ANALISIS SIMULASI KOMPUTASI UNTUK PEMETAAN VALIDASI PREDIKSI CURAH HUJAN DENGAN MODEL ARIMA DAN ANFIS DI SUMATERA UTARA TESIS.

Transkripsi

1 ANALISIS SIMULASI KOMPUTASI UNTUK PEMETAAN VALIDASI PREDIKSI CURAH HUJAN DENGAN MODEL ARIMA DAN ANFIS DI SUMATERA UTARA TESIS Oleh AZROINI /FIS PROGRAM STUDI MEGISTER (S2) ILMU FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

2 ANALISIS SIMULASI KOMPUTASI UNTUK PEMETAAN VALIDASI PREDIKSI CURAH HUJAN DENGAN MODEL ARIMA DAN ANFIS DI SUMATERA UTARA TESIS Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister sains dalam program studi Magister Ilmu Fisika Pada program pascasarjana Fakultas MIPA Oleh AZROINI /FIS PROGRAM STUDI MEGISTER (S2) ILMU FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

3 PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : ANALISIS SIMULASI KOMPUTASI UNTUK PEMETAAN VALIDASI PREDIKSI CURAH HUJAN DENGAN MODEL ARIMA DAN ANFIS DI SUMATERA UTARA Nama Masiswa : A Z R O I N I Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Magister Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam Menyetujui Komisi Pembimbing (Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc) Anggota (Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc) Ketua Ketua Program Studi, Dekan, (Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc) (Dr. Sutarman, M.Sc)

4 PERNYATAAN ORISINALITAS ANALISIS SIMULASI KOMPUTASI UNTUK PEMETAAN VALIDASI PREDIKSI CURAH HUJAN DENGAN MODEL ARIMA DAN ANFIS DI SUMATERA UTARA T E S I S Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satuannya telah di jelaskan sumbernya dengan benar. Medan, Juni 2011 A Z R O I N I NIM

5 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan dibawah ini : N a m a : A z r o i n i N I M : Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengenmbangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif (Non-Exclusive Free Right) atas Tesis saya yang berjudul : ANALISIS SIMULASI KOMPUTASI UNTUK PEMETAAN VALIDASI PREDIKSI CURAH HUJAN DENGAN MODEL ARIMA DAN ANFIS DI SUMATERA UTARA Beserta perangkat yang ada (jika diperkirakan). Dengan Hak Bebas Royalti Non- Ekslusif ini, berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Dengan pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, Juni 2011 A Z R O I N I NIM

6 Telah diujikan pada Tanggal : 23 Juni 2011 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Anggota : 1. Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc 2. Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc 3. DR. Anwar Darma, MS 4. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc 5. Dr. Mester Sitepu, M.Sc, M.Phill

7 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama Lengkap Berikut Gelar : Azroini, SPd Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 14 Mei 1974 Alamat Rumah : Jln. Garu V No. 9E Kelurahan Harjosari I Medan Telepon/Faks : / yens_azro@yahoo.com Instansi Tempat Bekerja : SMAN 2 Medan Alamat Kantor : Jl. Karangsari No.435 Medan Polonia Telepon/Faks : DAFTAR PENDIDIKAN SD : SDN NO Tamat: 1987 SMP : SMPN 13 Medan Tamat: 1990 SMA : SMAN 2 Medan Tamat: 1993 Strata-1 : FMIPA Universitas Negeri Medan Tamat: 1998 Pendidikan Fisika Starata-2 : PSMF PPS FMIPA USU Tamat: 2011

8 KATA PENGANTAR Pertama-tama kami panjatkan Puji syukur kehadiran Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rakhmat dan karunia-nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Dengan selesainya tesis ini, perkenankan kami mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada: Pemerintah Provinsi Sumatera Utara, Kepala Dinas Tk. 1 dan Tk. 2 yang telah memberikan bantuan dana sehingga penulis dapat melaksanakan Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA. Bapak Rektor, Prof.Dr.dr.Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp. A(K) yang telah memberikan kesempatan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains. Dekan Fakutas MIPA, Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA. Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc, Sekretaris Program Studi Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S dan seluruh staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika.sebagai Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dan sebagai Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya saya ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc, selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan dan bimbingan, demikian juga kepada Bapak Drs. Nasir Saleh, M.Eng, Sc, selaku Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami serta Kepala dan Staf Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika Stasiun Klimatologi Klas I Sampali Medan atas bimbingan dan arahannya sehingga penelitian ini dapat selesai. Kepada Ayahanda Alm. M. Saleh dan ibunda Nurhayati, Suamiku Lasiyo, Anakku Putri Azla, Saudara-saudaraku, teman-teman serta sahabatku Imelda. Terimakasih atas segala pengorbana kalian baik berupa moril maupun materil, budi baik ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa. Medan, Juni 2011 A z r o i n i

