PEMANFAATAN METODE MONTE CARLO UNTUK ANALISIS PERUBAHAN LAHAN SECARA SPASIAL (Studi Kasus: Wilayah Bandung)

Transkripsi

1 PEMANFAATAN METODE MONTE CARLO UNTUK ANALISIS PERUBAHAN LAHAN SECARA SPASIAL (Studi Kasus: Wilayah Bandung) TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Oleh Rahmat Akbar Muttaqin PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 Lembar Pengesahan Tugas Akhir Sarjana PEMANFAATAN METODE MONTE CARLO UNTUK ANALISIS PERUBAHAN LAHAN SECARA SPASIAL (Studi Kasus: Wilayah Bandung) Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya. Bandung, 19 Juni 2008 Penulis Rahmat Akbar Muttaqin NIM Bandung, 27 Juni 2008 Pembimbing Albertus Deliar, Ir., MT Agung Budi Harto, Dr., Ir., MEng NIP NIP Mengetahui : Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Ketua, Dr. Ir. Wedyanto Kuntjoro, M.Sc NIP

3 LEMBAR PENGHARGAAN Terima Kasih Allah, Sang Penguasa Alam Semesta. Buat Ayah, Ibu, Gina, and all family member atas do a dan semangatnya. Buat IMG tempat bermain, belajar, dan segalanya. Buat Jae, dan Elmo untuk tidak menawarkan jenis game apapun. Buat Agun, Dika, Gingin, Ukong, Edo, Aga, Hot, Dea, Tukul, Oji, Sugi, dan Totong buat canda tawa di saat jenuh, buat semangatnya di saat lagi malas, dan macam macam lainnnya. Buat semua BRT BRT IMG IMG sampai MAMPUS!! Buat Seluruh Ex Panitia GISIC thanks for your support!! Buat Bedu & Marta yang rela gw paksa untuk nganter nganter gw kesetiap penjuru kota Bandung. Buat Kumar bin Kuman yang rela gw jadiin delivery service baik makanan dan sebagainya 24/7. Buat semua kamerad IMG tanpa terkecuali Buat Mukhtar & Alo untuk makanan & minuman hangatnya serta kerelaannya buat diutangin. Buat Pak Wedyanto atas spoiler spoiler akademik tentang saya yang nyampe ke rumah melulu, yang membuat saya ditanyain orang tua melulu kapankah saya lulus. Buat Pak Albert yang sangat luar biasa sampe gag bisa diungkapin. Buat Pak Agung yang rela buang buang waktunya buat saya susahin dengan segala macam error. Buat semua Dosen Pengajar atas ilmu, masukan, saran, dan nasihatnya. Buat Staf Staf Tata Usaha yang baek baek atas kelonggaran administrasi pada saya. Buat Staf perpustakaan GD yang sangat maklum banget sama gw yang sering telat balikin buku. Buat Papercraft yang sempet dibikin dan gag jadi dikasihin. Buat yang bisa ngabisin waktu dan pikiran gw. Buat Server RO ITB yang sudah kutinggalkan. Buat Server WOW yang pemaennya sedikitan. Buat dengan IGLOW nya juga pelem pelem nya. Buat yang penah kenal, juga yang gag kenal tapi ngerasa pernah bantuin gw dan namanya gag disebutin namanya terimakasih atas bantuan sekecil apapun. yang nakal biasanya suka usil, kalo usil itu pasti jail, jail itu pertanda kreatif, kreatif itu pertanda cerdas, maka nakal adalah tanda tanda cerdas

4 KATA PENGANTAR Assalamualaikum Wr. Wb. Puji serta syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas karunia beserta nikmat-nya, penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini. Tugas akhir dengan judul Pemanfaatan Metode Monte Carlo untuk Analisis Prediksi Perubahan Lahan Secara Spasial, dibuat sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan strata pertama di Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Institut Teknologi Bandung. Proses pembuatan tugas akhir ini menghabiskan waktu kurang lebih selama satu tahun. Penulis menyadari bahwa dalam pelaksanaannya tidak terlepas dari banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terima kasih seandainya terdapat pihak-pihak yang berkenan memberikan masukan beserta saran, guna perkembangan masalahmasalah yang terkait dengan tema tugas akhir ini. Semoga karya tugas akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya, baik terhadap perkembangan disiplin ilmu teknik geodesi dan geomatika, maupun bagi perkembangan disiplin ilmu lainnya. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Bandung, Juni 2008 Rahmat Akbar Muttaqin i

