LAMPIRAN 1
HASIL KEGIATAN PKPP 2012
JUDUL KEGIATAN: PENGUATAN KAPASITAS DAERAH DAN SINERGITAS PEMANFAATAN DATA INDERAJA UNTUK EKSTRAKSI INFORMASI KUALITAS DANAU BAGI KESESUAIAN BUDIDAYA PERIKANAN DARAT DAN KELESTARIAN LINGKUNGAN DI DANAU TEMPE DAN TONDANO
ISI : 1. HASIL KOREKSI DATA (GEOMETRIK, RADIOMETRIK DAN NORMALISASI) 2. PEMANTAUAN KUALITAS DANAU 3. PEMANTAUAN KUALITAS AIR 4. PEMBUATAN TOPOGRAFI DAN DAERAH TANGKAPAN AIR 5. PERUBAHAN PENUTUP LAHAN DI DAERAH TANGKAPAN AIR 6. SEBARAN KERAMBA UNTUK BUDIDAYA PERIKANAN 7. ANALISIS KUALITAS DANAU UNTUK BUDIDAYA PERIKANAN DAN KELESTARIAN LINGKUNGAN
L1
1.
HASIL KOREKSI DATA (GEOMETRIK, RADIOMETRIK DAN NORMALISASI) Pada kegiatan ini dilakukan koreksi geometrik (referensi ke Peta RBI skala 1:50000),
radiometrik dan normalisasi. Selanjutnya melakukan koreksi Atmosferik menggunakan model koreksi 6S. Metodologi koreksi secara detil dijelaskan pada Lampiran Publikasi Paper dengan judul ”Standarisasi Koreksi Data Satelit Multi Temporal dan Multi Sensor (Landsat TM/ETM+ dan SPOT-4)”. Gambar 1 dan 2 memperlihatkan contoh persamaan hasil proses normalisasi antara data beda waktu dan beda sensor untuk citra untuk wilayah Danau Tondano. Persamaan yang diperoleh dari proses normalisasi antara citra Landsat 1990 dan citra Landsat 2003 diperlihatkan Pada Gambar 1, dengan koefisien determinasi diatas 0,85. Sedangkan persamaan dari proses normalisasi antara citra Landsat 2003 dan SPOT-4 2011 diperlihatkan pada Gambar 2, dengan koefisien determinasi diatas 0,77. Citra mutli temporal Landsat TM/ETM+ dan SPOT-4 hasil koreksi untuk lokus kegiatan, Danau Tondano dan Danau Tempe, diperlihatkan pada Gambar 3 dan Gambar 4. Citra terkoreksi dievaluasi dengan membandingkan penampakan komposit RGB dan nilai piksel pada wilayah yang hutan yang berdasarkan pengamatan visual tidak berubah, hasil memperlihatkan bahwa penampakan komposit antar data citra menjadi lebih mirip dan perbedaan nilai piksel hutan menjadi semakin kecil (<5%), yang berarti perbedaan nilai spektral karena perbedaan waktu dan sensor berkurang, sehingga pemantauan perubahan antar citra dapat dilakukan.
