JURUSAN TEKNIK GEOMATIKA FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

ANALISIS PERBANDINGAN KONSENTRASI KLOROFIL ANTARA CITRA SATELIT TERRA DAN AQUA MODIS DITINJAU DARI SUHU PERMUKAAN LAUT DAN MUATAN PADATAN TERSUSPENSI (Studi Kasus Perairan Selat Madura dan sekitarnya) OLEH RISDINA TRISNA WARDANI 3508100008 JURUSAN TEKNIK GEOMATIKA FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

1 Outline Background Study Area Methodology Result and Analysis Conclusion and Suggestion

2 BackGround Perairan Selat Madura adalah kawasan yang juga terkena dampak dari adanya lumpur panas Sidoarjo. material lumpur yang ada dapat berpengaruh pada kualitas perairan, yang berdampak pula pada perubahan konsentrasi klorofil. perlu adanya suatu penelitian mengenai klorofil di perairan Selat Madura dan sekitarnya, dengan menggunakan teknologi penginderaan jauh

3 Permasalahan Bagaimana analisa hasil persebaran konsentrasi klorofil antara citra satelit Terra dan Aqua MODIS pada bulan Juli. Batasan Masalah Wilayah studi adalah daerah sekitar perairan Selat Madura dan sekitarnya. Data primer yang digunakan adalah citra satelit Terra dan Aqua MODIS level 1B resolusi 1 km tahun 2009-2011 pada bulan Juli Pengolahan citra satelit Terra dan Aqua MODIS menggunakan algoritma Algorithm Theoretical Basic Document Modis (ATBD) 19 Modis dan O Reilly (1998) untuk mendapatkan nilai klorofilnya. Data klorofil yang dipakai adalah perhitungan dari data lapangan suhu permukaan laut dan muatan padatan tersuspensi. Hasilnya berupa nilai klorofil antara citra satelit Terra dan Aqua MODIS dan peta klorofil.

4 Tujuan Menghasilkan peta persebaran konsentrasi klorofil dari citra satelit Terra dan Aqua MODIS. Mengetahui citra satelit yang lebih efektif dalam mendeteksi klorofil di perairan Selat Madura. Manfaat Memberikan informasi spasial (peta) serta hasil persebaran konsentrasi klorofil antara citra satelit Terra dan Aqua MODIS.

5 Study Area 5 7 42,49-9 27 36,13 LS dan 110 3 40,50-115 49 31,70 BT

Metodologi Bahan Hardware GPS handheld Water Checker TROLL 9500 Multi Parameter Series S/N 47916 Software ArcGIS 9.3 ENVI 4.6.1 Matlab 7.0 6 Peralatan Citra satelit Terra dan Aqua MODIS level 1B resolusi 1 km pada tahun 2009-2011 bulan Juli Peta digital/peta vektor Indonesia skala 1:1000000 digunakan sebagai acuan dalam koreksi geometrik Data lapangan yang diambil secara in-situ di beberapa titik lokasi penelitian pada bulan Juli 2011

7 Metodologi Tahap persiapan Melakukan persiapan mencari berbagai literature, menyiapkan hardware dan software yang digunakan serta mengumpulkan data-data yang digunakan dalam penelitian. Tahap pengolahan data Melakukan pengolahan data-data yang sudah didapatkan Tahap analisa data Menganalisa hasil dari pengolahan citra dengan data lapangan Tahap akhir Akhir dari penelitian menghasilkan peta sebaran klorofil yang dapat dijadikan acuan pada penelitian selanjutnya

DIAGRAM ALIR PENGOLAHAN CITRA Citra Aqua MODIS Level 1B Georferensi Citra Citra Terra MODIS Level 1B Pemotongan Citra Koreksi Geometrik Tidak Peta Vektor Indonesia RMSE 1 Ya Pemisahan Daratan Pemisahan Awan Citra Sebaran Konsentrasi Klorofil Validasi Data Ground Truth Tidak Uji Validasi 70% Ya Analisa Data Klorofil 8 - Peta Persebaran Klorofil dari Citra Satelit Terra MODIS - Peta Persebaran Klorofil dari Citra Satelit Aqua MODIS

9 Result n Analisys Analisa Koreksi Geometrik dan SOF Analisa Data Lapangan Analisa Validasi data Lapangan Hasil Pengolahan Citra Uji Validasi

