ANALISA PENENTUAN LOKASI BUDIDAYA RUMPUT LAUT DENGAN PARAMETER FISIKA MAUPUN KIMIA MENGGUNAKAN CITRA TERRA MODIS DI DAERAH SELAT MADURA Astrolabe Sian Prasetya 1, Bangun Muljo Sukojo 2, dan Hepi Hapsari Handayani 3 Jurusan Teknik Geomatika ITS-Sukolilo, Surabaya 60111 Email 1 : geonyakimi@yahoo.com ABSTRAK Posisi Indonesia terletak di garis katulistiwa dan merupakan Negara kepulauan yang memiliki 17.508 pulau dengan panjang garis pantai sekitar 81.407 km, dimana dua pertiga dari wilayah Indonesia merupakan laut yang kaya akan sumberdaya alamnya. Perairan laut Indonesia memiliki potensi biota laut yang melimpah dan beraneka ragam. Salah satu sumberdaya hayati yang mempunyai potensi besar adalah ganggang laut atau lebih dikenal dengan sebutan rumput laut. Akan tetapi potensi besar tersebut masih belum termanfaatkan secara maksimal. Dalam penentuan lokasi rumput laut ini dapat diprediksi dari parameter fisika seperti suhu permukaan laut dan sebaran total suspended solid, maupun dari parameter kimia, seperti Distribusi salinitas dan sebaran konsentrasi ph. Pengamatan parameter parameter tersebut dapat diamati dengan satelit oseanografi Terra MODIS. Daerah penelitian ini berada pada daerah Selat Madura Jawa Timur. Dengan menggunakan algoritma ATBD (Algorithm Theoretical Basic Document Modis) 25 untuk menentukan nilai suhu permukaan laut, algoritma Guzman-Santaella 1 untuk menentukan distribusi kandungan total suspended solid, Algoritma Salinitas oleh Man Sing Wong untuk penentuan distribusi salinitas pada daerah penelitian. Berdasarkan hasil pengolahan data, diperoleh bahwa suhu permukaan laut daerah pengamatan tergolong memiliki suhu yang hangat, yaitu berada pada kisaran 23 C - 29 C, kandungan total suspended solid yang dominan berkisar antara 8 16 mg/l, dan kandungan salinitas yang dominan berkisar antara 29 34. Dengan metode zoning 4 parameter, daerah yang sesuai untuk pembudidayaan rumput laut terletak menyebar diseluruh daerah pesisir Jawa Timur dan Madura. Akan tetapi, daerah yang dominan sesuai untuk budidaya rumput laut terletak di pesisir Situbondo, Probolinggo, dan Sumenep. Untuk uji korelasi korelasi untuk SPL memiliki nilai RMS Error = 5,36 C. Uji korelasi kandungan TSS memiliki nilai RMS error = 7,62 mg/l. Uji korelasi SSS memiliki nilai RMS error = 3,44. Kata kunci: Algoritma, Suhu Permukaan Laut, Total Suspended Solid, Salinitas, ph, TERRA MODIS LATAR BELAKANG Negara Indonesia merupakan negara kepulauan yang lebih dari 50% daerahnya adalah perairan. Dari kondisi negara Indonesia yang merupakan kepulauan, perairan merupakan sumber daya alam yang sangat bermanfaat. Kondisi geografis tersebut oleh masyarakat ada yang memanfaatkannya sebagai tempat sarana transportasi, berekreasi, maupun sebagai lahan perkerjaan (Leonidas, 2006). Dimana mengingat Indonesia yang terletak di daerah garis khatulistiwa yang subur baik daratan dan lautan sehingga A-49-1
memiliki sumberdaya hayati maupun non hayati yang melimpah. Karena perairannya yang subur kebanyakan dari masyarakat mengelolanya dalam bidang perikanan dan pembudidayaan tanaman-tanaman laut. Salah satu tanaman laut yang mempunyai potensi besar adalah ganggang laut atau lebih dikenal dengan sebutan rumput laut. Pemilihan lokasi untuk budidaya rumput laut umumnya didasarkan pada spesies yang ingin dikultur dan teknologi yang digunakan, tetapi pada beberapa kejadian urutannya dapat dibalik. Adanya batasan-batasan pada salah satu faktor