0,20 y = 1,899x - 0,097 R² = 0,857
Reflektansi B2 tahun 2003 (-)
Reflektansi B1 tahun 2003 (-)
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0,00
y = 1,512x - 0,050 R² = 0,922
0,15
0,10
0,05
0,00
0,05
0,10
Reflektansi B1 tahun 1990 (-)
0,15
0,00
0,05
0,10
0,15
Reflektansi B2 tahun 1990 (-)
L2
0,40 Reflektansi B4 tahun 2003 (-)
Reflektansi B3 tahun 2003 (-)
0,20
y = 1,513x - 0,045 R² = 0,941
0,15
0,10
0,05
0,00
0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10
0,05 0,00
0,00
0,05
0,10
0,15
0,00
Reflektansi B3 tahun 1990 (-)
Reflektansi B5 tahun 2003 (-)
Reflektansi B5 tahun 2003 (-)
0,20
0,30
0,40
0,20
0,25 y = 1,220x - 0,016 R² = 0,943
0,15 0,10 0,05 0,00
0,00
0,10
Reflektansi B4 tahun 1990 (-)
0,30
0,20
y = 1,250x - 0,029 R² = 0,971
0,05
0,10
0,15
0,20
y = 1,152x - 0,020 R² = 0,923 0,15
0,10
0,05
0,00 0,00
0,25
Reflektansi B5 tahun 1990 (-)
0,05
0,10
0,15
Reflektansi B5 tahun 1990 (-)
Gambar 1. Normalisasi citra danau Tondano untuk setiap band untuk data 1990 dan 2003
0,15
0,20
Reflektansi B3 tahun 2003 (-)
Reflektansi B2 tahun 2003 (-)
0,20 y = 0,840x - 0,065 R² = 0,767
0,10
0,05
0,00 0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
Reflektansi B1 tahun 2011 (-)
0,25
0,15
y = 1,261x - 0,079 R² = 0,908
0,10
0,05
0,00 0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
Reflektansi B2 tahun 2011 (-)
L3
0,30
0,35
0,30
Reflektansi B5 tahun 2003 (-)
Reflektansi B4 tahun 2003 (-)
0,40 y = 1,556x - 0,134 R² = 0,902
0,25 0,20
0,15 0,10 0,05 0,00 0,00
0,10
0,20
0,30
Reflektansi B3 tahun 2011 (-)
0,40
0,25
y = 10,11x - 0,084 R² = 0,940
0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
Reflektansi B4 tahun 2011 (-)
Gambar 2. Normalisasi citra danau Tondano untuk setiap band untuk data 2011 dan 2003
Gambar 3. Data satelit multi temporal Danau Tondano terkoreksi
L4
Gambar 4. Data satelit multi temporal Danau Tempe terkoreksi
L5
2.
PEMANTAUAN KUALITAS DANAU Hasil identifikasi vegetasi air menggunakan komposit RGB (Red: NIR+SWIR, Green:NIR, Blue:
NIR-Red) untuk Danau Tondano dan Tempe, diperlihatkan pada Gambar 5 dan Gambar 6. Vegetasi air berwarna putih kebiruan pada citra komposit Danau Tondano, dan berwarna putih keabuan pada citra komposit Danau Tempe. Danau Tondano tidak mengalami perubahan luas permukaan air yang terlalu besar. Sebaran vegetasi air (eceng gondok dan sejenisnya) mulai teridentifikasi secara jelas setelah tahun 2001, terutama pada daerah inlet dan outlet danau. Sedangkan hasil pemantauan Danau Tempe memperlihatkan terjadinya penyempitan luas permukaan air dan pertambahan sebaran vegetasi air yang cukup tinggi. Hasil sebaran vegetasi air di Danau Tondano dan Danau Tempe diperlihatkan pada Gambar 7 dan Gambar 8. Hasil tabulasi luas permukaan air danau sebaran vegetasi air untuk Danau Tondano dan Danau Tempe selama periode 1989-2011 diperlihatkan pada Tabel 1, dan Tabel 2. Dari hasil perhitungan diperoleh bahwa luas permukaan air Danau Tempe mengalami penurunan, sementara sebaran vegetasi air di kedua danau (Tempe dan Tondano) mengalami peningkatan.
