APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG) DAN PENGINDERAAN JAUH UNTUK MODEL HIDROLOGI ANSWERS DALAM MEMPREDIKSI EROSI DAN SEDIMENTASI (Studi Kasus: DTA Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor) DIAH IRAWATI DWI ARINI DEPARTEMEN KONSERVASI SUMBERDAYA HUTAN DAN EKOWISATA FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2005
RINGKASAN DIAH IRAWATI DWI ARINI. Aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG) dan Penginderaan Jauh untuk Model Hidrologi ANSWERS dalam Memprediksi Erosi dan Sedimentasi. (Studi Kasus: DTA Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor). Dibimbing oleh LILIK BUDI PRASETYO dan OMO RUSDIANA. Perubahan penutupan lahan hutan di kawasan hulu suatu Daerah aliran Sungai dapat mengakibatkan terjadinya suatu dampak yang berupa tingginya nilai erosi, sedimen serta fluktuasi debit. Daerah Tangkapan Air Cipopokol merupakan salah satu daerah tangkapan air yang berada di Sub DAS Cisadane hulu yang telah mengalami banyak perubahan lahan. Pendugaan terhadap besarnya nilai erosi dan sedimen yang terjadi merupakan salah satu upaya untuk memberikan gambaran mengenai kondisi suatu DAS sehingga dapat ditentukan tindakan yang paling tepat untuk menanggulangi tingginya nilai erosi dan sedimen yang terjadi. ANSWERS (Areal Nonpoint Source Wathersed Environment Response Simulation) merupakan salah satu model hidrologi yang disebut model terdistribusi, yang didefinisikan sebagai model dimana setiap parameternya mampu mewakili variabel keruangan dan waktu. Kelebihan ANSWERS dibandingkan dengan model hidrologi lainnya adalah ANSWERS mampu mengevaluasi dan merumuskan letak tata guna lahan sesuai dengan aspek konservasi. Tujuan dari penelitian ini adalah mengkombinasikan antara SIG dan Inderaja untuk diaplikasikan ke dalam model hidrologi ANSWERS, memprediksi besarnya erosi dan sedimen dengan menggunakan model ANSWERS serta memetakan tingkat penyebaran erosi dan sedimentasi. Penelitian dilaksanakan di DTA Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor dan Laboratorium Analisis Lingkungan dan Permodelan Spasial, Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata IPB, pada Bulan Juli sampai dengan Bulan Oktober 2005. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah citra ASTER tahun 2004, peta batas DTA, peta topografi, peta sungai, peta jenis tanah, data curah hujan dan tinggi muka air Cipopokol. Data masukan atau input yang dibutuhkan di dalam model ANSWERS terdiri dari lima bagian yaitu data intensitas hutan, jenis dan parameter tanah, jenis dan parameter penutupan lahan, jumlah dan karakteristik saluran, serta data individu elemen. Data individu elemen (yang terdiri dari baris dan kolom, jenis tanah, jenis penutupan lahan, arah aliran, kemiringan lereng, ketinggian tempat dan nomor stasiun penakar hujan) diperoleh dari hasil pengolahan peta dengan menggunakan bantuan SIG dan Inderaja (dalam bentuk raster) untuk dirubah menjadi bentuk text file sehingga dapat terbaca dalam model ANSWERS. Setelah diperoleh hasil output/keluaran model ANSWERS, tahap selanjutnya adalah melakukan pengubahan kembali data menjadi bentuk raster untuk kemudian dipetakan kelas sedimen dan erosi yang terjadi. Tahap akhir dari penelitian ini adalah melakukan simulasi penggunaan lahan yang merupakan bentuk aplikasi model ANSWERS. Hasil output dari model ANSWERS berupa nilai erosi dan sedimen yang telah dikelaskan menghasilkan penyebaran luas nilai erosi dan sedimen yang diperoleh yaitu sedimen 0-0,5 Ton/Ha seluas 19,84 Ha, sedimen 0,5-1 Ton/Ha seluas 2,24 Ha, sedimen >1 Ton/Ha seluas 0,80 Ha, erosi 0-0,5 Ton/Ha seluas 14,08 Ha, erosi 0,5-1 Ton/Ha seluas 46,08 Ha, erosi 1-5 Ton/Ha seluas 72,80 Ha, erosi 5-10 Ton/Ha seluas 3,04 Ha dan erosi > 10 Ton/Ha seluas 0,32 Ton/Ha. Hasil prediksi nilai erosi dan sedimen dari output berupa ringkasan menunjukan bahwa hasil prediksi nilai erosi dan sedimentasi DTA Cipopokol pada kejadian hujan pada tanggal 8 Januari 2005 dengan curah hujan sebesar 46,70 mm yang menjadi runoff adalah sebesar 2,428 mm/jam, rata-rata kehilangan tanah yang terjadi adalah sebesar 0,353 Ton/Ha dengan laju erosi maksimum sebesar 29,088 Ton/Ha dan laju pengendapan maksimum adalah sebesar 4,624 Ton/Ha.
