Modul Dasar Implementasi Sistem Informasi Geografis dalam Pengelolaan Daerah Aliran Sungai

Transkripsi

1 Modul Dasar Implementasi Sistem Informasi Geografis dalam Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (Studi Kasus: Wilayah DAS Lesti, Malang Jawa Timur) Citra Landsat 2002 wilayah Das Lesti Guna Lahan DAS Lesti DAM Kali Lesti Adipandang MURP Pelatihan Implementasi SIG untuk Pengelolaan DAS, Balai PKTK SDA-PU. Malang, Jawa Timur

2 Daftar Isi Pembahasan Halaman 1. Latihan Dasar Aplikasi Konversi data spasial dari GPS receiver ke PC.. 2 a. Metode Konversi dengan menggunakan Google Earth.. 2 b. Metode konversi dengan menggunakan aplikasi Ms.Excell dan ArcGIS 4 2. Pembuatan klasifikasi tutupan lahan dari citra satelit di ArcGIS a. Langkah pembuatan klasifikasi tidak terbimbing di ArcGIS Pembuatan Polygon Thiesen di ArcView a. Langkah Pembuatan Polygon Thiesen di ArcView Pembuatan Delineasi Batas DAS di ArcGIS.. 29 a. Langkah Pembuatan Batas Delineasi DAS di ArcGIS 30 1

3 Latihan Dasar Aplikasi Konversi data spasial dari GPS receiver ke PC Catatan: Sebelum melakukan latihan ini, peserta diharapkan telah mengambil satu waypoint di lokasi pelatihan ini dengan menggunakan koordinat system Decimal Degree. Pada latihan ini, peserta akan menggunakan dua metode, yaitu - Metode konversi dengan menggunakan aplikasi Google Earth - Metode konversi dengan menggunakan aplikasi Ms.Excell dan ArcGIS a. Metode konversi dengan menggunakan aplikasi Google Earth 1. Buka aplikasi Google Earth pada komputer anda dengan klik icon 2. Selanjutnya akan terlihat penampilan Google Earth sebagai berikut: 2

4 3. Pada tab Fly To, isikan waypoint koordinat lokasi pelatihan yang baru saja dilakukan (misal: 7 o S; 112 o 37 25,58 E) dengan mengetik seperti berikut: S, ,08 E Sebagaimana penampilan berikut: 4. Maka, secara otomatis, Aplikasi Google Earth akan mengarahkan titik yang dituju seperti penampilan berikut: 3

5 b. Metode konversi dengan menggunakan aplikasi Ms.Excell dan ArcGIS 1. Buka aplikasi ArcMap-ArcGIS dengan mengklik icon 2. Selanjutnya Add Layer dengan mengklik icon lalu tambahkan layer: - Land use.shp - Streams.shp Di direktori D:\Balai PKTK-PU\Lesti\ 3. Selanjutnya akan terlihat penampilan sebagai berikut: 4. Selanjutnya masuk tab Tools Add XY Data 4

6 5. Selanjutnya masuk window Add XY Data, klik icon mebuka folder sebagai berikut 5

7 6. Selanjutnya add file sumber_mata_air.xls, sebagai berikut: 7. Masuk window Add yang kedua, pilih file sumber_mata_air$ 6

8 8. Pada kolom X Field dan Y Field, arahkan pada pilihan yang sesuai, dimana kolom X Field diisikan dengan X dan Y Field diisikan dengan Y, sebagai berikut: Selanjutnya OK 9. JIka ada Box warning sebagai berikut: Klik OK 7

9 10. Penampilan akhir hasil konversi data spasial dari GPS Receiver ke ArcGIS akan terlihat sebagai berikut: Catatan: Perlu diingat, data yang terkonversi di ArcGIS ini masih bentuk xls, untuk dapat dilakukan analisis spasial, perlu dilakukan konversi ke Shp. Langkah konversi data xls ke shp ikuti prosedur berikut. 11. Klik kanan layer sumber_mata_air$ Events Data Export Data 8

