JURNAL TEKNIK ITS Vol. xx, No. xx, (2016) ISSN: ( Print) 1

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK ITS Vol. xx, No. xx, (2016) ISSN: ( Print) 1 STUDI KESESUAIAN HIDUP MANGROVE MENGGUNAKAN CITRA SATELIT LANDSAT 8 BERDASARKAN SALINITAS, SUHU DAN JENIS SUBSTRAT TANAH (Studi Kasus : Kecamatan Sepulu, Kabupaten Bangkalan) Rendi Dewantara, Lalu Muhamad Jaelani Jurusan Teknik Geomatika, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Kampus ITS Sukolilo, Surabaya lmjaelani@geodesy.its.ac.id Abstrak - Mangrove merupakan vegetasi yang berpengaruh dalam ekosistem di daerah pesisir.karena Indonesia merupakan negara maritim yang cukup luas, maka banyak ditemukan konservasi mangrove mengelilingi daerah pesisir Indonesia. Dengan adanya mangrove, area pesisir terlindung dari abrasi serta banijr. Namun pengembangan dan pemeliharaan mangrove di wilayah konservasi seringkali kurang diperhatikan sehingga dalam penelitian ini dilakukan studi tentang pemeliharaan ekosistem mangrove yang lebih efektif dan benar yang disesuaikan dengan parameter yang mempengaruhi hidup mangrove seperti salinitas, suhu dan substrat tanahnya. Data yang digunakan untuk pemetaan kesesuaian hidup mangrove di Kecamatan Sepulu, Kabupaten Bangkalan adalah data citra satelit Landsat-8 serta data in-situ berupa kualitas perairannya. Selanjutnya dilakukan pemodelan beberapa parameter kesesuaian hidup mangrove berdasarkan kualitas perairannya seperti salinitas, suhu dan subtrat tanahnya. Hasil pemodelan selanjutnya diklasifikasi dan dilakukan pembobotan nilai sesuai dengan besarnya pengaruh parameter tersebut dalam identifikasi kesesuaian hidup mangrove. Dari hasil perhitungan parameter kesesuaian hidup mangrove didapati bahwa parameter suhu tidak berpengaruh secara signifikan yang ditentukan dengan nilai koefisiennya sebesar 0,0194. Salinitas memiliki pengaruh lebih besar dibanding suhu dengan koefisien sebesar 0,1033. Sedangkan substrat tanah yang tidak bisa diekstrak melalui citra satelit Landsat-8 menjadi parameter yang sangat berpengaruh terhadap kesesuaian hidup mangrove dengan nilai koefisien sebesar 0,9028. Hasil dari penelitian ini berupa peta kesesuaian hidup mangrove. Peta menunjukkan bahwa semua area di pantai utara Kecamatan Sepulu, Kabupaten Bangkalan sesuai untuk ekosistem mangrove berdasarkan parameter kualitas perairannya. I Kata Kunci Mangrove, Salinitas, Suhu, Substrat tanah I. PENDAHULUAN NDONESIA menjadi negara dengan hutan mangrove paling luas di dunia. Menurut FAO [2] pada tahun 2005 Indonesia memiliki hutan mangrove seluas 3 juta ha. Mangrove merupakan ekosistem yang kompleks terdiri atas flora dan fauna di daerah pantai atau batas pasang surut air laut. Mangrove memiliki banyak fungsi seperti mencegah intrusi air laut, mencegah erosi dan abrasi,penaring air dan menstabilkan daerah pesisir. Selain melindungi pantai dari gelombang dan angina. Mangrove merupakan tempat yang dipenuhi pula oleh makhluk hidup lain seperti mamalia, amfibi, reptil, burung, kepiting, ikan, primata, dan serangga. Tumbuhan