10 Koreksi Geometrik dan SOF Hasil koreksi geometrik pada citra Terra dan Aqua MODIS, sebagai berikut: Citra Terra MODIS diperoleh nilai rata-rata RMS error sebesar <0,6, diantaranya: Citra Terra MODIS 2009 nilai RMS error sebesar 0,431 piksel, Citra Terra MODIS 2010 nilai RMS error sebesar 0,735 piksel, Citra Terra MODIS 2011 nilai RMS error sebesar 0,635 piksel. Citra Aqua MODIS diperoleh nilai rata-rata RMS error sebesar <0.6, diantaranya: Citra Aqua MODIS 2009 nilai RMS error sebesar 0,468 piksel, Citra Aqua MODIS 2010 nilai RMS error sebesar 0,693 piksel, Citra Aqua MODIS 2011 nilai RMS error sebesar 0,622 piksel. Nilai strength of figure dari titik kontrol registrasi citra untuk setiap citra yang digunakan adalah 0,0012 Hasil RMS error rata-rata citra mempunyai nilai RMS error rata-rata 1 pixel dan SoF mendekati nol sehingga dianggap memenuhi toleransi yang diberikan (Purwadhi, 2001). Dalam hal ini semakin kecil bilangan faktor kekuatan jaringan tersebut di atas, maka akan semakin baik konfigurasi jaringan yang bersangkutan, dan sebaliknya (Purwadhi, 2001).

HASIL -- Design SOF Jumlah titik adalah 10, Jumlah baseline adalah 18, N ukuran adalah jumlah baseline x 3 yaitu 18 x 3 = 54 N parameter adalah jumlah titik x 3 yaitu 10 x 3 = 30 U (jumlah parameter) = N ukuran N parameter = 54 30 = 24 Besar SoF = inv[trace (At*A)]/U = 0,0012 11

12 Analisa Data Lapangan Data lapangan tersebut setelah diinputkan pada citra yang terkoreksi geometrik, diperoleh 3 data yang sesuai dengan piksel citra. Tabel 1. Data Lapangan Klorofil Posisi Titik Nilai Klorofil (mg/m3) 1 0,016678 2 0,016452 3 0,016201

13 Citra Terra dan Aqua MODIS Terra MODIS 2009 Aqua MODIS 2009

Gambar 1. Hasil Koreksi Geometrik, Cloud Masking dan Spasial Daratan pada citra Terra MODIS Gambar 2. Hasil Koreksi Geometrik, Cloud Masking dan Spasial Daratan pada citra Aqua MODIS 14

15 Algoritma O Rilley (1998) Log (clr)= 0,283 2,753R + 1,457 R 2 + 0,659 R 3 1,403 R 4 Clor = 10 (0,283 2,753R + 1,457 R2 + 0,659 R3 1,403 R4) Keterangan: R= rasio band 9 dan band12 Algoritma ATBD 19 Log (clr)= 0,2818 2,783R + 1,863 R 2-2,387 R 3 Clor = 10 (0,2818 2,783R + 1,863 R2 2,387 R3 ) Keterangan: R= rasio band 10 dan band12

HASIL Validasi Data Lapangan No 1 2 3 4 5 6 7 8 Posisi Koordinat Lintang Bujur 7⁰34 12,47 112⁰52 32,70 7⁰34 36,22 112⁰52 50,81 7⁰34 27,57 112⁰52 47,90 7⁰34 14,37 112⁰53 44,57 7⁰34 4,67 112⁰53 44,33 7⁰33 56,88 112⁰53 39,54 7⁰31 1,84 112⁰51 38,69 7⁰30 58,94 112⁰51 31,47 7⁰30 52,48 112⁰ 51 21,04 7⁰30 25,81 112⁰51 5,46 7⁰30 15,01 112⁰51 2,18 7⁰30 2,85 112⁰51 1,69 7⁰29 41,88 112⁰ 50 59,27 7⁰29 38,30 112⁰50 58,54 7⁰29 33,35 112⁰50 54,54 7⁰28 55,03 112⁰50 56,93 7⁰28 47,61 112⁰50 41,07 7⁰28 54,43 112⁰50 27,35 7⁰32 17,58 112⁰50 37,43 7⁰32 29,11 112⁰50 41,86 7⁰32 26,64 112⁰50 27,35 7⁰32 17,58 112⁰50 36,48 7⁰32 29,11 112⁰50 37,43 7⁰32 26,63 112⁰50 41,86 Clor (mg/m3) 0,013 0,026 0,015 0,051 0,026 0,066 0,020 0,056 0,057 0,041 0,044 0,044 0,020 0,050 0,079 0,038 0,034 0,032 0,042 0,048 0,011 0,017 0,016 0,016 6

