PERBANDINGAN PENGGUNAAN METODE THRESHOLD DAN METODE K-NEAREST NEIGHBOUR DALAM DETEKSI LUAS TUTUPAN VEGETASI GUNUNG AGUNG BALI INDONESIA

Transkripsi

1 PERBANDINGAN PENGGUNAAN METODE THRESHOLD DAN METODE K-NEAREST NEIGHBOUR DALAM DETEKSI LUAS TUTUPAN VEGETASI GUNUNG AGUNG BALI INDONESIA TUGAS AKHIR Diajukan guna memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan Pendidikan Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Teknologi Informasi I NYOMAN GEDE PRADJANA NIM: JURUSAN TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016

2 PERBANDINGAN PENGGUNAAN METODE THRESHOLD DAN METODE K-NEAREST NEIGHBOUR DALAM DETEKSI LUAS TUTUPAN VEGETASI GUNUNG AGUNG BALI INDONESIA TUGAS AKHIR Diajukan guna memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan Pendidikan Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Teknologi Informasi I NYOMAN GEDE PRADJANA NIM: JURUSAN TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016 ii

3 LEMBAR PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di perguruan tinggi lain, dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan pada daftar pustaka. Denpasar, 30 Juni 2016 Penulis I Nyoman Gede Pradjana iii

4

5

6 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas Asung Kerta Wara Nugraha-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul Perbandingan Penggunaan Metode Threshold dan Metode K-Nearest Neighbour dalam Deteksi Luas Tutupan Vegetasi Gunung Agung Bali Indonesia. Selama pelaksanaan tugas akhir ini penulis mendapat banyak masukan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT.,Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Dr. Eng I Putu Agung Bayupati, ST.,M.T, selaku Ketua Jurusan Teknologi Informasi Universitas Udayana. 3. Bapak I Nyoman Piarsa, ST., MT, selaku dosen pembimbing I dan Dr. Eng. I Dewa Nyoman Nurweda Putra, S.Si.,M.Si, selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan selama penyusunan tugas akhir ini. 4. Ibu Ni Made Ika Marini Mandenni, S.T.,M.Kom, selaku dosen pembimbing akademik, yang telah memberikan bimbingan selama menempuh pendidikan di Jurusan Teknologi Informasi Fakultas Teknik Universitas Udayana. 5. Kedua orang tua dan keluarga yang telah memberikan dukungan dan motivasi dalam pembuatan tugas akhir ini. 6. Temen-teman seperjuangan dan segenap civitas di Jurusan Teknologi Informasi Universitas Udayana yang telah memberikan sumbangan ide, pemikiran dan dukungan dalam penyusunan tugas akhir ini. vi

7 Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Akhir kata penulis memohon maaf jika ada kesalahan dalam penulisan tugas akhir ini. Denpasar, 30 Juni 2016 Penulis I Nyoman Gede Pradjana vii

8 ABSTRAK Teknologi penginderaan jauh merupakan suatu perangkat yang dapat digunakan dalam mendeteksi luas tutupan vegetasi pada lereng gunung berapi. Salah satu sensor yang digunakan untuk pendeteksian luas tutupan vegetasi yaitu Satelit Landsat 8 OLI/TIRS. Tujuan penelitian ini adalah membandingkan luas tutupan vegetasi dari lereng Gunung Agung di Kabupaten Karangasem Provinsi Bali berdasarkan citra Landsat 8 OLI/TIRS menggunakan metode Threshold dan metode K-Nearest Neighbour kemudian membandingkan hasil luas keduanya. Hasil perhitungan luasan tutupan vegetasi Gunung Agung Bali menggunakan metode Threshold adalah hektar sedangkan hasil berdasarkan metode klasifikasi K-Nearest Neighbour adalah 34321,32 hektar. Penggunaan kedua metode tersebut menghasilkan luas vegetasi yang berbeda, karena disebabkan oleh perbedaan interpretasi dalam pengambilan training sampel antara kedua metode, dimana metode Threshold dilakukan oleh user secara manual dengan menggunakan rentang nilai NDVI Threshold sedangkan pada metode K-Nearest Neighbour training sampel dilakukan secara digital dengan menentukan kelas ke masing-masing kerapatan vegetasi Gunung Agung Bali Indonesia. Berdasarkan penelitian yang dilakukan penggunaan metode Threshold lebih efektif dan cepat dibandingkan dengan penggunaan metode K-Nearest Neighbour dalam melakukan proses komputasi. Kata Kunci: Metode Threshold, Tutupan Vegetasi, Metode K-Nearest Neighbour, Landsat 8 viii