10 12. Isikan output file pada window Export Data dengan nama file baru mata air.shp Selanjutnya klik OK 9

11 13. Selanjutnya akan terlihat penampilan baru pada ArcMap berupa file shp baru bernama mata air sebagai berikut: 10

12 Pembuatan klasifikasi tutupan lahan dari citra satelit di ArcGIS Pendahuluan Prosedur klasifikasi citra secara digital bertujuan untuk melakukan kategorisasi secara otomatis dari semua pixel citra ke dalam kelas penutupan lahan atau suatu tema tertentu. Secara umum data multispectral boleh dikatakan menggunakan bentuk klasifikasi pola spectral data untuk kategorisasi setiap pixel berbasis numeric. Perbedaan tipe kenampakan menunjukkan perbedaan kombinasi dasar nilai digital pixel pada sifat pantulan (reflektansi) dan pancaran (emisi) sepktral yang dimilikinya, dan harus diingat bahwa pola spectral tidak semuanya sesuai dengan karakter geometric. [Purwadhi00] Klasifikasi tutupan lahan pada citra satelit dibagi menjadi: -Klasifikasi tidak terbimbing (Unsupervised Classification) -Klasifikasi terbimbing (Supervised Classification) 1. Klasifikasi tidak terbimbing (Unsupervised Classification) Klasifikasi ini tidak menggunakan algoritma untuk mengkaji atau menganalisis sejumlah besar pixel yang tidak dikenal dan membaginya dalam sejumlah kelas berdasarkan pengelompokan nilai digital citra. Kelas yang dihasilkan dari klasifikasi tidak terbimbing adalah kelas spectral. Oleh karena itu, pengelompokan kelas didasarkan pada nilai natural spectral citra, dan identitas nilai spectral tidak dapat diketahui secara dini. Hal itu disebabkan analisisnya belum menggunakan data rujukan seperti citra skala besar untuk menentukan identitas dan nilai informasi setiap kelas spectral. [Purwadhi00] 2. Klasifikasi terbimbing (Supervised Classification) Klasifikasi ini melalui proses dengan pemilihan kategori informasi yang diinginkan dan memilih training area untuk tiap kategori penutup lahan yang mewakili sebagai kunci interpretasi. Klasifikasi terbimbing didasarkan pada pengenalan pola spectral (Spectral pattern recognition). Yang terdiri atas tiga tahapan: - Tahap Training sample: Analisis menyusun kunci interpretasi dan mengembangkan secara numeric spectral untuk setiap kenampakan. - Tahap klasifikasi: Setiap pixel pada serangkaian data citra dibandingkan setiap kategori pada kunci interpretasi numeric, yaitu menentukan nilai pixel yang tak dikenal dan paling mirip dengan kategori yang sama. 11

13 - Tahap keluaran: Hasil matrik didelineasi sehingga terbentuk peta penutup lahan, dan dibuat tabel matrik luas berbagai jenis tutupan lahan pada citra. [Purwadhi00] Pada pelatihan kali ini, peserta hanya diminta melakukan kegiatan klasifikasi tutupan lahan tidak terbimbing. Langkah pembuatan klasifikasi tidak terbimbing di ArcGIS 1. Buka aplikasi ArcMap-ArcGIS dengan mengklik icon 2. Selanjutnya Add Layer dengan mengklik icon lalu tambahkan layer: - Landsat02_lesti.img Di direktori D:\Balai PKTK-PU\Lesti\ 3. Selanjutnya akan terlihat penampilan sebagai berikut: 12

14 4. Selanjutnya peserta dapat mengatur band pada citra yang ada dengan klik kanan layer landsat02_lesti kemudian pilih properties 5. Di window Layer Properties atur band yang ada dengan band 321, yang berarti menunjukkan citra dengan gambar sebenarnya dilapangan, sebagaimana penampilan berikut: Selanjutnya klik OK 13

15 6. Penampilan citra pada ArcMap akan berubah sebagai berikut: 7. Di ArcToolbox, masuk Spatial Analyst Tools Multivariate Iso Cluster 14

