17 METODE PENELITIAN Kerangka Pemikiran Penggunaan lahan masa lalu dan penggunaan lahan masa kini sangat dipengaruhi oleh berbagai aspek yang saling berhubungan antara lain peningkatan jumlah penduduk (aspek sosial), perkembangan ekonomi (aspek ekonomi), arah kebijakan penggunaan lahan (aspek kebijakan) dan ketersediaan aksesibilitas/ jaringan jalan yang semuanya memerlukan ketersediaan lahan yang cukup. Kenyataan menunjukkan bahwa ketersediaan lahan adalah tetap sehingga tekanan terhadap lahan semakin bertambah. Pengetahuan mengenai penggunaan masa lalu dan penggunaan masa kini dapat digunakan sebagai bahan untuk melihat dinamika penggunaan lahan. Pola dan struktur penggunaan lahan dapat diidentifikasi dengan menganalisis perubahan penggunaan lahan, perkembangan wilayah dan faktorfaktor penyebabnya baik faktor fisik, sosial ekonomi maupun kebijakan. Selanjutnya pusat-pusat perubahan penggunaan lahan dapat digunakan sebagai dasar penyusunan rekomendasi untuk pemerintah daerah dalam mengarahkan penggunaan lahan yang sesuai dengan peruntukan dan kemajuan wilayah yang kondusif. Kerangka pemikiran secara skematis digambarkan sebagai sebuah bagan alir sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2, sedangkan tahapan penelitian disajikan pada Gambar 3.
18 Aspek ekonomi dan sosial Aspek biofisik Kebijakan pemanfaatan lahan Aksesibilitas/jaringan jalan Masa Lalu Masa Kini Dinamika Perubahan Pola dan Struktur Penggunaan Lahan Identifikasi Perkembangan Wilayah Pusat-pusat Perubahan Tingkat Kecamatan Faktor-faktor Dominan Penyebab Perubahan Arahan dan Bahan Pengendalian Gambar 2 Bagan Alir Kerangka Pemikiran.
19 Citra Landsat Tahun 1990 Koreksi Geometri Citra Landsat Tahun 2000 Citra Landsat Tahun 2006 Peta RTRW Peta jenis tanah Peta elevasi Peta lereng Pra-Klasifikasi Survey Lapangan Digitasi Klasifikasi Post-Klasifikasi Basis Data (Peta Digital) Peta Th 1990 Peta Th.2000 Perubahan Data PODES Thn 2000 dan 2006 Peta Th.2006 Data Sosial Ekonomi Skalogram Data Atribut Hasil Perubahan Binomial Logit Model Perkembangan Wilayah Pemusatan perubahan penggunaan lahan Faktor-faktor penyebab perubahan penggunaan lahan Peluang perubahan penggunaan lahan hutan Arahan dan Bahan Pengendalian Gambar 3 Bagan alir tahapan penelitian.
20 Lokasi Penelitian dan Waktu Penelitian Lokasi penelitian adalah Kabupaten Katingan sebagai salah satu kabupaten hasil pemekaran wilayah di Provinsi Kalimantan Tengah mempunyai luas 19.931,21 Km 2 (1.993.121 Ha), secara geografis terletak pada posisi 112 o 0 113 o 45 Bujur Timur dan 0 o 20 LU - 3 o 30 Lintang Selatan dan Kota Palangka Raya yang merupakan Ibukota Provinsi Kalimantan Tengah mempunyai luas 2.682,80 Km 2 (268.280 Ha) secara geografis terletak pada 113 30 114 04 Bujur Timur dan 1 30 2 24 Lintang Selatan. Penelitian dilaksanakan pada bulan Agustus 2009 sampai Desember 2009. Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Citra Landsat TM-5 da ETM-7 pada 3 titik tahun (1990, 2000 dan 2006), Peta Rupa Bumi Indonesia (RBI), Peta RTRW, Peta Administrasi, Peta Penutupan Lahan Tahun 2002 dan 2007, Peta Tanah, Peta Lereng dan Peta Elevasi, Data Potensi Desa (Podes) Tahun 2000 dan 2006 dari Badan Pusat Statistik. Alat yang digunakan adalah GPS, kamera digital dan seperangkat komputer yang dilengkapi dengan software : ERDAS Imagine, Arc GIS, Google Earth, Statistica dan Microsoft Excel. Pengumpulan Data Sumber data yang diperlukan dalam penelitian ini diperoleh dengan cara menginventarisir dan penelusuran data, baik pada buku, peta, internet, peraturan perundang-undangan, penelitian terdahulu maupun dari beberapa instansi terkait baik instansi pemerintah di daerah maupun pusat atau instansi/lembaga independen lainnya. Sumber data primer diperoleh dari hasil survei/cek di lapangan terutama terkait dengan ketepatan hasil analisis citra Landsat dengan kondisi sesungguhnya di lapangan.
