BAB III TEORI DASAR SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS III.1 Pendahuluan Perkembangan teknologi yang semakin pesat, memberikan banyak kemudahan dalam berbagai bidang keilmuan. Salah satu teknologi yang mengalami perkembangan pesat adalah teknologi pengolahan data. Hal ini ditunjang oleh perkembangan teknologi komputer, baik perangkat keras (hardware) maupun perangkat lunak (software). Salah satu teknologi pengolahan data yang dipakai dalam penelitian ini adalah Sistem Informasi Geografis (SIG). Untuk dapat melakukan proses pengolahan data dengan SIG, data yang akan diolah harus diatur dalam bentuk basis data. III.2 Konsep Dasar SIG III.2.1 Definisi SIG SIG adalah suatu sistem berbasis komputer yang dirancang khusus, yang mempunyai kemampuan untuk mengelola data : pengumpulan, penyimpanan, pengolahan, analisis, pemodelan dan penyajian data spasial (keruangan) dan data non-spasial/atribut (tabular/tekstual), yang mengacu pada lokasi di permukaan bumi (data bergeoreferensi) [jusmady dan Taylor, 1996]. Pada dasarnya SIG adalah suatu sistem yang terdiri dari komponen-komponen yang saling terkait untuk mencapai satu tujuan, berdasarkan data geografis yang bergeoreferensi. Kedua jenis data, baik spasial maupun non spasial disimpan dalam sebuah basis data (database). III.2.2 Komponen Sistem Informasi Geografis III.2.2.1 Hardware SIG membutuhkan komputer untuk penyimpanan dan pemroresan data. Ukuran dari sistem komputerisasi bergantung pada tipe SIG itu sendiri. SIG dengan skala yang kecil hanya membutuhkan PC (personal computer) dengan kemampuan rendah dan demikian juga sebaliknya. Ketika SIG yang di buat berskala besar di perlukan spesifikasi komputer yang mempunyai kemampuan besar pula, serta host untuk client machine yang mendukung 26
penggunaan multiple user. Hal tersebut disebabkan data yang digunakan dalam SIG baik data vektor maupun data raster, penyimpanannya membutuhkan ruang yang besar dan dalam proses analisisnya membutuhkan memori yang besar dan prosesor yang cepat. Gambar 3.1 Komponen Hardware dalam GIS (modifikasi dari Mufidah, 2003) Komponen hardware (gambar 3.1) dalam SIG dapat dibagi sebagai berikut: 1. Alat masukan data (digitizer, scanner, keyboard, CD reader, disket reader) 2. Alat penyimpan dan pengolah data (hard disk, tapes, flash disk, CD writer, dsb. dan prosesor) 3. Alat penampil dan penyaji keluaran/informasi (monitor komputer, printer, plotter) III.2.2.2 Software Dalam proses SIG di perlukan software yang menyediakan fungsi tool yang mampu melakukan penyimpanan data, analisis dan menampilkan informasi geografis. Dengan demikian, elemen yang harus terdapat dalam komponen software SIG adalah: Tool untuk melakukan input dan transformasi data geografis Sistem Manajemen Basis Data (DBMS) Tool yang mendukung query geografis, analisis dan visualisasi 27
Graphical User Interface (GUI) untuk memudahkan akses pada tool geografi. Inti dari software SIG adalah kemampuan menyediakan fungsi-fungsi untuk penyimpanan, pengaturan, link, query dan analisis data geografi. Beberapa contoh software SIG adalah ArcView, MapInfo, ArcInfo untuk SIG; CAD system untuk entry graphic data; dan ERDAS serta ER-MAPPER untuk proses remote sensing data. Modul dasar perangkat lunak SIG: modul pemasukan dan pembetulan data, modul penyimpanan dan pengorganisasian data, modul pemrosesan dan penyajian data, modul transformasi data, atau modul interaksi dengan pengguna (input query) III.2.2.3 Brainware/pengguna Pengguna adalah orang yang menjalankan sistem meliputi pengoperasian dan pengembangan dari sistem. Kategori orang yang menjadi bagian dari SIG ini ada beragam, misalnya operator, analis, programmer, database administrator bahkan stakeholder. III.2.2.4 Data III.2.2.4.1 Jenis data dalam SIG Secara umum, dalam SIG ada dua jenis data yang diolah, yaitu data spasial dan data atribut. Model data spasial