ABSTRAK Indonesia sebagai negara kepulauan memiliki hamparan hutan yang luas tidak terlepas dengan adanya masalah-masalah lingkungan yang dihasilkan, khususnya kebakaran hutan. Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk mengatasi kebakaran hutan adalah teknologi penginderaan jarak jauh. Teknologi penginderaan jauh dan masalah kebakaran pada wilayah kehutanan di Indonesia menjadi latar belakang penelitian. Deteksi dilakukan menggunakan aplikasi yang dibangun dengan bahasa pemrograman Matlab dalam menentukan titik-titik api (hotspot) yang ada pada wilayah kehutanan menggunakan citra satelit Landsat 8. Menggunakan Band 10 atau band thermal yang memiliki informasi terhadap suhu. Metode Brightness Temperature digunakan dalam aplikasi untuk menghitung suhu permukaan pada hotspot untuk membuktikan terjadinya kebakaran hutan. Hasil data berupa hotspot didapatkan jika terdapat kebakaran hutan. Threshold adalah proses klasifikasi objek berdasarkan nilai pada piksel Brightness Temperature merupakan tahap lanjutan yang digunakan menentukan daerah titik api. Hasil dari threshold digunakan untuk mendapatkan luas dan posisi latitude dan longitude dari titik api yang terdeteksi. Kebakaran hutan di Wilayah Indonesia dapat dideteksi pada Citra Satelit Landsat dengan menggunakan metode Brightness Temperature. Aplikasi Kebakaran Hutan menghasilkan aplikasi berbasis desktop. Kata Kunci: kebakaran hutan, penginderaan jauh, satelit Landsat, brightness temperature
ABSTRACT The Indonesian archipelago has a vast expanse of forest that can not be separated with their environmental problems resulting, in particular forest fires. One technology that could be used to address forest fires is remote sensing technology. Remote sensing technology and the fire problem in the area of forestry in Indonesia into the background research. The detection was made using applications built with the Matlab programming language in determining hotspots which is in the forest area using satellite images Landsat 8. Using Band 10 or thermal band that has information on the temperature. Temperature Brightness methods used in the application to calculate the surface temperature on the hotspots to prove the occurrence of forest fires. Results obtained data is a hotspot if there is a forest fire. Threshold is the process of object classification based on pixel values of Brightness Temperature is an advanced stage that is used determines the area hotspots. The results of the threshold used to obtain comprehensive and latitude and longitude position of hotspots detected. The area of forest fires in Indonesia could be detected on Landsat satellite imagery using the Brightness Temperature. Applications Fires produce desktop-based applications. Keywords: forest fires, remote sensing, Landsat satellite, brightness temperature
DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL... i HALAMAN JUDUL... ii LEMBAR PERNYATAAN... iii LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR... iv BERITA ACARA TUGAS AKHIR... v KATA PENGANTAR... vi ABSTRAK... viii ABSTRACT... ix DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 3 1.5 Manfaat... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 2.1 State of The Art... 5 2.2 Penginderaan Jauh (Remote Sensing)... 6 2.3 Karakteristik Citra... 8 2.4 Interpretasi Citra... 10 2.5 Spektrum Elektromagnetik... 15 2.6 NDVI... 18 2.7 Satelit Landsat... 19 2.7.1 Sistem Sensor dalam Satelit Landsat... 20 2.7.2 Perkembangan Satelit Landsat... 21 2.7.3 Resolusi Spasial Citra... 26 2.7.4 Brightness Temperature... 27 2.8 Matlab... 28 BAB III METODE DAN PERANCANGAN SISTEM... 30 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian... 30 3.2 Data... 30 3.2.1 Sumber data... 30 3.2.2 Jenis data... 30 3.2.3 Metode pengumpulan data... 31 3.3 Alat penelitian... 31 3.4 Perancangan Sistem... 32 3.4.1 Gambaran Umum... 32 3.4.2 Diagram Alir Program... 33 3.4.3 Activity Diagram... 34
3.5 Pemilihan Citra Satelit... 36 3.6 Subset Spasial... 39 3.7 Pengolahan Citra... 39 3.8 Penentuan Latitude dan Longitude... 44 3.9 Perancangan User Interface... 46 3.10 Sintaks Umum Pembuatan Aplikasi... 49 BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN... 57 4.1 Implementasi Sistem... 57 4.1.1 Panel Aplikasi... 57 4.1.2 Pesan Validasi... 61 4.2 Ujicoba... 63 BAB V PENUTUP... 71 5.1 Simpulan... 71 5.2 Saran... 71 DAFTAR PUSTAKA... 72 LAMPIRAN... 74 CURICULUM VITAE... 78
