10
III. BAHAN DAN METODE
3.1. Tempat Dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di laboratorium dan di lapang. Pengolahan citra dilakukan di Bagian Penginderaan Jauh dan Informasi Spasial dan penentuan kadar C-organik tanah dilakukan di Bagian Kimia dan Kesuburan Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Lokasi penelitian terletak di sebagian kabupaten Bogor dan sebagian kabupaten Cianjur yang terdiri dari Kecamatan Cisarua, Kecamatan Pacet, Kecamatan Cugenang dan Kecamatan Sukaresmi. Penelitian berlangsung dari bulan Juni 2007 sampai Januari 2008.
3.2. Bahan Dan Alat Pada penelitian ini digunakan data primer dan data sekunder. Data primer yang digunakan adalah (i) data lapang berupa pengambilan contoh tanah untuk penentuan kadar C-organik pada masing-masing penggunaan lahan, (ii) pengukuran diameter batang setinggi dada (1,3m), tinggi pohon, tinggi krone dan diameter kanopi untuk penentuan biomassa dan (iii) data citra Landsat TM tahun 1989 dan Landsat ETM tahun 2007 digunakan untuk mengetahui perubahan luasan lahan. Data sekunder yang digunakan meliputi Peta Tanah Semi Detail DAS Ciliwung Hulu dan DAS Citarum Tengah III yang dikeluarkan oleh PPT tahun 1992 dan 1980, Peta RBI lembar Cisarua, Cugenang, Cianjur dan Cipanas. Alat yang digunakan terdiri dari seperangkat komputer, perangkat lunak ERDAS IMAGINE 8.6, Arc View versi 3.3, Arc GIS versi 9.2 dan GPS untuk pengolahan citra dan pemasukan. Penentuan biomassa pada hutan dan kebun campuran dilakukan dengan menggunakan vertex, transponder III (dapat dilihat pada Gambar 2) dan meteran. Untuk pengambilan contoh tanah digunakan bor tanah.
11
3.3. Metode Penelitian Secara garis besar penelitian ini terdiri dari 4 tahap yaitu tahap persiapan data, tahap analisis citra digital, tahap analisis perubahan penutupan/penggunaan lahan dan tahap pengukuran karbon tersimpan.
3.3.1. Tahap Persiapan Dan Pengumpulan Data Pada tahap ini dilakukan pengumpulan data berupa peta tanah semi detail skala 1 : 50.000 tahun 1980 dan 1992, peta RBI skala 1 : 25.000, citra satelit (citra Landsat). Untuk data primer seperti citra landsat dibuat mosaik, kemudian dipotong sesuai daerah penelitian.
3.3.2. Tahap Analisis Citra Digital Kegiatan utama yang dilakukan pada analisis citra digital adalah koreksi geometri, klasifikasi penggunaan/penutupan lahan dan pengecekan lapang.
3.3.2.1. Koreksi Geometrik Kegiatan ini juga sering dinamakan rektifikasi. Kegiatan yang dilakukan adalah memperbaiki kemencengan, rotasi dan perspektif citra sehingga orientasi, projeksi dan anotasinya sesuai dengan yang ada pada peta. Koreksi geometri terdiri dari koreksi sistematik (karena karakteristik alat) dan non sistematik (karena perubahan posisi penginderaan). Proses ini memerlukan ikatan yang disebut titik kontrol medan (ground control point/GCP). GCP tersebut dapat diperoleh dari peta, citra yang telah terkoreksi atau tabel koordinat penjuru. GCP kemudian disusun menjadi matriks transformasi untuk rektifikasi citra. Titik-titik yang dijadikan kontrol pada citra harus jelas dan mudah dikenali. Titik-titik kontrol dalam studi berada di sekitar aliran tubuh air/sungai/danau, jalan raya, sudut-sudut bangunan, dan tanah kosong yang terlihat jelas pada citra dan peta referensi. Akurasi koreksi geometri ditunjukan dengan nilai RMS-error ( root mean square-error) yang menunjukkan tingkat ketepatan pengambilan titik terhadap peta rupabumi yang digunakan. Semakin kecil nilai RMS – error ketepatan titik GCP semakin tinggi. Untuk menguji keakuratan citra hasil koreksi geometrik,
