BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Teknologi Penginderaan Jauh Penginderaan jauh adalah ilmu dan seni untuk memperoleh informasi tentang suatu objek, daerah, atau fenomena melalui analisis data yang diperoleh dengan suatu alat tanpa kontak langsung dengan objek, daerah, atau fenomena yang dikaji (Lillesand & Kiefer 1979). Fussel et al. (1986) mendefinisikan penginderaan jauh sebagai pengumpulan dan pencatatan informasi tanpa kontak langsung pada julat elektromagnetik ultraviolet, tampak, inframerah, dan mikro dengan menggunakan peralatan seperti penyiam (scanner) dan kamera yang ditempatkan pada wahana bergerak seperti, pesawat udara atau pesawat angkasa, dan menganalisis informasi yang diterima dengan teknik interpretasi foto, citra dan pengolahan citra. Teknik penginderaan jauh berkembang sangat pesat sejak diluncurkannya satelit penginderaan jauh ERTS (Earth Resources Technology Satellite) pada 1972. Hal itu memungkinkan pengumpulan data permukaan bumi dalam jumlah besar. Perkembangan sistem penginderaan jauh khususnya dalam penggunaan sensor
dan
cara
perekaman
data
penginderaan,
telah
diikuti
dengan
pengembangan dalam cara pengolahan dan analisis data penginderaan jauh. Pengembangan penginderaan jauh yang terjadi tahun 1960-an terbatas pada penelitian serta analisis foto udara multispectral scanner (Perangkat pengindera yang terdiri atas kurang dari sepuluh spectrum elektromagnetik yang berbeda) dan dijitalisasi dari foto udara yang diambil dengan sensor kamera. Semenjak ERTS-1 atau Landsat-1 (Land Satellite) diluncurkan tahun 1972, data citra dijital rekaman satelit menjadi semakin penting, khususnya untuk penggunaan analisis permukaan bumi (Purwadhi 2001).
4
Samsuri (2004) menyatakan bahwa dalam penginderaan jauh terdapat beberapa proses melibatkan interaksi antara radiasi dan target yang dituju mencakup tujuh elemen penting yakni: 1. Sumber Energi atau Illumination, merupakan elemen pertama dalam menyediakan energi elektromagnetik ke target interes 2. Radiasi dan Atmosfer, adalah perjalanan energi dari sumber ke targetnya dan sebaliknya. Energi akan mengalami kontak dengan target dan berinteraksi dengan atmosfer yang dilewatinya. 3. Interaksi dengan Target. 4. Perekaman Energi oleh Sensor setelah energi dipancarkan atau dilepaskan dari target, elemen penting yang dibutuhkan adalah sensor
untuk
mengumpulkan
dan
merekam
radiasi
elektromagnetik. 5. Transmisi, penerimaan dan pemrosesan energi yang terekam oleh sensor
harus
ditransmisikan
untuk
diterima
oleh
stasiun
pengolahan, dimana data diolah menjadi citra (hardcopy ataupun digital) 6. Interpretasi dan Analisis, merupakan pengolahan image dengan interpretasi secara visual atau digital untuk mengekstrak informasi tentang target. 7. Aplikasi, elemen terakhir adalah pengaplikasian informasi tentang target untuk memperoleh pengertian yang lebih baik, menerima beberapa informasi baru, dan membantu pemecahan masalah. Sensor adalah alat perekam objek bumi. sensor dipasang pada wahana (platform) dan letaknya jauh dari objek yang diindera, maka diperlukan tenaga elektromagnetik yang dipancarkan atau dipantulkan oleh objek tersebut. sensor elektronik membangkitkan sinyal elektrik yang sesuai dengan variasi tenaga elektromagnetik. Tenaga radiasi yang dipantulkan oleh objek dan ditangkap oleh sensor, dapat menghasilkan citra yang sesuai dengan wujud aslinya. setiap sensor mempunyai kepekaan spektral yang terbatas, batas kemampuan sensor untuk memisahkan objek disebut resolusi. Resolusi suatu citra merupakan indikator tentang kemampuan sensor dan atau kualitas sensor dalam merekam objek. Empat
5
resolusi yang biasa digunakan sebagai parameter kemampuan sensor, yaitu resolusi spasial, resolusi spektral, resolusi radiometrik, dan resolusi temporal (Purwadhi, 2001). Data penginderaan jauh digital (citra digital) direkam menggunakan sensor non-kamera, antara lain scanner, radiometer, spectometer. Detektor yang digunakan dalam sensor penginderaan jauh adalah detektor elektronik dengan menggunakan tenaga elektromagnetik yang luas, yaitu spektrum tampak, ultraviolet, inframerah dekat, inframerah termal, dan gelombang mikro (Gambar 1). Citra digital dibentuk dari elemen-elemen gambar atau pixel (picture element) yang menyatakan tingkat keabuan pada gambar. Citra bersifat digital dapat secara langsung disimpan pada suatu pita magnetik. Citra digital dapat direkam dalam beberapa spektrum secara sekaligus sehingga disebut citra multispektral.
