BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan manusia untuk memenuhi hajat hidupnya semakin meningkat dari waktu ke waktu. Hal ini erat berkaitan dengan keinginan manusia untuk meningkatan mutu kehidupannya menjadi semakin menjadi lebih baik. Seiring dengan meningkatnya pertumbuhan ekonomi, perubahan pendapatan dan konsumsi menyebabkan bertambahnya kebutuhan hidup, termasuk kebutuhan akan sumberdaya lahan dan akhirnya mendorong terjadinya perubahan penggunaan lahan (Wahyunto, 2001). Sebagai contoh, meningkatnya kebutuhan akan ruang tempat hidup, transportasi dan tempat rekreasi akan mendorong terjadinya perubahan penggunaan lahan. Perubahan penggunaan lahan adalah bertambahnya suatu penggunaan lahan dari satu sisi penggunaan ke penggunaan yang lainnya diikuti dengan berkurangnya tipe penggunaan lahan yang lain dari suatu waktu ke waktu berikutnya, atau berubahnya fungsi suatu lahan pada kurun waktu yang berbeda. (Wahyunto, 2001). Kebutuhan manusia akan lahan semakin meningkat sejalan dengan pertumbuhan penduduk ada dan kegiatan sosial ekonomi yang menyertainya. Karakteristik dari lahan yang terbatas serta dinamika perkembangan aktivitas dari manusi menyebabkan terjadi pergeseran fungsi-fungsi lahan (Kustiwan dan Anugrahani, 2000; Giyarsih, 2001). Salah satu contoh pergeseran fungsi lahan adalah fenomena semakin berkurangnya lahan terbuka hijau karena perluasaan lahan terbangun yang terjadi pada daerah yang mengalami urbanisasi memberikan konsekuensi logis bahwa semakin besar perubahan penggunaan lahan hutan, pertanian dan daerah resapan air menjadi penggunaan perkotaan (non-pertanian) memberikan dampak terhadap kerusakan lingkungan. Adanya kondisi seperti ini membutuhkan upaya penanganan yang bersifat preventif dalam perencanaan penggunaan lahan. Sehingga dengan perencanaan 1
penggunaan lahan yang dibuat dapat tetap mempertahankan kelestarian dari lingkungan sekitar. Proses perencanaan bertujuan memaksimumkan segala sumber daya yang ada dalam suatu wilayah dalam rangka meningkatkan taraf hidup dan kesejahteraan penduduknya, dengan beban masyarakat yang minimum. Perencanaan diawali dengan proses menganalisis faktor-faktor yang relevan, termasuk didalamnya adalah memprediksikan faktor-faktor yang tidak dapat dikendalikan seperti fenomena perubahan lahan. Tujuannya agar pembuat kebijakan secara dini dapat melakukan antisipasi seandainya perkembangan faktor-faktor tidak terkendali yang dimaksud, mengarah kepada hal yang negatif. (Tarigan, 2004). Dengan demikian diperlukan suatu bahan pertimbangan dalam merencanakan penggunaan lahan. Salah satunya adalah dengan membentuk model prediksi perubahan lahan. Dalam penulisan tugas akhir ini pembuatan model prediksi ini, menggunakan metode Monte Carlo untuk memperoleh prediksi lokasi perubahan lahan yang selanjutnya dapat digunakan sebagai salah satu bahan pertimbangan tersebut. 1.2 Identifikasi Masalah Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa prediksi perubahan lahan adalah hal yang sangat penting dalam proses perencanaan. Namun, memprediksi perubahan lahan di masa yang akan datang adalah hal yang cukup sukar diimplementasikan. Hal ini dikarenakan perubahan penggunaan lahan yang terjadi, lebih disebabkan oleh adanya kebutuhan dan keinginan manusia. Permasalahnnya prilaku manusia dari manusia itu sendiri didalam menggunakan lahannya adalah komponen cukup sulit untuk diperkirakan. Akibatnya, perubahan dari satu kelas lahan ke kelas lahan lainnya memiliki kemungkinan yang sangat acak sehingga sangat sulit sukar untuk diprediksikan. Metode monte carlo adalah suatu metode komputasional yang digunakan untuk mensimulasikan berbagai pola atau prilaku dari sistem secara fisis dan matematis. Metode simulasi pada monte carlo merupakan metode simulasi stokastik yang non-deterministik untuk beberapa keperluan yang berkaitan dengan munculnya 2
