KATA PENGANTAR Klasifikasi Tingkat Pencemaran di Perairan Selatan Bali Menggunakan Citra Satelit Landsat 8 Dengan Algoritma TSS.

Transkripsi

1 ABSTRAK Bali merupakan destinasi wisata yang terkenal di mancanegara. Pesisir pantai di Bali Selatan sering kali menjadi tujuan wisata utama di Bali. Keberagaman sumberdaya alam perairan seperti terumbu karang, hutan bakau, pantai, ikan dan lainnya di pesisir Bali selatan yang membuat turis lokal dan mancanegara berdatangan.perkembangan pesat yang terjadi di Bali membuat perairan di Bali beresiko tercemar dan pada akhirnya terjadi ketidakseimbangan lingkungan. Ketidakseimbangan itulah yang akan menyebabkan hancurnya destinasi wisata perairan di Bali. TSS (Total Solid Suspended) merupakan salah satu parameter pencemaran air untuk mengukur kualitas perairan di Selatan Bali. TSS mampu diidentifikasi dengan penginderaan jauh. Penginderaan jauh mampu menampilkan informasi tentang perairan seperti kejernihan suatu perairan, tingkat pencemaran perairan dan lain-lain. Analisis data penginderaan jauh dapat menggunakan citra dari satelit LANDSAT 8. Citra LANDSAT dapat digunakan untuk melihat dinamika fluktuasi besarnya nilai TSS. Ektraksi informasi TSS menggunakan data penginderaan jauh dapat dilakukan dengan algoritma TSS yang dikembangkan oleh Miller dan McKee (2004) : TSS = ( * Red Band) 1.91, dimana Red band adalah nilai reflektansi citra Landsat 8 band merah yang sudah terkoreksi atmosfer. Algoritma ini telah teruji dan tervalidasi dengan data lapangan dalam penilitian yang telah dipublikasikan. Kegiatan penelitian ini bertujuan untuk menciptakan sebuah aplikasi yang dapat menentukan tingkat pencemaran air berdasarkan kandungan TSS menggunakan algoritma TSS. Citra yang diuji pada program ini merupakan citra dari satelit LANDSAT 8 dengan cakupan wilayah Bali Selatan. Citra tersebut akan di proses dalam suatu program aplikasi yang ditulis dalam bahasa MATLAB. Sistem ini memiliki tahapan koreksi radiometrik, penggabungan citra komposit dan penghitungan nilai TSS. Kata Kunci : TSS, Remote Sensing, Matlab, LANDSAT 8 vii

2 ABSTRACT Bali is a famous tourism destination with the diversity of the natural resources such as coral, mangrove, beach and the others especially in the South Bali region. The rapid development that happens in Bali make the water in Bali may get risk of polluted. TSS (Total Solid Suspended) is one of the parameter of water pollution to measure the water quality. TSS can be identified by remote sensing. The remote sensing is able to show the information about water like the purity, the pollution level and the others. The data analysis of remote sensing can use the satellite imagery LANDSAT 8. The LANDSAT imagery can be used to see the contain of TSS. TSS algorithm that used in this research was developed by Miller and McKee (2004) : TSS(mg/l) = x Red Band where Red band is the value of imagery reflect Landsat 8 red band. This research aimed to create an application based on desktop which can determine level of water pollution based on the contain of TSS. Results of this research is a TSS distribution image that has TSS value in each pixel and wide of TSS distribution. Keywords: TSS, Remote Sensing, Matlab, LANDSAT 8 viii

3 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yesus Kristus, karena atas berkat dan anugerah-nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Klasifikasi Tingkat Pencemaran di Perairan Selatan Bali Menggunakan Citra Satelit Landsat 8 Dengan Algoritma TSS. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, motivasi dan bimbingan dalam penyusunan Skripsi ini, terutama 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., MT. selaku Ketua Jurusan Teknologi Informasi Universitas Udayana. 3. Bapak Dr. Eng I Dewa Nyoman Nurweda Putra, S.Si.,M.Si. Selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak I Ketut Adi Purnawan, ST., M.Eng. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah membimbing. mengarahkan dan memotivasi penulis selama penyusunan Skripsi ini. 4. Para Dosen Penguji atas segala saran dalam penyusunan Skripsi ini. 5. Segenap Dosen Pengajar di Jurusan Teknologi Informasi Fakultas Teknik Universitas Udayana. 6. Orang tua dan Adik yang telah memberikan motivasi dan mendoakan selama penulis berkuliah di Bali. 7. Keluarga di Bali yang telah banyak membantu selama penulis berada di Bali untuk menuntut ilmu. 8. Rekan-rekan Seperjuangan Angkatan 2012 Teknologi Informasi Universitas Udayana yang telah memberikan sumbangan ide, pemikiran, tenaga, dan pengetahuan sehingga membantu penulis dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 9. Keluarga Besar Mahasiswa Kristen Universitas Udayana, yang telah membangun karakter penulis menjadi pribadi yang takut akan Tuhan.