Gambar 1 Spektrum elektromagnetik (Purwadhi 2001). Sumber data citra penginderaan jauh digital saat ini mulai berkembang dan bervariasi, yaitu data dapat diperoleh dari rekaman satelit penginderaan jauh komersial, rekaman data satelit meteorologi, rekaman scanner dari pesawat udara, data digital dari kamera foto udara, citra digital dari rekaman sensor mikro densitometer, dan citra digital dari hasil rekaman beberapa sistem dijitasi dengan resolusi tinggi (Purwadhi 2001). Komponen dasar pengambilan data penginderaan jauh sistem pasif meliputi sumber tenaga, atmosfer, interaksi tenaga dengan objek dipermukaan bumi, sensor, sistem pengolahan data, dan berbagai penggunaan data. Penginderaan jauh sistem aktif menggunakan tenaga elektromagnetik yang dibangkitkan oleh sensor Radar (Radio Detection And Ranging).
6
Tabel 1 Spektrum elektromagnet. Spektrum/saluran Panjang gelombang Gamma
≤ 0,03 nm
X
0.03 – 3 nm
Ultraviolet (UV) UV Fotografik
0,03 - 0,4 μm 0,3 – 0,4 μm
Tampak Biru Hijau Merah Inframerah (IM) NIR SWIR MWIR LWIR FIR Gelombang Mikro
0,4 – 0,7 μm 0,4 – 0,5 μm 0,5 – 0,6 μm 0,6 – 0,7 μm 0,7 – 300 μm 0,7 – 1,5 μm 1,5 – 3 μm 3 – 8 μm 8 – 15 μm ≥ 15 μm 8 – 14 μm
Radar
0,75 – 300 cm Ka K Ku X C S L P
Keterangan Diserap oleh atmosfer, benda radioaktif dapat diindera dari pesawat terbang rendah. Diserap oleh atmosfer, sinar buatan digunakan dalam kedokteran. Radiasi UV diserap oleh ozon. UV Fotografik dapat direkam oleh film fotografi, diperlukan lensa kuarsa dalam kamera.
Jendela atmosfer terpisah oleh saluran absorpsi. Film khusus dapat merekam hingga panjang gelombang hampir 1,2 μm. MWIR dan LWIR dikenal dengan sebagai thermal infrared (TIR). Gelombang panjang yang mampu menembus awan, citra dapat dibuat dengan cara aktif. Penginderaan jauh sistem aktif. Yang paling sering digunakan.
0,75 – 1,1 cm 1,1 – 1,7 cm 1,7 – 2,4 cm 2,4 – 3,8 cm 3,8 – 7,5 cm 7,5 – 15 cm 15 – 30 cm 30 – 100 cm
Radio Sumber : Prahasta (2009)
Tidak digunakan dalam penginderaan jauh.
2.2 Citra Satelit Sistem RADAR Radar (Radio Detecting and Ranging) dikembangkan sebagai suatu cara untuk mendeteksi adanya objek dan menentukan posisi objek tersebut dengan menggunakan radio. Karena penginderaan jauh sistem radar merupakan penginderaan jauh sistem aktif, tenaga elektromagnetik yang digunakan di dalam penginderaan jauh dibangkitkan pada sensor. Tenaga ini berupa pulsa bertenaga tinggi yang dipancarkan dalam waktu yang sangat pendek yaitu sekitar 10 -6 detik (Purwadhi 2001). Antena pada radar mentransmisi dan menerima gelombang (pulsa) pada panjang gelombang dan polarisasi tertentu. Energi gelombang radar menyebar ke seluruh bagian permukaan bumi, dengan sebagian energi yang dikenal sebagai backscatter atau hamburan balik.