21 Analisis dan Pengolahan Data Mozaik dan Pemotongan Batas Area Penelitian Pemotongan batas area penelitian diperlukan untuk melakukan clip citra landsat untuk memperoleh wilayah yang akan dianalisis, sebelum dilakukan pemotongan, citra-citra lokasi penelitian digabungkan terlebih dahulu (mozaik) untuk memperoleh satu kesatuan citra yang terpadu. Data vektor sebagai peta pemotong digunakan peta administrasi kecamatan yang akan menjadi acuan dalam penentuan luas pada analisis selanjutnya. Rektifikasi Citra Rektifikasi/koreksi geometrik citra landsat dilakukan untuk mengurangi distorsi geometrik selama akuisisi citra seperti pengaruh rotasi bumi, kelengkungan bumi, kecepatan scanning dari beberapa sensor yang tidak normal dan efek panoramik yang menyebabkan posisi citra tidak sama posisinya dengan posisi geografis yang sebenarnya. Citra yang mempunyai kesalahan geometri memberikan implikasi terhadap variasi jarak, luas, arah, sudut dan bentuk di semua bagian citra sehingga perlu dikoreksi terlebih dahulu untuk dapat digunakan sebagai peta. Rektifikasi citra mentah bertujuan agar citra dapat semaksimal mungkin sesuai dengan keadaan aslinya di lapangan. Proses koreksi geometri dapat dilakukan dengan menentukan fungsi transformasi dan resampling citra. Penentuan Ground Control Point (GCP) sebagai titik-titik koreksi dapat diacu dari peta topografi seperti peta RBI ataupun dengan memanfaatkan satelit GPS. Rektifikasi citra yang umum digunakan adalah fungsi transformasi Polinomial dengan tingkatan ordo. Contoh fungsi transformasi Polinomial Orde 1 memiliki rumus fungsi sebagai berikut : Dimana : x = a0 + a1x + a2x + a3xy y = b0 + b1x + b2y + b3xy x, y : koordinat baris, kolom pada image yang belum terkoreksi X, Y : koordinat kolom pada image yang sudah terkoreksi (GCP)
22 Hal terpenting dari koreksi geometri adalah keakuratan hasil koreksi yang ditunjukkan dengan nilai RMSE (Root Mean Squared Error) yang kecil yaitu dengan memilih GCP yang kesalahan geometrinya kecil dan membuang GCP yang menyebabkan nilai RMSE besar. Menurut Purwadhi (2001) nilai akurasi hasil koreksi geometrik citra seharusnya adalah ± satu piksel, jika kesalahan lebih besar dari persyaratan maka koordinat pada citra dan peta dicek kembali. Sementara Jaya (2009) mengemukakan bahwa nilai RMSE hasil koreksi geometri pada umumnya tidak lebih dari 0,5 piksel. Klasifikasi dan Deteksi Perubahan Klasifikasi penggunaan lahan terdiri atas 5 (lima ) tipe yaitu hutan, tanaman tahunan, permukiman, pertanian pangan lahan kering dan semak belukar/tanah terbuka serta 1 (satu) penutupan lahan yaitu tubuh air. Klasifikasi dilakukan dengan menggunakan software ERDAS Imagine yaitu dengan menggunakan metode klasifikasi secara terbimbing (supervised classification) pada kombinasi band 5, 4 dan 2 (RGB). Tahapan klasifikasi disajikan pada Gambar 4. Citra Landsat Persiapan Citra : 1. Mozaik Citra 2. Komposit Citra dengan Band 542 3. Koreksi Geometri 4. Subset Citra dengan Peta Administrasi Klasifikasi Citra (Metode Terbimbing / Supervised Classification): 1. Membuat training area. 2. Evaluasi training area 3. Klasifikasi dengan metode maximum likelihood. 4. Melakukan recoding-clump-eleminite- filtering (majority). 5. Penyuntingan (editing) 6. Informasi spasial liputan lahan tentatif 7. Cek lapangan 8. Penyuntingan (editing) dan revisi Menghitung akurasi pengklasifikasian. Sesuai (Kappa > 80%) Konversi data raster ke data vektor Peta penggunaan lahan per wilayah kecamatan Gambar 4 Diagram alir pengolahan data penginderaan jauh dengan klasifikasi terbimbing (Supervised classification).