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Sensor aktif dan sensor pasif... 7 Gambar 2.2 Foto Hitam Putih Kota Ottawa, Kanada... 8 Gambar 2.3 Elemen Citra atau Piksel... 9 Gambar 2.4 Citra Hitam Putih dan Citra Warna... 10 Gambar 2.5 Warna dan Rona... 11 Gambar 2.6 Tekstur... 13 Gambar 2.7 Pola... 14 Gambar 2.8 Bayangan... 14 Gambar 2.9 Spektrum Elektromagnetik... 16 Gambar 2.10 Timeline satelit Landsat... 21 Gambar 2.11 Resolusi Spasial Citra Band 8... 26 Gambar 3.1 Gambaran Umum Alur Proses Aplikasi... 32 Gambar 3.2 Flowchart Aplikasi Pengolahan Citra... 33 Gambar 3.3 Activity Diagram Aplikasi Deteksi Kebakaran Hutan... 35 Gambar 3.4 Tampilan Utama Website USGS... 37 Gambar 3.5 Menentukan Lokasi dengan Kordinat... 37 Gambar 3.6 Dataset pada USGS... 38 Gambar 3.7 Memilih Data yang Tersedia... 38 Gambar 3.8 Subset Spasial atau Cropping... 39 Gambar 3.9 Citra Komposit True Color... 41 Gambar 3.10 Citra Komposit False Color... 41 Gambar 3.11 Citra Hasil Perhitungan Brightness Temperature... 42 Gambar 3.12 Citra Hasil Threshold... 43 Gambar 3.13 Citra Hasil NDVI dan Threshold NDVI... 44 Gambar 3.14 Penentuan Kordinat pada Citra... 45 Gambar 3.15 Penentuan Kordinat pada Citra Hasil... 46 Gambar 3.16 User Interface Aplikasi... 47 Gambar 4.1 Panel Open Image... 57 Gambar 4.2 Panel Metadata File... 59 Gambar 4.3 Nilai Metadata pada File Txt... 60 Gambar 4.4 Panel Informasi... 61 Gambar 4.5 Pesan Input Kosong... 62 Gambar 4.6 Progress Bar... 62 Gambar 4.7 Proses Open Image... 63 Gambar 4.8 Komposit True Color... 64 Gambar 4.9 Komposit False Color... 65 Gambar 4.10 Ujicoba Brightness Temperature... 66 Gambar 4.11 Ujicoba Menampilkan Kordinat... 67 Gambar 4.12 Ujicoba Menampilkan Threshold... 68 Gambar 4.13 Ujicoba Menampilkan Threshold... 69 Gambar 4.14 Ujicoba Menampilkan NDVI dan Threshold NDVI... 70
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Klasifikasi NDVI... 19 Tabel 2.2 Daftar 9 band yang terdapat pada Sensor OLI... 25 Tabel 2.3 Daftar 2 band yang terdapat pada Sensor TIRS... 26 Tabel 3.1 Button dan Aksi Button pada Aplikasi... 48 Tabel 3.2 Panel dan Fungsi Panel pada Aplikasi... 49 Tabel 4.1 Pemberian Nama pada Panel Open Image... 58 Tabel 4.2 Pemberian Simbol pada Panel Metadata... 60
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia sebagai negara kepulauan memiliki hamparan hutan yang luas, dengan luas hutan Indonesia sekitar 96,4 juta hektar atau sekitar 51,53% luas wilayah Indonesia (Statistik Lingkungan Hidup dan Kehutanan Indonesia, 2014), hutan Indonesia menjadi salah satu paru-paru dunia yang sangat penting peranannya bagi kehidupan di bumi. Tentu saja hutan yang telah dijelaskan tadi tidak terlepas dengan adanya masalah-masalah lingkungan yang dihasilkan. Salah satu persoalan lingkungan yang muncul hampir setiap tahun di Indonesia terutama pasca tahun 2000 adalah kebakaran hutan. Kebakaran hutan di Indonesia merupakan permasalahan yang rutin terjadi pada setiap musim kemarau. Dampak yang ditimbulkan kebakaran hutan sangat merugikan meliputi aspek fisik-kimia, biologi, sosial ekonomi maupun aspek ekologi (Syumanda, 2003). Penyebab kebakaran bisa beragam yang dibagi ke dalam dua kelompok utama yaitu alam dan campur tangan manusia. Kebakaran hutan di Indonesia sebanyak 90% disebabkan oleh manusia atau sengaja dibakar dan selebihnya adalah kehendak alam (Purnomo, 2015). Perkembangan teknologi yang sangat pesat saat ini telah banyak memberikan kemudahan yang dapat dilakukan dalam kehidupan manusia bahkan yang tidak terpikirkan sebelumnya. Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk mengatasi masalah di Indonesia sebagai negara yang memiliki keluasan wilayah hutan adalah teknologi penginderaan jarak jauh. Teknologi penginderaan jauh dan masalah kebakaran pada wilayah kehutanan di Indonesia menjadi latar belakang diangkatnya penelitian dengan judul Aplikasi Penginderaan Jauh Dalam Mendeteksi Kebakaran Hutan Menggunakan Citra Satelit Landsat 8. Penginderaan jauh atau dalam istilah asing sering disebut juga dengan istilah Remote Sensing merupakan ilmu untuk memperoleh informasi tentang objek, daerah atau gejala dengan cara analisis data yang diperoleh dengan menggunakan alat kontak langsung dengan objek, daerah atau gejala tersebut 1