7
Gambar 2 Transmisi dan reflektansi pada radar (NASA 1996). Hamburan balik ini dipantulkan kembali pada radar sebagai pantulan gelombang radar yang lemah dan diterima oleh antena pada bentuk polarisasi tertentu (horizontal atau vertikal, tidak selalu sama dengan yang ditransmisikan). Pantulan gelombang tersebut dikonversikan menjadi data dijital dan dikirim ke perekaman data kemudian ditampilkan menjadi image (citra satelit). Biasanya lama waktu sebuah gelombang sampai pada objek digunakan sebagai penghitung jarak ke objek (bandwidth). Semakin besar bandwidth semakin baik resolusi yang dihasilkan pada dimensi objek tersebut. Panjang antena radar menentukan resolusi pada image searah azimuth, semakin panjang antena semakin baik resolusi yang di hasilkan. Synthetic Aperture Radar (SAR) menunjuk pada sebuah teknik yang digunakan untuk mensintetis antena yang sangat panjang dengan mengombinasikan sinyal yang diterima radar yang bergerak pada jalur terbangnya. Aperture berarti pembukaan yang terjadi dalam proses penyerapan refleksi energi yang digunakan dalam pembuatan gambar, sebagai contoh, pada kamera pembukaan ini berarti pembukaan lensa kamera, sedangkan pada radar adalah pembukaan antena. Sebuah aperture sintetis dibangun oleh pergerakan antena pada berbagai posisi di sepanjang jalur penerbangan. Pada radar, antena dipasang dibagian bawah pesawat dan diarahkan kesamping, sistem ini dikenal sebagai Side Looking Aperture Radar (SLAR). SAR merupakan teknik yang digunakan untuk menghasilkan radar image, dan menyediakan kemampuan yang unik sebagai alat pencitraan. SAR dapat menghasilkan penerangan sendiri (pulsa radar) tidak bergantung pada penerangan matahari, sehingga dapat melakukan peliputan baik di siang hari maupun di malam hari. Dan, karena panjang gelombang radar lebih besar dari sinar tampak
8
maupun Infra merah, SAR dapat menembus awan maupun debu dimana kondisi ini tidak memungkinkan untuk sistem optik (NASA 1996). Sinyal radar dapat disaring sedemikian rupa sehingga getaran gelombang elektrik dibatasi hanya pada bidang datar yang tegak lurus arah perjalanan gelombang.
Gambar 3 Wahana dan arah tembak sensor (NASA 1996). Satu sinyal radar dapat ditransmisikan pada bidang horizontal (H) ataupun vertikal (V), demikian pula dapat diterima pada bidang mendatar maupun tegak sehingga ada empat kombinasi sinyal transmisi dan penerimaan yang berbeda, yaitu dikirim H diterima H (HH), dikirim H diterima V (HV), dikirim V diterima H (VH), dan dikirim V diterima V (VV). Karena berbagai objek mengubah polarisasi tenaga yang dipantulkan dalam berbagai tingkatan maka bentuk polarisasi sinyal mempengaruhi kenampakan objek pada citra yang dihasilkan. Banyak sifat khas medan yang bekerja bersama panjang gelombang dan polarisasi sinyal radar untuk menentukan intensitas hasil balik radar dari objek. Akan tetapi faktor utama yang mempengaruhi intensitas hasil balik sinyal objek adalah ukuran (geometris) dan sifat khas elektrik objek. Efek geometri sensor/objek dari intensitas backscatter radar terpadu dengan efek kekasaran permukaan. Permukaan yang kasar bertindak sebagai pemantul baur dan memencar tenaga datang ke semua arah dan hanya mengembalikan sebagian kecil ke antena. Suatu permukaan halus pada umumnya memantulkan sebagian besar
9
tenaga menjauhi sensor dan mengakibatkan sinyal hasil balik yang rendah. Meskipun demikian orientasi objek terhadap sensor harus dipikirkan juga karena permukaan halus yang mengarah ke sensor akan menghasilkan sinyal balik yang sangat kuat (Lillesand & Kiefer 1979).
Gambar 4 Mekanisme hamburan balik pada radar di setiap jenis permukaan (NASA 1996). NASA (1996) mengategorikan nilai hamburan balik pada radar ke dalam beberapa kelas, yaitu nilai backscatter sangat tinggi (berkisar -5dB ke atas) biasanya terjadi pada objek lereng menghadap sensor, incident angle kecil, permukaan objek yang sangat kasar, hutan yang tergenang, dan objek buatan. Pada kelas nilai backscatter tinggi (berkisar 0 sampai -10dB) bisanya terjadi pada objek dengan permukaan yang kasar dan vegetasi rapat. Hamburan balik pada radar merupakan ukuran kuantitatif dari intensitas energi yang kembali ke antena. Nilai hamburan balik yang dihasilkan pada sebuah sensor radar dipengaruhi beberapa faktor antara lain kedalaman penetrasi dari gelombang radar, kekasaran permukaan objek dan sifat-sifat dielektrik volume objek. Michigan
Microwave
Canopy
Scattering
Model
(MIMICS)
telah
dikembangkan untuk memberikan pemahaman terhadap hamburan balik (backscatter) radar pada vegetasi. Beberapa bentuk hamburan yang dapat dikalkulasi adalah hamburan pada permukaan dan volume tajuk, hamburan langsung pada permukaan tanah, hamburan langsung pada batang, hamburan dari permukaan tanah ke batang, dan hamburan dari permukaan tanah ke tajuk (Dobson et al. 1990). Mekanisma hamburan balik ini digambarkan sebagai berikut.