16 Pada langkah ini, peserta diminta untuk mengelompokkan sel-sel dalam pixel citra menjadi jumlah tertentu yang signifikan secara statistik cluster (yang akan kemudian disebut kelas) secara otomatis. 8. Di window Iso Cluster, masukkan input raster bands yang ada dengan file landsat02_lesti, pada kolom output signature file, isikan nama file baru dengan nama lesti.gsg di direktori d:\balai PKTK-PU\Lesti\. Selanjutnya pada kolom Number of classes isikan dengan angka 10 (nantinya, citra akan mengklasifikasikan kedalam 10 kelas tutupan lahan). Selanjutnya klik OK 9. Tunggu hingga proses Iso Cluster selesei seperti penampilan berikut Selanjutnya klik Close 15

17 10. Langkah selanjutnya, peserta masuk kembali ArcToolbox kemudian pilih Spatial Analyst Tools Multivariate Maximum Likelihood Classification Disini peserta, baru sebenarnya melakukan kegiatan klasifikasi tidak terbimbing. 16

18 11. Di window Maximum Likelihood Classfication, isikan input raster bands yang ada dengan file landsat02_lesti, pada kolom output signature file, isikan file dengan nama lesti.gsg di direktori d:\balai PKTK-PU\Lesti\. Pada kolom Output classified raster isikan nama file baru dengan tutupan_lahan di direktori d:\balai PKTK-PU\Lesti\. Sebagaimana penampilan berikut. Selanjutnya OK 12. Tunggu proses Maximum Likelihood Classification selesei Kemudian klik Close 17

19 13. Hasil akhir dari klasifikasi tidak terbimbing akan terlihat sebagai berikut: Untuk identifikasi kelas tutupan lahan yang berupa angka pada layer, maka peserta perlu mengkonsultasikan identifikasi yang ada pada pakar Remote Sensing. 18

20 Pembuatan Polygon Thiesen di ArcView 3.3 Pendahuluan Poligon Thiessen mendefinisikan individu area yang dipengaruhi oleh sekumpulan titik yang terdapat disekitarnya. Poligon ini merupakan pendekatan terhadap informasi titik yang diperluas (titik menjadi polygon) dengan asumsi bahwa informasi yang terbaik untuk suatu lokasi yang tidak terdapat pengamatan (pengukuran) didalamnya adalah informasi yang terdapat pada titik terdekat dimana hasil pengamatannya diketahui [Aronoff89]. Oleh karena itu, polygon ini pada umumnya digunakan untuk memprediksi nilai-nilai yang terdapat disekitarnya. Contoh nyata aplikasi polygon Thiessen dalam kehidupan sehari-hari adalah analisis iklim yang tercermin pada alat ukur yang terdapat pada stasiun cuaca (missal: ketinggian, suhu, tekanan, curah hujan, dsb). Pada aplikasi ini, ketiadaan data pengamatan lokal dapat didekati dengan data yang berasal dari stasiun cuaca yang terdekat.[prahasta04] Langkah Pembuatan Polygon Thiesen di ArcView 3.3 Instalasi extension Create polygon thiessen Arcview Pada kegiatan ini, peserta akan dilatih untuk membuat analisis polygon thiessen dari extension create polygon thiessen. Namun, untuk memperoleh extension ini, peserta dapat mendownload di 2. Saat memasuki website esri, Isikan kolom Use the following options to customize your search: All languages ArcView GIS 10 Search for Results per page thiessen Show script summaries Seperti penampilan berikut: 19

21 3. Selanjutnya klik Create Thiessen Polygons 4. Pada window download Create Thiessen Polygons, selanjutnya klik download 20

22 5. Selanjutnya, pada pilihan I agree dan I disagree, pilih I agree, selanjunya icon download akan aktif Selanjutnya klik download 6. Pada penampilan berikut, pilih save as 21

