11 III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian DAS, Banten merupakan wilayah yang diambil sebagai daerah penelitian (Gambar 2). Analisis data dilakukan di Laboratorium Penginderaan Jauh dan Informasi Spasial, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini berlangsung dari bulan Februari 2011 hingga Maret 2012, sedangkan pengamatan lapang dilakukan pada bulan Februari dan Juli 2011 di Sungai Ciambulawung yang merupakan salah satu anak Sungai. Pengamatan lapang difokuskan pada pengukuran debit sungai, observasi terhadap jenis-jenis bentuklahan, dan obyek-obyek di atasnya, seperti penggunaan lahan dan lereng. Gambar 2. Peta Batas DAS 3.2 Jenis dan Sumber Data Data yang digunakan dalam penelitian beserta sumbernya disajikan pada Tabel 1. Data yang digunakan adalah data spasial berupa kontur dan jaringan
12 sungai yang diperoleh dari peta digital RBI (Rupa Bumi Indonesia) digital skala 1:25.000, peta geologi digital skala 1:100.000, citra Google Earth tahun 2011, citra ALOS AVNIR-2 tahun 2009, dan citra SRTM tahun 2000. Tabel 1. Jenis Data Penelitian dan Sumbernya No. Data Sumber Data Keterangan 1 Peta Kontur digital RBI skala 1:25.000 Bakosurtanal Untuk membuat batas DAS, Banten 2 Peta Jaringan Sungai digital RBI 1:25.000 Bakosurtanal Untuk membuat batas DAS, Banten 3 Citra Google Earth tahun 2011 Google Earth Untuk membuat peta penggunaan lahan DAS, Banten 4 Citra ALOS AVNIR- 2 tahun 2009 Japan Aerospace Exploration Agency Sebagai citra komposit apabila citra Google Earth tertutup awan (JAXA)-ALOS PP2 IPB 5 Peta Geologi digital skala 1:100.000 Puslitbang Geologi Untuk membuat peta bentuklahan DAS, Banten 6 Citra SRTM tahun 2000 CGIAR SRTM Untuk membuat peta bentuklahan DAS, Banten 3.3 Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahap. Tahapan-tahapan penelitian secara umum terdiri dari: (1) tahap persiapan dan pengumpulan data, (2) tahap interpretasi citra, (3) tahap pengecekan lapang, (4) tahap analisis data, dan (5) tahap penyajian hasil. Tahapan-tahapan penelitian berdasarkan tujuan, jenis data, teknik analisis data, dan keluaran disajikan pada Tabel 2. Keluaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah teridentifikasinya bentuklahan, penggunaan lahan, kemiringan lereng, dan kelas TWI yang ada di DAS terkait dengan potensinya dalam menyimpan air. Program yang digunakan untuk mengolah data spasial adalah ArcView 3.3 dengan tools tambahan Terrain Analysis, ArcGIS 9.3, ENVI 4.5, dan Global Mapper v.12, sedangkan untuk mengolah data atribut digunakan Ms. Office Excel 2007 (Tabel 3).
13 Tabel 2. Tujuan Penelitian, Jenis Data, Teknik Analisis, dan Keluaran No Tujuan Penelitan 1 Mengidentifikasi satuan bentuklahan DAS 2 Mengidentifikasi penggunaan lahan DAS 3 Mengidentifikasi kemiringan lereng DAS 4 Menganalisis TWI DAS 5 Menganalisis ekologi bentanglahan DAS Jenis Data Teknik Analisis Keluaran - Citra SRTM - Tumpangtindih citra SRTM, Peta - Peta Batas DAS peta batas DAS, peta kontur, Bentuklahan dan peta geologi DAS DAS - Peta Kontur DAS - Interpretasi visual dan - Peta Geologi DAS digitasi citra untuk jenis bentuklahan - Tabulasi data luas tiap bentuklahan - Citra Google Earth - Interpretasi visual dan Peta - Citra ALOS AVNIR- digitasi citra untuk jenis Penggunaan 2 penggunaan lahan lahan DAS - Peta Batas DAS - Tabulasi data luas tiap penggunaan lahan - Peta Batas DAS - Konversi peta kontur ke Peta TIN Kemiringan - Peta Kontur DAS - Klasifikasi kelas kemiringan Lereng DAS lereng - Peta Kontur DAS - Konversi data kontur ke Peta Kelas data titik tinggi TWI DAS - Peta Batas DAS - Interpolasi IDW - Klasifikasi kelas TWI - Peta Sungai - Tabulasi data panjang - Peta Batas sub-das segmen sungai - Peta Kemiringan - Tumpangtindih peta Penentuan Lereng DAS kemiringan lereng dan Potensi bentuklahan DAS Sumberdaya - Peta Bentuklahan - Tumpangtindih peta Air DAS DAS penggunaan lahan dan - Peta Penggunaan bentuklahan DAS lahan DAS - Tumpangtindih peta kelas - Peta Kelas TWI DAS TWI dan bentuklahan DAS