10
Gambar 5 Mekanisme hamburan balik pada tegakan hutan (Dobson et al. 1990). Gelombang radar yang lebih panjang menghasilkan nilai backscatter yang tinggi pada penetrasi batang, percabangan, permukaan tanah dan tajuk. Sedangkan gelombang yang lebih pendek menghasilkan nilai backscatter yang tinggi hanya pada tajuk saja. Kemampuan gelombang panjang untuk mempenetrasikan kanopi hutan dengan lebih baik menjadi dasar kemampuan dari sistem SAR untuk secara langsung menduga kuantiti dari struktur tegakan dalam hal ini yang berkaitan dengan biomassa dimana sebagian besar biomassa berada pada batang dan percabangan (ranting-ranting besar). Hamburan balik yang kuat dari vegetasi akan dihasilkan oleh tipe vegetasi rapat. Sistem radar L-band bekerja pada gelombang maksimum untuk citra radar yang tersedia. L-band memiliki kemampuan besar untuk menembus daun-daunan hingga ke pokok batang yang paling bawah. Banyak studi yang telah dilakukan dan menemukan hubungan yang kuat antara biomassa dan hamburan balik pada SAR (Mitchard et al. 2009; Sarker & Nichol 2010). Studi-studi tersebut selain menemukan hubungan yang kuat antara biomassa dan backscatter juga menemukan bahwa backscatter SAR meningkat seiring peningkatan biomassa sampai mencapai nilai saturasi tertentu yang mana nilai pendugaan tertinggi akan berada pada frekuensi yang rendah atau memiliki nilai backscatter rendah (Bergen & Dobson 1999). 2.2.1 Citra Satelit ALOS PALSAR ALOS (Advanced land Observing Sattelite) merupakan satelit yang diluncurkan oleh Badan Luar Angkasa Jepang pada bulan Januari 2006. Satelit ALOS ini membawa tiga jenis sensor yaitu PALSAR (Phased Array L-band
11
Synthetic Aperture Radar), PRISM (Panchromatic Remote-sensing Instrument for Stereo Mapping), dan AVNIR-2 (Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type-2). PALSAR merupakan sensor gelombang mikro aktif yang bekerja pada frekuensi band L. Sensor PALSAR mempunyai kemampuan untuk menembus awan, sehingga informasi permukaan bumi dapat diperoleh setiap saat, baik malam ataupun siang hari. Data PALSAR ini dapat digunakan untuk pembuatan DEM, Interferometri untuk mendapatkan pergeseran tanah, maupun kandungan biomassa, monitoring kehutanan, pertanian, tumpahan minyak (oil spill), soil moisture, mineral, dan lain-lain (Rosenqvist et al. 2004). Untuk dapat bekerja dengan ketiga instrumen di atas, ALOS dilengkapi dengan dua teknologi yang lebih maju. Pertama teknologi yang mampu mengerjakan data dalam kapasitas yang sangat besar dengan kecepatan tinggi, dan selanjutnya kapasitas untuk menentukan posisi satelit dengan ketinggian yang lebih tepat. Keterangan umum tentang ALOS disajikan pada Tabel 2. Tabel 2 Keterangan umum ALOS Alat Peluncuran Tempat Peluncuran Berat Satelit Power Waktu Operasional Orbit
Roket H-IIA Pusat Ruang Angkasa Tanagashima 4000 Kg 7000 W 3-5 Tahun Sun-Synchronous Sub-Recurr Orbit Recurrent Period: 46 Hari Sub Cycle 2 hari Tinggi Lintasan: 692 km diatas Ekuator Inklinasi: 98,2°
Sumber: Jaxa 2010
Secara ringkas terdapat lima misi dari satelit ALOS (JAXA 2010), yaitu: 1.
Kartografi
: Untuk menyediakan peta wilayah Jepang dan wilayah Asia Pasifik
2.
Pemantauan Regional
: Melakukan pemantauan regional untuk pengembangan berkelanjutan kesediaan
pembangunan dan sumber
harmonisasi daya
pengembangan pembangunan 3.