mangrove memiliki kemampuan khusus untuk beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang sangat ekstrim, seperti kondisi tanah yang tergenang, kadar garam yang tinggi serta kondisi tanah yang kurang stabil. Dengan kondisi lingkungan seperti itu, beberapa jenis mangrove mengembangkan mekanisme yang memungkinkan secara aktif mengeluarkan garam dari jaringan, sementara yang lainnya mengembangkan sistem akar napas untuk membantu memperoleh oksigen bagi sistem perakarannya. Beberapa jenis mangrove berkembang dengan buah yang sudah berkecambah sewaktu masih di pohon induknya (vivipar), seperti Kandelia, Bruguiera, Ceriops dan Rhizophora [4]. Kecamatan Sepulu memiliki luas hutan mangrove sebesar ,3 m 2 yang tersebar di 5 desa yaitu Maneron ,98 m 2, Lembung Paseser ,21 m 2, Labuhan ,62 m 2, Sepulu ,08 m 2, Prancak ,42 m 2. Konservasi mangrove di wilayah Kecamatan Sepulu, Kabupaten Bangkalan tersebut merupakan salah satu wilayah konservasi di wilayah Madura yang sangat dilindungi dan dikelola dengan cukup baik, namun untuk dapat melakukan pengelolaan secara efektif terhadap kawasan konservasi mangrove tersebut, maka diperlukan beberapa informasi dasar terkait dengan pola kesesuaian hidup mangrove, flora fauna yang berada di kawasan hutan mangrove dan juga faktor faktor pendukung lainnya. Untuk dapat melakukan identifikasi kesesuaian hidup mangrove yang berada di kawasan konservasi mangrove di wilayah Kecamatan Sepulu, Kabupaten Bangkalan, penggunaan teknologi penginderaan jauh bisa mempermudah proses identifikasi terkait faktor- faktor tersebut. Penginderaan jauh merupakan pengukuran atau akuisisi data dari sebuah objek atau fenomena alam menggunakan wahana tertentu seperti satelit. Penginderaan Jauh memungkinkan untuk mendapatkan parameter parameter dari mangrove agar identifikasi bisa dilakukan menggunakan citra satelit. Identifikasi dilakukan dengan memasukkan algoritma algoritma tertentu dan karakteristik dari mangrove mangrove tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan identifikasi kesesuaian hidup mangrove berdasarkan kualitas perairan tempat tumbuh mangrove tersebut menggunakan citra satelit Landsat 8. Informasi mengenai lokasi kesesuaian hidup mangrove secara spasial yang dihasilkan melalui interpretasi citra Landsat 8 sangat bermanfaat bagi pemerintah serta pengelolaan konservasi mangrove di wilayah Kecamatan Sepulu, Kabupaten Bangkalan.

2 JURNAL TEKNIK ITS Vol. xx, No. xx, (2016) ISSN: ( Print) 2 II. METODOLOGI PENELITIAN A Lokasi Penelitian Lokasi penelitian tugas akhir ini berada di kawasan konservasi mangrove Kecamatan Sepulu, Kabupaten Bangkalan. Secara geografis terletak pada posisi koordinat ,91 LS ,30 LS dan , 43 BT ,43 BT. Tabel 1. Nilai Konstanta Thermal Faktor Thermal Kanal 10 Kanal 11 K1 774, ,8883 K2 1321, ,1442 Kemudian dilakukan konversi ke brightness tempereture T = K2 ln( K1 (2) Lλ +1) Selanjutnya perhitungan suhu dilakukan menggunakan algoritma Syariz dkk.(2015) berikut.