pengolahan data
dengan SIG, data yang akan diolah harus diatur dalam bentuk basis data.
III.2 Konsep Dasar SIG
III.2.1 Definisi SIG
SIG adalah suatu sistem berbasis komputer yang dirancang khusus, yang
mempunyai kemampuan untuk mengelola data : pengumpulan, penyimpanan, pengolahan,
analisis, pemodelan dan penyajian data spasial (keruangan) dan data non-spasial/atribut
(tabular/tekstual), yang mengacu pada lokasi di permukaan bumi (data bergeoreferensi)
[jusmady dan Taylor, 1996]. Pada dasarnya SIG adalah suatu sistem yang terdiri dari
komponen-komponen yang saling terkait untuk mencapai satu tujuan, berdasarkan data
geografis yang bergeoreferensi. Kedua jenis data, baik spasial maupun non spasial
disimpan dalam sebuah basis data (database).
III.2.2 Komponen Sistem Informasi Geografis
III.2.2.1 Hardware
SIG membutuhkan komputer untuk penyimpanan dan pemroresan data. Ukuran
dari sistem komputerisasi bergantung pada tipe SIG itu sendiri. SIG dengan skala yang
kecil hanya membutuhkan PC (personal computer) dengan kemampuan rendah dan
demikian juga sebaliknya.
Ketika SIG yang di buat berskala besar di perlukan spesifikasi komputer yang
mempunyai kemampuan besar pula, serta host untuk client machine yang mendukung
26
penggunaan multiple user. Hal tersebut disebabkan data yang digunakan dalam SIG baik
data vektor maupun data raster, penyimpanannya membutuhkan ruang yang besar dan
dalam proses analisisnya membutuhkan memori yang besar dan prosesor yang cepat.
Gambar 3.1 Komponen Hardware dalam GIS (modifikasi dari Mufidah, 2003)
Komponen hardware (gambar 3.1) dalam SIG dapat dibagi sebagai berikut:
1. Alat masukan data (digitizer, scanner, keyboard, CD reader, disket reader)
2. Alat penyimpan dan pengolah data (hard disk, tapes, flash disk, CD writer, dsb.
dan prosesor)
3. Alat penampil dan penyaji keluaran/informasi (monitor komputer, printer, plotter)
III.2.2.2 Software
Dalam proses SIG di perlukan software yang menyediakan fungsi tool yang
mampu melakukan penyimpanan data, analisis dan menampilkan informasi geografis.
Dengan demikian, elemen yang harus terdapat dalam komponen software SIG adalah:
• Tool untuk melakukan input dan transformasi data geografis
• Sistem Manajemen Basis Data (DBMS)
• Tool yang mendukung query geografis, analisis dan visualisasi
27
• Graphical User Interface (GUI) untuk memudahkan akses pada tool geografi. Inti dari
software SIG adalah kemampuan menyediakan fungsi-fungsi untuk penyimpanan,
pengaturan, link, query dan analisis data geografi.
Beberapa contoh software SIG adalah ArcView, MapInfo, ArcInfo untuk SIG;
CAD system untuk entry graphic data; dan ERDAS serta ER-MAPPER untuk proses
remote sensing data. Modul dasar perangkat lunak SIG: modul pemasukan dan
pembetulan data, modul penyimpanan dan pengorganisasian data, modul pemrosesan dan
penyajian data, modul transformasi data, atau modul interaksi dengan pengguna (input
query)
III.2.2.3 Brainware/pengguna
Pengguna adalah orang yang menjalankan sistem meliputi pengoperasian dan
pengembangan dari sistem. Kategori orang yang menjadi bagian dari SIG ini ada
beragam, misalnya operator, analis, programmer, database administrator bahkan
stakeholder.
III.2.2.4 Data
III.2.2.4.1 Jenis data dalam SIG
Secara umum, dalam SIG ada dua jenis data yang diolah, yaitu data spasial dan
data atribut. Model data spasial memerlukan metoda-metoda tertentu untuk efektifitas
dan efisiensi dalam pengolahannya. Ada dua model data yang umum digunakan dalam
data spasial, yaitu model data raster dan model data vektor (Gambar 3.2).
Model data raster menggambarkan ruang dua dimensi dalam bentuk matriks yang
terdiri atas grid sel (pixel) segi empat yang teratur dalam baris dan kolom. Tiap pixel
menggambarkan bagian-bagian permukaan bumi, dimana jenis dan nilai cirinya
berbentuk segi empat yang diberi label dan direkam. Resolusi data raster ditentukan oleh
ukuran pixe-nya.