L6
Gambar 5. Hasi identifikasi vegetasi air di danau Tondano
Luas permukaan air dan luas sebaran vegetasi air di Danau Tondano Tahun Luas permukaan air danau (ha) Luas sebaran vegetasi air (ha) Persentase vegetasi air/luas danau
1990
2001
2003
2011
4.606
4590
4697
4.699
17
50
101
459
0.4 %
1%
2%
10 %
L7
Gambar 6. Hasi identifikasi vegetasi air di danau Tempe
Luas permukaan air dan luas sebaran vegetasi air di Danau Tempe Tahun Luas permukaan air danau (ha) Luas sebaran vegetasi air (ha) Persentase vegetasi air/luas danau
1989
2000
2005
2010
22.494
20.303
16.534
15.194
3.071
6.685
10.487
9.179
14 %
33 %
63 %
60 %
L8
Sebaran vegetasi air di Danau Tondano tahun 1990
Sebaran vegetasi air di Danau Tondano tahun 2003
L9
Sebaran vegetasi air di Danau Tondano tahun 2011 Gambar 7. Sebaran vegetasi air di Danau Tempe
1989
2000
2005
2010
Gambar 8. Sebaran vegetasi air di Danau Tempe L10
3.
PEMANTAUAN KUALITAS AIR Pemantauan kualitas air dilakukan di Danau Tondano, dimana Kualitas air yang dipantau
adalah parameter fisik perairan: Total Suspended Solid (TSS), Turbidity (tingkat kekeruhan) dan Kecerahan. Penurunan parameter kualitas air TSS dilakukan dengan menggunakan model algoritma Doxaran et al. (2002), sedangkan turbidity dan kecerahan dihitung dengan menggunakan model algoritma yang diperoleh berdasarkan hasil data lapangan di Danau Tondano (Gambar 9, Gambar 10 dan Gambar 11).
Melakukan pengambilan sampel TSS
Melakukan pengukuran kecerahan
Melakukan pengukuran reflektansi
Melakukan pengukuran turbidity dan parameter kualitas air lainnya
Gambar 9. Pengukuran kualitas air di lapangan L11
1200
y = 8E-07x5 - 0.0002x4 + 0.014x3 - 0.4194x2 + 7.0128x R2 = 0.9986
TSS
1000
800
600
400
200
0 0
20
40
60
80
100
120
Band 4 / band 2 Gambar 10. Persamaan TSS berdasarkan model Dozaran et al. (2002)
300
60
250
50
y = 1.8317e R2 = 0.8367
40
Kecerahan (cm)
Turbidity (NTU)
0.162x
30 20 10 0
200 150 100 y = -14.348x + 291.84 2
50
R = 0.8365
0 0
5
10
TSM (mg/l)
15
20
0
5
10
15
TSM (mg/l)
Gambar 11. Model Algoritma untuk menghitung turbidity dan kecerahan
Hasil pemantauan kualitas air Danau Tondano menggunakan citra satelit Landsat dan SPOT-4 multi temporal diperlihatkan pada Gambar 12, Gambar 13 dan Gambar 14. Gambar 12 memperlihatkan sebaran Total Suspended Solid (TSS) di perairan Danau Tondano selama periode 1990-2011. Kisaran nilai TSS adalah sebesar 0-45 mg/l, dengan kisaran rata-rata kurang
L12
20
dari 10 mg/l. Berdasarkan kriteria baku mutu air PP. No.82 tahun 2001, maka danau Tondano masih termasuk dalam kelas I (Air minum) atau II (budidaya dan rekreasi).
(a) Sebaran TSS tahun 1990
(c) Sebaran TSS tahun 2003
(b) Sebaran TSS tahun 2001
(d) Sebaran TSS tahun 2011
Gambar 12. Pemantauan sebaran TSS periode 1990-2011 di Danau Tondano L13
Gambar 13 memperlihatkan kecerahan perairan Danau Tondano selama periode 19902011. Mantau et al. (2004) menyatakan bahwa persyaratan budidaya keramba membutuhkan kisaran kecerahan perairan 1-2 m. Hasil memperlihatkan bahwa Sebagian besar masih memenuhi kriteria kecuali di sepanjang pesisir danau bagian barat dan selatan yang mempunyai kecerahan rendah.