[6] y = x x (3) Dimana x adalah nilai brightness tempereture dari masing masing kanal. Gambar 1. Lokasi Penelitian B. Data dan Peralatan Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah citra satelit Landsat 8 level 1 tanggal 22 Oktober 2015 dengan maksimal tutupan awan area penelitian <10% dan Peta Administrasi Jawa Timur (RBI) BAKOSURTANAL atau BIG tahun 2000 dengan skala 1 : Peralatan yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini dibagi menjadi dua antara lain perangkat lunak (software) dan perangkat keras (hardware). Software yang digunakan untuk melakukan pengolahan data antara lain BEAM VISAT 5.0, ESA SNAP 3.0 dan ArcGIS Untuk hardware dalam penelitian ini digunakan untuk melakukan survei di lapangan. Hardware yang digunakan antara lain adalah Refracto Salinometer (salinitas), Infrared Thermometer (suhu), dan GPS Handheld untuk penentuan titik titik sampel. C. Tahap Pengolahan Data a.pemetaan Sebaran Suhu Karena citra satelit Landsat-8 (level 1T) tersimpan dalam format DN (Digital Number), maka harus dilakukan konversi ke dalam format radian ToA menggunakan algoritma seperti berikut. L λ = M λ x Q cal + A λ (1) Dimana L λ merupakan TOA spectral radiance, M λ merupakan Band-specific multiplicative rescaling factor, A λ merupakan Band-specific additive rescaling factor, dan Qcal merupakan Quantized and calibrated standard product pixel values (DN) Untuk melakukan perhitungan suhu pada satelit Landsat- 8 digunakan sensor Thermal Infrared Sensor (TIRS) yang memiliki konstanta sebagai berikut. b. Pemetaan Sebaran Salinitas Kemudian dilakukan koreksi atmosfer pada data radian ToA sehingga didapat nilai data reflektan BoA. Proses koreksi atmosfer ini dilakukan dengan menggunakan metode 6SV [1]. Dengan menggunakan citra satelit Landsat-8, identifikasi tingkat salinitas dapat dilakukan menggunakan algoritma tertentu seperti algoritma salinitas Son dkk. (2009).[6] Persamaannya yaitu: Salinitas = 10 ( 0,141 log 10(Cp)+1,45) (4) (C p) adalah koefisien pelemahan sinar yang masuk ke permukaan air. (C p) dapat dihitung menggunakan persamaan berikut : C p = 10 [0,70 MNDCI3 +0,96 MNDCI 2 +1,14 MNDCI 0,25] (5) Dimana MNDCI ( Maximum Normalized Difference Carbon Index ) dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: MNDCI = L (BoA)3 L (BoA)2 L (BoA)3 +L (BoA)2 (6) c. Pemetaan Sebaran Substrat Tanah Berbeda dengan cara pemetaan sebelumnya, pemetaan sebaran substrat tanah tidak bisa dihitung menggunakan algoritma dari citra satelit Landsat-8 sehingga harus dilakukan dengan cara interpolasi menggunakan data sampel yang telah diambil di lapangan. Metode interpolasi yang digunakan adalah Inverse Distance Weighted (IDW). IDW merupakan metode deterministik yang sederhana dengan mempertimbangkan titik disekitarnya. Asumsi dari metode ini adalah nilai interpolasi akan lebih mirip pada data sampel yang dekat daripada yang lebih jauh. Bobot (weight) akan berubah secara linear sesuai dengan jaraknya dengan data sampel. Bobot ini tidak akan dipengaruhi oleh letak dari data sampel.[5] Untuk sebaran titik sampel di lapangan dapat dilihat seperti gambar berikut.