Hasil pengolahan Citra Nilai klorofil citra diambil 3 data piksel yang disesuaikan dengan data lapangan pada tanggal 24 Juli 2011. Tabel 2. Hasil Pengolahan Klorofil Tahun 2009-2011 No Citra Bulan 1 Lokasi Penelitian Ke-1 Nilai Klorofil (mg/m3) Lokasi Penelitian Ke-2 Lokasi Penelitian Ke-3 2009 0,001539 0,001539 0,001750 2 Terra MODIS 2010 0,008139 0,009483 N/A 3 2011 0,047073 0,0046922 0,0046922 4 2009 0,008837 N/A N/A 5 Aqua MODIS 2010 1,841472 1,836017 1,836017 6 2011 0,016994 0,016994 0,016782 17 Keterangan N/A : Not Available, data klorofil tidak diketahui karena lokasi penelitian tertutup awan

18 ANALISA - Analisa Validasi Data Lapangan dan Citra Citra Persamaan Regresi R 2 Terra MODIS 24 Juli 2011 Aqua MODIS 24 Juli 2011 Y = 2,3278x 0,0929 0,723 Y = 1,717 x -0,0126 0,775

19 ANALISA - Analisa Data Lapangan dan Citra Dari gambar grafik perbedaan klorofil citra dengan klorofil lapangan dapat dianalisa bahwa adanya perbedaan nilai klorofil yang ada yaitu: pada Citra Aqua MODIS, didapatkan nilai koefisien detrminasi sebesar 77,57% sedangkan pada citra Terra MODIS sebesar 72,34 %, ini dapat diambil kesimpulan bahwa citra Aqua MODIS memiliki hasil yang lebih baik, yang dapat digunakan untuk mengetahui nilai klorofil yang ada di lapangan. Meskipun nilai korelasi dari kedua citra masuk dalam toleransi yang ditetapkan, namun hasil yang lebih baik ada pada citra Aqua MODIS yang mempunyai nilai korelasi lebih tinggi.

20 Peta Persebaran Klorofil Tahun 2009 Terra MODIS Aqua MODIS

21 Peta Persebaran Klorofil Tahun 2010 Terra MODIS Aqua MODIS

22 Peta Persebaran Klorofil Tahun 2011 Terra MODIS Aqua MODIS

23 ANALISA Analisa Sebaran Klorofil Berdasarkan hasil pengolahan citra, didapatkan nilai klorofil yang sebesar 0,01-1,8 mg/m3. Hal ini disebabkan karena adanya faktor tertentu yang mengakibatkan nilai klorofil rendah. Persebaran klorofil disebabkan karena banyak faktor. Antara lain: 1. Perairan oseanis di daerah tropis umumnya memiliki konsentrasi klorofil yang rendah. 2. Klorofil yang berada di daerah sekitar pantai cenderung lebih tinggi daripada di tengah lautan. 3. Adanya upwelling 4. Kekeruhan tinggi menghambat penetrasi cahaya ke dalam air

KESIMPULAN Nilai RMSerror rata-rata < 0.6. Untuk nilai RMSerror citra Terra MODIS tahun 2009 sebesar 0,431, tahun 2010 sebesar 0,735 dan tahun 2011 sebesar 0,635. Kemudian pada citra Aqua MODIS nilai RMSerror pada tahun 2009 sebesar 0,468, tahun 2010 sebesar 0,693 dan tahun 2011 sebesar 0,622. Kedua citra mempunyai nilai SOF 0,0012. Nilai klorofil rata rata antara 0,001-1,8 mg/m3. Untuk nilai klorofil citra Terra MODIS tahun 2009 sebesar 0,00160 mg/m3, tahun 2010 sebesar 0,00881 mg/m3 dan tahun 2011 sebesar 0,14092 mg/m3. Kemudian pada citra Aqua MODIS nilai klorofil tahun 2009 sebesar 0,0088 mg/m3, tahun 2010 sebesar 1,8378 mg/m3 dan tahun 2011 sebesar 0,01692 mg/m3. Berdasarkan hasil validasi dari perbandingan data survei dengan data klorofil citra tanggal 24 Juli 2011, dapat dianalisa bahwa adanya perbedaan nilai klorofil dari data lapangan dengan data citra yang ada, yaitu: pada Citra Aqua MODIS, didapatkan nilai koefisien determinasi sebesar 77,57% sedangkan pada citra Terra MODIS sebesar 72,34 %, ini dapat diambil kesimpulan bahwa citra Aqua MODIS yang memiliki hasil lebih baik dan data klorofil yang digunakan telah merepresentasikan kondisi klorofil yang sesungguhnya, yang dapat digunakan untuk mengetahui nilai klorofil yang ada di lapangan. Meskipun nilai korelasi dari kedua citra masuk dalam toleransi yang ditetapkan, namun hasil yang lebih baik ada pada citra Aqua MODIS yang mempunyai nilai korelasi lebih tinggi. 24