tersebut, karakteristik perairan yang sesuai akan membatasi pemilihan faktor lain. Beberapa pertimbangan yang yang perlu diperhatikan dalam penentuan lokasi adalah kondisi teknis yang terdiri dari parameter fisika, kimia, dan hal non teknis yang berupa pangsa pasar, keamanan dan sumberdaya manusia (Pillay, 1990). Salah satu kesalahan dalam pengembangan budidaya adalah lingkungan perairan yang tidak cocok. Agar budidaya dapat berkembang dengan baik diperlukan data kondisi perairan yang sesuai (Leonidas, 2006). Dengan pemakaian satelit oseanografi, akan didapatkan parameter-parameter yang dapat membantu untuk prediksi lokasi yang sesuai untuk budidaya rumput laut. Parameter laut baik parameter fisika maupun kimia yang diperlukan seperti suhu permukaan laut (SPL), tingkat endapan suspense (TSS), kedalaman laut, salinitas dan derajat keasaman (ph) yang akan ditentukan dengan pengolahan data penginderaan jauh. Citra satelit yang digunakan dalam pemetaan wilayah perairan Indonesia antara lain citra satelit NOAA-AVHRR, TERRA dan AQUA. Parameter dinamika seperti Total Suspended Solid (TSS), tingkat endapan suspensi, salinitas, dan derajat keasaman (ph) juga diamati dengan menggunakan data satelit Oseanografi untuk mengantisipasi terjadinya perubahan parameter pada daerah yang cocok. Daerah pesisir utara pulau Jawa Timur yang dijadikan sebagai tempat penelitiaan merupakan daerah yang memiliki kriteria yang hampir sesuai untuk budidaya rumput laut. Sehingga untuk melihat perkembangannya dari tahun ke tahun dapat menggunakan ilmu penginderan jauh. Penggunaan penginderaan jauh dapat mencakup suatu cakupan area yang luas dalam waktu bersamaan. Penginderaan jauh dapat digunakan untuk mendeteksi tingginya suhu permukaan laut dan tingkat kecerahan secara cepat, efektif, efisien dan dapat mencakup wilayah yang lebih luas dibandingkan dengan pengukuran langsung yang membutuhkan biaya serta tenaga yang lebih banyak. Permintaan rumput laut Indonesia terus meningkat dari tahun ketahun mengingat banyak kegunaannya. Negara-negara pengimpor rumput laut Indonesia adalah Denmark, Amerika, Hong Kong, Philipina, Perancis, Spanyol, Taiwan, Jepang, Inggris dan beberapa negara lainya.kebutuhan rumput laut dipasar dunia cenderung meningkat dan perkiraan pada tahun 2005 kurang lebih 260 juta ton, tahun 2006 sebanyak 273 juta ton dan sampai tahun 2009 meningkat sekitar 317 juta ton. Sehingga pada tahun 2010 pemerintah Probolinggo menjadikan potensi budidaya rumput laut sebagai salah satu komoditas unggulan. Program budidaya rumput laut ini merupakan diversifikasi usaha dari masyarakat yang tinggal di pesisir laut. Prospek rumput laut ke depan masih sangat bagus untuk menambah pendapatan masyarakat pesisir. Prospek rumput laut ke depan masih sangat bagus untuk menambah pendapatan masyarakat pesisir. Selain itu daerah pesisir Probolinggo memilliki kondisi arus yang lebih tenang dari beberapa daerah di pesisir Utara Jawa sehingga sangat cocok untuk budidaya rumput laut. A-49-2
METODOLOGI Lokasi Penelitian Pada penelitian ini lokasi yang dipilih dalam pengamatannya berada pada daerah perairan Selat Madura. Secara geografis terletak pada 7 16 36 LS - 7 17 20 LS dan 112 56 27 BT - 114 8 48 BT dengan batas di sebelah utara adalah pulau Madura dan dimana arah barat, selatan, dan utara berbatasan dengan pulau Jawa. Lokasi Penelitian Pengolahan Data Gambar 1 Lokasi Daerah Penelitian Gambar 2 Diagram Alir Tahapan Pengolahan Data A-49-3