Kesimpulan yang diperoleh adalah Aplikasi SIG dan Inderaja dapat dikombinasikan ke dalam model ANSWERS untuk mempermudah dalam kegiatan perolehan data. Hasil simulasi menunjukan bahwa diperlukannya kegiatan rehabilitasi lahan terutama lahan dengan kemiringan >40% yang idealnya sebagai kawasan lindung dan telah berubah fungsi menjadi peruntukan lahan lain serta diperlukannya kegiatan penyuluhan mengenai teknik konservasi tanah dan air yang tepat yang ditujukan kepada masyarakat di DTA Cipopokol dan sekitarnya mengingat sebagian besar masyarakat DTA Cipopokol dan sekitarnya merupakan penggarap lahan. Hal ini bertujuan untuk meminimalkan kerusakan lahan yang terjadi akibat penerapan teknik konservasi yang salah.
APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG) DAN PENGINDERAAN JAUH UNTUK MODEL HIDROLOGI ANSWERS DALAM MEMPREDIKSI EROSI DAN SEDIMENTASI (Studi Kasus: DTA Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor) DIAH IRAWATI DWI ARINI Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata DEPARTEMEN KONSERVASI SUMBERDAYA HUTAN DAN EKOWISATA FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2005
Judul Skripsi : Aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG) dan Penginderaan Jauh untuk Model Hidrologi ANSWERS dalam Memprediksi Erosi dan Sedimentasi (Studi Kasus: DTA Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor) Nama : Diah Irawati Dwi Arini NRP : E 34101044 Menyetujui, Komisi Pembimbing Ketua Anggota Dr. Ir. Lilik Budi Prasetyo, MSc. Ir. Omo Rusdiana, MSc.F 131 760 841 131 849 393 Mengetahui, Dekan Fakultas Kehutanan Prof. Dr. Ir. Cecep Kusmana, MS 131 430 799 Tanggal Lulus:
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan, yang telah memberikan berkat dan kasih karunia-nya, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Departemen Konesrvasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Penelitian dengan judul Aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG) dan Penginderaan Jauh untuk Model Hidrologi ANSWERS dalam Memprediksi Nilai Erosi dan Sedimentasi (Studi Kasus: DTA Cipopokol, Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor) yang disajikan dalam skripsi ini memuat mengenai metode baru yang belum pernah diaplikasikan pada model hidrologi ANSWERS oleh penelitianpenelitian sebelumnya. Model hidrologi ANSWERS banyak dipakai sebagai sebuah model simulasi yang digunakan untuk merumuskan letak tata guna lahan berdasarkan aspek konservasi. Penggunaan SIG dan Penginderaan Jauh dimaksudkan untuk mempermudah perolehan data terutama dalam bentuk data spasial yang merupakan input model ANSWERS. Pembahasan di dalam skripsi ini hanya diberikan batasan mengenai bagaimana cara mengkombinasikan antara model hidrologi ANSWERS, SIG dan Penginderaan Jauh, memprediksi besarnya nilai erosi dan sedimen, serta yang memetakan kembali hasil keluaran model menjadi bentuk peta/image. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena intu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan penelitian selanjutnya. Bogor, Desember 2005 Penulis