23 7. Hasil download akan tampil sebagai berikut: Selanjutnya extract file diatas. Kemudian masuk folder AS10107, maka akan dijumpai file thiesen.avx 8. Selanjutnya copy (Ctrl+C) dan arahkan ke folder berikut C:\ESRI\AV_GIS30\ARCVIEW\EXT32\ Kemudian paste (Ctrl+V) 9. Selanjutnya buka aplikasi Arcview

24 10. Selanjutnya arahkan pointer mouse pada tab File Extensions Pada window Extensions, selanjutnya centang extension Create Polygon Thiesen - v2.6, seperti penampilan berikut: 23

25 12. Selanjutnya akan tampil icon baru berupa icon polygon thiessen seperti penampilan berikut: 13. Selanjutnya Add layer dengan meng-klik icon lalu tambahkan layer - stasiun hujan utm.shp - kontur gabungan_lin.shp di direktori d:\balai pktk-pu\lesti Seperti penampilan berikut: Kemudian klik OK 24

26 14. Selanjutnya atur penampilan Arcview sebagai berikut untuk mempercantik penampilan dan mempermudah analisis. 15. Kemudian arahkan pointer pada layer Stasiun hujan utm.shp, maka icon Thiessen polygon akan aktif sebagai berikut: 16. Selanjutnya klik icon Thiessen. 17. Pada window Build Polygon Thiessen, arahkan pilihan pada Elev Lalu OK 25

27 18. Selanjutnya dijumpai Box peringatan sebagai berikut Klik Yes 19. Pada window Build Thiessen Polygon isian persen, isikan dengan angka 10 Klik OK 20. Pada Window Output Theme File, beri nama file thiesn_10.shp di direktori d:\balai pktk-pu\lesti Selanjutnya OK 26

28 21. Maka akan terlihat penampilan akhir sebagai berikut: 22. Selanjutnya lakukan langkah dengan isian pada langkah 19 dengan angka 50 dan 100. Catatan: pada saat pengulangan setelah langkah 17, akan dijumpai box warning sebagai berikut: Disini klik cancel 27

29 23. Pada Window Output Theme File, isikan file hasil polygon yang ada dengan nama - thiesn_50.shp (untuk isian angka 50) - Thiesn_100.shp (untuk isian angka 100) maka bisa dilihat perbandingan persentase yang dihasilkan dari polygon thiessen yang dibuat dengan persentase 10,50 dan 100 sebagai berikut: 28

30 Pembuatan Delineasi Batas DAS di ArcGIS Pendahuluan Kegiatan pembuatan batas delineasi DAS di ArcGIS dilakukan dalam data format raster. Untuk itu, disini peserta dilatih melakukan kegiatan konversi data vektor ke data raster. Tahapan delineasi batas DAS di ArcGIS mencakup 4 kegiatan: - Fill Sinks - Flow Direction - Flow Accumulation - Watershed a. Fill Sinks kegiatan dalam GIS analisis hidrologi untuk menghilangkan gangguan seperti kondisi elevasi yang mencolok dengan cakupan yang kecil dimana dapat mempengaruhi delineasi DAS nantinya. b. Flow Direction kegiatan dalam GIS analisis hidrologi untuk memperoleh gambaran arah aliran air pada lereng pegunungan dengan tampilan akhir berupa informasi dalam bentuk pixelate. c. Flow Accumulation Kegiatan untuk menganalisis jumlah akumulasi aliran air yang terdapat pada suatu cakupan wilayah tertentu. d. Watershed Tahapan akhir dari serangkaian kegiatan delineasi batas DAS diarcgis. 29

31 Langkah Pembuatan Batas Delineasi DAS di ArcGIS 1. Buka aplikasi ArcMap-ArcGIS dengan mengklik icon 2. Selanjutnya Add Layer dengan mengklik icon lalu tambahkan layer: - KONTUR GABUNGAN_lin.shp Di direktori D:\Balai PKTK-PU\Lesti\ 3. Selanjutnya akan terlihat penampilan sebagai berikut: 30

32 4. Selanjutnya masuk ArcToolbox Conversion Tools To Raster Feature to Raster 31