9 ANALISIS SIMULASI KOMPUTASI UNTUK PEMETAAN VALIDASI PREDIKSI CURAH HUJAN DENGAN MODEL ARIMA DAN ANFIS DI SUMATERA UTARA ABSTRAK Berdasarkan pembagian wilayah curah hujan dengan Klasifikasi Oldeman di Provinsi Sumatera Utara dibagi atas 7 (tujuh) wilayah hujan yang mana masing-masing wilayah hujan tersebut akan dilakukan pengujian untuk mendapatkan model prediksi yang paling baik digunakan untuk tiap-tiap wilayah tersebut. Dalam pengujian ini menggunakan 2 (dua) model prediksi antara lain: ARIMA dan ANFIS dimana hasil validasi pengujian masing-masing tipe ikim mempunyai keakuratan yang berbeda untuk masing-masing wilayah. Dari hasil validasi model prediksi curah hujan menunjukkan model ARIMA lebih baik digunakan untuk memprediksi curah hujan pada Tipe A1 dan D2, sedangkan model ANFIS lebih baik digunakan untuk memprediksi curah hujan pada Tipe E1 dan E2, sedangkan secara keseluruhan untuk wilayah Sumatera Utara, ARIMA lebih baik digunakan untuk memprediksi dibandingkan dengan model ANFIS. Kata Kunci: Curah hujan, ARIMA, ANFIS, Validasi dan Iklim

10 COMPUTING SIMULATION ANALYSIS FOR THE MAPPING OF THE VALIDITY OF RAINFALL PREDICTION USING ARIMA AND ANFIS MODELS IN NORTH SUMATRA ABSTRACT Based on Oldeman Rainfall classification North Sumatra Province is divided on the basis of 7 (seven) areas, in which, each regions (areas) will be tested to obtain the best model of prediction (which is) used for each region. This test uses two models of prediction, they are : Arima and ANFIS, and the result of the validation testing, each type of iklim has a different accuracy for each region. The result of the validation of the rainfall prediction model shows that ARIMA is a better model used to predict rainfall in the type A1 and D2, while the ANFIS model is better used to predict type E1 and E2, and for the overall North Sumatra, ARIMA is a better model used to predict rainfall compared to the ANFIS model Keywords: Rainfall, ARIMA, ANFIS, Validation and Climate

11 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR i ABSTRAK ii ABSTRACT iii DAFTAR ISI iv DAFTAR TABEL viii DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR LAMPIRAN xiii BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH BATASAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA SISTEM KOMPUTER BAHASA PEMROGRAMAN MODEL ANFIS MODEL ARIMA SIMULASI DAN PROGRAM KOMPUTER SIMULASI KOMPUTASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (GIS) VALIDASI PRAKIRAAN PENGERTIAN HUJAN TIPE HUJAN DISTRIBUSI HUJAN ALAT PENGUKUR CURAH HUJAN PERUBAHAN DAN KERAGAMAN HUJAN DI INDONESIA SISTEM KLASIFIKASI OLDEMAN 26 BAB III METODOLOGI PENELITIAN PELAKSANAAN DAN WAKTU PENELITIAN BAHAN-BAHAN RANCANGAN UMUM PENELITIAN VARIABEL YANG DIAMATI 30

12 3.5 DATA VALIDASI PROSES ANALISIS DAN PEMETAAN Proses Analisis data menggunakan Hy BMG Proses pemetaan manggunakan Arc View 37 BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN TIPE IKLIM OLDEMAN DI SUMATERA UTARA PREDIKSI MODEL ARIMA Prediksi Model ARIMA Tipe A Prediksi Model ARIMA Tipe C Prediksi Model ARIMA Tipe D Prediksi Model ARIMA Tipe D Prediksi Model ARIMA Tipe E Prediksi Model ARIMA Tipe E Prediksi Model ARIMA Tipe E PREDIKSI MODEL ANFIS Prediksi Model ANFIS Tipe A Prediksi Model ANFIS Tipe C Prediksi Model TISEAN Tipe D Prediksi Model ANFIS Tipe D Prediksi Model ANFIS Tipe E Prediksi Model ANFIS Tipe E Prediksi Model ANFIS Tipe E VALIDASI HASIL PREDIKSI MODEL ARIMA Validasi Hasil Prediksi Model ARIMA Tipe A Validasi Hasil Prediksi Model ARIMA Tipe C Validasi Hasil Prediksi Model ARIMA Tipe D Validasi Hasil Prediksi Model ARIMA Tipe D Validasi Hasil Prediksi Model ARIMA Tipe E Validasi Hasil Prediksi Model ARIMA Tipe E Validasi Hasil Prediksi Model ARIMA Tipe E VALIDASI HASIL PREDIKSI MODEL ANFIS Validasi Hasil Prediksi Model ANFIS Tipe A Validasi Hasil Prediksi Model ANFIS Tipe C Validasi Hasil Prediksi Model ANFIS Tipe D Validasi Hasil Prediksi Model ANFIS Tipe D Validasi Hasil Prediksi Model ANFIS Tipe E1 56