Gambar 3 Diagram Alir Tahapan Pengolahan Parameter SPL Gambar 4 Diagram Alir Tahapan Pengolahan Parameter TSS A-49-4
Pengolahan Citra Gambar 5 Diagram Alir Tahapan Pengolahan Parameter SSS 1. Algoritma untuk Perhitungan Total Suspended Solid Algoritma yang digunakan untuk pengolahan nilai dari kandungan total suspended solid adalah Algoritma Guzman-Santaella 1 yang memiliki persamaan seperti berikut: TSS = 602.63 * ((0.5157 * MODIS band1) 0.0089) + 3.1481...(1) Dimana pemilihan band 1 pada modis merupakan band yang memiliki spektral yang tepat untuk pengujian nilai pada karakter objek daratan. 2. Algoritma MODIS untuk Suhu Permukaan Laut Algoritma yang digunakan untuk pengolahan nilai dari suhu permukaan laut adalah Algoritma Brown and Minnett (1999) atau yang dikenal sebagai Algorithm Theoretical Basic Document Modis 25 (ATBD 25) yang memiliki persamaan seperti berikut: modis_sst = c1 + c2 * T31 + c3 * T3132 + c4*( sec(θ) -1) * T3132...(2) Dimana: T20 adalah tingkat kecerahan suhu band 20 (BT) T31 adalah tingkat kecerahan suhu band 31 (BT) T32 adalah tingkat kecerahan suhu band 32 (BT) c1, c2, c3 dan c4 adalah koefisien suhu permukaan laut θ adalah sudut zenith satelit HASIL DAN PEMBAHASAN Koreksi Geometrik Citra Hasil koreksi geometrik pada citra TERRA, sebagai berikut memiliki rata-rata RMSerror sebesar 0.272335. Hal ini berarti nilai RMSerror dari koreksi geometrik dalah 1 piksel. Sehingga dengan RMSerror kurang dari 1 piksel dan SoF mendekati nol maka A-49-5
koreksi geometrik ini dianggap sudah memenuhi toleransi yang diberikan (Purwadhi, 2001). Berikut merupakan gambar contoh dari citra yang sudah dilakukan koreksi geomterik. Gambar 6 Citra Terkoreksi Geometrik Pada Bulan Agustus 2010 Pengolahan Suhu Permukaan Laut Dalam penelitian ini, digunakan data emisi band 20, 31 dan 32, selain itu juga sensor zenith dari citra geolokasi untuk mendapatkan suhu permukaan laut. Dari suhu permukaan laut ini di golongkan menjadi 4 bagian, yaitu musim peralihan II, musim barat, musim peralihan I dan musim timur. Musim peralihan II berawal dari bulan Agustus sampai bulan Oktober (Amri 2002). Pada musim ini suhu permukaan laut yang mendominasi yaitu pada kisaran 23 C - 28 C. Untuk musim barat, musim berawal dari bulan November sampai bulan Januari (Amri 2002). Suhu yang dominan pada musim ini berkisar antara 24 C - 28 C. Pada musim peralihan I yang berawal dari bulan Februari sampai bulan April (Amri 2002), memiliki suhu permukaan laut yang dominan dengan kisaran nilai antara 25 C - 29 C. Untuk musim timur yang berawal dari bulan Mei sampai dengan bulan Juli (Amri 2002). Suhu permukaan laut yang terdapat pada musim ini dominan pada kisaran suhu antara 23 C - 27 C. Pengolahan Total Suspended Solid Pada penelitian ini, untuk pengolahan citra dalam mendapatkan nilai kandungan total suspended solid menggunakan algoritma Guzman-Santaella 1 dengan memakai band 1 pada citra. Pembagian pengolahan ini dibagi menjadi 4 musim yaitu musim peralihan II, musim barat, musim peralihan I dan musim timur. Pada musim peralihan II, yang dimulai dari bulan Agustus hingga Oktober, nilai kandungan total suspended solid berkisar antara 8 16 mg/l. Pada musim barat, yang merupakan musim dengan curah hujan tinggi, kandungan total suspended solid yang dominan berkisar antara 8 19 mg/l. Pada musim ini kandungan total suspended solid terlihat lebih tinggi dikarenakan pada bulan ini intensitas curah hujan yang tinggi. Untuk musim peralihan I yang dimulai dari bulan Februari hingga bulan April kandungan total suspended solid yang dominan berkisar antara 15 38 mg/l. Pada musim timur yang dimulai dari bulan Mei sampai Juli, kandungan total suspended solid relatif lebih rendah dari musim yang lainnya. Nilai kandungan total suspended solid yang dominan pada musim ini berkisar antara 5 13 mg/l. A-49-6
