21
BAB III METODOLOGI 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di KPH Kebonharjo Perum Perhutani Unit I, Jawa Tengah. Meliputi Bagian Hutan (BH) Tuder dan Balo, pada Kelas Perusahaan Jati. Penelitian di lakukan pada bulan November 2010 sampai dengan Maret 2011. Lokasi penelitian disajikan pada Gambar 8.
Gambar 8 Lokasi penelitian. 3.2 Bahan dan Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini berupa seperangkat komputer dengan kelengkapan aplikasi penunjang pengolahan data seperti MS Office, Erdas Imagine, ArcView GIS Ver 3.3, SPSS Ver 17. Sedangkan alat yang menunjang pengambilan data di lapangan antara lain GPS, Phi-Band, galah bantu, meteran, kamera dijital dan tallysheet. Data yang digunakan dalam penelitian terdiri dari: 1. Citra ALOS PALSAR resolusi spasial 50 m tahun perekaman/peliputan 2009 dan citra ALOS PALSAR resolusi spasial 12.5 m tahun
22
perekaman/peliputan 2009 daerah Kebonharjo, Kabupaten Rembang, Jawa Tengah. 2. Data hasil pengukuran dimensi tegakan (Diameter setinggi dada/D dan Tinggi total/Tt) keadaan tapak, jarak antar pohon dan azimut per plot pengamatan. 3. Data informasi petak dan anak petak KPH Kebonharjo. 3.3 Tahapan Pelaksanaan Tahapan dalam kegiatan penelitian ini secara umum terdiri dari persiapan dan pengambilan data lapangan, pengolahan data lapangan, pengolahan data citra, pembuatan model penduga biomassa, dan pemetaan biomassa (Gambar 10). 3.3.1 Persiapan dan Pengambilan Data Lapangan Pengambilan data lapangan direncanakan di atas peta kerja dan peta administrasi KPH Kebonharjo, Perhutani Unit II Jawa Tengah. Pemilihan titik plot pengukuran lapangan dilakukan berdasarkan sebaran kelas umur di lokasi penelitian dan kenampakan Citra ALOS PALSAR. Penentuan titik dilakukan secara purposive sampling. Titik pengambilan sampel di tentukan sebanyak 64 titik yang menyebar di seluruh lokasi penelitian, berada di dua bagian hutan yaitu Bagian Hutan Balo dan Bagian Hutan Tuder. 3.3.2 Bentuk dan Ukuran Plot Contoh Pengambilan data lapangan dilakukan di hutan tanaman jati, KPH Kebonharjo Perhutani Unit II Jawa Tengah. Plot contoh yang digunakan berbentuk lingkaran dengan luasan plot disesuaikan pada titik dengan KU (kelas umur) tertentu yang akan dikunjungi di lapangan.
23
Persiapan dan pengumpulan data
Mulai
Hasil Inventarisasi Tegakan & Dimensi Tegakan
Citra ALOS PALSAR 2009 Citra Backscatter Ekstraksi Nilai Dijital Setiap plot
Perhitungan Biomassa
Biomassa Alometrik Hendri
Biomassa BEF
Konversi Nilai Dijital ke Backscatter
Nilai Backscatter
Analisis Statistik & Penyusunan Model
Peta Petak KPH Kebonharjo
Verifikasi Model & Pemilihan Model Terbaik
Model Terbaik Pembuatan Peta Sebaran Biomassa
Penghitungan Akurasi Kelas Biomassa
Selesai Gambar 9 Diagram Alir Penelitian
Peta Sebaran Biomassa
24
Pada KU I – II dilakukan pengukuran dengan plot lingkaran seluas 0.02 ha, pada KU III – IV dilakukan pengukuran dengan plot lingkaran seluas 0.04 ha, sedangkan untuk KU ≥ V dilakukan pengukuran dengan plot lingkaran seluas 0.1 ha. Unit contoh yang digunakan merupakan hasil klasifikasi visual pada citra ALOS PALSAR resolusi spasial 50 m dan 12,5 m berada dalam areal kerja KPH Kebonharjo, Bagian Hutan Tuder dan Bagian Hutan Balo, Perhutani Unit I Jawa Tengah.