4 10. Elony Efrata Bintoro (Beserta Elsa, Pasel, Bee, dan Ipaw) yang telah banyak membantu dan memotivasi penulis selama duduk di bangku perkuliahan dan dalam penyusunan Skripsi ini. 11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan namanya satu per satu yang telah membantu memperlancar penyusunan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna baik dalam materi maupun penulisannya. Untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak sangat diharapkan. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak sesuai dengan yang diharapkan. Jimbaran, Juni 2016 Penulis (I Putu Andreas Waranu)

5 DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL... i HALAMAN JUDUL... ii LEMBAR PERNYATAAN... iii LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR... iv BERITA ACARA TUGAS AKHIR... v ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xvi DAFTAR PERSAMAAN... xvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA State of The Art Penginderaan Jauh Definisi Penginderaan Jauh Proses Penginderaan Jauh Citra Interpretasi Citra Pengolahan Citra Digital Operasi Pengolahan Citra Aplikasi Pengolahan Citra xi

6 2.5 Spektrum Elektromagnetik Satelit Landsat Matlab TSS (Total Solid Suspended) Algoritma TSS BAB III METODE DAN PERANCANGAN SISTEM Tempat dan Waktu Penelitian Data Sumber Data Jenis Data Metode Pengumpulan Data Alat Penelitian Alur Penelitian Use Case Diagram Activity Diagram Activity Diagram Sub-Menu Komposit Activity Diagram Sub-Menu TSS Pemilihan Citra Satelit Subset Spatial Pengolahan Citra Perancangan User Interface Menu Home Menu Processing Jadwal Kegiatan BAB IV PEMBAHASAN DAN ANALISA HASIL Menu Home Menu Processing Sub-Menu Komposit Sub-Menu TSS BAB V PENUTUP Kesimpulan xii

7 5.2 Saran xiii

8 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Komponen Utama Dari Sistem PJ Satelit... 7 Gambar 2.2 Spektrum Elektromagnetik Gambar 2.3 Penggabungan Band pada Satelit Landsat 8 serta Fungsinya Gambar 3.1 Gambaran Umum Sistem Gambar 3.2 Use Case Diagram Gambar 3.3 Activity Diagram Sub-Menu Komposit Gambar 3.4 Activity Diagram Sub-Menu TSS Gambar 3.5 Alur Pemilihan Citra Landsat Gambar 3.6 Halaman Awal Website 30 Gambar 3.7 Website USGS Menyediakan Berbagai Macam Citra Satelit Gambar 3.8 Pemilihan Citra Satelit Gambar 3.9 Karakteristik Citra Landsat Sebelum Diolah Gambar 3.10 Operasi Subset Spatial Gambar 3.11 Karakteristik Band 5,4,3 pada Citra Landsat Gambar 3.12 Citra Komposit False Color Gambar 3.13 Tampilan dari Menu Home Gambar 3.14 Tampilan dari Sub-Menu Komposit Gambar 3.15 Tampilan dari Sub-Menu TSS Gambar 4.1 Tampilan Menu Home Gambar 4.2 Hasil Proses Input Band Gambar 4.3 Pembentukan Citra Komposit RGB Gambar 4.4 Citra Komposit yang Telah di Crop Gambar 4.5 Hasil Proses Input Band pada Sub-Menu TSS Gambar 4.6 Nilai-nilai dari Metadata untuk Koreksi Radiometrik Gambar 4.7 Nilai-Nilai untuk Koreksi Radiometrik pada File txt Gambar 4.8 Citra Terkoreksi Radiometrik Gambar 4.9 Pembentukan Citra Subset Spatial Gambar 4.10 Pembentukan Citra Komposit False Color Gambar 4.11 Citra Komposit False Color xiv

