PEMODELAN ALGORITMA PENDUGA KONSENTRASI KLOROFIL-A MENGGUNAKAN CITRA SATELIT TERRA MODIS DI PERAIRAN TELUK JAKARTA DAN KEPULAUAN SERIBU
ELLING SETIYO BUD1 RAHARJO
SKRIPSI
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2004
PEIZNYATAAN TENTANG SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyataltan bahwa Sltripsi yang beljudul :
PEMODELAN ALGORITMA PENDUGA KONSENTRASI KLOROFIL-A MENGGUNAKAN CITRA SATELIT TERRA MODIS DI PERAIRAN TELUK JAKARTA DAN KEPULAUAN SERIBU adalah benar ~nerupakanhasil ltarya sendiri dan belum diajukail dalam bentuk apa pi111kepada perguruan tinggi lnana pun. Senlua sumber data dail i~xforinasiyang berasal atau dikutip dari lcarya yailg diterbitltan inaupun tidak diterbitlcan dari penulis laill telal~disebutlcall dala~ntelts d m dicantumkail dalain Daftar Pustalta di bagian akhir Sltripsi ini.
ELLING SETIYO BUD1 M H A R J O
C06400007
ELLING SETIYO BUD1 RAHARJO. Pemodelan Algoritma Penduga Konsentrasi Klorofil-a Menggunaltan Citra Satelit Terra MODIS di Perairan Teluk Jaltarta dan Kepulauan Seribu. Di bawah bimbingan VINCENTIUS P. SIREGAR dan INDAH PRASASTI. Dinanlisnya peinbangunan dan elcsploitasi kawasan pesisir secara besarbesaran dapat menyebabkan penurunan kondisi fisilc dan fungsi elcosistem perairan di seltitarnya. Dalaln jangka panjang, ha1 ini aka11 merugikan manusia. Potensi bahaya yang dapat terjadi meiluiitut adanya sistem kontrol yang baik. Salah satunya dengan meinantau kualitas perairan pantai secara berkesinambungan. Penginderaan jauh merupalcau metode yang culc~~p bailt untuk meillantau kualitas air. Dengall telah diluncurlcannya satelit Terra (EOS AM-1) yang lnembawa sensor MODIS (Modevale Resolz~lionIiiznging S'eclrorndionzeter) dengall 36 kanal diskrit, informasi oseanografi yang diperoleh diharaplcan akan lebih baik dan akurat. Penelitian ini mencoba menggali potensi apliltasi data citra satelit Terra MODIS untuk menentukan salali satu parameter ltualitas air, yaitu konsentrasi klorofil-a. Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari respon spektral beberapa kana1 cahaya tampale sensor satelit Terra MODIS terhadap konsentrasi ltlorofil-a di perairan dan mengembanglean algoritma penduga ltonsentrasi klorofil-a menggunakan citra satelit Terra MODIS di perairan Teluk Jakarta dan Kepulauan Seribu. Penelitian ini dilalcsanalcan dari bulan Oktober 2003 s.d. September 2004. Pengambilan sanipel air unt~llcparameter klorofil-a dilakukan pada 25 s.d. 28 Olctober 2003 bersama program Dafiar Isian Proyek South East Asian Ministry of Education Organization for Tropical Biology (SEAMEO BIOTROP), Bogor. Analisis konsentrasi klorofil-a dilakukan di Laboratorium Limnologi, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Instittit Pertanian Bogor dan Laboratorium Penginderaan Jauh dan Ekologi, SEAMEO BIOTROP, Bogor. Pengolahan data citra satelit Terra MODIS dilakultan di Pusat Pengembangan Pemanfaatan daii Teknologi Penginderaan Ja~th, Lembaga Antariksa dan Penerbangan Nasional (LAPAN), Jakarta. Algoritma penduga lconsentrasi klorofil-a pada penelitian ini menggunakan rasio ltanal ( k a ~ ~ a l , ~ , , d k a n a l , , ~Data , , ~ ~citra ) , satelit yang digunalcan pada pe~ielitian ini adalah nilai radiansi spektral kana1 8, 9, 10, 11 dan kanal 12 sensor satelit Terra MODIS. Hal ini diltarenakan ltisaran panjang gelombang elektromagnetik yang dapat diindera Itanal-Itanal tersebut mempunyai hubungan erat dengan ltonsentrasi klorofila. Pemilihan kana1 yang paling sesuai untuk algoritma dilakukan dengall menggunaltan analisis regresi linier. Perairan Teluk Jakarta dan ICepulauan Seribu lnerupalcan perairan tipe dua, ltarena ltonsentrasi Material Padatan Tersuspensi jauh lebih besar dibandiilglcan ltonsentrasi lclorofi-a. Pada perairan seperti ini, pemilihan kanal untuk pemodelan algorit~naharus dilakultan dengall teliti. Analisis regresi linier terhadap data kanalkanal yang digunakan pada penelitian ini menghasilltan kombinasi kanal penduga ltonsentrasi ltlorofil-a terbaik yaitu rasio antara kanal 8 dengan ltanal 11. Proses