Gambar 10 Sketsa plot pengukuran. 3.3.3 Pengambilan Data Lapangan 3.3.3.1 Pemilihan Titik Pengukuran Lapangan Pemilihan titik pengukuran lapangan dilakukan berdasarkan peta petak dan anak petak KPH Kebonharjo Perhutani Unit I Jawa Tengah. Pemilihan titik dilakukan dengan metode purposive sampling, dimana kriteria pengambilan titik didasarkan pada sebaran kelas umur pada peta kerja KPH Kebonharjo Perhutani Unit I Jawa Tengah. Pengukuran koordinat titik pengamatan dapat diukur dengan GPS atau menggunakan koordinat peta yang ada. Kemudian, dilakukan perekaman posisi area contoh menggunakan GPS. 3.3.3.2 Pengukuran Parameter Tegakan Parameter tegakan yang diukur berupa diameter pohon setinggi dada (D), tinggi total (Tt), tinggi bebas cabang (Tbc) dan jenis pohon. Tingkat vegetasi yang diukur berdasarkan kelas umur (KU).
25
3.3.4
Pengolahan Data
3.3.4.1 Model Pendugaan Biomassa Lapangan. Model alometrik pendugaan biomassa yang digunakan pada penelitian ini adalah model alometrik biomassa Hendri (2001) yang diformulasikan kembali oleh Tiryana (2011), dimana parameter penduga biomasa (B) yang diukur adalah diameter setinggi dada (D). Model tersebut secara matematis ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :
Biomassa yang diukur dalam penelitian ini merupakan biomassa di atas permukaan tanah (above-ground biomass) dari tegakan jati pada tingkat usia tertentu (KU). Selain menggunakan persamaan alometrik pada daerah penelitian, nilai biomassa dihitung dengan menggunakan BEF (Biomass Expansion Factor), dimana BEF didefinisikan sebagai rasio total bobot biomassa kering tanur diatas permukaan tanah pada diameter (diameter setinggi dada/D) minimum 10 cm atau lebih dengan bobot biomassa kering tanur pada volume yang dapat dimanfaatkan/BEF pada biomassa kering tanur pada volume batang. BEF merupakan faktor koreksi bagi nilai biomassa yang diduga melalui volume (BVakt, ton/ha). Perhitungan biomassa di atas permukaan dengan menggunakan BEF dilakukan dengan menggunakan rumus : Volume (V, m3) dihitung dengan menggunakan formulasi :
Bbef = Biomassa diduga menggunakan BEF (ton/ha) Vb = Volume untuk Bagian Hutan Balo (m3) Vt = Volume untuk Bagian Hutan Tuder (m3) ρ = Berat jenis rata-rata pohon jati sebesar 0.67 ton/m3 BEF = Biomass Expansion Factor dengan nilai koefisien 1,53186 untuk Jati pada hutan tropis (Kraenzel et al. 2003).