3 JURNAL TEKNIK ITS Vol. xx, No. xx, (2016) ISSN: ( Print) 3 Dari gambar diatas menunjukkan bahwa rentang nilai salinitas air laut berkisar 0 psu 39 psu. Rentang salinitas tersebut masih berada di rentang yang sesuai bagi habitat mangrove menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup, yaitu berkisar antara 0 psu 34 psu. Gambar 2. Sebaran titik sampel III. HASIL DAN PEMBAHASAN A.Sebaran Suhu Hasil dari pengolahan suhu permukaan laut pada citra, didapatkan nilai data suhu yang tidak begitu banyak perbedaan. Perubahan nilai suhu dapat dilihat pada gambar berikut. C. Interpolasi Substrat Tanah Hasil dari interpolasi substrat tanah menggunakan metode IDW dari pengambilan sampel dilapangan dibagi menjadi 3 kelas yaitu batu, pasir, dan lumpur. Kemudian dibagi lagi menjadi beberapa kelas untuk mendapatkan hasil interpolasi yang lebih baik. Untuk perubahan jenis substrat tanah berdasarkan hasil interpolasi IDW dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar 5. Sebaran substrat area penelitian Gambar 3. Sebaran suhu area penelitian Dari gambar diatas menunjukkan bahwa rentang suhu pada permukaan air laut hanya berkisar C. Rentang suhu tersebut berada di bawah rentang yang sesuai bagi habitat mangrove menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup, yaitu berkisar antara C. B. Sebaran Salinitas Hasil dari pengolahan salinitas air laut pada citra, didapatkan nilai data salinitas yang begitu beragam. Perubahan nilai salinitas dapat dilihat pada gambar berikut. Tabel 2 Keterangan nilai substrat No Keterangan 1 Batu 2 Pasir 3 Lumpur Dari klasifikasi nilai substrat tanah dan validasi menggunakan data sampel dari lapangan didapatkan hampir semua jenis substrat pasir dan lumpur ditumbuhi tanaman mangrove sebaliknya untuk substrat batuan tidak ada mangrove tumbuh. D. Pembobotan Nilai Kesesuaian Hidup Mangrove Selanjutnya untuk melakukan identifikasi kesesuaian hidup mangrove, data hasil survei lapangan dan data parameter dibuat ke dalam nilai rentang yang sama, yaitu 0 dan 1. Pembagian tersebut mengacu pada kondisi perairan yang sesuai bagi habitat mangrove. Bila kondisinya sesuai bagi habitat mangrove, maka data bernilai 1, namun bila kondisinya tidak sesuai, maka data akan bernilai 0. Untuk parameter kesesuaian hidup mangrove dapat dilihat seperti tabel berikut. Gambar 4. Sebaran salinitas area penelitian

4 JURNAL TEKNIK ITS Vol. xx, No. xx, (2016) ISSN: ( Print) 4 Tabel 3 Parameter Kualitas Perairan Parameter 1 0 Suhu C < 28 C atau > 32 C Salinitas 1 34 psu > 34 psu Substrat Pasir, Lumpur Batu Pembagian rentang suhu dan salinitas perairan diatas yaitu berdasarkan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup No. 51 Tahun 2004 [3]. Selanjutnya dilakukan pengolahan citra satelit Landsat-8 berdasarkan nilai dari pembobotan parameter kualitas perairannya, dan hasilnya dapat dilihat seperti gambar berikut. E. Identifikasi Kesesuaian Hidup Mangrove Setelah nilai data kualitas perairan berada pada rentang yang sama, kemudian dicari pengaruh hubungan kualitas perairan terhadap keberadaan mangrove berdasarkan persamaan: y = Ax + By + Cz (6) Dimana y merupakan keberadaan mangrove(bernilai 1 bila terdapat mangrove, dan 0 bila tidak ada), x y z merupakan nilai kualitas perairan, A B C merupakan koefisien pengaruh kualitas perairan terhadap habitat mangrove. Nilai A, B dan C diperoleh melalui penghitungan matriks berdasarkan persamaan berikut: X = (A T A) 1 x A T L (7) Dimana X merupakan matriks koefisien, A merupakan matriks kualitas