23 Pengujian Hasil Klasifikasi Pengujian kualitas hasil klasifikasi penggunaan lahan dengan melakukan verifikasi dan validasi data. Verifikasi dilakukan melalui tahapan pengecekan lapangan (ground truth) untuk mengecek kebenaran, ketepatan atau kenyataan di lapangan. Verifikasi dilakukan pada daerah sampel. Validasi yang sering digunakan untuk menguji kualitas hasil klasifikasi penggunaan lahan berbasis data penginderaan jauh ini adalah overall accuracy dan kappa accuracy. Overall accuracy hanya mempertimbangkan commission (diagonal), sedangkan Kappa accuracy telah mempertimbangkan commission (diagonal) dan omission. Hal ini menyebabkan hasil akurasi dengan overall accuracy cenderung lebih tinggi dari pada kappa accuracy. Adapun rumus dari overall dan kappa accuracy, sebagai berikut (Jensen 1996) : Overall Accuracy = Kappa Accuracy = Dimana : X ii : luas tipe penggunaan lahan ke-i hasil klasifikasi yang bersesuaian dengan luas tipe penggunaan lahan ke-i dari data referensi (diagonal). X i+ : luas tipe penggunaan lahan ke-i hasil klasifikasi X +i : luas tipe penggunaan lahan ke-i dari data referensi N : luas semua tipe penggunaan lahan r : jumlah tipe penggunaan lahan Analisis deteksi perubahan penggunaan lahan tiap titik tahun dilakukan setelah diperoleh peta penggunaan lahan pada masing masing tahun dengan cara membuat matrik transformasi yang dapat mendeteksi perubahan penggunaan lahan ke perubahan lainnya termasuk luas dan sebarannya. Matrik perubahan sebagaimana Tabel 4.
24 Tabel 4 Matrik perubahan penggunaan lahan tahun 1990-2000 Luas Tahun 1990 (Ha) Kab.Katingan / Kota Palangka Raya Luas Tahun 2000 (Ha) Htn Tan.Thn Pmk PPlk Smk/Tan.Tbk TbhAir Total (Ha) Hutan (Htn) 1 2 3 4 5 6 Htn 1990 Tanaman Tahunan (Tan.Thn) 7 8 9 10 11 12 Tan.Thn 1990 Permukiman (Pmk) 13 14 15 16 17 18 Pmk 1990 Pertanian Pangan Lahan Kering (PPlk) Semak Belukar/Tanah Terbuka (Smk/Tan.Tbk) 19 20 21 22 23 24 PPlk 1990 25 26 27 28 29 30 Smk/Tan.Tbk 1990 Tubuh Air (TbhAir) 31 32 33 34 35 36 TbhAir 1990 Total (Ha) Htn 2000 Tan.Thn 2000 Pmk 2000 PPlk 2000 Smk/Tan.Tbk 2000 TbhAir 2000 Matrik perubahan penggunaan lahan tahun 2000-2006 juga menggunakan bentuk matrik sebagaimana Tabel 4 tersebut di atas. Arah perubahan penggunaan lahan dari satu penggunaan lahan ke penggunaan lahan lain sebagaimana tersaji pada Tabel 5. Tabel 5 Arah perubahan penggunaan lahan Luas (Ha) Kab.Katingan / Kota Palangka Raya Luas (Ha) Htn Tan.Thn Pmk PPlk Smk/Tan.Tbk TbhAir Hutan (Htn) 0 1 1 1 1 0 Htn Tanaman Tahunan (T.Thn) Total (Ha) 1 0 1 1 1 0 Tan.Thn Permukiman (Pmk) 0 0 0 0 0 0 Pmk Pertanian Pangan