transformasi matematik terhadap rasio kana1 tersebut menghasilltan bentulc M-8/[Log (M-1 I)]* yang selanjutnya digunaltan sebagai variabel bebas algoritma. Algoritma penduga konsentrasi ltlorofil-a di perairan Teluk Jakarta dan Kepulauan Seribu hasil penelitian iini menggunakan persamaan ordo tiga : [Chl-a] = - 26950 + 2555,7{M8/[Log (M-1 1)12) - S0,775{M-8/[Log (M-11)] l2+ 0,8509{M-8l[Log ( M - l l ) ~ ' } ~ dengan [Chl-a] = konsentrasi ltlorofil-a; M-8 dan M-l 1 = nilai radia~sikanal 8 da11 11 sensor satelit Terra MODIS. Nilai determinasi dan ltorelasi antara konsentrasi klorfil-a dugaan satelit Terra MODIS dengan Ilasil pengukuran langsung di lapangan tergolong ltecil (r = 0,43325 dan R = 0,18770). Hal ini menunjukkan bahwa secara kuantitatif, hasil pendugaan ltonsentrasi klorofil-a di perairan Teluk Jakarta dan Kepulauan Seribu menggunakan citra satelit Terra MODIS berdasarltan algoritma hasil penelitian ini kurang akurat. Dengan demilcia~~, algoritma yang dihasilkan dari penelitian ini belum memadai untuk diapliltasikan baik di perairan Teluk Jakarta dan Kepulauan Seribu maupun di daerah lain yang nlenlililci karakteristik sama dengan daerah tersebut. Beberapa falctor yang diduga menjadi penyebabnya antara lain ltecilnya resolusi spasial kanalItanal cahaya ta~npaksensor satelit Terra MODIS (1x1 ltm2), tidak adanya penainbahan falctor koreksi atmosferik pada algorit~nayang dihasilltan, karakteristik lolcasi penelitian yang tergolong perairan tipe dua dan tingginya pengaruh atenuasi material-material atmosfer di lokasi penelitian. Nalnun demikian, secara kualitatif, data citra satelit Terra MODIS dapat menletaka11 distribusi itlorofil-a di perairan, meskipun dengan tinglcat akurasi yang rendah. Hal ini dibulctilcan dengan kesamaan pola distribusi klorofil-a di perairan Teluk Jakarta dan kepulauan Seribu yang dihasilkan dari data citra satelit Terra MODIS jilta dibandingkan dengall data yang sama dari citra satelit Landsat 7-ETM.
PEMODELAN ALGORITMA PENDUGA KONSENTRASI KLOROFIL-A MENGGUNAKAN CITRA SATELIT TERRA MODIS DI PERAIRAN TELUK JAKARTA DAN KEPULAUAN SERIBU
ELLING SETIYO BUD1 RAHARJO SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Perikanan pada Departemen Ilmu dan Teltnologi Kelautan
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN 1NSTITUT PERTANIAN BOGOR 2004
SKRIPSI
J u d ~ Skripsi ~l
: Pernodela11Algoritma Penduga Konsentrasi Klorofil-a
Menggunakm Citra Satelit Terra MODIS di Perairan Teluk Jalcarta dan Kepulauan Seribu N a n a Mahasiswa : Elling Setiyo Budi Raharjo NOIIIO~ Poltok
: C06400007
Departemen
: Ilmu dan Teknologi Kelautan
Disetujui : Kotnisi Pe~nbi~nbing
-
Dr. Ir. Vincentius P. Siregar. DEA Ketua
J
Ir. Indah Prasasti. M.Si Anggota
Ketua Departemen ITIC
Tanggal Lulus : 4 Olctober 2004
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Alloh SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga slcripsi ini dapat penulis selesaikan. Slcripsi ini lnerupalca~~ hasil pellelitia~lyang penulis lakukan dari Olctober 2003 s.d.September 2004 di South East Asian Ministry of Education Organization for Tropical Biology (SEAMEO BIOTROP), Bogor dan Lembaga Antariksa dan Penerbangan Nasional (LAPAN), Jakarta yang pellulis beri judul : "Pemodelan Algoritma Penduga Konsentrasi Klorofil-a Menggullalcan Citra Satelit Terra MODIS di Perairan Telulc Jakarta dan Kepulauan Seribu"; Disusull sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikatlan pada Departemen Ilmu dall Telu~ologiKelautan, Fakultas Perilcallan dan Illnu Kelautan, Institut Pertallian Bogor. Banyak pihak yang bejasa m e m b a ~pe~lulis ~ t ~ ~ mellyelesailca~lSlaipsi ini. Oleh Itarena itu, pada kesempata~lini penulis tnellyampailca~lterilna lcasih kepada Dr. Ir. Vince~ltiusP. Siregar, DEA dan Ir. Indah Prasasti, M.Si selaku ketua dan anggota Komisi Pelnbimbing pellulisau skripsi; Ir. Katmolco Ari P, M.Sc yang telal~ mengajarlcan teh~ilcpengolahan data citra satelit Terra MODIS; Ayah, Ibu, U'ut, Citra, Nining, Budi, Dollik, Arwan, Ahrnad dan teman-teman lain yang selalu memberikan duku~lga~l selama tnenyelesailcan kegiatan penelitian dan penulisan Slcripsi ini. Penulis mengharaplciu~agar Skripsi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan, khususnya petnanfaata~lteknologi penginderaan jauh.