14 Tabel 3. Perangkat Lunak yang digunakan untuk Analisis Data No Perangkat Lunak Keterangan 1 ArcView 3.3 dengan tools tambahan Mengolah data spasial (analisis TWI) Terrain Analysis 2 ArcGIS 9.3 Mengolah data spasial (Peta dan Citra) 3 ENVI 4.5 Mengolah data spasial (Peta dan Citra) 4 Global Mapper v.12 Mengolah data spasial (Peta dan Citra) 5 Google Earth Mengolah data spasial (Peta dan Citra) 6 Ms. Office Excel 2007 Tabulasi data 3.4 Tahapan Penelitian 3.4.1 Tahap Persiapan dan Pengumpulan Data Pada tahap persiapan dilakukan studi pustaka dan pengumpulan data, baik yang berasal dari penelitian sebelumnya maupun data penunjang untuk memahami metode yang telah berkembang berkaitan dengan penelitian ini. Data penunjang yang diperlukan antara lain: berbagai jurnal ilmiah, prosiding seminar, artikel ilmiah, dan buku teks yang berkaitan dengan penelitian. Selain itu, dilakukan eksplorasi perangkat lunak seperti: ArcGIS 9.3, Global Mapper v.12, Envi 4.5, dan Google Earth. 3.4.2 Tahap Interpretasi Citra 3.4.2.1 Pembuatan Peta Batas DAS Peta batas DAS dibuat dengan menggunakan perangkat lunak ArcGIS 9.3 dengan mempertimbangkan garis-garis kontur dan sungai utama serta anak-anak sungainya yang mengalir pada wilayah DAS. Melalui polapola garis kontur, diperhatikan batas-batas topografi yang terdapat di sekitar sungai utama tersebut. Hal tersebut dilakukan sesuai dengan definisi DAS yang merupakan suatu hamparan wilayah/kawasan yang dibatasi oleh pembatas topografi (punggung bukit) yang menerima, mengumpulkan air hujan, sedimen, dan unsur hara serta mengalirkannya melalui anak-anak sungai dan keluar pada sungai utama ke laut atau danau (Asdak 2010).
15 Peta batas dari tiap sub-das yang ada di dalam DAS juga dibuat dengan menggunakan ArcGIS 9.3 dengan terlebih dahulu dilakukan klasifikasi terhadap order sungai yang mengalir di DAS tersebut, yaitu dimulai dari order 3, 4, dan seterusnya hingga order terbesar untuk Sungai. Klasifikasi order sungai yang digunakan dalam penelitian ini mengacu pada klasifikasi Strahler, seperti yang telah diuraikan sebelumnya pada Bab Tinjauan Pustaka. Selanjutnya, peta batas sub-das yang dihasilkan digunakan untuk analisis hubungan antara order sungai dan kelas TWI. 3.4.2.2 Pembuatan Peta Penggunaan Lahan DAS Peta penggunaan lahan dibuat dengan menggunakan perangkat lunak ArcGIS 9.3 dengan melakukan interpretasi visual dan digitasi terhadap citra Google Earth, sedangkan citra ALOS AVNIR-2 berfungsi sebagai citra komposit apabila kenampakan pada citra Google Earth tertutup awan. Hasil klasifikasi yang dilakukan dari digitasi citra tersebut kemudian dicek di lapang agar memberikan ketepatan antara kenampakan yang ada pada citra dan kondisi yang sebenarnya di lapangan. 3.4.2.3 Pembuatan Peta Bentuklahan DAS Peta bentuklahan DAS dibuat dengan menggunakan perangkat lunak Global Mapper v.12 dan ArcGIS 9.3. Citra SRTM Provinsi Banten yang telah dibuka menggunakan Global Mapper v.12 ditumpangtindihkan (overlay) dengan peta batas DAS sebagai batas wilayah penelitian. Perangkat lunak Global Mapper v.12 digunakan untuk menampilkan citra secara 3 dimensi, sehingga morfologi permukaan bumi dapat terlihat dengan jelas, untuk memudahkan menginterpretasi bentuklahan. Sebelum memulai identifikasi bentuklahan, hal yang harus diperhatikan adalah melihat keadaan di sekitar wilayah penelitian, baik dari aspek morfologi, morfogenesis, morfokronologi, maupun litologinya. Kondisi morfologi wilayah penelitian yang tampak pada citra, kemudian didelineasi sesuai dengan bentuk morfologi termasuk kerapatan kontur, serta kondisi geologi yang menyusun wilayah penelitian. Klasifikasi umum