Model data vektor adalah suatu harga ruang dua dimensi yang diwakili oleh suatu
harga kontinu dan teliti yang merupakan tampilan dari suatu posisi feature geografi.
Dalam model data vektor, daerah pada data diasumsikan sebagai ruang koordinat kontinu
dimana posisi-posisi obyek dapat ditentukan sesuai dengan kenampakan aslinya.
28
Model data raster
Model data vektor
Gambar 3.2 Model data dalam GIS (Neteler dan Mitasova, 2004)
Secara umum, bumi dan semua featurenya berada dalam ruang dan waktu 3
dimensi, akan tetapi dalam aplikasi SIG data yang dipakai adalah hasil proyeksi benda 3
dimensi ke dalam bidang datar 2 dimensi. Elevasi, sebagai dimensi ketiga biasanya
disimpan dalam layer terpisah yang merepresentasikan permukaan dalam ruang 3
dimensi. Dimensi data spasial dapat berupa titik, garis, area, dan permukaan yang dapat
dijeaskan sebagai berikut (Gambar 3.3):
™ Titik/point : berbentuk titik dengan dimensi nol dengan koordinat x,y,z. Contoh :
letak titik bor.
™ Garis/line : merupakan kumpulan koordinat berdimensi satu, yang mempunyai titik
awal dan titik akhir. Contoh : garis sesar.
™ Area/polygon : merupakan kumpulan koordinat bedimensi dua, yang membentuk area
dengan titik awal dan titik akhir yang bertemu pada satu titik. Contoh: sebaran litologi.
™ Permukaan/surface : merupakan area dengan dengan koordinat x,y,z berdimensi tiga .
Contoh : bentuk tubuh gunungapi
Titik
Garis
Area
Permukaan
Gambar 3.3 Dimensi data spasial dalam GIS (Neteler dan Mitasova, 2004)
29
Selain data spasial yang bersifat kuantitatif, dalam SIG juga terdapat data atribut
yang bersifat kualitatif yang berfungsi sebagai penjelasan atau deskripsi dari data spasial
(gambar 3.4). Data ini biasanya berupa keterangan, kalimat, angka atau tabel dengan
format alfabetik maupun numerik.
Data spasial berupa titik
Data atribut
Gambar 3.4 Perbedaan data spasial dan data atribut (Neteler dan Mitasova, 2004)
III.2.2.4.2 Sumber data dalam SIG
Sumber data dalam SIG bisa berasal dari pengamatan langsung (teristris),
pengindraan jauh, maupun data dari penelitian terdahulu berupa peta, tabel, maupun data
statistik. Berikut ini penjelasan masing-masing sumber data:
1. Survei lapangan: pengukuran fisik (land marks), pengambilan sampel (litologi,
fosil, struktur, dll.), pengumpulan data non-fisik (data sosial, politik, ekonomi dan
budaya).
2. Sensus: dengan pendekatan kuesioner, wawancara dan pengamatan; pengumpulan
data secara nasional dan periodik (sensus jumlah penduduk, sensus kepemilikan
tanah).
3. Statistik: merupakan metode pengumpulan data periodik/ per interval waktu pada
stasiun pengamatan dan analisis data geografi tersebut, contoh: data curah hujan.
4. Tracking: merupakan cara pengumpulan data dalam periode tertentu untuk tujuan
pemantauan atau pengamatan perubahan, contoh: kebakaran hutan, gunung
meletus, debit air sungai.
5. Penginderaan jarak jauh (indraja): merupakan ilmu dan seni untuk mendapatkan
informasi suatu obyek, wilayah atau fenomena melalui analisis data yang
30
diperoleh dari sensor pengamat tanpa harus kontak langsung dengan obyek,
wilayah atau fenomena yang diamati (Lillesand & Kiefer, 1994).
III.2.2.4.3 Pengolahan data dalam SIG
SIG merupakan perangkat pengelolaan basis data (DBMS = Data Base
Management System) [gambar3.5] dimana interaksi dengan pemakai dilakukan dengan
suatu sistem antar muka dan sistem query dan basis data dibangun untuk aplikasi
multiuser. Kelebihan sistem ini yaitu, dapat mengelola data spasial dan data non-spasial
sekaligus. Dari keterangan tersebut dapat kita simpulkan definisi basis data SIG, yaitu
posisi dan hubungan topologi, data spasial dan non- spasial, yang merupakan gambaran
obyek dan fenomena geografis obyek, dikaitkan dengan koordinat bumi.