Lahan Kering (Pplk) Semak Belukar/Tanah Terbuka (Smk) 1 1 1 0 1 0 PPlk 1 1 1 1 0 1 Smk/Tan.Tbk Tubuh Air (TbhAir) 0 0 0 0 1 0 TbhAir Total (Ha) Htn Tan.Thn Pmk PPlk Smk/Tan.Tbk TbhAir Keterangan : 0 : Tidak berubah ke penggunaan lahan lain 1 : Berubah ke penggunaan lain Identifikasi Pusat-pusat Perubahan Identifikasi pusat-pusat perubahan penggunaan lahan dapat dilakukan melalui analisis spasial. Pusat-pusat perubahan penggunaan lahan yang dianalisis adalah unit administrasi kecamatan dengan melihat perubahan penggunaan lahan secara spasial maupun dengan melihat data atributnya. Selain secara spasial
25 penentuan pusat-pusat perubahan dilengkapi dengan analisis Location Quotient (LQ). LQ ini merupakan analisis yang dapat menjelaskan lokasi atau daerah mana yang dapat dijadikan sebagai pemusatan aktivitas penggunaan lahan dan lokasi atau daerah mana yang menjadi konsentrasi aktivitas perubahan penggunaan lahan tertentu. Teknik LQ ini dilakukan secara berjenjang, dimulai dari unit administrasi terkecil (kecamatan) untuk setiap wilayah kabupaten, kemudian dilakukan pada unit kabupaten (Rustiadi et al, 2009). Identifikasi pusat-pusat perubahan penggunaan lahan dengan menggunakan analisis LQ telah dilakukan oleh Andriyani (2007) dan Muis (2009). Analisis Perkembangan Wilayah Perkembangan wilayah didekati dengan melihat hirarki dan nilai Indeks Perkembangan Kecamatan (IPK) menggunakan analisis skalogram berbobot. Analisis dilakukan pada unit wilayah kecamatan. Input data yang digunakan adalah data Podes tahun 2000 dan 2006 dengan parameter yang diukur meliputi : bidang pendidikan, kesehatan, transportasi, perekonomian dan aksesibilitas. Data Podes tahun 2000 digunakan sebagai pendekatan perkembangan wilayah sebelum otonomi daerah yaitu periode tahun 1990 2000 mengingat data tahun 1990 yang tidak tersedia. Prosedur kerja pembuatan hirarki dan nilai IPK berdasarkan infrastruktur dengan menggunakan skalogram adalah sebagai berikut (Saefulhakim, 2005) : a. Melakukan pemilihan terhadap data podes sehingga yang tinggal hanya data yang bersifat kuantitatif; b. Melakukan seleksi terhadap data-data kuantitatif tersebut sehingga hanya yang relevan saja yang digunakan; c. Melakukan pembobotan terhadap setiap variabel dengan cara membandingkan ketersediaan fasilitas di setiap kecamatan dengan keseluruhan kecamatan yang ada di Kabupaten Katingan dan Kota Palangka Raya. Pembobotan secara relatif terhadap keseluruhan kecamatan menghasilkan proporsi ketersediaan jumlah fasilitas setiap kecamatan/total kecamatan, sehingga menunjukkan bobot kelangkaan fasilitas tersebut.