13 4.5.6 Validasi Hasil Prediksi Model ANFIS Tipe E Validasi Hasil Prediksi Model ANFIS Tipe E ANALISIS VALIDASI MODEL ARIMA DAN ANFIS Analisis Validasi Model ARIMA dan ANFIS Bulan Januari Analisis Validasi Model ARIMA dan ANFIS Bulan Pebruari Analisis Validasi Model ARIMA dan ANFIS Bulan Maret Analisis Validasi Model ARIMA dan ANFIS Bulan April Analisis Validasi Model ARIMA dan ANFIS Bulan Mei Analisis Validasi Model ARIMA dan ANFIS Bulan Juni Analisis Validasi Model ARIMA dan ANFIS Bulan Juli Analisis Validasi Model ARIMA dan ANFIS Bulan Agustus Analisis Validasi Model ARIMA dan ANFIS Bulan September Analisis Validasi Model ARIMA dan ANFIS Bulan Oktober Analisis Validasi Model ARIMA dan ANFIS Bulan Nopember Analisis Validasi Model ARIMA dan ANFIS Bulan Desember 69 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN 70 DAFTAR KEPUSTAKAAN 72 LAMPIRAN A L-1

14 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Gambar 2.1 Kriteria penentuan tipe iklim Oldeman 28

15 DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar Judul Halaman 2.1 Jaringan adaptif (Adaptive network) Pembagian wilayah Indonesia menurut pola hujan Alat Pengukur Curah Hujan Jenis Otomatis Rata-rata tinggi hujan bulan DJF untuk periode (A) dan (B) Rata-rata tinggi hujan bulan JJA untuk periode (A) dan (B) Rata-rata tinggi hujan tahunan untuk periode (A) dan (B) Alur Penelitian Tampilan Format Excel menjadi Text Tampilan Format Text dalam Folder Tampilan HyBMG dalam Dekstop Tampilan Awal HyBmg Tampilan Input Data Tampilan Data di HyBmg Tampilan ANFIS memproses data Tampilan prediksi ANFIS selama setahun Tampilan aplikasi ARIMA Tampilan pemprosesan Input data ARIMA Tampilan pemprosesan data ARIMA

16 Tampilan prediksi ARIMA Tampilan Arc View Tampilan Folder Arc View Tampilan pemprosesan Arc View Tampilan Layout Arc View Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe A1 Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe C1 Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe D Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe D Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe E Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe E Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe E Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe A Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe C Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe D Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe D Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe E Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe E Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe E Validasi Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe A Validasi Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe C Validasi Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe D Validasi Prediksi Curah Hujan Model ARIMA 52

17 Tipe D Validasi Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe E Validasi Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe E Validasi Prediksi Curah Hujan Model ARIMA Tipe E Validasi Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe A Validasi Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe C Validasi Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe D Validasi Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe D Validasi Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe E Validasi Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe E Validasi Prediksi Curah Hujan Model ANFIS Tipe E3 Validasi Model ARIMA bulan Januari Validasi Model ANFIS bulan Januari Validasi Model ARIMA bulan Pebruari Validasi Model ANFIS bulan Pebruari Validasi Model ARIMA bulan Maret Validasi Model ANFIS bulan Maret Validasi Model ARIMA bulan April Validasi Model ANFIS bulan April 61

18 4.37 Validasi Model ARIMA bulan Mei Validasi Model ANFIS bulan Mei Validasi Model ARIMA bulan Juni Validasi Model ANFIS bulan Juni Validasi Model ARIMA bulan Juli Validasi Model ANFIS bulan Juli Validasi Model ARIMA bulan Agustus Validasi Model ANFIS bulan Agustus Validasi Model ARIMA bulan September Validasi Model ANFIS bulan September Validasi Model ARIMA bulan Oktober Validasi Model ANFIS bulan Oktober Validasi Model ARIMA bulan Nopember Validasi Model ANFIS bulan Nopember Validasi Model ARIMA bulan Desember Validasi Model ANFIS bulan Desember 69

19 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran Judul Halaman A Data Curah Hujan Bulanan Tipe A1 L 1 B Data Curah Hujan Bulanan Tipe C1 L 2 C Data Curah Hujan Bulanan Tipe D1 L 3 D Data Curah Hujan Bulanan Tipe D2 L 4 E Data Curah Hujan Bulanan Tipe E1 L 5 F Data Curah Hujan Bulanan Tipe E2 L 6 G Data Curah Hujan Bulanan Tipe E3 L 7