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis menyadari bahwa terlaksananya penelitian hingga penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari dukungan dan bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini ijinkanlah penulis menghaturkan rasa terima kasih yang tulus kepada: 1. Dr. Ir. Lilik Budi Prasetyo, MSc dan Ir. Omo Rusdiana, MSc.F sebagai pembimbing skripsi, atas bimbingan serta arahannya, mulai dari tahap penyusunan proposal sampai dengan terselesaikannya skripsi ini. 2. Ir. Andi Sukendro, MSi dan Ir. Sucahyo Sadiyo, MS sebagi dosen penguji dari Departemen Manajemen Hutan dan Departemen Hasil Hutan. 3. Pihak Balai Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Citarum-Ciliwung Bogor atas data beserta fasilitas yang telah diberikan. 4. Dinas Cipta Karya, Pemerintah Daerah Kabupaten Bogor. 5. Bapak, ibu, Albertus Fajar Irawan dan Stevani Diah Ardita Kusuma Dewi atas doa, kasih sayang dan kepercayaannya. 6. Keluarga besar KSH 38 atas keceriaannya dan kebersamaan 7. Anak-anak Wisma Pagar Bambu (Vety, Novi, Agnes, Efni, Ria) atas doa dan semangat yang telah diberikan. 8. Teman-teman SDAF 38 (Tiara, Vivi, Aji, Ambang) atas semua bantuan, semangat dan canda tawanya. 9. Pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis berharap bahwa karya ini dapat memberikan inspirasi dan pemikiran yang berkaitan dengan pengelolaan khususnya di wilayah Daerah Tangkapan Air Cipopokol, Sub DAS Cisadane Hulu. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih. Bogor, Desember 2005 Penulis
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Kota Semarang, Jawa Tengah pada tanggal 25 September 1982. Merupakan anak kedua dari tiga bersaudara pasangan Bernardus Soenarto dan Rr. Patricia Diah Kambali Retno SIP. Pendidikan formal penulis dimulai pada tahun 1987 di TK Melati Putih Semarang dan lulus pada tahun 1989, kemudian penulis melanjutkan ke SD St. Antonius II dan lulus pada tahun 1995, kemudian melanjutkan pendidikan ke SLTP Maria Mediatrix Semarang dan lulus pada tahun 1998. Pada tahun yang sama, penulis melanjutkan pendidikan ke SMU Negeri 4 Semarang, lulus pada tahun 2001. Pendidikan perguruan tinggi ditempuh penulis di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) tahun 2001, dengan mengambil Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata, Fakultas Kehutanan. Selama mengikuti perkuliahan di Fakultas Kehutanan, penulis pernah melakukan praktek lapang yaitu Praktek Umum Kehutanan di Kawah Kamojang dan Cagar Alam Leuweung Sancang, Garut, Jawa Barat, Praktek Umum Pengenalan Hutan di BKPH Karangnunggal dan BKPH Cikatomas, KPH Tasikmalaya, Perum Perhutani Unit III Jawa Barat pada tahun 2004, dan terakhir penulis menyelesaikan Praktek Kerja Lapang (PKLP) di Taman Nasional Bukit Barisan Selatan pada tahun 2005. Selain kegiatan praktek lapang, penulis telah mengikuti berbagai kegiatan dan organisasi baik di dalam maupun diluar perguruan tinggi. Organisasi yang pernah diikuti penulis antara lain Himpunan Mahasiswa Konservasi Sumberdaya Hutan (HIMAKOVA) dan Kelompok Pemerhati Burung (KPB) Prenjak. Selain itu, penulis aktif dalam kegiatan Keluarga Mahasiswa Katholik (KEMAKI) Fakultas Kehutanan IPB. Kegiatan yang pernah di lakukan di luar kegiatan kampus diantaranya adalah kegiatan magang di Kebun Raya Bogor dibagian Tumbuhan Obat (2002), Taman Nasional Halimun-Salak (2003) dan sebagai volunteer dalam acara Asia Europe Environment Forum (2005). Sebagai salah satau syarat untuk meraih gelar Sarjana Kehutanan di Fakultas Kehutanan IPB, penulis melakukan penelitian dengan judul Aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG) dan Penginderaan Jauh untuk Model Hidrologi ANSWERS dalam Memprediksi Erosi dan Sedimentasi. (Studi Kasus: DTA Cipopokol Sub DAS Cisadane Hulu, Kabupaten Bogor) dibawah bimbingan Dr. Ir Lilik Budi Prasetyo MSc dan Ir. Omo Rusdiana, MSc. F.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... iii DAFTAR GAMBAR... iv DAFTAR LAMPIRAN... v PENDAHULUAN Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian... 4 Manfaat Penelitian... 4 TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Umum Daerah Aliran Sungai (DAS)... 5 Konsep Dasar dan Model Hidrologi... 6 Konsep Dasar Hidrologi... 6 Model Hidrologi... 8 Erosi dan Sedimentasi... 10 Penutupan dan Penggunaan Lahan... 12 Sistem Informasi Geografis (SIG)... 14 Pengertian SIG... 14 Kemampuan SIG... 15 Aplikasi SIG... 17 Penginderaan Jauh (Remote Sensing)... 17 Pengertian Penginderaan Jauh... 17 Kemampuan Penginderaan Jauh... 17 Aplikasi Penginderaan Jauh... 18 Keterkaitan Sistem Informasi Geografis dan Penginderaan Jauh... 19 Citra Advanced Spaceborne Thermal Emmision and Reflection Radiometer (ASTER)... 20 Karakteristik Ctra ASTER... 20 Aplikasi Ctra ASTER... 22 METODE PENELITIAN Lokasi dan Waktu Penelitian... 24 Alat dan Bahan... 24 Metode Penelitian... 25 Tahap Pengumpulan Data... 25 Tahap Pembangunan Basis Data... 26 Tahap Pembangunan Data Model Hidrologi ANSWERS... 32 Tahap Pengujian Model... 37 Tahap Pemetaan Penyebaran Kelas Erosi dan Sedimentasi... 39 Tahap Analisa Indeks Sensitivitas Model... 40 Tahap Simulasi Penggunaan Lahan... 40 KONDISI UMUM LOKASI PENELITIAN Letak dan Luas... 42 Iklim... 42 Tanah dan Geologi... 42 Hidrologi... 43
Karakteristik Sosial Ekonomi dan Kependudukan... 43 HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Masukan Data model ANSWERS... 45 Penutupan Lahan DTA Cipopokol... 45 Parameter Penutupan Lahan DTA Cipopokol... 54 Jenis dan Parameter Tanah... 55 Kondisi Saluran... 56 Ketinggian Tempat/Elevasi... 58 Kemiringan Lereng... 60 Arah Aliran... 61 Curah Hujan dan Debit... 63 Analisa Keluaran Data model ANSWERS... 65 Pengujian Model... 67 Pengujian Debit Model dan Lapangan... 67 Pengujian Sedimen Model dan Lapangan... 69 Prediksi Hasil Erosi dan Redimen DTA Cipopokol... 70 Analisa Sensitivitas Model... 78 Simulasi Penggunaan Lahan... 81 Skenario Penggunaan Lahan... 81 Hasil Simulasi Penggunaan Lahan... 84 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan... 88 Saran... 88 DAFTAR PUSTAKA... 89 LAMPIRAN... 91