Analisa Lokasi Budidaya Rumput Laut Musim Peralihan II Pada musim peralihan ini, dengan suhu yang dominan pada kisaran 23 C - 28 C dengan kandungan total suspended solid dominan pada kisaran 8 16 mg/l, berada di yang berada di daerah pesisir selatan Madura dan disekitar pesisir pasuran dan probolinggo ini memiliki lokasi yang sesuai untuk budidaya. Hal ini beracuan pada hasil penelitian Pratomo, yang menyatakan lokasi yang sesuai untuk budidaya rumput laut memiliki kriteria suhu dengan kisaran 26 C - 28 C dan kandungan total suspended solid lebih kecil dari 20 mg/l. Musim Barat Menurut Amri 2002, musim barat merupakan musim dengan kriteria yang kandungan total suspended solid yang rendah. Pada musim barat ini memiliki kriteria nilai suhu permukaan laut dengan kisaran antara 24 C - 28 C dengan kandungan total suspended solid dominan pada kisaran 8 19 mg/l. Pada musim barat ini daerah yang berpotensi untuk lokasi budidaya rumput laut berada didaerah pesisir Madura dan beberapa pesisir utara Jawa timur bagian Timur, seperti Pasuruan dan Probolinggo. Pada daerah ini terlihat sangat dominan untuk lokasi budidaya rumput laut dikarenakan suhu yang terkandung pada musim ini terlihat stabil meskipun untuk kandungan total suspended solid sedikit lebih tinggi dari pada musim peralihan II. Musim Peralihan I Musim peralihan I merupakan musim peralihan dari musim penghujan menuju musim kemarau. Pada musim peralihan I ini suhu yang dominan berada pada kisaran 25 C - 29 C dengan kandungan total suspended solid dominan pada kisaran 15 38 mg/l. Kriteria daerah tersebut tersebar secara merata pada beberapa daerah di pesisir Jawa Timur. Daerah yang paling sesuai untuk budidaya rumput laut pada musim ini berada pada daerah pesisir selatan Jawa Timur dan beberapa bagian di pesisir utara Jawa Timur bagian barat. Musim Timur Pada musim timur merupakan musim dengan tingkat kesuburan yang tinggi, sama dengan musim peralihan II. Pada musim ini kisaran suhu yang dominan untuk budidaya rumput laut berada pada rentang 23 C - 27 C dengan kandungan total suspended solid 5 13 mg/l. Kriteria seperti ini merupakan kriteria yang sangat sesuai bagi pertumbuhan rumput laut. Daerah yang paling dominan untuk lokasi yang sesuai untuk budidaya rumput laut berada pada pesisir selatan Madura dan pesisir Pasuruan, Probolinggo dan Situbondo. Hal ini karena pada daerah tersebut juga memiliki keterlindungan yang baik dari gelombang laut yang relatif besar, sehingga semakin sedikitnya pengadukan yang terjadi di dalam air yang dapat mengakibatkan semakin besarnya kandungan total suspended solid dan tingginya suhu permukaan laut. Uji Korelasi Linear Uji Korelasi Suhu Permukaan Laut Dalam pengujian korelasi suhu permukaan laut ini dilakukan pembandingan data hasil olahan citra dengan data groundtruth Anggreyni suhu permukaan laut ini. Dari hasil pengujian tersebut dimaksudkan untuk mengetahui kelayakan hasil olahan citra dan kedekatan hasil olahan citra tersebut dengan data lapangan. Pada uji Korelasi ini didapat nilai R=0.8734. Berikut merupakan grafik dari uji korelasi suhu permukaan laut. A-49-7
