PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN RUTE TERPENDEK JALUR EVAKUASI TSUNAMI DENGAN ALGORITMA ANT COLONY (STUDI KASUS: BELAWAN) SKRIPSI EKO VERDIANTO 081401034 PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN RUTE TERPENDEK JALUR EVAKUASI TSUNAMI DENGAN ALGORITMA ANT COLONY (STUDI KASUS: BELAWAN) SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Komputer EKO VERDIANTO 081401034 PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
PERSETUJUAN Judul : PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN RUTE TERPENDEK JALUR EVAKUASI TSUNAMI DENGAN ALGORITMA ANT COLONY (STUDI KASUS: BELAWAN) Kategori : SKRIPSI Nama : EKO VERDIANTO Nomor Induk Mahasiswa : 081401034 Program Studi : SARJANA (S1) ILMU KOMPUTER Departemen Fakultas Komisi Pembimbing : : ILMU KOMPUTER : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI (FASILKOM-TI) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, 16 April 2013 Pembimbing II, Pembimbing I, Ade Candra, S.T., M.Kom Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP: 197909042009121002 NIP: 196203171991021001 Diketahui/Disetujui oleh Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua, Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 196203171991031001
PERNYATAAN PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN RUTE TERPENDEK JALUR EVAKUASI TSUNAMI DENGAN ALGORITMA ANT COLONY (STUDI KASUS: BELAWAN) SKRIPSI Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, 16 April 2013 EKO VERDIANTO 081401034
PENGHARGAAN Alhamdulillah. Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer, Program Studi Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi. Kemudian Shalawat dan salam penulis ucapkan kepada Rasulullah Muhammad SAW. Pada pengerjaan skripsi dengan judul Perancangan Sistem Penentuan Rute Terpendek Jalur Evakuasi Tsunami dengan Algoritma Ant Colony, penulis menyadari bahwa banyak campur tangan pihak yang turut membantu dan memotivasi dalam pengerjaannya. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, MSc(CTM). Sp.A(K), selaku Rektor. 2. Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informas. 3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom, selaku Ketua Program Studi Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara. 4. Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc., M.Sc selaku Sekretaris Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom dan Bapak Ade Candra S.T., M.Kom selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan dan motivasi kepada penulis dalam pengerjaan skripsi ini. 6. Bapak Drs. Muhammad Firdaus, M.Si dan Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc., M.Sc. sebagai dosen penguji yang telah memberikan saran dan kritik kepada penulis dalam penyempurnaan skripsi ini. 7. Seluruh dosen Program Studi S1 Ilmu Komputer Fasilkom-TI USU dan semua pegawai Program Studi S1 Ilmu Komputer Fasilkom-TI USU. 8. Ayahanda Bambang Joko Prasetyo dan Ibunda Kasihati yang telah memberikan do a, dukungan, perhatian serta kasih sayang yang tulus serta pengorbanan yang tidak ternilai harganya. 9. Teman-teman seperjuangan mahasiswa S1-Ilmu Komputer stambuk 2008, Tengku Surya Pramana, Zainuddin Siregar, Ahmad Royhan P.S, Nurul Akhmaliyah, Siska