33 5. Selanjutnya lakukan isian kolom - input features dengan KONTUR GABUNGAN_lin.shp - Field dengan ELEVATION - Output raster dengan D:\Balai PKTK-PU\Lesti\Kontur_lesti - Output cell size-nya dengan defaut yang sudah ada. Sesuai dengan penampilan berikut: Klik OK 6. Tunggu hingga proses pe-raster-an selesei, selanjutnya di Close 32

34 7. Hasil kegiatan rasterisasi dapat dilihat sebagai berikut: 8. Selanjutnya masuk ArcToolbox Spatial Analyst Tools Hydrology Fill 33

35 9. Di Window Fill, lakukan isian kolom: - Input surface raster dengan kontur_lesti - Output surface raster dengan D:\Balai PKTK-PU\Lesti\Fill_lesti Sebagaimana penampilan berikut: Selanjutnya klik OK 10. Tunggu sampe proses Fill sink selesei kemudian di Close 34

36 11. Hasil akhir proses Fill Sink wilayah lesti akan terlihat berikut: 12. Selanjutnya masih bekerja di ArcToolbox, kali ini arahkan ke Flow Direction ArcToolbox Spatial Analyst Tools Hydrology Flow Direction 35

37 13. Di window Flow Direction, lakukan isian kolom sebagai berikut: - Input surface raster dengan Kontur_lesti - Output flow direction raster dengan D:\Balai PKTK-PU\Lesti\FlowDir_lesti 14. Selanjutnya tunggu hingga proses Flow Direction selesei, kemudian di Close 36

38 15. Hasil akhir dari kegiatan Flow Direction terlihat sebagai berikut: 16. Selanjutnya masih bekerja di ArcToolbox, kali ini arahkan ke Flow Accumulation. ArcToolbox Spatial Analyst Tools Hydrology Flow Accumulation 37

39 17. Di window Flow Accumulation, ikuti isian kolom sebagai berikut: - Input flow direction raster dengan FlowDir_lest - Output accumulation raster dengan D:\Balai PKTK-PU\Lesti\FlowAcc_lesti Selanjutnya ikuti default yang ada seperti berikut: Selanjutnya OK 18. Tunggu sampai proses Flow Accumulation selesei, kemudian di Close 38

40 19. Hasil akhir dari kegiatan Flow Direction terlihat sebagai berikut: 20. Selanjutnya untuk analisis watershed, aktifkan tab Hydrology modeling di Tools Customize.. Centang Hydrology Modelling 39

41 21. Setelah dicentang, maka pada penampilan ArcMap akan terlihat tab hydrology modeling sebagai berikut: 22. Selanjutnya klik panah kebawah Hydrology Watershed 23. Di window Watershed.., lakukan isian sebagai berikut: - Direction Raster dengan FlowDir_lesti - Accumulation raster dengan FlowAcc_lesti - Minimum number of cells for a basin: dengan 1000 *) - Output raster dengan D:\Balai PKTK-PU\Lesti\DAS_Lesti (*Catatan: Secara teoritits, proses ekstraksi sungai dilakukan dengan mengumpulkan pixel-pixel yang punya kecenderungan arah aliran dan akumulasi yang sama, yang lokasinya berdekatan. Berapa jumlah pixel yang dipertimbangkan untuk mendefinisikan sebuah ruas sungai, ditentukan Pada pilihan pixel yang diidentifikasi. Misal pengisian parameter angka 1000 pada pixel, artinya untuk akumulasi yang cenderung sama Pada wilayah seluas 1000 pixel (100 m2 x 1000 = m2) baru akan dihitung sebagai sebuah Sungai. 40

42 Selanjutnya OK 24. Hasil akhir dari delineasi batas DAS yang dilakukan akan terlihat sebagai berikut: 41

43 25. Selanjutnya gunakan icon untuk menambahkan layer landsat02_lesti.img dan DAS kemudian dioverlaykan dengan batas sub das lesti yang baru saja dilakukan,sebagai berikut: Dari hasil overlay yang ada, diharapkan peserta dapat melakukan kajian analisis spasialnya. -- Selamat belajar -- 42