9 ABSTRACT Remote sensing technology is a tool that can be used in detecting extensive vegetation cover on the slopes of the volcano. One of the sensors used for the detection of extensive vegetation cover is satellite Landsat 8 OLI/TIRS. The purpose of this study was to determine the area of vegetation cover on the slopes of Mount Agung in Karangasem Bali Province based on satellite images Landsat 8 OLI / TIRS uses Threshold method and K-Nearest Neighbour method and then comparing the results of both broad and vegetation density. The result of the calculation of the extent of vegetation cover Gunung Agung Bali using the Threshold method is hectares while the results based on the method of classification K-Nearest Neighbour is hectares. The use of both of these methods will produce a comprehensive and vegetation density due to different interpretations due to differences in training taking samples between the two methods, where the Threshold method performed by the user manually using NDVI values range Threshold, whereas the method of K-Nearest Neighbour training is completed by determining the digital samples for each class of vegetation density Agung Mountain Bali Indonesia. Based on research conducted using Threshold method more effective and faster than with the use of K-Nearest Neighbour method in the process of computing. Keywords: Threshold Method, Vegetation Cover, K-Nearest Neighbour Method, Landsat-8 OLI/TIRS. ix

10 DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL... i HALAMAN JUDUL... ii LEMBAR PERNYATAAN... iii LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR... iv BERITA ACARA TUGAS AKHIR...v KATA PENGANTAR... vi ABSTRAK... viii ABSTRACT... ix DAFTAR ISI...x DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiv BAB I PENDAHULUAN...Error! Bookmark not 1.1 Latar Belakang Masalah...Error! Bookmark not 1.2 Rumusan Masalah...Error! Bookmark not 1.3 Tujuan Penelitian...Error! Bookmark not 1.4 Manfaat Penelitian...Error! Bookmark not 1.5 Batasan Masalah...Error! Bookmark not 1.6 Sistematika Penulisan...Error! Bookmark not BAB II TINJAUAN PUSTAKA...Error! Bookmark not 2.1 State of the Art...Error! Bookmark not 2.2 Citra...Error! Bookmark not Resolusi Citra...Error! Bookmark not Interpretasi Citra...Error! Bookmark not Unsur Interpretasi Citra...Error! Bookmark not 2.3 Spektrum Elektromagnetik...Error! Bookmark not 2.4 Indeks Vegetasi...Error! Bookmark not 2.5 Komposit Citra...Error! Bookmark not 2.6 NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)Error! Bookmark not 2.7 NDVI Threshold...Error! Bookmark not 2.8 Satelit Landsat...Error! Bookmark not Keunggulan Satelit Landsat...Error! Bookmark not Band pada Landsat 8...Error! Bookmark not Digital Number (DN)...Error! Bookmark not Resolusi Spasial Citra...Error! Bookmark not Koreksi Radiometrik...Error! Bookmark not 2.9 Metode K-Nearest Neighbour...Error! Bookmark not Diagram Alur Klasifikasi K-Nearest NeighbourError! Bookmark not 2.10Pemodelan Sistem...Error! Bookmark not Use Case Diagram...Error! Bookmark not Activity Diagram...Error! Bookmark not BAB III METODE DAN PERANCANGAN SISTEMError! Bookmark not 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian...Error! Bookmark not x