memerlukan metoda-metoda tertentu untuk efektifitas dan efisiensi dalam pengolahannya. Ada dua model data yang umum digunakan dalam data spasial, yaitu model data raster dan model data vektor (Gambar 3.2). Model data raster menggambarkan ruang dua dimensi dalam bentuk matriks yang terdiri atas grid sel (pixel) segi empat yang teratur dalam baris dan kolom. Tiap pixel menggambarkan bagian-bagian permukaan bumi, dimana jenis dan nilai cirinya berbentuk segi empat yang diberi label dan direkam. Resolusi data raster ditentukan oleh ukuran pixe-nya. Model data vektor adalah suatu harga ruang dua dimensi yang diwakili oleh suatu harga kontinu dan teliti yang merupakan tampilan dari suatu posisi feature geografi. Dalam model data vektor, daerah pada data diasumsikan sebagai ruang koordinat kontinu dimana posisi-posisi obyek dapat ditentukan sesuai dengan kenampakan aslinya. 28
Model data raster Model data vektor Gambar 3.2 Model data dalam GIS (Neteler dan Mitasova, 2004) Secara umum, bumi dan semua featurenya berada dalam ruang dan waktu 3 dimensi, akan tetapi dalam aplikasi SIG data yang dipakai adalah hasil proyeksi benda 3 dimensi ke dalam bidang datar 2 dimensi. Elevasi, sebagai dimensi ketiga biasanya disimpan dalam layer terpisah yang merepresentasikan permukaan dalam ruang 3 dimensi. Dimensi data spasial dapat berupa titik, garis, area, dan permukaan yang dapat dijeaskan sebagai berikut (Gambar 3.3): Titik/point : berbentuk titik dengan dimensi nol dengan koordinat x,y,z. Contoh : letak titik bor. Garis/line : merupakan kumpulan koordinat berdimensi satu, yang mempunyai titik awal dan titik akhir. Contoh : garis sesar. Area/polygon : merupakan kumpulan koordinat bedimensi dua, yang membentuk area dengan titik awal dan titik akhir yang bertemu pada satu titik. Contoh: sebaran litologi. Permukaan/surface : merupakan area dengan dengan koordinat x,y,z berdimensi tiga. Contoh : bentuk tubuh gunungapi Titik Garis Area Permukaan Gambar 3.3 Dimensi data spasial dalam GIS (Neteler dan Mitasova, 2004) 29
Selain data spasial yang bersifat kuantitatif, dalam SIG juga terdapat data atribut yang bersifat kualitatif yang berfungsi sebagai penjelasan atau deskripsi dari data spasial (gambar 3.4). Data ini biasanya berupa keterangan, kalimat, angka atau tabel dengan format alfabetik maupun numerik. Data spasial berupa titik Data atribut Gambar 3.4 Perbedaan data spasial dan data atribut (Neteler dan Mitasova, 2004) III.2.2.4.2 Sumber data dalam SIG Sumber data dalam SIG bisa berasal dari pengamatan langsung (teristris), pengindraan jauh, maupun data dari penelitian terdahulu berupa peta, tabel, maupun data statistik. Berikut ini penjelasan masing-masing sumber data: 1. Survei lapangan: pengukuran fisik (land marks), pengambilan sampel (litologi, fosil, struktur, dll.), pengumpulan data non-fisik (data sosial, politik, ekonomi dan budaya). 2. Sensus: dengan pendekatan kuesioner, wawancara dan pengamatan; pengumpulan data secara nasional dan periodik (sensus jumlah penduduk, sensus kepemilikan tanah). 3. Statistik: merupakan metode pengumpulan data periodik/ per interval waktu pada stasiun pengamatan dan analisis data geografi tersebut, contoh: data curah hujan. 4. Tracking: merupakan cara pengumpulan data dalam periode tertentu untuk tujuan pemantauan atau pengamatan perubahan, contoh: kebakaran hutan, gunung meletus, debit air sungai. 5. Penginderaan jarak jauh (indraja): merupakan ilmu dan seni untuk mendapatkan informasi suatu obyek, wilayah atau fenomena melalui analisis data yang 30