5 LEMBAR PENGHARGAAN Terima Kasih Allah, Sang Penguasa Alam Semesta. Buat Ayah, Ibu, Gina, and all family member atas do a dan semangatnya. Buat IMG tempat bermain, belajar, dan segalanya. Buat Jae, dan Elmo untuk tidak menawarkan jenis game apapun. Buat Agun, Dika, Gingin, Ukong, Edo, Aga, Hot, Dea, Tukul, Oji, Sugi, dan Totong buat canda tawa di saat jenuh, buat semangatnya di saat lagi malas, dan macam macam lainnnya. Buat semua BRT BRT IMG IMG sampai MAMPUS!! Buat Seluruh Ex Panitia GISIC thanks for your support!! Buat Bedu & Marta yang rela gw paksa untuk nganter nganter gw kesetiap penjuru kota Bandung. Buat Kumar bin Kuman yang rela gw jadiin delivery service baik makanan dan sebagainya 24/7. Buat semua kamerad IMG tanpa terkecuali Buat Mukhtar & Alo untuk makanan & minuman hangatnya serta kerelaannya buat diutangin. Buat Pak Wedyanto atas spoiler spoiler akademik tentang saya yang nyampe ke rumah melulu, yang membuat saya ditanyain orang tua melulu kapankah saya lulus. Buat Pak Albert yang sangat luar biasa sampe gag bisa diungkapin. Buat Pak Agung yang rela buang buang waktunya buat saya susahin dengan segala macam error. Buat semua Dosen Pengajar atas ilmu, masukan, saran, dan nasihatnya. Buat Staf Staf Tata Usaha yang baek baek atas kelonggaran administrasi pada saya. Buat Staf perpustakaan GD yang sangat maklum banget sama gw yang sering telat balikin buku. Buat Papercraft yang sempet dibikin dan gag jadi dikasihin. Buat yang bisa ngabisin waktu dan pikiran gw. Buat Server RO ITB yang sudah kutinggalkan. Buat Server WOW yang pemaennya sedikitan. Buat dengan IGLOW nya juga pelem pelem nya. Buat yang penah kenal, juga yang gag kenal tapi ngerasa pernah bantuin gw dan namanya gag disebutin namanya terimakasih atas bantuan sekecil apapun. yang nakal biasanya suka usil, kalo usil itu pasti jail, jail itu pertanda kreatif, kreatif itu pertanda cerdas, ii

6 maka nakal adalah tanda tanda cerdas ABSTRAK Prediksi perubahan lahan merupakan hal yang sangat penting didalam perencanaan penggunaan lahan. Dengan demikan, diperlukan suatu model prediksi perubahan lahan. Salah satu cara memodelkan prediksi perubahan adalah dengan memanfaatkan metode Monte Carlo. Pada penelitian ini, metode Monte Carlo dikombinasikan dengan metode Rantai Markov untuk memperoleh peluang perubahan setiap kelas lahan dan metode moore neighborhood untuk merepresentasikan hubungan antara piksel-piksel dalam sistem yang secara bersama-sama diimplementasikan untuk membentuk model prediksi lokasi perubahan lahan dalam bentuk citra prediksi. Citra prediksi merupakan hasil pemodelan yang mampu memberikan gambaran pola perubahan lahan secara spasial. Model ini diujicobakan di Wilayah Bandung dengan memanfaatkan data tutupan lahan di tahun 1994 dan tahun Hasil prediksi alokasi dan lokasi tutupan lahan di tahun 2001 divalidasi dengan data tutupan lahan tahun 2001 untuk melihat tingkat akurasi yang diperoleh dari kedua model prediksi perubahan lahan. Kata Kunci : prediksi perubahan lahan, metode Monte Carlo, ranta Markov, Moore neighborhood. iii