2 (Lillesand et al, 2015). Umumnya penelitian yang berkaitan dengan bidang ilmu Remote Sensing dilakukan dengan melibatkan aplikasi pihak ketiga sebagai aplikasi pengolah citra. Aplikasi pihak ketiga banyak tersedia di internet mulai dari yang gratis hingga berbayar. Salah satu contoh penggunaan teknologi penginderaan jarak jauh untuk masalah kebakaran hutan adalah seperti yang dilakukan oleh Lembaga Antariksa Amerika Serikat, NASA dengan satelit TERRA AQUA MODIS menyediakan data Hotspot (titik panas) di dalam website-nya https://earthdata.nasa.gov/. Data yang tersedia di dalam website lembaga tersebut real time 24 jam, 48 jam, dan 7 hari dengan format data shapefile, kml, wms, atau txt, yang bisa digunakan pada Google Earth sebagai alat bantu untuk menampilkan hotspot (titik panas). Penggunaan teknologi penginderaan jauh yang bisa mengamati keadaan permukaan bumi tanpa bersentuhan langsung dengan lokasi sangat membantu dalam menentukan titik-titik api (hotspot) yang ada pada wilayah kehutanan di Indonesia. Deteksi yang akurat dapat membantu ketepatan tahap pemadaman kebakaran dan tahap penanganan pasca kebakaran. Pada pelaksanaan di lapangan, keakuratan proses deteksi dapat membantu menentukan alokasi dana, kelancaran operasi pemadaman, dan kebutuhan investigasi dalam kasus pelanggaran hukum lingkungan. 1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah yang dapat dirumuskan sesuai dengan latar belakang dalam penelitian ini dirangkum menjadi beberapa topik. Rumusan masalah yang ada antara lain: 1. Bagaimana kebakaran hutan di Wilayah Indonesia dapat dideteksi dengan menggunakan Citra LANDSAT pada Teknologi Penginderaan Jarak Jauh. 2. Bagaimana merancang dan membangun aplikasi berbasis desktop dalam mendeteksi kebakaran hutan di Indonesia.
3 1.3 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Mengingat keterbatasan waktu dan luasnya ruang lingkup dalam pembuatan aplikasi ini, maka diperlukan batasan masalah untuk penelitian ini. Ruang lingkup dan batasan masalah yang telah dirumuskan diantaranya: 1. Data satelit yang digunakan dalam pengolahan citra merupakan data citra satelit Landsat 8. 2. Pengolahan citra dilakukan dengan metode perhitungan Brightness Temperature dan teori Remote Sensing yang meliputi Komposit dan NDVI. 3. Aplikasi ini dibangun berbasis desktop dengan menggunakan bahasa pemrograman Matlab. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan perancangan dan pembuatan aplikasi untuk mendeteksi areal kebakaran hutan dan perubahan lahan serta membandingkan keakuratan data titik panas (hotspot) dari sumber penyedia data. 1.5 Manfaat Adapaun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah pengguna aplikasi mampu menentukan titik-titik kebakaran hutan (hotspot) yang terjadi sehingga dapat memudahkan user dalam menanggulangi kebakaran hutan di daerah yang telah terdeteksi oleh aplikasi. 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dari penulisan Tugas Akhir ini dapat dijelaskan sebagai berikut ini: Bab I : Pendahuluan Bagian ini berisikan gambaran umum dari tulisan yang didalamnya membahas mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, hingga mengenai sistematika penulisan
4 Bab II Bab III Bab IV Bab V : Tinjauan Pustaka Bagian ini berisikan mengenai berbagai macam teori penunjang dalam memecahkan permasalahan, yakni mulai dari pembahasan mengenai citra penginderaan jauh dan keterkaitannya dalam mendeteksi kebakaran hutan serta pengolahan citra yang harus dilakukan. : Metode dan Perancangan Sistem Bab ini membahas mengenai gambaran umum sistem terkait pemodelan aplikasi mendeteksi kebakaran huta ke dalam sistem yang dibuat, serta sumber data dan metode pengumpulan data. : Implementasi dan Pengujian Bab ini berisi paparan lebih detail mengenai implementasi dan pengujian terhadap aplikasi secara keseluruhan. : Penutup Bab ini berisikan mengenai kesimpulan tulisan secara keseluruhan yang menjawab permasalahan yang telah dirumuskan sebelumnya, serta berisi saran-saran terkait pengembangan sistem selanjutnya.
5