Monitoring Bencana
: Melakukan monitoring bencana alam
4.
Survei Sumberdaya
: Untuk survei sumber daya alam
yang antara alam
12
5.
Pengembangan Teknologi
: Mengembangkan teknologi penginderaan jauh yang tepat untuk masa sekarang dan akan datang.
PALSAR merupakan salah satu instrumen ALOS dengan sensor aktif untuk pengamatan cuaca dan permukaan daratan pada siang dan malam hari dengan sistem yang lebih maju dari JERS-1 SAR. Sensor PALSAR mempunyai sorotan yang dapat disetir dalam elevasi, disamping mode ScanSAR. Bentuk dari instrumen PALSAR dan prinsip pengambilan obyeknya disajikan pada Gambar 6 dan Gambar 7. Sedangkan karakter teknik sensor PALSAR disajikan pada Tabel 3.
Gambar 6 Instrumen PALSAR (JAXA 2010).
Gambar 7 Prinsip geometri dari PALSAR (JAXA 2010).
13
Sensor ini merupakan sensor gelombang mikro aktif yang dapat melakukan observasi siang dan malam tanpa terpengaruh pada kondisi cuaca. Melalui salah satu observasinya, yaitu ScanSAR sensor ini memungkinkan untuk melakukan pengamatan permukaan bumi dengan cakupan area yang cukup luas yaitu 250 hingga 350 km. ScanSAR mempunyai kemudi berkas cahaya (yang dapat diatur) pada elevasi (ketinggian) dan didesain untuk memperoleh cakupan yang lebih lebar daripada SAR konvensional. Bentuk dari instrument PALSAR dan prinsip pengambilan objeknya disajikan pada Tabel 3. Tabel 3 Karakteristik PALSAR Mode Fine
ScanSAR
Frekuensi Lebar Kanal Polarisasi
1.270 MHz (L-Band) 28/114 MHz HH atau VV
HH+HV+VH+VV
100 m (multi look) 250-350 km 18-43 derajat <-25 dB
30 m 30 km 8-30 derajat <-29 dB
5 bit AZ:8.9 m x EL :2.9 m
3 bit atau 5 bit
Resolusi Spasial Lebar cakupan Incidence Angle NE Sigma 0 Panjang Bit Ukuran
HH/VV/HH+HV VV+VH
atau
10 m (2 look)/20 m (4 look) 70 km 8-60 derajat <-23 dB (70 km) <-25 dB (60 km) 3 bit atau 5 bit
Polarimetric (Experiment Mode)
Sumber : Jaxa (2010)
2.3 Sistem Informasi Geografi Johnson (1992) mendefinisikan SIG sebagai sebuah sistem yang berguna untuk menangani dan menganalisis data geografi untuk banyak pemakai dan aplikasi. Data yang digunakan dalam SIG adalah data geografis yang terdiri dari data geometrik dan data deskriptif. Data geometrik berhubungan dengan lokasi, bentuk dan hubungan antar kenampakan, misal peta-peta atau data dari penginderaan jauh. Sementara itu, data deskriptif berhubungan dengan sifat-sifat dari kenampakan, misal tabel, grafis dan keterangan lainnya. Data-data tersebut dipakai sebagai visualisasi dan menerangkan keadaan dunia yang sesungguhnya. SIG adalah informasi yang dibuat untuk berbagai data yang dikumpulkan dengan keruangan atau koordinat geografi. Dengan kata lain, SIG adalah sebuah sistem database dengan kemampuan spesifik untuk data keruangan dan juga sebuah perangkat operasi untuk bekerja dengan data.