12
maka dihitung besar penyimpangan terhadap peta referensi. Citra hasil koreksi geometrik dapat diterima apabila penyimpangan posisi tidak melebihi satu pixel. Dalam penelitian ini, untuk citra tahun 1989 tidak dilakukan koreksi geometri karena citra nya sudah terkoreksi. Hal ini berbeda dengan citra tahun 2007, yang berdasarkan koreksi geometri diperoleh nilai RMS-error nya sebesar 0,0075. Perhitungan nilai RMS-error dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut : RMS-error = √(X-x) + (Y-y) dimana : X dan Y = Koordinat citra keluaran (output) x dan y = Koordinat citra asli (input)
3.3.2.2. Klasifikasi Pada penelitian ini klasifikasi yang digunakan untuk mengelompokkan penggunaan lahan diakukan dengan menggunakan klasifikasi terbimbing. Klasifikasi terbimbing merupakan proses klasifikasi dengan pemilihan kategori informasi yang diinginkan dan memilih training area untuk setiap kategori penutupan lahan yang mewakili sebagai kunci interpretasi. Pada klasifikasi ini digunakan data penginderaan jauh multispektral yang berbasis numerik, sedangkan pengenalan polanya merupakan proses otomatis dengan bantuan komputer. Konsep penyajian datanya adalah dalam bentuk numeris/grafik atau diagram. Sebelum melakukan klasifikasi, informasi tematik yang ingin diperoleh harus dibagi ke dalam kelas-kelas. Penentuan kelas klasifikasi merupakan faktor penting bagi keberhasilan proses klasifikasi. Untuk pengklasifikasian lahan, penutupan/penggunaan lahan dikelaskan menjadi sebelas kelas yaitu hutan, pemukiman, perkebunan teh, sawah, tegalan, semak, kebun campuran, lahan terbuka, tubuh air, awan dan bayangan awan. Klasifikasi terbimbing didasarkan pada pengenalan pola spektral (spectral pattern recognition ) yang terdiri atas tiga tahap, sebagai berikut :
13
1. Tahap Training Sample Analisis ini dilakukan dengan menyusun “kunci interpretasi” dan mengembangkan secara numerik spektral untuk setiap kenampakan dengan memeriksa batas daerah (training area). Training area yang diambil untuk pengkelasan sebanyak 20 training area dengan kombinasi band 5 4 2 untuk 11 kelas. 2 Tahapan Klasifikasi Setiap pixel pada serangkaian data citra dibandingkan setiap kategori pada kunci interpretasi numerik, yaitu menentukan nilai pixel yang tak dikenal dan paling mirip dengan kategori yang sama. Perbandingan tiap pixel citra dengan kategori
pada
interpretasi
citra
dikerjakan
secara
numerik
dengan
menggunakan berbagai metode klasifikasi yang terdiri dari jarak minimum rata-rata kelas, parallelepiped, kemiripan maksimum, dan pada penelitian ini menggunakan metode klasifikasi kemungkinan maksimum (maximum Likehood Clasification). Keuntungan teknik ini adalah hasil klasifikasinya lebih teliti dibandingkan teknik /metode yang lainnya. Nilai kappa digunakan untuk menghitung akurasi hasil klasifikasi dengan menghitung kebenaran jumlah pixel yang termasuk nilai omisi ( jumlah pixel yang diklasifikasikan menjadi kelas lain) dan nilai komisi (jumlah pixel dari kelas lain yang termasuk kelas ini ). Nilai kappa total pada citra tahun 1989 adalah 0,889 sedangkan pada citra tahun 2007 sebesar 0,874. Nilai kappa masing-masing penutupan/penggunaan lahan disajikan pada Lampiran 7. 3. Tahap Keluaran Hasil matrik dideliniasi sehingga terbentuk peta penggunaan lahan dan dibuat matrik luasan, kemudian dibuat tabel matrik luas berbagai
tipe
penutupan/penggunaan lahan.