16 bentuklahan ditentukan berdasarkan kriteria geomorfologi yang dikemukakan oleh van Zuidam (1985). 3.4.2.4 Pembuatan Peta Kemiringan Lereng DAS Peta kemiringan lereng DAS dibuat dengan menggunakan perangkat lunak ArcGIS 9.3. Peta kontur digital RBI skala 1:25.000 dikonversi ke TIN (Triangulated Irregular Network). TIN adalah struktur data vektor tiga dimensi yang mempresentasikan permukaan bumi dengan membangun jejaring segitiga. Selanjutnya, data TIN dikonversi ke data raster. Data yang dihasilkan dari proses ini adalah data elevasi digital dalam format raster yang berisi sel-sel dengan ukuran tertentu dimana setiap nilai sel menunjukkan angka ketinggian. Setelah itu, dilakukan konversi dari data ketinggian menjadi data kemiringan lereng yang ada pada menu 3D Analyst. Data yang dihasilkan dari proses ini adalah data dalam format raster yang belum diklasifikasi. Peta kemiringan lereng biasanya dinyatakan dalam interval kelas, sehingga langkah selanjutnya adalah melakukan klasifikasi kelas lereng. 3.4.3 Tahap Pengecekan Lapang Tahap pengecekan lapang dilakukan 2 kali, yakni di bulan Februari dan Juli tahun 2011. Pada tahap ini dilakukan pengambilan beberapa lokasi piksel/titik (x,y) untuk menentukan daerah kajian penelitian dengan menggunakan perangkat GPS. Pengamatan lapang difokuskan pada pengukuran debit sungai, observasi terhadap jenis-jenis bentuklahan dan obyek-obyek di atasnya, yakni penggunaan lahan dan lereng. 3.4.4 Tahap Analisis Data 3.4.4.1 Analisis Topographic Wetness Index (TWI) DAS Analisis TWI dibuat dengan menggunakan perangkat lunak ArcView 3.3 dengan tools tambahan Terrain Analysis. Data dasar untuk analisis TWI adalah Peta kontur digital RBI skala 1:25.000. Peta ini kemudian dipotong dengan peta batas DAS dan diubah menjadi titik-titik ketinggian untuk selanjutnya dilakukan interpolasi. Interpolasi merupakan proses estimasi nilai pada wilayah
17 yang tidak diukur, sehingga dapat dihasilkan sebaran nilai pada seluruh wilayah. Dalam penelitian ini digunakan metode interpolasi Inverse Distance Weighted (IDW). Metode IDW merupakan metode deterministik yang sederhana dengan mempertimbangkan titik di sekitarnya. Asumsi dari metode ini adalah bahwa nilai interpolasi akan lebih mirip pada data sampel yang dekat daripada yang lebih jauh. Bobot (weight) akan berubah secara linier sesuai dengan jaraknya terhadap data sampel. Dalam proses ini data yang dihasilkan merupakan data baru dalam bentuk grid (raster), sehingga data ini dapat digunakan untuk analisis TWI. Data dalam bentuk grid ini menghasilkan 9 data TWI yang bersifat kontinu (continuous). Selanjutnya, data TWI direklasifikasi menjadi 3 kelas dengan interval nilai 5 untuk masing-masing kelas, yakni kelas TWI rendah (= kelas 1) dengan selang kelas nilai TWI <5, kelas TWI sedang (= kelas 2) dengan selang kelas nilai TWI 5-10, dan kelas TWI tinggi (= kelas 3) dengan selang kelas nilai TWI >10. Sistem pengkelasan ini dilakukan secara arbitrer tanpa referensi awal mengingat terbatasnya acuan baku yang dapat digunakan. Pengkelasan ini digunakan untuk memudahkan mengetahui titik-titik dugaan konsentrasi air. Langkah selanjutnya adalah dengan melakukan delineasi masing-masing kelas TWI yang sudah diklasifikasi agar keluaran akhir yang dihasilkan berbentuk data vektor. 3.4.4.2 Analisis Ekologi Bentanglahan DAS Analisis ekologi bentanglahan dimulai dengan melihat hubungan antara komponen-komponen bentanglahan, seperti penggunaan lahan, kemiringan lereng, dan kelas TWI yang kemudian dianalisis berdasarkan bentuklahan sebagai unit analisisnya untuk menentukan daerah yang berpotensi menyimpan air. Analisis dilakukan dengan metode tumpangtindih (overlay) dengan perangkat lunak ArcGIS 9.3 atau ArcView 3.3. 3.4.5 Tahap Penyajian Hasil Penyajian hasil adalah penyajian secara tertulis tentang hasil klasifikasi dan analisis (peta dan citra), serta penyajiannya dalam bentuk peta-peta sehingga
18 terbentuk sebuah laporan yang disajikan dalam bentuk skripsi. Rangkaian metode penelitian ini disajikan dalam bentuk diagram alir seperti pada Gambar 3.
19 Citra SRTM, Peta Geologi digital 1:100.000 DEM Peta Topografi digital 1:25.000 Peta titik tinggi Citra Google Earth, Citra ALOS AVNIR-2, cek lapang Peta Kemiringan lereng Peta Batas DAS Interpolasi IDW Peta Penggunaan lahan Peta Bentuklahan Klasifikasi order sungai (metode Strahler) Peta Batas sub-das Peta Kelas TWI Analisis ekologi bentanglahan untuk penentuan Gambar daerah 3. Diagram yang potensial Alir Penelitian menyimpan air Gambar 3. Diagram Alir Penelitian