Gambar 7 Grafik Uji Korelasi SPL Model matematis yang menjelaskan grafik tersebut adalah: y = 1.189x 7.596 Dimana: y = SPL lapangan x = SPL hasil pengolahan citra Kesalahan dari perhitungan data dihitung dengan nilai RMSE Suhu Permukaan Laut yakni sebesar 2.034635 C. Hasil ini dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Perhitungan RMSE Suhu Permukaan Laut In Situ Citra Tanggal Simpangan SPL Koordinat Suhu ( ) Suhu ( ) ( ) 19/10/10 Bujur Lintang 112.7774-7.1853 28.64 26.108-2.532 112.7774-7.1854 28.73 26.108-2.622 112.7787-7.19 28.64 26.108-2.532 112.7787-7.1903 28.73 26.108-2.622 112.7791-7.19587 28.59 26.946-1.644 112.77891-7.19881 28.35 26.946-1.404 112.7783-7.20198 30.02 28.538-1.482 112.7785-7.20293 30.49 28.538-1.952 RMSE 2.307 Dari hasil perhitungan RMSE Suhu Permukaan Laut yang bernilai 2.307 C memiliki pengertian bahwa dalam perhitungan nilai Suhu Permukaan Laut didapatkan kesalahan yang ada sebesar ± 2.307 C untuk disetiap titik pengamatan. Kesalahan sebesar 2.307 C ini memiliki pengaruh yang cukup besar karena dalam klasifikasi pembagian rentang setiap kelas Suhu Permukaan Laut berbeda 2 C. Sehingga dalam penelitian ini perhitungan nilai Suhu Permukaan Laut ini masih belum masuk dalam toleransi. Uji Kolerasi Total Suspended Solid Dalam pengujian korelasi total suspended solid ini dilakukan pembandingan data hasil olahan citra dengan data groundtruth total suspended solid ini. Dari hasil pengujian tersebut dimaksudkan untuk mengetahui kelayakan hasil olahan citra dan kedekatan hasil olahan citra tersebut dengan data lapangan. Pada uji Korelasi ini didapat nilai R=0.8689. Berikut merupakan grafik dari uji korelasi total suspended solid. A-49-8
Gambar 8 Grafik Uji Korelasi TSS Model matematis yang menjelaskan grafik tersebut adalah: y = 0.034x + 20.66 dimana: y = TSS lapangan x = TSS hasil pengolahan citra Kesalahan dari perhitungan data dihitung dengan nilai RMSE Suhu Permukaan Laut yakni sebesar 2.034635 C. Hasil ini dapat dilihat pada Tabel 2. Tanggal Tabel 2 Perhitungan RMSE Total Suspended Solid In Situ Koordinat Data (mg/l) Citra Data (mg/l) Simpangan TSS (mg/l) 24/07/11 Easting (m) Northing (m) 709004 9163248 26.5 21.565-4.935 704782 9168932 31.9 22.100-9.800 704307 9169574 43.8 22.100-21.700 704118 9169754 43.3 22.100-21.200 703976 9170460 22.2 21.269-0.931 RMSE 16.137 Dari hasil perhitungan RMSE Total Suspended Solid yang bernilai 16.137 mg/l memiliki pengertian bahwa dalam perhitungan nilai Total Suspended Solid didapatkan kesalahan yang ada sebesar ± 16.137 mg/l untuk disetiap titik pengamatan. Kesalahan sebesar 16.137 mg/l ini memiliki pengaruh yang tidak cukup besar karena dalam klasifikasi pembagian rentang setiap kelas berbeda 20 mg/l. Sehingga dalam penelitian ini perhitungan nilai Total Suspended Solid ini masih masuk dalam toleransi. Analisa Persebaran Titik Validasi Persebaran titik validasi untuk penentuan distribusi parameter suhu permukaan laut dan total suspended solid ini berada di daerah perairan muara kali porong. Pada pengambilan titik validasi ini, jarak pengambilan antar titik ini terlihat sangat dekat dikarenakan pada saat pengambilan titik validasi tersebut kondisi perairan tidak dalam kondisi tenang. Selain itu terkendala sarana transportasi kapal yang tidak bisa melaju ke daerah yang terlalu jauh dari daerah pesisir, sehingga pengambilan data lapangan untuk validasi tidak bisa menyebar merata ke setiap sisi muara kali porong. Oleh karena itu pada peta lokasi budiya rumput laut titik validasi setiap parameter terlihat mengumpul menjadi satu titik. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian tentang penentuan lokasi yang sesuai untuk budidaya rumput laut dengan parameter suhu permukaan laut dan distribusi total suspended solid A-49-9