suatu kemungkinan akan kejadian yang acak. Dengan demikian, permasalahan yang dihadapi dalam penelitian ini adalah bagaimana mememanfaatkan metode monte carlo untuk menggambarikan pola spasial di masa yang akan datang. 1.3 Tujuan dan Manfaat Tujuan utama dari penelitian tugas akhir ini adalah untuk mengkaji pemanfaatan metode Monte Carlo untuk analisis perubahan lahan secara spasial dengan studi kasus Wilayah Bandung. Metode ini diterapkan dengan sasaran dapat membentuk model prediksi perubahan lahan yang memberikan gambaran pola distribusi lahan secara spasial pada masa mendatang. Proses pemodelan menghasilkan dua jenis model perubahan lahan yakni, model prediksi alokasi dan prediksi lokasi pada tahun prediksi yang sama. Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian tugas akhir adalah untuk memberikan informasi mengenai prediksi distribusi penggunaan lahan di masa mendatang yang dapat dijadikan acuan bagi pemerintah untuk menentukan kebijakan-kebijakan dalam perencanaan penggunaan lahan. 1.4 Ruang Lingkup Kajian Ruang lingkup kajian dari penelitian ini adalah : 1. Studi kasus meliputi Wilayah Bandung, yang terdiri dari Kota Bandung beserta Kabupaten Bandung (termasuk Kota Cimahi). 2. Data yang digunakan berupa data tutupan lahan Wilayah Bandung berformat raster untuk tahun 1994, tahun 1997, dan tahun 2001. Data ini bersumber dari citra satelit Landsat TM dengan resolusi spasial 30 x 30 m. 3. Data diasumsikan dapat bertampalan secara tepat untuk posisi piksel yang sama, atau meskipun terjadi pergeseran, nilainya masih bisa ditoleransi. 4. Laju perubahan penggunaan lahan dalam rentang waktu 1997-2001 diasumsikan sama dengan perubahan penggunaan lahan dalam rentang waktu 1994-1997, karena sistem yang dapat dimodelkan dengan Rantai Markov harus memiliki nilai peluang transisi yang sama untuk setiap periode waktu. 3
5. Proses simulasi pembentukan citra prediksi hanya dilaksanakan satu kali iterasi dengan asumsi hasil yang diperoleh sudah cukup mewakili proses simulasi secara keseluruhan. 1.5 Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Studi literatur untuk memahami pemodelan menggunakan metode Monte Carlo dan juga untuk memahami peranan model Rantai Markov. Dalam hal ini sebelum melakukan pengolahan dan pemodelan terhadap data maka dilakukan terlebih dahulu studi literatur untuk pemahaman akan dasar-dasar dari pemodelan menggunakan metode Monte Carlo. 2. Pengolahan data dan pemodelan. Pengolahan data dan pemodelan ini dilakukan sesuai dengan model Rantai Markov yang dikombinasikan dengan metode Monte Carlo untuk memperoleh citra prediksi. Citra prediksi yang diperoleh ini, selanjutnya di validasi dengan menggunakan data tutupan lahan existing pada tahun 2001 yang diasumsikan sebagai tahun prediksi. 3. Analisis terhadap hasil pemodelan. Analisis ini dilakukan terhadap pemodelan dimana akan dilihat kesesuaian hasilnya antara hasil perhitungan alokasi luas masing-masing kelas Penggunaan lahan dari Model Rantai Markov dengan hasil pemodelan citra prediksi dengan model Monte Carlo. Selain itu juga dilihat kesesuaian hasil antara hasil pemodelan citra prediksi dengan citra eksisting. Dengan melihat kesesuaian hasil tersebut akan diperoleh kesimpulan sejauh mana kesesuaian model Monte Carlo yang diterapkan untuk memperoleh citra prediksi. 4. Penarikan kesimpulan dari hasil pemodelan. Setelah dilakukan analisis, proses selanjutnya ditarik suatu kesimpulan berkaitan dengan penelitian yang telah dibuat. 4