9 Gambar 4.12 Pembentukan Citra Decorrelation Stretch Gambar 4.13 Citra Decorrelation Stretch xv

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Aplikasi Pengolahan Citra Dalam Berbagai Bidang Tabel 2.2 Daftar 9 Band Sensor OLI Tabel 2.3 Band Sensor TIRS Tabel 2.4 Fungsi Kanal Landsat Tabel 3.1 Kelas dan Konsentrasi Sebaran TSS Tabel 3.2 Figure dan Button Menu Komposit Tabel 3.3 Komponen Pembangun Sub-Menu TSS Tabel 3.4 Jadwal Kegiatan Penelitian Tabel 4.1 Pemberian Simbol pada Panel Koreksi Radiometrik xvi

11 DAFTAR PERSAMAAN Persamaan 2.1 Algoritma TSS Persamaan 3.1 Algoritma TSS xvii

12 BAB I PENDAHULUAN Pada Bab I ini menjelaskan mengenai latar belakang permasalahan sehingga proposal ini dibuat. Selain itu pada bab ini juga menjelaskan mengenai rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan. 1.1 Latar Belakang Bali merupakan pulau di Indonesia yeng terkenal di mancanegara karena keindahan tempat wisatanya. Bali dikeliling oleh daerah pesisir perairan yang beragam akan sumber daya alam seperti hutan bakau, terumbu karang, ikan dan habitat perairan lainnya. Perkembangan pesat yang terjadi di Bali membuat perairan di Bali beresiko tercemar dan pada akhirnya terjadi ketidakseimbangan lingkungan. Semua itu berbanding terbalik dengan keindahan dan keelokan lingkungan di Bali. Ketidakseimbangan itulah yang akan menyebabkan hancurnya destinasi wisata perairan di Bali. TSS (Total Solid Suspended) merupakan salah satu parameter pencemaran air untuk mengukur kualitas perairan. Pengaruh polusi TSS di badan air dapat menjadi berbahaya bagi lingkungan dan organisme hidup. Pengaruh utamanya adalah mengurangi kemampuan air untuk menerima energi cahaya dari matahari sehingga mengganggu kehidupan perairan. Teknologi penginderaan jauh (Remote Sensing) dapat melakukan penghitungan kosentrasi TSS tanpa harus melakukan penelitian lapangan. Satelit yang merupakan komponen utama dalam penginderaan jauh dapat menangkap citra lokasi perairan dan dengan pengolahan data akan didapatkan suatu nilai kosentrasi TSS pada perairan tersebut berdasarkan data dan informasi dari satelit. Satelit Landsat 8 merupakan satelit yang dipakai untuk mengambil citra perairan dalam penelitian ini. Satelit Landsat 8 memungkinkan tidak perlu dilakukannya koreksi geometrik. Citra komposit dari penggabungan band pada satelit Landsat 8 menjadi identifikasi awal adanya kandungan TSS dalam daerah 1

13 2 tersebut. Band merah pada satelit Landsat 8 digunakan juga pada algoritma TSS untuk menghitung nilai kosentrasi TSS. Matlab (Matrix Labolatory) merupakan aplikasi pemrograman dengan bahasa berkemampuan tinggi untuk melakukan komputasi teknis. Matlab memungkinkan penggabungan antara komputasi, visualisasi, dan pemrograman dalam suatu kesatuan. Matlab juga memungkinkan dapat dilakukannya komputasi untuk visual citra satelit. Pembuatan aplikasi klasifikasi pencemaran air pada perairan di Selatan Bali ini mengimplementasikan algoritma TSS dari citra satelit Landsat 8 dengan menggunakan aplikasi Matlab sangat bermanfaat untuk memberikan informasi kandungan TSS (mg/l) pada suatu perairan berdasarkan klasifikasi-klasifikasi pencemaran tanpa perlu turun ke lapangan untuk melakukan penelitian. Berdasarkan hal tersebut, maka perlu dibuatnya aplikasi penginderaan jauh untuk mengklasifikasikan pencemaran air pada perairan di Selatan Bali menggunakan data sensor satelit Landsat 8 menggunakan algoritma TSS dengan harapan dapat menyadarkan masyarakat dalam menjaga kelestarian dan kebersihan perairan guna menjaga keindahan pulau Bali sebagai destinasi pariwisata mancanegara. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian pada latar belakang di atas, maka permasalahan yang akan dikaji dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut. 1. Bagaimana membuat aplikasi penginderaan jauh klasifikasi pencemaran air pada perairan di Selatan Bali dengan mengimplementasikan algoritma TSS 2. Bagaimana cara kerja sistem penginderaan jauh melakukan klasifikasi pada pencemaran perairan. 3. Bagaimana hasil klasifikasi pencemaran air pada perairan di Selatan Bali dengan citra sensor satelit Landsat 8 dengan algoritma TSS