Dalam membuat basis data SIG (gambar 3.5), syarat yang harus dipenuhi adalah
kompilasi data dengan volum kecil dengan klasifikasi data yang baik; penyajian yang
akurat; mudah dan cepat dalam pencarian kembali (data retrieval) dan penggabungan
(proses komposit).
Gambar 3.5 Diagram alir pembuatan basis data GIS (Modifikasi dari Husein, 2003)
Untuk memenuhi kriteria di atas perlu dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
31
1. Penyiapan data: data dikumpulkan, dikonversi, diklasifikasi, disunting dan
ditransformasi dalam basis data.
2. Pembentukan format data keruangan (spasial): dijitisasi peta (di atas peta / discreen monitor), interpretasi citra dijital dan konversi raster ke vektor secara
otomatis penuh atau sebelumnya di-scan dulu, import dari sumber lain.
3. Pembuatan lapis data(layer) pada basis data SIG: lapis data dibuat sesuai dengan
temanya: penggunaan lahan, jenis tanah, topografi, populasi penduduk, ada data
primer (topografi, perairan/laut/sungai, pencacahan penduduk, hujan, suhu,
kelembaban) dan sekunder (sudah diproses sebagai informasi).
III.3 Pembuatan Basis Data SIG
III.3.1 Penyiapan data
Data yang digunakan dalam teknologi analisis dengan SIG yang disusun dalam
basis data sangat bergantung pada : cara / metoda perolehan data, pemilik data, format
dan skala data, sistem proyeksinya dan sebagainya. Ada tiga macam sumber data yaitu :
fungsi, grafis dan atribut. Sumber data berdasarkan fungsi diperoleh berdasarkan
cara/metode perolehan, pengumpul, penilik, format, skala, sistem proyeksi dan lain-lain.
Perolehan data grafis dengan berbagai cara : survei/ pegukuran lapangan yang
ditransformasi dalam bentuk digital, digitasi peta, ploting secara langsung dalam bentuk
digital, dari hasil scanning (citra foto udara / satelit), dan sebagainya. Sedangkan
perolehan data atribut dengan berbagai cara juga, seperti : survei lapangan untuk
mengetahui ciri/atribut suatu masalah, diturunkan dari data / informasi lain (misalnya :
nama sungai dan batas administrasi diturunkan dari peta topografi), pengolahan
berdasarkan arsip, keterangan, laporan, tabel statistik dan sebagainya.
Data untuk keperluan SIG dapat pula diperoleh dari badan-badan atau instansiinstansi pemroduksi dan / atau pemilik data / peta : peta topografi dan foto udara skala
sedang
diperoleh
dari
Badan
Koordinasi
Survei
dan
Pemetaan
Nasional
(BAKOSURTANAL), tata guna lahan dan foto udara skala besar dari Badan Pertanahan
Nasional (BPN), peta utilitas skala besar dari Departemen Pekerjaan Umum, data dan
peta dari proyek tertentu, data dan tabel statistik dari Biro Pusat Statistik (BPS) dan
terakhir data hasil model numerik / matematik dari ahli-ahli pemodelan.
32
Permasalahan yang dihadapi dalam operasi teknologi SIG antara lain : masalah
standardisasi data, proses akusisi data, proses pencarian kembali / retrIIIal data yang
disimpan dalam storage, dan manipulasi data. Operasi SIG semacam ini dikenal dengan
peta aljabar (map algebra) atau peta model (map modelling), yang banyak digunakan,
khususnya pada analisis / pemodelan spasial SIG berbasis raster.
Dalam analisis SIG sering dilakukan pembobotan fungsi dari tingkat pengaruhnya
terhadap penentuan wilayah potensial, dilakukan secara proporsional berdasarkan
hipotesis yang telah dirumuskan sebelumnya. Selanjutnya fungsi-fungsi dasar pengolahan
data spasial dijalankan sesuai dengan model konseptual yang telah ditentukan. Fungsifungsi dasar pengolahan data non spasial (operasi data) dan data spasial (operasi peta)
adalah : aritmatik (penambahan, pengurangan, perkalian, pembagian) matematik
(logaritma, pangkat, akar, dan lain-lain), boolean (and, or, xor, not) dan operasi khusus
(reklasifikasi, overlay, proximity, dan lain-lain).