(a) Sebaran kecerahan tahun 1990
(c) Sebaran Kecerahan tahun 2003
(b) Sebaran Kecerahan tahun 2001
(d) Sebaran Kecerahan tahun 2011
Gambar 13. Pemantauan sebaran Kecerahan periode 1990-2011 di Danau Tondano L14
Gambar 14 memperlihatkan turbidity perairan Danau Tondano selama periode 19902011. Berdasarkan Standar Kualitas Air di Perairan Umum PP No.20 Tahun 1990, turbidity berkisar 5 NTU. Sehingga sebagian besar perairan danau Tondano dalam kondisi baik, kecuali bagian pesisir danau bagian barat dan selatan.
(a) Sebaran turbidity tahun 1990
(c) Sebaran turbidity tahun 2003
(b) Sebaran turbidity tahun 2001
(d) Sebaran turbidity tahun 2011
Gambar 14. Pemantauan sebaran Turbidity periode 1990-2011 di Danau Tondano L15
4.
PEMBUATAN TOPOGRAFI DAN DAERAH TANGKAPAN AIR Pembuatan topografi Danau Tondano (Gambar 15) dilakukan dengan menggabungkan
titik ketinggian dari peta bathimetri Tondano dan peta kontur Rupa Bumi (RBI). Selanjutnya dilakukan pembuatan batas DTA Danau Tondano (Gambar 16) dengan metode the steepest slope (slope termiring).
Kontur Interval 2m
0m Danau Tondano
Sumber: peta RBI dan Peta bathimetri tondano
-27 m
Gambar 15. Informasi spasial topografi dan bathimetri Danau Tondano
Sumber: DEM dan Peta RBI
Gambar 16. Batas DTA dan pola aliran L16
5.
PERUBAHAN PENUTUP LAHAN DI DAERAH TANGKAPAN AIR Pemantauan penutup lahan selama periode 1990-2011, dilakukan dengan menggunakan 3
data multi temporal tahun 1990, 2003 dan 2011. Hasil diperlihatkan pada Gambar 17-19, sementara luas penutup lahan diperlihatkan pada Tabel 3 dan 4. Luas hutan dan semak belukar menurun, sedangkan luas permukiman, ladang/tegalan dan lahan terbuka meningkat selama periode 1990-2011
Gambar 17. Penutup lahan tahun 1990 dari data Landsat
L17
Gambar 18. Penutup lahan tahun 2003 dari data Landsat
Tabel 3. Luas penutup lahan tahun 1990 dan tahun 2003 No.
Penutup lahan
Tahun 1990 (Ha)
Tahun 2003 (Ha)
1.
Danau
4584,10
4596,37
2.
Hutan
2997,12
2016,54
3.
Kebun Campur
82,13
54,77
4.
Ladang/Tegalan
5386,65
5242,39
5.
Lahan terbuka
70,09
81,95
6.
Perkebunan
152,78
224,49
7.
Permukiman
1162,41
1695,67
8.
Sawah
5359,39
5163,12
9.
Semak Belukar
3912,42
4616,14
10.
Vegetasi Air
106,84
100,80 L18
Gambar 19. Penutup lahan tahun 2011 dari data SPOT-4
Tabel 3. Luas penutup lahan tahun 2003 dan tahun 2011 No.
Penutup lahan
Tahun 2003 (Ha)
Tahun 2011 (Ha)
1.
Danau
4.596,37
4.240,00
2.
Hutan
2.016,54
1.544,219
3.
Kebun Campur
54,77
34,990
4.
Ladang/Tegalan
5.242,39
8.163,700
5.
Lahan Terbuka
81,95
162,911
6.
Perkebunan
224,49
197,364
7.
Permukiman
1.695,67
1.820,180
8.
Rawa-rawa
19,46
334,935
9.
Sawah
5.163,12
4.928,598
10.
Semak Belukar
4.616,14
1.922,695 L19
11.
Sungai
12.