diperoleh dari sensor pengamat tanpa harus kontak langsung dengan obyek, wilayah atau fenomena yang diamati (Lillesand & Kiefer, 1994). III.2.2.4.3 Pengolahan data dalam SIG SIG merupakan perangkat pengelolaan basis data (DBMS = Data Base Management System) [gambar3.5] dimana interaksi dengan pemakai dilakukan dengan suatu sistem antar muka dan sistem query dan basis data dibangun untuk aplikasi multiuser. Kelebihan sistem ini yaitu, dapat mengelola data spasial dan data non-spasial sekaligus. Dari keterangan tersebut dapat kita simpulkan definisi basis data SIG, yaitu posisi dan hubungan topologi, data spasial dan non- spasial, yang merupakan gambaran obyek dan fenomena geografis obyek, dikaitkan dengan koordinat bumi. Dalam membuat basis data SIG (gambar 3.5), syarat yang harus dipenuhi adalah kompilasi data dengan volum kecil dengan klasifikasi data yang baik; penyajian yang akurat; mudah dan cepat dalam pencarian kembali (data retrieval) dan penggabungan (proses komposit). Gambar 3.5 Diagram alir pembuatan basis data GIS (Modifikasi dari Husein, 2003) Untuk memenuhi kriteria di atas perlu dilakukan langkah-langkah sebagai berikut: 31
1. Penyiapan data: data dikumpulkan, dikonversi, diklasifikasi, disunting dan ditransformasi dalam basis data. 2. Pembentukan format data keruangan (spasial): dijitisasi peta (di atas peta / discreen monitor), interpretasi citra dijital dan konversi raster ke vektor secara otomatis penuh atau sebelumnya di-scan dulu, import dari sumber lain. 3. Pembuatan lapis data(layer) pada basis data SIG: lapis data dibuat sesuai dengan temanya: penggunaan lahan, jenis tanah, topografi, populasi penduduk, ada data primer (topografi, perairan/laut/sungai, pencacahan penduduk, hujan, suhu, kelembaban) dan sekunder (sudah diproses sebagai informasi). III.3 Pembuatan Basis Data SIG III.3.1 Penyiapan data Data yang digunakan dalam teknologi analisis dengan SIG yang disusun dalam basis data sangat bergantung pada : cara / metoda perolehan data, pemilik data, format dan skala data, sistem proyeksinya dan sebagainya. Ada tiga macam sumber data yaitu : fungsi, grafis dan atribut. Sumber data berdasarkan fungsi diperoleh berdasarkan cara/metode perolehan, pengumpul, penilik, format, skala, sistem proyeksi dan lain-lain. Perolehan data grafis dengan berbagai cara : survei/ pegukuran lapangan yang ditransformasi dalam bentuk digital, digitasi peta, ploting secara langsung dalam bentuk digital, dari hasil scanning (citra foto udara / satelit), dan sebagainya. Sedangkan perolehan data atribut dengan berbagai cara juga, seperti : survei lapangan untuk mengetahui ciri/atribut suatu masalah, diturunkan dari data / informasi lain (misalnya : nama sungai dan batas administrasi diturunkan dari peta topografi), pengolahan berdasarkan arsip, keterangan, laporan, tabel statistik dan sebagainya. Data untuk keperluan SIG dapat pula diperoleh dari badan-badan atau instansiinstansi pemroduksi dan / atau pemilik data / peta : peta topografi dan foto udara skala sedang diperoleh dari Badan Koordinasi Survei dan Pemetaan Nasional (BAKOSURTANAL), tata guna lahan dan foto udara skala besar dari Badan Pertanahan Nasional (BPN), peta utilitas skala besar dari Departemen Pekerjaan Umum, data dan peta dari proyek tertentu, data dan tabel statistik dari Biro Pusat Statistik (BPS) dan terakhir data hasil model numerik / matematik dari ahli-ahli pemodelan. 32
Permasalahan yang dihadapi dalam operasi teknologi SIG antara lain : masalah standardisasi data, proses akusisi data, proses pencarian kembali / retriiial data yang disimpan dalam storage, dan manipulasi data. Operasi SIG semacam ini dikenal dengan peta aljabar (map algebra) atau peta model (map modelling), yang banyak digunakan, khususnya pada analisis / pemodelan spasial SIG berbasis raster. Dalam analisis SIG sering dilakukan pembobotan fungsi dari tingkat pengaruhnya terhadap penentuan wilayah potensial, dilakukan secara proporsional berdasarkan hipotesis yang telah dirumuskan sebelumnya. Selanjutnya fungsi-fungsi dasar pengolahan data spasial dijalankan sesuai dengan model konseptual yang telah ditentukan. Fungsifungsi dasar pengolahan data non spasial (operasi data) dan data spasial (operasi peta) adalah : aritmatik (penambahan, pengurangan, perkalian, pembagian) matematik (logaritma, pangkat, akar, dan lain-lain), boolean (and, or, xor, not) dan operasi khusus (reklasifikasi, overlay, proximity, dan lain-lain). Penyiapan data untuk kepentingan SIG perlu memperhatikan : kebutuhan dan sumber daya yang tersedia, aplikasi dan proses-proses yang diperlukan, fungsi sistem, isi basis data, desain basis data, perangkat lunak dan keras dan permasalahan organisasi kelembagaan. Untuk optimalisasi dalam penyimpanan basis data dalam aplikasi SIG, perlu diperhatikan tahapan pekerjaan sebagai : 1. Identifikasi pekerjaan dan ketersediaan data 2. Penyederhanaan pekerjaan melaui pembobotan menurut kriteria yang telah ditetapkan dan mengekstrasi faktor-faktor yang berpengaruh pada data yang tersedia. 3. Menyiapkan diagram alir kerja yang menggambarkan deskripsi model atau urut-urutan proses secara sistematik berdasarkan model konseptual. 4. Implementasi model deskripsi dengan menggunakan fungsi-fungsi dasar pengolahan data spasial (operasi data) yang tersedia pada perangkat lunak SIG, dikenal dengan model komputatif (computatif model). 5. Menerapkan model komputatif pada perangkat lunak SIG yang digunakan untuk memperoleh hasil analisis / pemodelan. 6. Menentukan organisasi dan strukturisasi data 33
7. Memperhitungkan kemampuan pelaksana / sumberdaya manusia 8. Mempersiapkan perangkat lunak dan perangkat keras yang mendukung 9. Menentukan cara dan jenis dalam pemasukan dan pengolahan data dengan memperhatikan format agar kompatibel dengan perangkat lunak yang digunakan dan data keluaran yang diinginkan. Aplikasi SIG dengan dukungan piranti komputer ada 3 (tiga) macam operasi overlay yaitu : 1. Raster - Raster 2. Raster - Vektor 3. Vektor - Vektor Untuk memperoleh iniformasi dari aplikasi SIG ada beberapa langkah yang perlu ditempuh yaitu : Inventarisasi / pemetaan dijital Penelusuran / query sistem informasi Analisis / pemodelan spasial III.3.2 Dijitasi Peta Layer data/peta dalam teknologi SIG harus berbentuk dijital. Oleh karenanya ada beberapa langkah penyediaan melalui dijitasi untuk memperoleh data vektor dan scanning untuk memperoleh data raster dengan cara sebagai berikut : Dijitasi peta yaitu menterjemahkan kenampakan/feature peta menjadi peta dijital. Merubah format hard copy foto udara melalui analisis informasi untuk deliniasi kenampakan yang diinginkan, baru kemudian didijitasi. Proses citra (image processing) dari citra satelit untuk memperoleh informasi bentuk data raster. Informasi hasil proses citra dapat didijitasi untuk memperoleh data vektor. Data survey lapangan menggunakan GPS, untuk memperoleh koordinat data lebih akurat (lokasi lebih tepat). Data spasial lain dapat diimport dari pengolahan data lain, misalnya hasil kontur, hasil pemodelan dan sebagainya. 34
III.3.3 Pembuatan Layer Tematik Yang dimaksud dengan konsep layer dalam SIG adalah konsep pemisahan data spasial dalam lapis-lapis data yang homogen. Jenis data dalam layer dinyatakan dalam feature atau kenampakan dan tematik atau tema/kesesuaian. Pemisahan informasi berdasarkan layer dimaksudkan untuk : Membangun organisasi feature berelasi Meminimalkan jumlah atribut setiap feature Memudahkan perbaikan dan pemeliharaan layer Penyederhanaan tampilan peta : feature dari gambar, label dan simbol Memudahkan proses analisis : baik overlay / tumpang susun maupun buffer Konsep layer diturunkan dari peta kerja yang digunakan, misalnya peta topografi dapat diturunkan menjadi layer-layer : kemiringan, tekstur tanah, tutupan lahan, tinggi tempat, sungai, jalan dan sebagainya. Layer dibedakan menurut susunan informasi menjadi 3 (tiga) yaitu (gambar ) : Layer titik : kota, lokasi pengambilan sampel. Layer garis : jalan, sungai, struktur geologi. Layer poligon : litologi, fisiografi, gunungapi Kuarter, gunungapi Tersier. Layer permukaan / surface : gunung / pegunungan. 35