Anggraini, Brikson, Mirnawati, Nassan Siregar dan teman-teman lain yang telah memberikan motivasi, arahan dan perhatiannya. 10. Teman-teman Asisten Laboratorium (IKLC), Ramrudin, Arifin, Fauzana, Isman Santoso, Mahadi Z, Basrah Nasution, Mhd. Arisandy Pratama, Azizah Mei Sari Sebayang, Nurhennida, dan asisten laboratorium yang lainnya yang telah memberikan semangat dan dorongan. 11. Adik-adik angkatan 2009 yang telah membakar semangat untuk menyelesaikan penyelesaian skripsi ini. 12. Semua pihak yang terlibat langsung ataupun tidak langsung yang tidak dapat penulis ucapkan satu per satu yang telah membantu penyelesaian skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis menerima saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Sehingga dapat bermanfaat bagi kita semuanya. Medan, 16 April 2013 Eko Verdianto
ABSTRAK Tahun 2004, Indonesia dikejutkan oleh tragedi tsunami yang menghancurkan sebagian besar pesisir pantai utara Sumatera, terutama kota Banda Aceh. Tsunami tersebut menyebabkan sekitar lebih dari 230.000 jiwa meninggal. Upaya evakuasi diperlukan untuk mencegah terjadinya korban akibat tsunami, oleh karena itu rute evakuasi yang efektif perlu dibuat. Teknologi informasi yang semakin berkembang memungkinkan pengaplikasian sistem informasi geografis untuk penentuan jalur evakuasi tsunami. Salah satu metode yang dapat digunakan pada sistem informasi geografis untuk mencari rute yang tepat yang dapat dijadikan jalur evakuasi tsunami adalah Algoritma Ant Colony. Algoritma Ant Colony atau disebut juga Ant Colony Optimization (ACO), merupakan metode pencarian metaheuristik yang diinspirasi oleh perilaku semut dalam menyelesaikan permasalahan optimisasi, termasuk dalam permasalahan pencarian rute terpendek. Algoritma Ant Colony dapat digunakan untuk mencari rute terpendek menuju tempat yang aman dari tsunami, sehingga dapat digunakan sebagai jalur evakuasi. Pengujian pada daerah belawan terbukti bahwa sistem dapat menghasilkan rute terpendek yang dapat dijadikan sebagai jalur evakuasi tsunami. Sistem memerlukan waktu sekitar 1 menit 22.4 detik untuk mendapatkan rute terpendek tersebut. Katakunci : Algoritma Ant Colony, Algoritma Ant Colony System, ArcView GIS 3.3, Sistem Informasi Geografis, Rute Terpendek.
DESIGN OF SHORTEST PATH DETERMINATION SYSTEM FOR TSUNAMI EVACUATION ROUTE WITH ANT COLONY ALGORITHM (CASE STUDY: BELAWAN) ABSTRACT In 2004, Indonesia struck by the tsunami tragedy that destroyed most of the northern coast of Sumatra, especially the city of Banda Aceh. The tsunami left an estimated more than 230,000 people dead or missing persons list. Evacuation effort is needed to prevent the victims of the tsunami, therefore an effective evacuation routes need to be made. With the growing of the information technology, allows us to apply geographic information systems for determining tsunami evacuation routes. One method that can be used in geographic information system to find the exact route that can be used as a tsunami evacuation route is the Ant Colony Algorithm. Ant Colony Algorithm also called Ant Colony Optimization (ACO), a metaheuristic search methods that are inspired by the behavior of ants in solving optimization problems, including the problem for searching the shortest route. Ant Colony Algorithm is used to generate the shortest route to get to the safe haven from the tsunami, so it can be used as an evacuation route. The testing at belawan is shown that system can determine a shortest path which can be used as tsunami evacuation route. The system takes about 1 minute 22.4 seconds to determine the shortest path. Keywords : Ant Colony Algorithm, Ant Colony System Algorithm, Arc View GIS 3.3, Geographic Information System, Shortest Path.