perairan (suhu, salinitas,dan substrat), dan L merupakan matriks keberadaan mangrove (bernilai 0 atau 1). Hasil dari penghitungan diatas yaitu didapat persamaan hubungan antara kualitas perairan terhadap habitat mangrove sebagai berikut: y = x y z (8) (a) (b) Dimana x merupakan nilai salinitas (bernilai 0 atau 1), y merupakan nilai suhu (bernilai 0 atau 1), dan z merupakan nilai substrat tanah (bernilai 0 atau 1). Dari hasil perhitungan parameter kesesuaian hidup mangrove diatas, didapatkan bahwa parameter suhu tidak berpengaruh secara signifikan yang ditentukan dengan nilai koefisiennya sebesar 0,0194. Salinitas memiliki pengaruh lebih besar dibanding suhu dengan koefisien sebesar 0,1033. Sedangkan substrat tanah yang tidak bisa diekstrak melalui citra satelit Landsat-8 menjadi parameter yang sangat berpengaruh terhadap kesesuaian hidup mangrove dengan nilai koefisien sebesar 0,9028. Selanjutnya dilakukan perhitungan kesesuaian hidup mangrove pada citra satelit Landsat-8 dan menghasilkan peta kesesuaian hidup mangrove seperti berikut. (c) Gambar 6. Lokasi kesesuaian hidup mangrove, hijau(sesuai), merah(tidak sesuai). (a) Salinitas,(b) Suhu, (c) Substrat Gambar 7. Peta Kesesuaian Hidup Mangrove

5 JURNAL TEKNIK ITS Vol. xx, No. xx, (2016) ISSN: ( Print) 5 IV. KESIMPULAN Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa hasil pengolahan parameter kualitas perairan menggunakan data citra Landsat-8 di area penelitian didapatkan nilai estimasi konsentrasi salinitas sebesar 0-39 psu, sedangkan nilai estimasi suhu sebesar 15,5 27,5 0 C. Variasi substrat tanah di area penelitian terdapat 3 jenis yaitu pasir, lumpur dan batuan. Untuk perhitungan parameter kesesuaian hidup mangrove dari persamaan kesesuaian hidup mangrove yang telah dibuat, menunjukkan bahwa parameter suhu tidak berpengaruh secara signifikan yang ditentukan dengan nilai koefisiennya sebesar 0,0194. Salinitas memiliki pengaruh lebih besar dibanding suhu dengan koefisien sebesar 0,1033. Sedangkan substrat tanah yang tidak bisa diekstrak melalui citra satelit Landsat-8 menjadi parameter yang sangat berpengaruh terhadap kesesuaian hidup mangrove dengan nilai koefisien sebesar 0,9028. Hasil dari penelitian ini berupa peta kesesuaian hidup mangrove. Peta menunjukkan bahwa semua area di pantai utara Kecamatan Sepulu, Kabupaten Bangkalan sesuai untuk ekosistem mangrove berdasarkan parameter kualitas perairannya. DAFTAR PUSTAKA [1] Afifi, Zulfahmi Studi Pemetaan Fenomena Pemutihan Terumbu Karang (Coral Bleaching) Menggunakan Citra Satelit Worldview-2 (Studi Kasus: Perairan PLTU Paiton, Jawa Timur). Skripsi. Surabaya: Jurusan Teknik Geomatika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember [2] FAO The World s Mangroves Forest Resources Assessment Working Paper No Food and Agriculture Organization of The United Nations, Rome. [3] Menteri Lingkungan Hidup, BAKU MUTU AIR LAUT, Indonesia. [4] Noor, Rusila., Khazali M, Suryadiputra I.N. N Panduan Pengenalan Mangrove di Indonesia. PHKA/WI-IP, Bogor. [5] Pasaribu, Junita Monika dan Nanik Suryo Haryani Perbandingan Teknik Interpolasi DEM SRTM Dengan Metode Inverse Distance Weighted (IDW). Lapan, Jakarta. [6] Syariz, M.A dkk., Retrieval of Sea Surface Temperature Over Poteran Islan Water of Indonesia With Landsat-8 TIRS Image: A Preliminary Algorithm. ISPRS, Malaysia. [7] Son.dkk., Tracing offshore low-salinity plumes inthe Northeastern Gulf of Mexico during the summer season by use of multispectral remote-sensing data. The Oceanographic Society,Jepang.