26
3.3.4.2 Ekstraksi Nilai Dijital pada Citra ALOS PALSAR Dengan menggunakan ekstensi square buffer pada ArcView 3.3 dibuat buffer pada titik pengamatan dilapangan dengan ukuran buffer 5 piksel × 5 piksel atau setara dengan 250 m × 250 m yang ditentukan berdasarkan pertimbangan error GPS dan pergeseran citra. Square buffer yang dihasilkan kemudian digunakan sebagai AOI (Area of Interest) sehingga didapat nilai dijital rata-rata pada buffer titik pengamatan. Nilai dijital yang dihasilkan kemudian di konversi menjadi nilai hamburan balik (backscatter) dengan menggunakan formulasi sebagai berikut (Shimada et al. 2009) :
Dimana : BS = Backscatter (dB) dN = Nilai dijital (degree) CF = Calibration factor dari Citra ALOS PALSAR peliputan tahun 2009 sebesar -83 (JAXA Publication) 3.3.4.3 Penyusunan dan Pemilihan Model Penyusunan model hubungan antara biomassa di atas permukaan tanah dengan nilai backscatter pada citra ALOS PALSAR menggunakan beberapa model matematika sebagai berikut : Tabel 5 Model yang digunakan untuk pendugaan biomassa Jenis Model Bentuk Model Model linier Model eksponensial Inverse polynomial Schumacher
Y = a + bX Y = a+(1/b)X Y = Exp(a + bX) Y = a*bX Y = X/(a+bX) Y = a*(Exp(b/X))
Keterangan : Y = Biomassa; X = Backscatter ALOS PALSAR
Pemilihan model dilakukan dengan memperhatikan koefisien determinasi terkoreksi R2adj dan Root Mean Square Error (RMSE) yang dihasilkan oleh masing-masing persamaan. Koefisien determinasi terkoreksi adalah koefisien determinasi yang telah terkoreksi dari derajat bebas sisa dan derajat bebas totalnya. Dimana koefisien determinasi terkoreksi dihitung menggunakan formulasi sebagai berikut:
27
Dimana : JKS = Jumlah kuadrat sisa JKT = Jumlah kuadrat total (n - p) = Derajat bebas sisa (n - 1) = Derajat bebas total Sedangkan akar kuadrat eror dihitung berdasarkan formula : MSE = RMSE = Dimana : MSE = Kuadrat tengah sisa RMSE = Akar kuadrat tengah sisa yi = Biomassa ke-i = Rata-rata biomassa ke-i n = Jumlah plot sampel p = Jumlah parameter yang digunakan 3.3.4.4 Verifikasi Model Verifikasi model dilakukan dengan membandingkan antara hasil kandungan biomassa di atas permukaan tanah dengan menggunakan model terpilih dan hasil pengukuran di lapangan menggunakan persamaan alometrik yang diasumsikan sebagai biomassa aktual. Verifikasi model dilakukan dengan cara mengambil piksel secara purposive pada cira sebanyak 26 plot kemudian dilakukan pengukuran di lapangan sesuai dengan prosedur yang dilakukan pada penyusunan model. Untuk membandingkan hasil pendugaan biomassa pada model terbaik yang dihasilkan dalam penelitian ini dengan hasil pengukuran biomassa di lapangan menggunakan alometrik digunakan uji t-student berpasangan (Mattjik & Sumertajaya 2000).
28
Dengan menggunakan hipotesis uji sebagai berikut : H0 : µ1 - µ2 = 0 (Biomassa aktual = biomassa model) H1 : µ1 - µ2 ≠ 0 (Biomassa aktual ≠ biomassa model) Model yang dianggap mewakili data dan layak digunakan didasarkan pada thitung dengan kriteria apabila thitung
0,05 (taraf nyata 5%), maka model pendugaannya layak digunakan dan sebaliknya jika thitung > t(α/2) atau nilai signifikansi <0,05 (taraf nyata 5%), maka model penduganya kurang layak digunakan. 3.3.5 Pembuatan Citra Pendugaan Biomassa dan Peta Kelas Biomassa Citra pendugaan biomassa diturunkan dari citra backscatter yang diproses dengan menggunakan Modeler (
) pada perangkat lunak ERDAS Imagine 9.1
dengan menggunakan model pendugaan terpilih yang telah terverifikasi. Dari citra pendugaan biomassa dibuat peta sebaran kelas biomassa dengan menggunakan perangkat lunak ArcView 3.3, kemudian untuk mengetahui tingkat keterwakilan dan akurasi pembuatan peta sebaran dilakukan penghitungan kappa accuracy (K) dan overall accuracy (OA) pada peta sebaran kelas biomassa yang telah dibuat.
Dimana : Xii
= nilai diagonal dari matrik kontingensi baris ke-i dan kolom ke-i
Xi+
= jumlah piksel dalam kolom ke-i
X+i
= jumlah piksel dalam baris ke-i
N
= banyaknya titik contoh
29
Dalam matrik kontingensi dapat pula dihitung besarnya akurasi pembuat (Producer Accuracy/PA) dan akurasi pengguna (User Accuracy/UA) dari setiap kelas.