25 SARAN Kendala dalam penelitian klorofil menggunakan data citra Terra dan Aqua MODIS level 1B adalah citra yang diperoleh berupa data mentah yang harus diproses menggunakan algoritma untuk memisahkan data data yang terdapat pada citra Terra maupun Aqua MODIS. Oleh karena alasan tersebut untuk penelitian selanjutnya yang terkait dengan klorofil sebaiknya menggunakan data citra dengan level yang lebih tinggi, seperti level 2 dan level 3. Sebab level 2 merupakan data citra Terra dan Aqua MODIS yang telah terdapat proses algoritmanya dan umumnya digunakan oeleh para ahli oseonografi dalam penelitiannya. Sedangkan level 3, data citra yang telah terkoreksi radiometrik dan geometrik, serta algoritma pada level 3 telah diterapkan secara otomatis. Perlu adanya penelitian lanjut tentang studi mengenai klorofil dengan menggunakan metode-metode yang berbeda, bila perlu membuat suatu metode yang paling cocok diterapkan pada perairan Selat Madura.

26 DAFTAR PUSTAKA Afdal. 2004. Sebaran Klorofil-a Kaitannya Dengan Kondisi Hidrologi Di Selat Makassar. Jurnal Oseanografi dan Limnologi di Indonesia 2004 Bidang Dinamika Laut Pusat Penelitian Oseanografi LIPI No. 36: 69-82 Arief, M. 2006. Analisis Kesesuaian Perairan Tambak Di Kabupaten Demak Ditinjau Dari Nilai Klorofil-A, Suhu Permukaan Perairan, dan Muatan P adatan Tersuspensi Menggunakan Data Citra Satelit Landsat ETM 7+.Jurnal Penginderaan Jauh LAPAN Vol 39 Juni 2006: 108-US Arifin, I.S. 2010. Studi Perubahan Muatan Padatan Tersuspensi (TSM) di Selat Madura Akibat Pembuangan Lumpur Lapindo. Surabaya : Tugas Akhir Program Studi Geomatika ITS Effendi. H. 2003. Telaah Kualitas Air bagi Pengelolaan Sumberdaya dan Lingkungan Perairan. Penerbit Kanisius. Yogyakarta. Lillesand, T.M., Kiefer, R.W., and Chipman J.W. 1994. Remote Sensing and Image Interpretation. Fifth Edition. New york : John Wiley & Sons Martin, S. 2004. An Introduction to Ocean Remote Sensing. United Kingdom : University of Cambridge

DAFTAR PUSTAKA Pahlevi, A.M. 2009. Analisa Sedimentasi di Muara kali Porong Akibat Pembuangan Lumpur Lapindo Menggunakan Data Citra Satelit ASTER. Surabaya : Tugas Akhir Program Studi Geomatika ITS Purwadhi, S.H. 2001. Interpretasi Citra Digital. Jakarta: Grasindo Santoso, B. 2010. Prediksi Potensi Daerah Ikan MenggunakanCitra Aqua Modis Dan Pendistribusian Hasil Dengan Menggunakan Web (Studi Kasus : Perairan Selatan Jawa Timur - Bali). Surabaya : Program Studi Geomatika ITS. Soegianto, A. 2004. Metoda Pendugaan Pencemaran dengan Indikator Biologis. Airlangga University Press. Surabaya Susilo, S.B. 2000. Penginderaan Jauh Terapan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor. Bogor Syafi i, M.2006. Sebaran Konsentrasi Klorofil-a dan Suhu Permukaan Laut Menggunakan Citra Satelit Terra MODIS di Perairan NatunaI : Tugas Akhir Program Studi Ilmu dan Teknologi Kelautan IPB.Bogor Wahyu, A.2005.Pemetaan Persebaran Korofil Wilayah Perairan Selat Bali Menggunakan Teknologi Penginderaan Jauh : Tugas Akhir Program Studi Teknik Geomatika ITS. Surabaya 27