14
Menurut Paryono (1994) SIG memerlukan data masukan agar berfungsi dan memberikan informasi hasil analisisnya. Data masukan tersebut dapat diperoleh dari tiga sumber, yaitu : (a) Data lapangan, data ini diperoleh langsung dari pengukuran lapangan secara langsung, seperti misalnya pH tanah, salinitas air, curah hujan, jenis tanah, dan sebagainya (b) Data peta, informasi yang lebih terekam pada peta kertas atau film, dikonversikan ke dalam bentuk digital. Misalnya, peta geologi, peta tanah dan sebagainya. Apabila data sudah terekam dalam bentuk peta, tidak lagi diperlukan data lapangan, kecuali untuk mengecek kebenarannya. (c) Data citra pengideraan jauh, citra penginderaan jauh yang berupa foto udara atau radar dapat diinterpretasi terlebih dahulu sebelum dikonversi ke dalam bentuk digital. Sementara itu, citra yang diperoleh dari satelit yang sudah dalam bentuk digital dapat langsung digunakan setelah
diadakan
koreksi seperlunya. Lebih lanjut dikatakan bahwa ketiga sumber tersebut saling mendukung satu terhadap yang lain. Data lapangan dapat digunakan untuk membuat peta fisis, sedangkan data penginderaan jauh juga memerlukan data lapangan untuk lebih memastikan kebenaran data tersebut. Jadi ketiga sumber data saling berkaitan, melengkapi dan mendukung, sehingga tidak boleh ada yang diabaikan. Menurut Jaya (2002) pada bidang kehutanan, SIG sangat diperlukan guna mendukung pengambilan keputusan untuk memecahkan masalah keruangan (spasial) mulai dari tahap perencanaan, pengelolaan sampai dengan pengawasan. SIG sangat membantu memecahkan permasalahan yang menyangkut luasan (polygon), batas (line atau Arc) dan lokasi (point). Data spasial (peta) yang umum digunakan di bidang kehutanan antara lain adalah: 1. Peta Rencana Tata Ruang, 2. Peta Rencana Tata Guna Hutan, 3. Peta Rupa Bumi (Kontur), 4. Peta Jaringan Jalan, 5. Peta Jaringan Sungai, 6. Peta Tata Batas, 7. Peta Batas Unit Pengelolaan Hutan, 8. Peta Batas Administrasi Kehutanan,
15
9. Peta Tanah, 10. Peta Iklim, 11. Peta Geologi, 12. Peta Vegetasi, 13. Peta Potensi Sumberdaya Hutan. 2.4 Jati (Tectona grandis Linn F.) Jati (Tectona grandis Linn F.) hingga saat ini masih menjadi komoditas mewah yang banyak diminati masyarakat. Tanaman jati diklasifikasikan ke dalam famili verbenaceae, genus tectona, dengan nama species terbanyak di Indonesia adalah Tectona grandis Linn F, dimana jenis ini merupakan jenis terbaik dibandingkan dengn jenis Jati lainnya. Kayu jati memiliki berat jenis antara 0.62 – 0.75. Saat ini budidaya jati banyak dilakukan di daerah-daerah tropis, di Panama lahan tidur yang lama tidak dimanfaatkan kemudia dilakukan penanaman jati dan telah dilakukan reforestasi dari 11.000 hingga 34.600 ha. Jati merupakan kayu terkuat ke tiga di dunia, dan budidaya jati telah di lakukan di banyak daerah tropis untuk menghasilkan kayu kualitas tinggi. Pertumbuhan jati terbaik biasanya pada daerah-daerah rendah dan panas, di pulau Jawa terutama pada dataran rendah dan berbukit-bukit, kurang air, yang terdiri dari formasi tua kapur dan megalit. Tanaman jati juga tumbuh pada daerah yang memiliki musim kering 3-5 bulan kering, curah hujan rata-rata 1.250 – 2.500 mm/tahun dengan ketinggian kurang dari 700 mdpl dan temperatur rata-rata 22 26oC (Khaerudin 1994). Tajuk pepohonan dalam hutan jati akan menyerap dan menguraikan zat-zat pencemar (polutan) dan cahaya berlebihan. Seperti halnya daun lain, daun jati juga melakukan fotosintesis yang menyerap karbondioksida dari udara dan kemudian melepaskannya kembali sebagai oksigen dan uap air. Hal ini membantu menjaga kestabilan iklim di dalam dan di sekitar hutan. Sejak abad ke-9 tanaman jati yang merupakan tanaman tropika dan subtropika telah dikenal sebagai pohon yang memiliki kayu kualitas tinggi dan bernilai jual tinggi. Jati digolongkan sebagai kayu mewah dan memiliki kelas awet tinggi yang tahan terhadap gangguan rayap serta jamur dan mampu bertahan sampai 500 tahun.