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar ii iii iv vi vii viii x xi Bab 1 Bab 2 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 3 1.3 Batasan Masalah 4 1.4 Tujuan Penelitian 4 1.5 Manfaat Penelitian 5 1.6 Metode Penelitian 5 1.7 Sistematika Penulisan 6 Tinjauan Pustaka 2.1 Tsunami 8 2.2 Graph 10 2.2.1 Macam-macam Graph Menurut Arah dan Bobotnya 10 2.3 Algoritma Ant Colony 12 2.3.1 Ant Colony System (ACS) 13 2.3.1.1 Aturan Transisi Status 14 2.3.1.2 Aturan Pembaruan Pheromone Lokal 15 2.3.1.3 Aturan Pembaruan Pheromone Global 15 2.3.1.4 Penjelasan Alur Kerja Algoritma Ant Colony System 16 2.4 Sistem Informasi Geografis 18 2.4.1 Komponen Sistem Informasi Geografis 19 Bab 3 Analisis Dan Perancangan Sistem 3.1 Analisis Sistem 21 3.1.1 Analisis Masalah 21 3.1.2 Analisis Kebutuhan Sistem 22 3.1.2.1 Kebutuhan Fungsional Sistem 22 3.1.2.2 Kebutuhan Non-Fungsional Sistem 22 3.1.3 Pemodelan 23 3.1.3.1 Use Case Diagram 23 3.1.3.2 Activity Diagram 24 3.1.3.2.1 Activity Diagram Tampil Peta Belawan 24 3.1.3.2.2 Activity Diagram Pencarian Rute 26
3.1.3.3 Sequence Diagram 28 3.1.3.3.1 Sequence Diagram Tampil Peta Belawan 28 3.1.3.3.2 Sequence Diagram Pencarian Rute 29 3.2 Perancangan Sistem 30 3.2.1 Antarmuka Tampil Peta Belawan 30 3.2.2 Antarmuka Pencarian Rute 31 Bab 4 Bab 5 Implementasi Dan Pengujian Sistem 4.1 Implementasi Sistem 33 4.1.1 Implementasi Algoritma Ant Colony System 33 4.1.1.1 Proses Pencarian Rute Terpendek Titik t95 36 4.1.2 Tampilan Peta Belawan 53 4.1.2 Tampilan Pencarian Rute 55 4.2 Pengujian Sistem 59 4.2.1 Pengujian Sistem dengan Radius 4 km 60 4.2.2 Pengujian Sistem dengan Radius 5 km 61 4.2.3 Pengujian Sistem dengan Radius 7 km 63 Kesimpulan Dan Saran 5.1 Kesimpulan 66 5.2 Saran 66 Daftar Pustaka 67 LAMPIRAN A: Listing Program A-1
DAFTAR TABEL Halaman 3.1 Dokumentasi Naratif Use Case Lihat Peta Daerah Belawan 24 3.2 Dokumentasi Naratif Use Case Proses Pencarian Rute 26 4.1 Daftar Atribut Jalan pada Daerah Belawan 35 4.2 Hasil Siklus 1 49 4.3 Daftar Atribut Jalan yang Telah Diupdate 51 4.4 Hasil Pengujian Sistem dengan Nilai Inputan Radius 4 km 60 4.5 Hasil Pengujian Sistem dengan Nilai Inputan Radius 5 km 62 4.6 Hasil Pengujian Sistem dengan Nilai Inputan Radius 7 km 63
DAFTAR GAMBAR Halaman 2.1 Tsunami saat Menerjang Daratan 9 2.2 Graph dengan 4 verteks dan 5 edges 10 2.3 Graph berarah dan berbobot 11 2.4 Graph tidak berarah dan berbobot 11 2.5 Graph berarah dan tidak berbobot 11 2.6 Graph tidak berarah dan tidak berbobot 12 2.7 Flowchart Ant Colony System 17 3.1 Diagram Ishikawa untuk Analisis Permasalah Sistem 22 3.2 Use Case Diagram Sistem Penentuan Rute Terpendek Jalur Evakuasi Tsunami 24 3.3 Activity Diagram Tampil Peta Belawan 25 3.4 Activity Diagram Pencarian Rute 27 3.5 Sequence Diagram Tampil Peta Belawan 28 3.6 Sequence Diagram Pencarian Rute 29 3.7 Rancangan Antarmuka Tampil Peta Belawan 30 3.8 Rancangan Antarmuka Pencarian Rute 32 4.1 Tampilan Titik t95 pada Peta Belawan 34 4.2 Tampilan Peta Belawan 53 4.3 Detail Keterangan Legenda 54 4.4 Keterangan Komponen Legenda pada Peta 54 4.5 Tampilan Detail Legenda dan Detail Komponen Legenda 55 4.6 Tampilan Pencarian Rute 55 4.7 Titik Acuan yang Berada di Radius Tsunami 56 4.8 Tampilan Message Box Rute Ditemukan 56 4.9 Rute Terpendek Ditampilkan pada Peta Daerah Belawan 57 4.10 Message Box Konfirmasi Pencarian Ulang 57 4.11 Informasi Rute 57 4.12 Message Box Informasi Kompoen Rute Terpendek 58 4.13 Informasi Komponen Rute Terpendek Ditampilkan 58 4.14 Hasil Pencarian Rute Kawasan t95 pada Radius 4 km 61 4.15 Hasil Pencarian Rute Kawasan t151 pada Radius 5 km 62 4.16 Hasil Pencarian Rute Kawasan pada Radius 7 km 65