Vegetasi Air
4,09
4,003
100,79
459,388
Informasi spasial lahan kritis dari Kementerian Lingkungan Hidup diperlihatkan pada Gambar 20, hasil perubahan area lahan hutan di lahan kritis diperlihatkan pada Gambar 21. Terlihat bahwa terjadi pengurangan hutan yang cukup signifikan di lahan kritis, dari 1697 Ha pada tahun 1990 menjadi 909 Ha pada tahun 2011 (Tabel 5). Persentase luas hutan di DTA tahun 2011 hanya mencapai 6.5%.
Keterangan
Gambar 20. Informasi spasial lahan kritis (Sumber: KLH)
L20
Gambar 21. Perubahan hutan di lahan kritis
Tabel 5. Luas area Hutan di DTA dan lahan kritis Keterangan
Tahun 2003 (Ha)
Tahun 2011 (Ha)
Luas hutan di DTA
2997 (12.6%)
1544 (6.5%)
Luas hutan di lahan kritis
1697
909
L21
6.
SEBARAN KERAMBA BUDIDAYA PERIKANAN Gambar 22 memperlihatkan penampakkan keramba budidaya perikana dari citra satelit,
data resolusi sangat tinggi IKONOS (Kiri) dan data resolusi menengah Landsat (Kanan). Terlihat bahwa data Landsat dapat digunakan untuk mengidentifikasi sebaran keramba budidaya perikanan, tapi pada kegiatan ini sebaran keramba budidaya perikanan di ekstrak dari data satelit resolusi sangat tinggi IKONOS, sehingga diperoleh informasi yang akurat. Hasil pemetaan sebaran keramba di Danau Tondano tahun 2003 dan 2011 diperlihatkan pada Gambar 23. Keramba bertambah dari 35.8 Ha Pada tahun 2003 menjadi 65,7 Ha pada tahun 2011, atau meningkat hampir mencapai 2 kali lipat (Tabel 6). Pertambahan keramba yang terbanyak terjadi di sepanjang bagian sebelah timur danau, walaupun teridentifikasi juga pertambahan keramba di sebelah barat danau dalam jumlah yang lebih kecil.
Citra IKONOS 2003 (1 m)
Citra Landsat 2003 (30 m)
Gambar 22. Keramba budidaya perikanan dari data IKONOS (kiri) dan dari data SPOT-4 (kanan)
Tabel 6. Perubahan luas karamba budidaya di Danau Tondano Keterangan
Luas sebaran Keramba
Tahun 2003
Tahun 2011
(Ha)
(Ha)
35,8
5,7
L22
Gambar 23. Sebaran keramba budidaya perikanan tahun 2003 dan 2011 L23
Gambar 24 memperlihatkan informasi spasial lokasi keramba, jaringan jalan dan sebaran penutup lahan permukiman di sekitar Danau Tondano. Berdasarkan Gambar 24 ini terlihat bahwa lokasi keramba budidaya perikanan merupakan bagian danau yang dekat dengan permukiman dan akses jalan. Sehingga pertumbuhan/perluasan penutup lahan permukiman berkaitan erat dengan pertambahan sebaran keramba budidaya perikanan di Danau Tondano. Gambar 25 memperlihatkan pertambahan penutup lahan permukiman di sekitar Danau Tondano (dalam batas DTA Danau Tondano) selama periode 1990-2011. Pertambahan penutup lahan permukiman di sekitar Danau Tondano yang cukup signifikan teridentifikasi selama periode 1990-2003. Sementara selama periode 2003-2011, pertambahan penutup lahan permukiman hanya teridentifikasi di bagian selatan Danau.
Gambar 24. Informasi lokasi keramba, jaringan jalan dan permukiman dari IKONOS 2003
L24
L25
Gambar 25. Pertambahan penutup lahan permukiman selama periode 1990-2011
L26
7.