dengan menggunakan satelit Terra MODIS di perairan pesisir Jawa Timur, dapat diambil kesimpulan: 1. Distribusi nilai SPL pada musim peralihan II dominan pada rentang nilai 23 C - 28 C. Untuk musim barat dalam penelitian ini nilai SPL yang paling dominan berada pada rentang nilai 24 C - 28 C. Untuk musim peralihan I nilai SPL yang dominan berada pada rentang 25 C - 29 C. Sedangkan untuk musim timur pada, pada penelitian ini nilai SPL yang paling dominan berkisar antara 23 C - 27 C. 2. Nilai kandungan TSS pada musim peralihan II yang dominan berada pada kisaran 8 16 mg/l. Sedangkan untuk musim barat nilai kandungan TSS berada pada kisaran antara 8 19 mg/l. Untuk musim peralihan I nilai kandungan TSS berkisar antara 15 38 mg/l. Untuk musim timur nilai kandungan TSS yang dominan berada pada kisaran antara 5 13 mg/l. 3. Lokasi yang sesuai untuk budidaya rumput laut pada penelitian ini di bagi menjadi 3 zona yaitu zona sesuai (zona I), zona menengah (zona II), dan zona tidak sesuai (zona III). Pada musim peralihan II ini daerah yang berada di pesisir selatan Madura dan disekitar pesisir Pasuran dan Probolinggo. Untuk musim barat daerah yang sesuai untuk budidaya rumput laut pada pesisir Madura dan beberapa pesisir utara Jawa timur bagian Timur, seperti Pasuruan dan Probolinggo. Untuk musim peralihan I daerah yang sesuai untuk budidaya rumput laut berada pada daerah pesisir selatan Jawa Timur dan beberapa bagian di pesisir utara Jawa Timur bagian barat. Untuk musim timur, daerah yang sesuai di dominasi pada daerah pesisir selatan Madura dan pesisir Pasuruan, Probolinggo dan Situbondo. 4. Nilai kolerasi untuk SPL citra dan SPL lapangan sebesar R = 0,8734 dengan nilai RMS error = 2.307. Sehingga nilai RMSE sebesar 2.307 C tersebut nilai SPL dalam perhitungan ini masih belum masuk pada toleransi kesalahan, dikarenakan nilai rentang pada klasifikasi memiliki rentang interval sebesar 2 C. Nilai kolerasi untuk total suspended solid citra dan total suspended solid lapangan sebesar R = 0,8689 dengan nilai RMS error = 16.137. Sehingga nilai RMSE sebesar 16.137 mg/l tersebut nilai total suspended solid dalam perhitungan ini masih belum masuk pada toleransi kesalahan, dikarenakan nilai rentang pada klasifikasi memiliki rentang interval sebesar 20 mg/l DAFTAR PUSTAKA Amri, Khairul. 2002. Hubungan Kondisi Oseanografi (SPL, Klorofil-a dan arus) dengan Hasil Tangkapan Ikan Pelagis Kecil Studi Kasus:Selat Sunda. Thesis. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Kamlasi, Y. 2008. Kajian Ekologis dan Biologi Untuk Pengembangan Budidaya Rumput Laut (Eucheuma cottonii) di Kecamatan Kupang Barat Kabupaten Kupang Propinsi Nusa Tenggara Timur. Sekolah Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor (IPB). Bogor. Pratomo, S. 1999. Aplikasi Sistem Informasi Geografi (SIG) Dalam Penentuan Kesesuaian Wilayah Perairan Untuk Budidaya Rumput Laut Jenis Eucheuma Di Teluk Mamuju, Sulawesi Selatan. Skripsi. Program Studi Ilmu Kelautan IPB. Bogor. Trisakti, B. & Parwati. 2004. Kajian Data Modis untuk Pemetaan Sebaran TSM (Total Suspended Matter) di Perairan Pantai dengan Pendekatan Data Landsat-7 ETM. LAPAN. Jakarta. A-49-10