11 3.2 Data...Error! Bookmark not Sumber Data...Error! Bookmark not Jenis Data...Error! Bookmark not Metode Pengumpulan Informasi...Error! Bookmark not 3.3 Alat Penelitian...Error! Bookmark not 3.4 Alur Penelitian...Error! Bookmark not 3.5 Use Case Diagram...Error! Bookmark not 3.6 Activity Diagram...Error! Bookmark not Activity Diagram Menu Pemotongan CitraError! Bookmark not Activity Diagram Menu Komposit False ColorError! Bookmark not Activity Diagram Menu Indeks VegetasiError! Bookmark not Activity Diagram Menu Klasifikasi Metode K-Nearest NeighbourError! Bookmark not d Activity Diagram Menu Utama...Error! Bookmark not 3.7 Pemilihan Citra Satelit Landsat...Error! Bookmark not 3.8 Pengolahan Citra...Error! Bookmark not 3.9 Perancangan User Interface...Error! Bookmark not Menu Pemotongan Citra...Error! Bookmark not Menu Komposit Band...Error! Bookmark not Menu Indeks Vegetasi...Error! Bookmark not Klasifikasi...Error! Bookmark not BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...Error! Bookmark not 4.1 Implementasi...Error! Bookmark not 4.2 Perancangan Aplikasi...Error! Bookmark not Panel Aplikasi...Error! Bookmark not Pesan Validasi...Error! Bookmark not 4.3 Uji coba Aplikasi...Error! Bookmark not Menu Pemotongan Citra...Error! Bookmark not Menu Komposit Band...Error! Bookmark not Menu Indeks Vegetasi...Error! Bookmark not Menu Klasifikasi...Error! Bookmark not 4.4 Analisis Sistem...Error! Bookmark not Proses Komputasi...Error! Bookmark not Kelebihan dan Kekurangan Sistem...Error! Bookmark not BAB V PENUTUP...Error! Bookmark not 5.1 Simpulan...Error! Bookmark not 5.2 Saran...Error! Bookmark not DAFTAR PUSTAKA...Error! Bookmark not xi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1Contoh Citra Dalam Bentuk Piksel...Error! Bookmark not Gambar 2.2 Contoh Citra Pankromatik...Error! Bookmark not Gambar 2.3 Contoh Bentuk Kerucut Gunung Berapi... Error! Bookmark not Gambar 2.4 Contoh Citra Ukuran...Error! Bookmark not Gambar 2.5 Contoh Citra Tekstur...Error! Bookmark not Gambar 2.6 Contoh Citra Pola Jalan dan Pola Sungai... Error! Bookmark not Gambar 2.7 Spektrum Gelombang Elektromagnetik... Error! Bookmark not Gambar 2.8 Pola Spektral Vegetasi dan Air...Error! Bookmark not Gambar 2.9 Ilustrasi Pantulan Gelombang ElektromagnetikError! Bookmark not Gambar 2.10 Transformasi NDVI...Error! Bookmark not Gambar 2.11 NDVI Threshold...Error! Bookmark not Gambar 2.12 Hubungan DN dengan Derajat Keabuan... Error! Bookmark not Gambar 2.13 Resolusi Spasial Band 5 (Near Infrared)... Error! Bookmark not Gambar 2.14 Diagram Alur Klasifikasi K-Nearest Neighbour...Error! Bookmark not Gambar 3.1 Flowchart Alur Penelitian Deteksi Tutupan Vegetasi...Error! Bookmark not Gambar 3.2 Use Case Diagram...Error! Bookmark not Gambar 3.3 Activity Diagram Menu Pemotongan Citra... Error! Bookmark not Gambar 3.4 Activity Diagram Menu Komposit False ColorError! Bookmark not Gambar 3.5 Activity Diagram Menu Indeks Vegetasi... Error! Bookmark not Gambar 3.6 Activity Diagram Menu Klasifikasi K-Nearest Neighbour... Error! Bookmark not Gambar 3.7 Activity Diagram Menu Utama...Error! Bookmark not Gambar 3.8 Alur Unduh Citra Satelit Landsat-8 OLI/TIRS Error! Bookmark not Gambar 3.9 Halaman Utama Website Earth Explorer... Error! Bookmark not Gambar 3.10 Halaman Login Website Earth Explorer... Error! Bookmark not Gambar 3.11 Data Set Satelit USGS...Error! Bookmark not Gambar 3.12 Hasil Pencarian Data Satelit USGS Berdasarkan Waktu... Error! Bookmark not xii

13 Gambar 3.13 Karakteristik Citra Landsat 8 OLI/TIRS... Error! Bookmark not Gambar 3.14 Karakteristik Band 5 (a), Band 4 (b), dan Band 3 (c)... Error! Bookmark not Gambar 3.15 Citra Komposit False Color...Error! Bookmark not Gambar 3.16 Piksel NDVI...Error! Bookmark not Gambar 3.17 Citra NDVI...Error! Bookmark not Gambar 3.18 Citra NDVI Threshold...Error! Bookmark not Gambar 3.19 Citra NDVI Threshold...Error! Bookmark not Gambar 3.20 Ilustrasi Perhitungan Mencari Luas Vegetasi NDVI Threshold...Error! Bookmark not Gambar 3.21 Ilustrasi Perhitungan Luas Vegetasi Sangat Jarang... Error! Bookmark not Gambar 3.22 Ilustrasi Perhitungan Luas Vegetasi Jarang... Error! Bookmark not Gambar 3.23 Ilustrasi Perhitungan Luas Vegetasi Sedang.. Error! Bookmark not Gambar 3.24 Ilustrasi Perhitungan Luas Vegetasi Padat... Error! Bookmark not Gambar 3.25 User Interface Menu Pemotongan Citra... Error! Bookmark not Gambar 3.26 Background Menu Pemotongan Citra... Error! Bookmark not Gambar 3.27 User Interface Menu Komposit Band... Error! Bookmark not Gambar 3.28 User Interface Menu Indeks Vegetasi... Error! Bookmark not Gambar 3.29 User Interface Menu Klasifikasi...Error! Bookmark not Gambar 4.1 Tampilan Menu Pemotongan Citra...Error! Bookmark not Gambar 4.2 Panel Informasi Input Band...Error! Bookmark not Gambar 4.3 Panel Input Band...Error! Bookmark not Gambar 4.4 Hasil Pemotongan Citra (a), Lokasi Penyimpanan Citra (b)... Error! Bookmark not Gambar 4.5 Panel Informasi Menu Komposit...Error! Bookmark not Gambar 4.6 Panel Informasi Metadata Citra...Error! Bookmark not Gambar 4.7 Proses Simpan Citra Komposit...Error! Bookmark not Gambar 4.8 Panel Informasi Luas Vegetasi NDVI Threshold...Error! Bookmark not Gambar 4.9 Hasil Perhitungan NDVI Threshold (Sangat Jarang)... Error! Bookmark not Gambar 4.10 Hasil Perhitungan NDVI Threshold (Jarang). Error! Bookmark not Gambar 4.11 Hasil Perhitungan NDVI Threshold (Sedang) Error! Bookmark not Gambar 4.12 Hasil Perhitungan NDVI Threshold (Padat).. Error! Bookmark not xiii