16
Secara alamiah tanaman jati banyak ditemukan di negara-negara Asia Tenggara dan Asia Selatan. Pada abad ke-19 jati juga mulai dibudidayakan di Amerika tropik. Keberhasilan permudaan sejak akhir abad 19 telah dapat mengembangkan luas kawasan hutan jati di pulau Jawa. Pada akhir abad 19 luas hutan jati di pulau jawa seluruhnya diperkirakan berkisar 650.000 ha. Dan hingga tahun 1985 luas hutan jati terus bertambah hingga mencapai 1.069.712 ha. Hutan jati yang sebagian besar berada di Pulau Jawa dikelola oleh PT. Perhutani. Dimana luas daerah pengelolaannya mencapai 2.6 juta ha, terdiri dari 54 KPH (Kesatuan Pemangkuan Hutan). Produksi hutan jati yang dikelola oleh Perhutani rata-rata 800.000 m3/tahun, dimana sebagian besar produksi hutan jati dijual dalam bentuk log. 2.5 Biomassa Brown (1997) mendefinisikan biomassa hutan sebagai bobot total materi organisma hidup setiap pohon di atas permukaan tanah dinyatakan dalam bobot kering ton per unit area. Biomassa dapat pula didefinisikan sebagai bobot dari material tumbuhan hidup per unit area. Total biomassa yang terdapat pada areal hutan dibagi ke dalam dua bagian yaitu biomassa di atas permukaan dan biomassa di bawah permukaan tanah. Biomassa pada dasarnya terdiri dari bobot organisma hidup di atas permukaan dan di bawah permukaan tanah, seperti pohon, semak belukar, tumbuhan menjalar, akar dan berat organisma mati dan sampah kasar yang terasosiasi dengan tanah. Karena terdapat kesulitan pada pengumpulan data lapangan biomassa di bawah permukaan (Below-Ground Biomass, BGB), penelitian estimasi biomassa yang telah banyak dilakukan sebelumnya terfokus pada biomassa di atas permukaan (Above-Ground Biomass, AGB) (Lu 2006). Tabel 4 menyajikan rangkuman dari beberapa teknik pendugaan biomassa yang berbeda berdasarkan (1) pengukuran lapangan, (2) remote sensing, dan (3) GIS. Biomassa tegakan hutan dipengaruhi oleh umur tegakan hutan, sejarah perkembangan vegetasi, komposisi dan struktur tegakan (Lugo & Snedaker 1974). Pengukuran biomassa pada dasarnya mengacu pada empat teknik pengukuran (Lu 2006): (a) teknik pemetaan pemanenan atau teknik sampling destruktif (b) teknik sampling non-destruktif (c) pengukuran berdasarkan data remote sensing yang
17
dihasilkan oleh sistem airborne/spaceborne, and (d) estimasi menggunakan model. Tabel 4 Beberapa metode untuk menduga biomassa Ketegori Metode Data Karakteristik digunakan Metode DasarPengukuran Lapangan
Metode DasarPenginderaan Jauh
Metode DasarSIG
Sumber: Lu 2005
Referensi
Penarikan contoh Destruktif
Pohon contoh
Individu pohon
Klinge et al. (1975)
Allometric equations (persamaan allometric)
Pohon contoh
Individu pohon
Konversi dari volume ke biomassa
Volume dari pohon contoh atau tegakan
Individu pohon atau tegakan vegetasi
Metode berdasarkan fine spatialresolution data Metode berdasarkan medium spatialresolution data Metode berdasarkan coarse spatialresolution data Metode berdasarkan data Radar
Aerial photographs, IKONOS
Per-pixel level
Overman et al.(1994), Honzak et al. (1996), Nelson et al. (1999) Brown dan Lugo (1984), Brown et al. (1989), Brown dan Lugo (1992), Gillespie et al. (1992), Segura dan Kanninen (2005) Tiwari dan Singh (1984), Thenkabail et al. (2004)
Landsat TM/ETM+, SPOT
Per-pixel level
IRS-1C WiFS, AVHRR
Per-pixel level
Radar, lidar
Per-pixel level
Harrel et al. (1997), Lefsky et al. (1999b), Santos et al. (2002, 2003)
Metode berdasarkan Ancillary data
Elevasi, kemiringan, tanah, presipitasi, dll.