26 d. Melakukan standardisasi data terhadap variabel-variabel tersebut dengan menggunakan rumus : Yij =( Xij Xjmin) / Sj Dimana : Yij : variabel baru untuk kecamatan ke-i dan jenis sarana ke-j Xij : jumlah sarana untuk kecamatan ke-i dan jenis sarana ke-j Xj min : nilai minimum untuk jenis sarana ke-j Sj : simpangan baku untuk jenis sarana ke-j e. Menentukan Indeks Perkembangan Kecamatan ( IPK) serta kelas hirarkinya. Pada penelitian ini IPK dikelompokkan ke dalam tiga kelas hirarki, yaitu hirarki I (tinggi), hirarki II (sedang) dan hirarki III (rendah). Data jarak aksesibilitas untuk penentuan IPK adalah rata-rata jarak aksesibilitas ditingkat desa. Kelas hirarki didasarkan pada nilai rataan dan nilai standar deviasi dari indeks perkembangan wilayah, sebagaimana yang terlihat pada Tabel 6. Tabel 6 Nilai penentuan hirarki wilayah No Hirarki Nilai IPK Tingkat Hirarki 1 2 3 1 2 3 X > rataan + St Dev X = rataan X < rataan Tinggi Sedang Rendah Analisis Hubungan antara Pemusatan Perubahan (LQ) dengan Perkembangan Wilayah Hubungan antara pemusatan perubahan penggunaan lahan (LQ) dan perkembangan wilayah dapat dilihat dengan menggunakan analisis korelasi. Parameter yang digunakan adalah nilai LQ, jumlah peningkatan sarana prasarana, jumlah penduduk dan nilai Indeks Perkembangan Kecamatan (IPK) di Kabupaten Katingan dan Kota Palangka Raya. Analisis ini mencoba mengukur kekuatan hubungan antara dua peubah demikian melalui sebuah bilangan yang disebut koefisien korelasi yang dilambangkan dengan huruf r. Apabila r mendekati +1 atau -1 hubungan antara kedua peubah itu kuat dan dikatakan terdapat korelasi yang tinggi antara keduanya. Akan tetapi, bila r mendekati nol, hubungan linier antara X dan Y sangat lemah atau tidak ada sama sekali. Koefisien determinasi contoh (r 2 ) merupakan bilangan yang menyatakan proporsi keragaman total nilai-
27 nilai peubah Y yang dapat dijelaskan oleh nilai-nilai peubah X melalui hubungan linier tersebut (Walpole, 1993). Ukuran hubungan linier antara dua peubah X dan Y diduga dengan koefisien korelasi r, yaitu : Dimana : r : koefisien korelasi n : jumlah pengamatan X : peubah X Y : peubah Y Analisis Faktor-faktor Penyebab Perubahan Faktor-faktor penyebab perubahan penggunaan lahan didekati dengan menggunakan persamaan regresi logistik biner (binary logit model). Data hasil peta perubahan penggunaan lahan ditumpang tindihkan dengan data dari petapeta yang diduga dapat mempengaruhi perubahan penggunaan lahan baik data yang bersifat nominal maupun ordinal. Setiap tipe perubahan penggunaan lahan ke tipe penggunaan lahan lain dicari peluang perubahannya dengan persamaan umum logit model yaitu : Dimana : Pi/r : peluang lahan ke-i berubah menjadi penggunaan lahan jenis ke-r, dalam hal ini perubahan penggunaan lahan (Pi/r) yang dianalisis adalah : a) hutan menjadi pertanian nilai 0, bila tidak terjadi perubahan dari hutan ke pertanian nilai 1, bila terjadi perubahan dari hutan ke pertanian b) hutan menjadi permukiman nilai 0, bila tidak terjadi perubahan dari hutan ke permukiman nilai 1, bila terjadi perubahan dari hutan ke permukiman c) hutan menjadi semak belukar/tanah terbuka nilai 0, bila tidak terjadi perubahan dari hutan ke semak belukar/tanah terbuka nilai 1, bila terjadi perubahan dari hutan ke semak belukar/tanah terbuka β0r : parameter intersep untuk perubahan lahan menjadi penggunaan jenis ke-r βjr parameter koefisien variabel ke-j untuk perubahan menjadi penggunaan jenis ke-r r : penggunaan lahan jenis ke-1, ke 2, ke-3 dst Xj : variabel bebas