3.3.2.3. Pengecekan Lapangan Pengecekan lapang dilakukan untuk mencocokkan hasil klasifikasi dengan keadaan sebenarnya di lapangan dengan bantuan GPS. Selain itu, juga dilakukan untuk memastikan penggunaan lahan yang berada di bawah tutupan awan pada citra.
14
3.3.3. Analisis Perubahan Penutupan/Penggunaan Lahan Pada tahap ini peta penutupan/penggunaan lahan hasil pengolahan citra Landsat tahun 1989 di overlay dengan peta penutupan/penggunaan lahan hasil pengolahan
citra
Landsat
tahun
2007
untuk
mendapatkan
perubahan
penutupan/penggunaan lahan.
3.3.4. Pendugaan Karbon Tersimpan Karbon tersimpan di daerah penelitian terbagi menjadi karbon tersimpan di atas permukaan dan karbon tersimpan dalam tanah. Tahap ini dilakukan pada beberapa lokasi, sebagaimana disajikan pada Lampiran 1.
3.3.4.1. Karbon Biomassa Tersimpan Di Atas Permukaan Pengukuran karbon biomassa tersimpan bagian atas dilakukan dengan menghitung nilai dari biomassa yang didapat dari persamaan alometrik dengan menggunakan diameter pohon setinggi dada yang berukuran 1,3 m dengan tinggi pohon di lapang. Persamaan allometrik yang digunakan adalah sebagai berikut: Y = Epx{-2,4090+0,9522*[Ln(DBH2)*H*S]} dimana : Y
: Biomassa Pohon (Kg)
DBH : Diameter Setinggi Dada (cm) H
: Tinggi (m)
S
: Berat Jenis Kayu = 0,61 g/cm3 Untuk menghitung jumlah karbon biomassa tersimpan digunakan
persamaan : KTP = Y * 0,5 Keterangan KTP
: Karbon Biomassa Tersimpan (Ton/Ha)
15
Gambar 2. Pengukuran Biomassa Pohon di Lapang Pengukuran biomassa pohon dilakukan pada penggunaan lahan hutan dan kebun campuran pada plot berukuran 30 m x 30 m. Jumlah plot contoh yang diambil sebanyak tiga plot untuk masing-masing penutupan/penggunaan lahan tersebut. Besaran yang diukur adalah tinggi percabangan dan diameter setinggi dada disajikan pada Lampiran 5 dan 6.
3.3.5.2. Karbon Tersimpan Pada Tanah Penentuan karbon tersimpan tanah diawali dengan pengambilan contoh tanah secara komposit pada penggunaan lahan hutan, kebun campuran, kebun teh, pemukiman, semak, sawah, tanah terbuka dan tegalan dengan 5 titik pengambilan contoh. Pengambilan contoh tanah dilakukan pada kedalaman 0-30 cm dan 30-60 cm. Data C-organik tahun 1989 diperoleh dari data arsip tanah, yaitu dari laporan survei dan penelitian pada periode tahun 1978-1989 yang disajikan pada Lampiran 2, sedangkan pada tahun 2007 disajikan pada Lampiran 3. Bobot isi tanah di lokasi penelitian diperoleh dari laporan penelitian.