Penyiapan data untuk kepentingan SIG perlu memperhatikan : kebutuhan dan
sumber daya yang tersedia, aplikasi dan proses-proses yang diperlukan, fungsi sistem, isi
basis data, desain basis data, perangkat lunak dan keras dan permasalahan organisasi
kelembagaan.
Untuk optimalisasi dalam penyimpanan basis data dalam aplikasi SIG, perlu
diperhatikan tahapan pekerjaan sebagai :
1. Identifikasi pekerjaan dan ketersediaan data
2. Penyederhanaan pekerjaan melaui pembobotan menurut kriteria yang telah
ditetapkan dan mengekstrasi faktor-faktor yang berpengaruh pada data
yang tersedia.
3. Menyiapkan diagram alir kerja yang menggambarkan deskripsi model atau
urut-urutan proses secara sistematik berdasarkan model konseptual.
4. Implementasi model deskripsi dengan menggunakan fungsi-fungsi dasar
pengolahan data spasial (operasi data) yang tersedia pada perangkat lunak
SIG, dikenal dengan model komputatif (computatif model).
5. Menerapkan model komputatif pada perangkat lunak SIG yang digunakan
untuk memperoleh hasil analisis / pemodelan.
6. Menentukan organisasi dan strukturisasi data
33
7. Memperhitungkan kemampuan pelaksana / sumberdaya manusia
8. Mempersiapkan perangkat lunak dan perangkat keras yang mendukung
9. Menentukan cara dan jenis dalam pemasukan dan pengolahan data dengan
memperhatikan format agar kompatibel dengan perangkat lunak yang
digunakan dan data keluaran yang diinginkan.
Aplikasi SIG dengan dukungan piranti komputer ada 3 (tiga) macam operasi
overlay yaitu :
1. Raster - Raster
2. Raster - Vektor
3. Vektor - Vektor
Untuk memperoleh iniformasi dari aplikasi SIG ada beberapa langkah yang perlu
ditempuh yaitu :
•
Inventarisasi / pemetaan dijital
•
Penelusuran / query sistem informasi
•
Analisis / pemodelan spasial
III.3.2 Dijitasi Peta
Layer data/peta dalam teknologi SIG harus berbentuk dijital. Oleh karenanya ada
beberapa langkah penyediaan melalui dijitasi untuk memperoleh data vektor dan
scanning untuk memperoleh data raster dengan cara sebagai berikut :
•
Dijitasi peta yaitu menterjemahkan kenampakan/feature peta menjadi peta dijital.
•
Merubah format hard copy foto udara melalui analisis informasi untuk deliniasi
kenampakan yang diinginkan, baru kemudian didijitasi.
•
Proses citra (image processing) dari citra satelit untuk memperoleh informasi
bentuk data raster.
•
Informasi hasil proses citra dapat didijitasi untuk memperoleh data vektor.
•
Data survey lapangan menggunakan GPS, untuk memperoleh koordinat data lebih
akurat (lokasi lebih tepat).
•
Data spasial lain dapat diimport dari pengolahan data lain, misalnya hasil kontur,
hasil pemodelan dan sebagainya.
34
III.3.3 Pembuatan Layer Tematik
Yang dimaksud dengan konsep layer dalam SIG adalah konsep pemisahan data
spasial dalam lapis-lapis data yang homogen. Jenis data dalam layer dinyatakan dalam
feature atau kenampakan dan tematik atau tema/kesesuaian. Pemisahan informasi
berdasarkan layer dimaksudkan untuk :
•
Membangun organisasi feature berelasi
•
Meminimalkan jumlah atribut setiap feature
•
Memudahkan perbaikan dan pemeliharaan layer
•
Penyederhanaan tampilan peta : feature dari gambar, label dan simbol
•
Memudahkan proses analisis : baik overlay / tumpang susun maupun buffer
Konsep layer diturunkan dari peta kerja yang digunakan, misalnya peta topografi
dapat diturunkan menjadi layer-layer : kemiringan, tekstur tanah, tutupan lahan, tinggi
tempat, sungai, jalan dan sebagainya. Layer dibedakan menurut susunan informasi
menjadi 3 (tiga) yaitu (gambar ) :
•
Layer titik
: kota, lokasi pengambilan sampel.
•
Layer garis
: jalan, sungai, struktur geologi.
•
Layer poligon : litologi, fisiografi, gunungapi Kuarter, gunungapi Tersier.
•
Layer permukaan / surface : gunung / pegunungan.
35