7 ABSTRACTS Prediction of land use/land cover (LULC) change is an importance matter in land use. Therefore, a prediction model of land use change is needed. One of way e is using Monte Carlo method. In this research, Monte Carlo method is combined Markov Chain method to have a probabilistic value for every class of land use and moore neighborhood method to represent the relation between cells in the system that implemented to create a locational prediction model of land use change in imagery form. This image is a modeling result that can give a spatial pattern of land use prediction. Bandung Region was selected as an area of model implementation using 1994 and 1997 land use as a basic data and 2001 land use data defined as validation data. The result of validation process shows the accuracy of allocation and location prediction model of land use change. Keywords : land use/land cover change prediction, Monte Carlo method, Markov chain, Moore neighborhood. iv

8 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i LEMBAR PENGHARGAAN... ii ABSTRAK... iii ABSTRACT... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... ix BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Identifikasi Masalah Tujuan dan Manfaat Ruang Lingkup Kajian Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 6 BAB II DASAR TEORI Pengertian Tata Guna/Tutupan Lahan Metode Monte Carlo Pengertian Metode Monte Carlo Konsep Dasar Metode Monte Carlo Komponen Pembentuk Monte Carlo Batasan Metode Monte Carlo Konsep Rantai Markov Pengertian Rantai Markov Teknis Operasi Rantai Markov Konsep Moore Neighborhood v

9 BAB III IMPLEMENTASI MODEL MONTE CARLO Implementasi Rantai Markov Normalisasi Data Menentukan Matriks Cross Tabulation Uji Hipotesa Kebergantungan Menentukan Matriks Probabilitas Transisi Kondisi Ekuilibrium Menentukan Distribusi Luas Penggunaan Lahan Implementasi Monte Carlo dan Moore Neighborhood Windowing Menentukan Tag Number Men-generate Angka Acak Menentukan Kelas Lahan Prediksi Validasi Citra Prediksi BAB IV ANALISIS Analisis Terhadap Data Tutupan Lahan Analisis terhadap Hasil Pemodelan Prediksi Perubahan Lahan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA vi

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Metodologi Pemodelan Monte Carlo... 5 Gambar 2.1 Ketidakpasian dalam Prediksi Perubahan Lahan Gambar 2.2 Moore Neighborhood Gambar 2.3 Moore Neighborhood dengan r yang Berbeda Gambar 3.1 Data Tutupan Lahan Wilayah Bandung Gambar 3.2 Metode Monte Carlo Gambar 3.3 Ilustrasi Proses Normalisasi Gambar 3.4 Diagram Proses Normalisasi Gambar 3.5 Ilustrasi Data pada Waktu t 1 dan pada Waktu t Gambar 3.6 Diagram Perhitungan Kondisi Kesetimbangan Gambar 3.7 Diagram Pembentukan Matriks Distribusi Luas Lahan Gambar 3.8 Algoritma Revisi Proses Windowing Gambar 3.9 Ilustrasi Tag Number Gambar 3.10 Citra Prediksi Tahun Gambar 4.1 Diagram Perbandingan Distribusi Luas Lahan 1997 Prediksi Lokasi Gambar 4.2 Laju Perubahan Kelas Jalan menjadi Kelas Lainnya Gambar 4.3 Kelas Semak dan Lahan Kering Gambar 4.4 Distribusi Luas saat Kondisi Ekuilibrium Tercapai Gambar 4.5 Diagram Perbandingan Distribusi Luas Lahan 2001 Prediksi Gambar 4.6 Tingkat Repeatability vii

11 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Nilai Piksel dan Klasifikasinya Tabel 3.2 Hasil Cross-Tabulation Tabel 3.3 Hasil Cross-Tabulation Setelah Normalisasi Data Tabel 3.4 Hasil Cross-Tabulation Setelah Outlier Dihilangkan Tabel 3.5 Hasil Cross-Tabulation (prediksi) Tabel 3.6 Ilustrasi Tag Numbering Tabel 3.7 Penentuan Kelas Lahan dari Setiap Random Value Tabel 3.8 Hasil Cross-Tabulation Citra Prediksi viii