ANALISIS KUALITAS DANAU UNTUK BUDIDAYA PERIKANAN DAN KELESTARIAN LINGKUNGAN Berdasarkan hasil pemantauan kualitas danau (luas permukaan air, sebaran vegetasi air
dan kualitas air) beberapa hal dapat di analisis sebagai berikut:
Danau Tempe Danau Tempe mengalami penurunan kualitas danau yang berat, hal ini terlihat dengan semakin berkurangnya luas permukaan air dan semakin bertambahnya sebaran vegetasi air (Gambar 26). Hasil pemantauan memperlihatkan bahwa luas permukaan air danau berkurang rata-rata 348 ha/tahun. Sementara vegetasi air berkembang sangat cepat, data tahun 2010 memperlihatkan bahwa 60% dari luas permukaan air danau ditutupi oleh vegetasi air. Oleh karena itu pemerintah perlu segera melakukan upaya-upaya penyelamatan Danau Tempe dengan cara mengurangi pertumbuhan dan penyebaran vegetasi air, dan semakin berkurangnya luas permukaan air danau.
Luas (ha) 25000 20000 15000 10000 5000 0
1989
2000
2005
2010
Gambar 26. Perubahan luas permukaan air danau dan pertambahan vegetasi air di Danau Tondano selama periode 1989 - 2010 L27
Danau Tondano Danau Tondano juga mengalami penurunan kualitas danau, hal ini terlihat dengan semakin bertambahnya sebaran vegetasi air (Gambar 27). Hasil pemantauan memperlihatkan bahwa luas permukaan air danau relatif tidak berubah. Sementara vegetasi air semakin bertambah, data tahun 2011 memperlihatkan bahwa 10% dari luas permukaan air danau ditutupi oleh vegetasi air. Pada umumnya vegetasi air berkembang dengan cepat di perairan dekat inlet dan outlet danau, serta di lokasi keramba budidaya perikanan. Gambar 28 memperlihatkan keramba budidaya pada tahun 2003 dan sudah ditutupi oleh vegetasi air pada tahun 2011.
Luas (ha)
1990
2000
2005
2011
Gambar 26. Perubahan luas permukaan air danau dan pertambahan vegetasi air di Danau Tempe selama periode 1990 - 2011
Hasil pemantauan kualitas air (TSS, Kecerahan dan turbidity) memperlihatkan bahwa terjadi penurunan kualtias air, walaupun tidak terlalu tinggi. Kualitas air Danau Tondano masih termasuk kelas I (air minum) atau II (budidaya dan rekreasi). Hasil pemantauan ini hanya terkait dengan kondisi parameter fisik perairan, perlu dilakukan analisis parameter kimia yang sulit
L28
untuk diekstrak dari data penginderaan jauh satelit. Analisis kualitas air memperlihatkan bahwa tingkat kekeruhan yang agak tinggi terdapat di sepanjang pesisir barat dan selatan danau. Penurunan kualitas danau (pertumbuhan vegetasi air dan penurunan kualitas air) diperkirakan karena dampak perubahan penutup lahan di Daerah Tangkapan Air dan bertambahnya keramba budidaya perikanan perairan Danau Tondano. Luas hutan mengalami penurunan (Luas hutan tahun 2011 tinggal 6.5% dari luas DTA), sedangkan luas permukiman dan ladang/tegalan mengalami peningkatan yang cukup signifikan. Luas keramba pada tahun 2011 meningkat 2 kali lipat dibandingkan dengan luas keramba pada tahun 2003. Sebagian besar sebaran keramba terdapat di pesisir timur danau, dan sebagian kecil juga terdapat di bagian pesisir barat dan selatan danau. Pada umumnya keramba terletak berdekatan dengan wilayah permukiman. Berdasarkan hasil tersebut, pemerintah perlu melakukan upaya pengelolaan DTA yang baik sehingga luas hutan tidak semakin berkurang, dan perlu kebijakan dalam pemasangan keramba yang lebih tersebar dan memperhatiakan kondisi kualitas air danau.
2003
2011
Gambar 28. Keramba budidaya (2003), keramba ditutupi oleh vegetasi air (2011)
L29