14 3 1.3 Tujuan Penelitian Penelitian apapun yang dilakukan tentu memiliki tujuan akhir sebagai hasil akhir dari penelitian. Tujuan penelitian ini yaitu : 1. Untuk mengetahui bagaimana cara membuat aplikasi penginderaan jauh klasifikasi pencemaran air pada perairan di Selatan Bali dengan mengimplementasikan algoritma TSS 2. Untuk mengetahui cara kerja sistem penginderaan jauh melakukan klasifikasi pada pencemaran perairan. 3. Untuk mengetahui bagaimana penyajian hasil klasifikasi pencemaran air pada perairan di Selatan Bali dengan citra sensor satelit Landsat 8 dengan algoritma TSS 1.4 Manfaat Penelitian Penelitian ini, diharapkan memiliki manfaat bagi akademisi dan praktisi dalam melakukan analisis klasifikasi pencemaran perairan menggunakan teknologi remote sensing. Jika diuraikan maka manfaat dari penelitian ini yaitu. 1. Bagi kalangan akademik diharapkan menambah pengetahuan dan pengalaman, serta sebagai bahan referensi maupun informasi untuk penelitian lebih lanjut dalam pengembangan pengetahuan di bidang teknologi informasi khususnya teknologi remote sensing. 2. Memberikan informasi mengenai klasifikasi pencemaran perairan berdasarkan sebaran TSS yang ada. 3. Menjelaskan alur kerja dari program analisis klasifikasi pencemaran perairan yang dibuat. 4. Bahan pertimbangan dalam menjaga kelestarian dan kebersihan perairan terkhususnya di daerah Selatan Bali guna menghindari akibat-akibat yang terjadi. 1.5 Batasan Masalah Skripsi ini dilakukan beberapa batasan masalah, antara lain : 1. Citra satelit yang digunakan adalah citra dari satelit Landsat 8.

15 4 2. Wilayah penelitian dikhususkan di perairan Selatan Bali 3. Program yang digunakan untuk melakukan penganalisisan citra yaitu program desktop berpadu dengan aplikasi Matlab 4. Metode yang digunakan yaitu dengan Algoritma TSS untuk mencari nilai solid yang tersuspensi dalam air. 1.6 Sistematika Penulisan Adapun sistematika penulisan secara rinci dari penelitian ini adalah sebagai berikut : Bab I : Pendahuluan Menjelaskan secara lengkap mengenai gambaran umum isi tulisan, mulai dari latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan. Bab II : Tinjauan Pustaka Bab ini menjelaskan secara lengkap mengenai teori-teori penunjang yang diperlukan dalam analisis klasifikasi pencemaran air pada perairan di Selatan Bali menggunakan data sensor satelit Landsat 8. Bab III : Metodologi Bab ini akan dibahas secara detail sistem akuisisi dan langkah-langkah pengolahan citra yang dilakukan pada pengklasifikasian pencemaran air pada perairan Selatan Bali menggunakan data sensor satelit Landsat 8. Bab IV : Pengujian dan Analisa Hasil Bab ini membahas mengenai pengujian sistem dan analisis dari hasil pengujian tersebut. Terlebih dahulu dijelaskan tahap-tahap dari proses pengujian. Selanjutnya akan dibahas mengenai hasil pengujian beserta analisisnya. Bab V : Penutup Berisikan kesimpulan dari apa yang telah dibahas sebelumnya serta saran-saran yang ditujukan untuk pengembangan analisa dan sistem lebih lanjut.