14 Gambar 4.13 Hasil Perhitungan NDVI Threshold (Luas Vegetasi)... Error! Bookmark not Gambar 4.14 Hasil Luas Vegetasi dengan Metode Threshold...Error! Bookmark not Gambar 4.15 Panel Informasi Luas Vegetasi Metode Klasifikasi K-Nearest Neighbour...Error! Bookmark not Gambar 4.16 Tampilan Informasi Luas Vegetasi Metode K-Nearest Neighbour...Error! Bookmark not Gambar 4.17 Hasil Luas Vegetasi dengan Metode Klasifikasi K-Nearest Neighbour...Error! Bookmark not Gambar 4.18 Pesan Berhasil...Error! Bookmark not Gambar 4.19 Pesan Input Band Kosong...Error! Bookmark not Gambar 4.20 Pesan Progress bar...error! Bookmark not Gambar 4.21 Proses Input Band...Error! Bookmark not Gambar 4.22 Proses Menampilkan Band...Error! Bookmark not Gambar 4.23 Proses Menampilkan Hasil Pemotongan Band...Error! Bookmark not Gambar 4.24 Proses Input Band...Error! Bookmark not Gambar 4.25 Proses Menampilkan Input Band...Error! Bookmark not Gambar 4.26 Proses Menampilkan Komposit False Color. Error! Bookmark not Gambar 4.27 Proses Input Band...Error! Bookmark not Gambar 4.28 Tampilan Koreksi Radiometrik...Error! Bookmark not Gambar 4.29 Tampilan Perhitungan NDVI...Error! Bookmark not Gambar 4.30 Perhitungan Threshold Sangat Jarang... Error! Bookmark not Gambar 4.31 Perhitungan Threshold Jarang...Error! Bookmark not Gambar 4.32 Perhitungan Threshold Sedang...Error! Bookmark not Gambar 4.33 Perhitungan Threshold Padat...Error! Bookmark not Gambar 4.34 Perhitungan Threshold Luas Vegetasi... Error! Bookmark not Gambar 4.35 Tampilan Proses Perbesar/Zoom...Error! Bookmark not Gambar 4.36 Tampilan Input Band...Error! Bookmark not Gambar 4.37 Tampilan Perhitungan Metode Klasifikasi K-Nearest Neighbour...Error! Bookmark not Gambar 4.38 Proses Komputasi NDVI Threshold Sangat Jarang... Error! Bookmark not Gambar 4.39 Proses Komputasi NDVI Threshold Jarang... Error! Bookmark not Gambar 4.40 Proses Komputasi NDVI Threshold Sedang.. Error! Bookmark not Gambar 4.41 Proses Komputasi NDVI Threshold Padat... Error! Bookmark not Gambar 4.42 Proses Komputasi NDVI Threshold Luas Vegetasi... Error! Bookmark not xiv

15 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pembagian Objek Berdasarkan Nilai NDVI... Error! Bookmark not Tabel 2.2 Klasifikasi NDVI Threshold...Error! Bookmark not Tabel 2.3 Karakteristik Band pada Satelit Landsat 8... Error! Bookmark not Tabel 2.4 Penggunaan Kombinasi Band untuk Aplikasi atau Penelitian... Error! Bookmark not Tabel 2.5 Simbol pada Use Case Diagram...Error! Bookmark not Tabel 2.6 Simbol pada Activity Diagram...Error! Bookmark not Tabel 3.1 Button dan Figure Menu Pemotongan Citra...Error! Bookmark not Tabel 3.2 Button dan Figure Menu Komposit...Error! Bookmark not Tabel 3.3 Button dan Figure Menu Indeks Vegetasi... Error! Bookmark not Tabel 3.4 Button dan Figure Menu Indeks Vegetasi... Error! Bookmark not Tabel 4.1 Hasil Perbandingan Luas dan Kerapatan Vegetasi...Error! Bookmark not xv