Per-pixel level atau per-field level
Brown et al. (1994), Iverson et al. (1994), Brown dan Gaston (1995)
Roy dan Ravan (1996), Nelson et al. (2000a), Steininger (2000), Foody et al. (2003), Lu (2005) Barbosa et al. (1999), Wylie et al. (2002), Dong et al. (2003)
18
Metode Pendugaan Biomassa dengan Non-Destruktif Sampling Pendekatan destruktif untuk menduga biomassa memberikan hasil yang paling akurat, tetapi penerapan teknik ini tidak dapat dilakukan pada seluruh areal hutan karena kerusakan yang diakibatkan cukup besar. Selain kerusakan yang diakibatkan,
mahalnya
biaya
dan
banyaknya
waktu
yang
dibutuhkan
dibandingkan dengan teknik pendugaan biomassa yang lain menjadi bahan pertimbangan dalam penggunaan teknik ini. Teknik pendugaan biomasa yang banyak dilakukan pada saat ini adalah pendekatan non-destruktif sampling dimana pada pendekatan ini tidak diperlukan pemanenan pohon. Pendekatan non-destruktif sampling memilik persamaan regresi yang berbeda-beda, dengan parameter penyusunya seperti tinggi pohon, diameter pohon, volume batang, dan basal area untuk menduga biomassa. Berikut merupakan persamaan regresi yang banyak digunakan untuk menduga biomassa menurut Husch et al. (2003);
B = C0 + C 1 S B = C0 + C1S + C2S2 B = exp (C1S) B = exp (C2SC1) B = C0 + C1logS Menurut Chave et al. (2005) berdasarkan pengujian yang telah dilakukan didapatkan bahwa diameter pohon merupakan salah satu variabel yang penting bagi pendugaan biomassa selain berat jenis pohon dan tipe hutan. Teknik estimasi biomassa non-destruktif memiliki efisiensi yang baik jika dibandingkan dengan teknik sampling destruktif. Pada kasus area hutan tropis campuran yang heterogen, survey lapangan tidak mungkin dilakukan untuk mengambil sample pada plot dengan aksesibilitas yang rendah. Untuk memonitoring area hutan tropis campuran yang heterogen maupun hutan tropis homogen, penginderaan jauh menyediakan alat yang paling sesuai dan efektivitas waktu serta biaya jauh lebih baik dibandingkan pengukuran in-situ. Beberapa tahun terakhir, teknik penginderaan jauh (remote sensing) telah menjadi hal umum dalam menduga AGB (Lu 2005). Penginderaan jauh sistem
19
optik pada dasarnya merespon pada struktur kimia daun seperti Normilize Difference Vegetation Index (NDVI) (Dong et al. 2003). Berdasarkan resolusi spasial, Lu (2006) mengategorikan data penginderaan jauh (citra satelit) untuk estimasi AGB ke dalam tiga kategori yaitu fine spatial-resolution data (resolusi spasial kurang dari 5 m), medium spatial-resolution data (resolusi spasial pada kisaran antara 10 m hingga 100 m), dan coarse spatial-resolution data (resolusi spasial lebih dari 100 m). Penggunaan coarse spatial-resolution data memiliki keterbatasan dikarenakan ukuran pixelnya yang besar, dimana berbagai jenis pohon dari bermacam-macam area hutan terdapat di dalam pixel tersebut dan perbedaan yang amat besar antara ukuran pixel dengan plot yang dibuat untuk pengukuran lapangan. Pendugaan Biomassa Hutan Jati Berdasarkan Model Alometrik Pada pendugaan nilai biomassa tegakan jati di lokasi peneltian digunakan model alometrik biomassa terukur yang telah dikembangkan oleh Hendri (2001) di daerah KPH Cepu yang merupakan daerah Hutan Tanaman Jati yang berseberangan langsung dengan lokasi peneltian. Dimana R2 pada persamaan alometik dengan destructive sampling ini sebesar 94,1%. Selain itu kondisi umum lapangan baik kondisi tegakan maupun kondisi iklim daerah KPH Cepu memiliki kesamaan dengan kondisi umum lapangan KPH Kebonharjo. Berikut merupakan persamaan alometrik yang dikembangkan oleh Hendri (2001) (Hendri dalam Tiryana 2011). W = 0.2759D2.2227 (R2 = 0.941)
Pendugaan Biomassa Hutan Jati Berdasarkan Nilai Biomass Expansion Factor (BEF) Biomass Expansion Factor (BEF) didefinisikan sebagai rasio total bobot biomassa kering tanur di atas permukaan tanah pada diameter minimum (dbh) 10 cm atau lebih dengan bobot biomassa kering tanur pada volume yang diinventarisasi atau rasio antara AGB total dengan biomassa batang yang dapat dimanfaatkan. BEF pada setiap tegakan hutan di berbagai negara sangat bervariasi,
penghitungan
BEF
yang
banyak
dilakukan
adalah
dengan
menggunakan dua metode, yaitu perhitungan BEF dari diameter pohon secara
20
langsung dan BEF yang dihitung dengan menggunakan Double Sampling. Expansion Factor berdasarkan diameter saja secara konsisten memiliki nilai yang lebih baik dari Expansion Factor yang dicari berdasarkan Double sampling. Hipotesis yang diuji sebelumnya menunjukkan bahwa perbedaan nilai Expansion Factor pada daerah-daerah yang berbeda disebabkan oleh perbedaan rata-rata ukuran pohon yang diinventarisasi. Biomass Expansion Factor (BEF) pada tegakan jati yang dikembangkan di daerah tropis Panama, di hitung dengan membagi total prororsi biomassa dengan biomassa batang sehingga menghasilkan nilai BEF sebesar 1,53186 (Kraenzel et al. 2003).