16
Gambar 3. Plot Pengambilan Contoh Tanah Data C-organik yang sudah diplotkan menurut lokasinya di lapang, kemudian dilakukan interpolasi titik menggunakan IDW (Invers Distance Weight) untuk memperoleh data permukaan dari C-organik tanah pada kawasan penelitian dengan resolusi 30 m x 30 m. Untuk mendapatkan data karbon organik tanah tersimpan digunakan persamaan dibawah ini: KOT = % C-organik x BI x D Keterangan : KOT
: Karbon Organik Tanah Tersimpan (ton/ha)
% C-organik : Kadar C-organik Tanah (%) BI
: Bobot Isi Tanah (g/cm3)
D
: Kedalaman Tanah (m) Data Bobot isi tanah diperoleh dari laporan hasil penelitian yang disajikan
pada Lampiran 4. Data spasial dari bobot isi dibuat berdasarkan jenis tanah di daerah penelitian dengan resolusi 30 m x 30 m. Bobot isi tanah yang digunakan adalah dari jenis-jenis tanah andisol dan non-andisol. Tanah andisol dengan kedalaman 0-30 cm dan kedalaman 30-60 cm memiliki kisaran bobot isi tanah masing-masing sebesar 0,80 g/cm3 dan 0,85 g/cm3, untuk tanah non-andisol memiliki kisaran bobot isi masing-masing 1,00 g/cm3 dan 1,01 g/cm3 masingmasing pada kedalaman 0-30 cm dan 30-60 cm. Untuk menghitung karbon organik tersimpan dalam kawasan dilakukan dengan persamaan :
17
KTK = KOT x A Keterangan : KTK = Karbon tersimpan kawasan (Mt) KOT = Karbon Organik Tersimpan (ton/ha) A
= Luas Penutupan/penggunaan Lahan (ha) Pendugaan karbon tersimpan kawasan didalam tanah diperoleh dari hasil
perkalian
data
karbon
organik
tanah
tersimpan
dengan
luas
penutupan/penggunaan lahan.. Proses ini dilakukan dengan pembuatan model spasial pada ERDAS IMAGINE 8.6 yang terdapat dalam feature model maker, sehingga diperoleh data karbon tersimpan untuk seluruh daerah penelitian. Data tersebut digunakan untuk mengetahui berapa banyak karbon tersimpan pada masing-masing penggunaan lahan, dengan cara recoding setiap penggunaan lahan, kemudian dihitung jumlah piksel masing-masing penutupan/penggunaan lahan yang meliputi hutan, kebun campuran, kebun teh, pemukiman, sawah, semak, tanah terbuka dan tegalan. Jumlah karbon tersimpan setiap penggunaan lahan merupakan jumlah pixel dari kelas penggunaan lahan tersebut. Analisis
perubahan
karbon
organik
tersimpan
dilakukan
dengan
membandingkan karbon organik tersimpan pada tahun 1989 terhadap karbon organik tersimpan pada tahun 2007. Analisis dilakukan pula dengan membandingkan perubahan penutupan/penggunaan lahan dari tahun 1989 sampai 2007.
18
Citra Landsat 1989 Terkoreksi
Citra Landsat 2007 Terkoreksi
Kombinasi Band
Klasifikasi Terbimbing Cek Lapang Nilai Akurasi Total dan Nilai Kappa > 85%
Tidak
Ya
Raster Penutupan/ Penggunaan Lahan 1989
Raster Penutupan/ Penggunaan Lahan 1989
Konversi Raster-Vektor
Vektor Penutupan/ Penggunaan Lahan 1989
Vektor Penutupan/ Penggunaan Lahan 2007 Tumpang Tindih
Perubahan Penutupan/Penggunaan Lahan 1989-2007 Gambar 4. Tahap Analisis Citra Digital
19
Data Biometri (DBH, Tinggi) Persamaan Alometrik (Winrock,1997) Biomassa (t/ha) Biomassa*0,5 Karbon Biomassa Tersimpan (Ton/ha)
Citra Landsat Tahun 1989 dan 2007 Ekstraksi Luas Penutupan/ penggunaan lahan (ha)
Karbon Tersimpan Kawasan Pada Pohon (Mt)
Gambar 5. Tahap Pendugaan Karbon Biomassa Tersimpan Di Atas Permukaan
20
Data C-Organik Tahun 1989
Data C-Organik Tahun 2007
Pengambilan Contoh Tanah
Laporan Survei dan Penelitian Tahun 1978-1991
Peta Titik %C-Organik Tanah
Interpolasi Titik
Data Permukaan Karbon Organik Tanah BI (g/cm3) Masing-masing Jenis tanah Karbon Organik Tersimpan (t/ha)
Citra Landsat Tahun 1989 dan 2007
Luas Penutupan/ penggunaan lahan (ha)
Karbon Organik Tersimpan Kawasan (Mt)
Gambar 6. Tahap Pendugaan Karbon Tersimpan Dalam Tanah