Secara umum metode pengolahan data citra sampai diperoleh hasil pemodelan berupa distribusi luas lahan serta citra prediksi adalah sebagai berikut. Tutupan Lahan Tahun 1994 Tutupan Lahan Tahun 1997 Tutupan Lahan Tahun 2001 Peluang Perubahan Tiap Kelas Lahan Prediksi Alokasi Lahan Tahun 2001 I M P L E M E N T A S I R A N T A I M A R K O V I M P L E M E N T A S I M O N T E C A R L O Tag Numbering dalam model Monte Carlo Generates Rondom Number Peluang Transisi setiap piksel citra prediksi Citra prediksi Wilayah Bandung 2001 Validasi Hasil Gambar 1.1 Metodologi Pemodelan Monte Carlo 1.6 Sistematika Penulisan Penulisan tugas akhir ini akan mengikuti sistematika sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN 5
Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan dan manfaat, ruang lingkup kajian, dan metodologi yang digunakan dalam penelitian, serta sistematika dalam penelitian tugas akhir ini. BAB II DASAR TEORI Menguraikan beberapa teori dasar yang berkaitan dengan penelitian tugas akhir ini. Teori yang menjelaskan mengenai tata guna/tutupan lahan adalah yang pertama diuraikan. Kemudian diuraikan mengenai metode Monte Carlo sebagai model simulasi perubahan, mulai dari pengertian metode Monte Carlo, konsep dasar penerapan metode Monte Carlo, komponen pembentuk dan batasan-batasa dari penerapa metode Monte Carlo. Selanjutanya dijabarkan singkat mengenai sejarah penerapan model Monte Carlo beserta teknis operasinya secara umum. Dasar teori dilanjutkan dengan penjabaran mengenai konsep dari Rantai Markov dan teknis operasinya. Terakhir sedikit diuraikan mengenai Moore neighborhood yang juga dimanfaatkan dalam dalam penerapan model Monte Carlo untuk memperoleh citra prediksi. BAB III IMPLEMENTASI MODEL MONTE CARLO Pada bab ini dijelaskan sistematika proses simulasi perubahan lahan menggunakan metode Monte Carlo. Dalam hal ini dideskripsikan, mengenai proses simulasi untuk memperoleh model prediksi alokasi luas masing-masing kelas lahan. Kemudian untuk membentuk citra prediksi model Monte Carlo dikembangkan dengan mengkombinasikannya dengan konsep Rantai Markov untuk membentuk citra prediksi tahun 2001. Citra prediksi yang diperoleh ini, selanjutnya di validasi dengan menggunakan data tutupan lahan existing pada tahun 2001 yang diasumsikan sebagai tahun prediksi. Proses validasi ini dilakukan deng maksud untk melihat tingkat akurasi lokasional yang diperoleh dari Citra prediksi yang diperoleh dari pemanfaatan metode Monte Carlo. BAB IV ANALISIS Tingkat keberhasilan pemodelan pola spasial dari Penggunaan lahan wilayah Bandung dengan menggunakan metode Monte Carlo menjadi tinjauan pada bab ini. Analisis dimulai dengan melihat terlebih dahulu apakah perubahan penggunaan tutupan lahan memenuhi sifat Rantai Markov atau tidak. Hasil citra 6
prediksi yang diperoleh dengan menggunakan metode Monte Carlo juga dianalisis, sejauh mana keterdekatan hasil citra prediksi yang diperoleh dengan citra eksisting. Terakhir adalah menganalisis seperti apa kecenderungan Penggunaan lahan di Wilayah Bandung dengan berdasarkan citra prediksi hasil simulasi. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini disimpulkan apakah tujuan penelitian yang ditetapkan diawal dapat tercapai atau tidak. Selanjutnya dipaparkan saran-saran yang diharapkan berguna untuk penelitian lebih lanjut. 7