28 Variabel bebas dikelompokkan pada tiga kategori yaitu fisik, sosial ekonomi dan kebijakan. Variabel fisik terdiri atas kelas kemiringan lereng, elevasi, jenis tanah dan kerapatan jalan di tingkat kecamatan, sementara variabel sosial ekonomi terdiri atas Indeks Perkembangan Kecamatan (IPK) dan kerapatan jumlah penduduk kecamatan, sedangkan variabel kebijakan terdiri atas kebijakan penggunaan lahan/rtrw (kawasan hutan lindung, kawasan budidaya kehutanan dan kawasan non budidaya kehutanan). Analisis Peluang Perubahan Hutan menjadi Pertanian, Permukiman atau Semak Belukar/Tanah Terbuka Hasil analisis binomial logit selanjutnya dipetakan dengan memasukkan variabel-variabel yang menjadi faktor-faktor penyebab perubahan penggunaan lahan hutan menjadi penggunaan lahan pertanian, permukiman atau semak belukar/tanah terbuka. Peta peluang perubahan penggunaan lahan hutan menjadi penggunaan lahan pertanian, permukiman atau semak belukar/tanah terbuka dibagi menjadi 3 (tiga) kriteria yaitu peluang perubahan tinggi, sedang dan rendah dengan ketentuan sebagaimana disajikan pada Tabel 7. Tabel 7 Nilai penentuan peluang perubahan penggunaan lahan hutan menjadi penggunaan lahan pertanian, permukiman atau semak belukar/tanah terbuka Kode Nilai Peluang Tingkat Perubahan 1 2 3 X > rataan + St Dev rataan X <rataan + St Dev 0< X < rataan Tinggi Sedang Rendah Ringkasan tujuan, variabel, data dan sumber data, metode/analisis dan keluaran yang ingin dicapai disajikan dalam Tabel 8.
29 Tabel 8 Matrik tujuan, variabel, data dan sumber data, metode/analisis dan keluaran hasil penelitian Tujuan (1) Variabel (2) Data dan Sumber Data (3) Metode/Analisis (4) Keluaran (5) 1. Menganalisis perubahan penggunaan lahan (unit analisis polygon penggunaan lahan) Tipe penggunaan lahan Citra landsat 1990, 2000 dan 2006 Peta Rupa Bumi Indonesia Peta Administrasi Kecamatan Peta RTRW Sumber data : Biotrop dan Dept. PSL IPB Bappeda Kab.Katingan dan Kota Palangka Raya Interpretasi citra dengan menggunakan software pengolah citra Verifikasi akurasi dengan : Ground check lapangan menggunakan GPS Peta penutupan lahan Penutupan lahan dari Google Earth Tumpang tindih peta Analisis Location Quotient (LQ) Peta penggunaan lahan tahun 1990, 2000 dan 2006 Matrik perubahan penggunaan lahan Pemusatan perubahan penggunaan lahan Matrik inkonsistensi penggunaan lahan aktual dengan RTRW 2. Mengidentifikasi perkembangan wilayah sebelum dan setelah otonomi daerah Infrastruktur Jumlah penduduk Aksesibilitas Tipe penggunaan lahan permukiman Data PODES tahun 2000 dan 2006 Hasil Analisis Citra Sumber data : BPS Pusat Data hasil analisis Analisis Skalogram Analisis Korelasi Deskripsi Peta Hirarki dan Indeks Perkembangan Kecamatan (IPK) Hubungan antara LQ, peningkatan jumlah sarana prasarana, jumlah penduduk dan IPK tahun 2006 Arah perkembangan permukiman di Kabupaten Katingan dan Kota Palangka Raya 29
30 Tabel 8 Lanjutan (1) (2) (3) (4) (5) 3. Mengetahui faktor-faktor penyebab utama perubahan penggunaan lahan Perubahan penggunaan lahan Jenis tanah Kemiringan lereng Elevasi Kebijakan penggunaan lahan/rtrw Indeks Perkembangan Kecamatan (IPK) Kerapatan jalan kecamatan Jarak kecamatan ke ibu kota Kerapatan penduduk kecamatan Hasil Analisis Citra Hasil Analisis Skalogram Peta Tanah Peta Administrasi Kecamatan Peta Lereng Peta Elevasi Peta RTRW Peta Jaringan Jalan Sumber data : Bappeda Kab.Katingan dan Kota Palangka Raya Dishut Provinsi Kalimantan Tengah Puslitanak Bogor Tumpang tindih (Overlay) Binomial Logit Model Faktor-faktor penyebab terjadinya perubahan penggunaan lahan Peta peluang perubahan penggunaan lahan hutan menjadi pertanian, permukiman atau semak belukar/tanah terbuka 30