Bogor, Oktober 2004
RIWAYAT HIDUP PENULIS Penulis dilahirkan di Pemalang, Jawa Tengah pada 18 september 1982. Penulis merupakan putera pertama dari dua bersaudara pasangan Murdiyanto dan Raniah. Penulis lulus dari SD Negeri Majalangu 02 pada tahun 1993; SLTP Negeri 1 Watukumpul pada tahun 1997 dan SMU Negeri 1 Pemalang pada tahun 2000. Pada tahun yang sama penulis diterima di Jurusan, sekarang Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama sekolah, penulis aktif di beberapa organisasi. Di Sekolah Dasar, penulis aktif sebagai Ketua Patroli Keamanan Sekolah (PKS); Selanjutnya di SLTP penulis menjadi Ketua PKS dan Wakil Ketua I Organisasi Siswa Intera Sekolah (OSIS). Di SMU penulis kembali aktif sebagai Wakil Ketua I OSIS dan dipercaya menjabat Ketua Umum Ikatan Pengurus OSIS (IPO) Kabupaten Pemalang. Selanjutnya penulis bergabung dalam Tim Penyuluh Bidang Keorganisasian Pelajar di bawah naungan Seksi Bidang Pembinaan Pemuda dan Olah Raga (BINMUDORA) Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Kabupaten Pemalang. Pada masa kuliah penulis dipercaya menjadi Ketua Majelis Al-Bahri ITK dan Kepala Departemen Hubungan Luar Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Kelautan (HIMITEKA). Pengalaman kerja penulis dimulai saat diterima di Global Event Organizer (GEO) sampai menduduki jabatan Manajer Operasional. Karena beberapa ha1 penulis pindah ke PT Yosika, lalu pindah lagi ke PT Gudang Buku. Di kampus, penulis pemah dipercaya menjadi asisten mata kuliah Oseanografi Kimia dan Koordinator Asisten Oseanografi Dinamik di bawah naungan Laboratoriurn Oseanografi, Fakultas Perikanan d m Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Penulis dinyatakan lulus dari Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan pada 4 Oktober 2004 setelah berhasil melalui ujian hasil penelitian yang penulis beri judul "Pemodelan Algoritma Penduga Konsentrasi Klorofil-a Menggunakan Citra Satelit Terra MODIS di Perairan Teluk Jakarta dan Kepulauan seribu".
DAFTAR IS1
Halaman KATA PENGANTAR ..................................................................................... vi ...
DAFTAR IS1
VIII
DAFTAR TABEL ..................................... . .........................................
x
. .................................
xi
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xii 1.
PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang ................................................................... 1
..
1.2 T ~ ~ j u Peallel~t~an an
2.
2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Karakteristilc Optik Perairan ..........................................................
3
2.2 Klorofil dan Respon Spektralnya pada Sensor Satelit ......................
5
2.3 Algorit~naPenduga Konsentrasi Klorofil-a ...................................... 7 2.4 Karaltteristik Satelit Terra MODIS 3.
METODOLOGI 3.1 Walttu dan Lokasi Peilelitiaall
. 3.2 Alat dan Bahan ..................... ..
3.3 Prosedur PenelitIan ........................................................................... 3.3.1 Pengambilan Saalnpel Air untuk Parameter Klorofil-a .......... 3.3.2 Analisis Sampel Air untuk Parameter Klorofil-a ..................
..
3.3.3 P e ~ l l ~ l ~ Citra h a n Satelit .......................................................... 3.3.4 Pelnotongan Citra Satelit dan Koreltsi Geolnetrik ................ 3.3.5 Pelnodelan Algoritma Penduga Konsealltrasi Klorofil-a .......
..
3.3.6 Peng~yianAlgorit~na.............................................................
7
4.
HASIL DAN PEMBAI-IASAN 4.1 Karakteristik Perairan Teluk Jakata dan ICepulauan Seribu ............ 17 4.2 Kon~bi~lasi Kana1 Sensor MODIS Penduga Konsentrasi Klorofil-a
18
4.3 Pernodelan Algorit~llaPenduga Konsentrasi Klorofil-a ................... 21 4.4 Perbandingan Algoritma ................................................................... 25 4.5
Distribusi Klorofil-a di Perairan Telulc Jakarta dan ICepulaua11 Seribu ............................................................................................... 27
5.
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesi~llpulan.......................................................................................30 5.2 Saran ................................................................................................. 31
DAFTAR PUSTAKA ................... LAMPIRAN
...................................................... 32
. :
