MAKALAH
KAJIAN PENGGUNAAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG) UNTUK EVALUASI SUMBERDAYA LAHAN
Oleh :
Drs. Yagus Wijayanto, MA., PhD NIP. 1966061419921001
FAKUTAS PERTANIAN UNIVRSITAS JEMBER 2012
0
I.
PENDAHULUAN
Salah satu aplikasi Sistem Informasi Geografis yang banyak digunakan adalah dalam kajian pemetaan dan analisis kesesuaian lahan. Oleh karena itu bidang aplikasi SIG untuk analisis dan pemetaan lahan merupakan aplikasi yang bisa dianggap tertua. Dengan kondisi tersebut maka berbagai pembahasan, diskusi, kajian dan penelitian penerapan Sistem Informasi Geografis untuk analisis dan pemetaan kesesuaian lahan banyak dijumpai dalam berbagai sumber pustaka. Dari berbagai pustaka tersebut nampak bahwa telah dan sedang terdapat perkembangan mengenai teknik dan metode dalam analisis kesesuaian lahan, mulai dari yang sederhana seperti dikemukakan oleh McHarg (1966) sampai dengan penerapan Multicriteria Evaluation (Pereira dan Duckstein, 1993). Perkembangan teknik dan metode analisis kesesuaian lahan tidak hanya terjadi pada metode analisis kesesuaian lahan, tetapi juga pada teknik analisis yang digunakan. Salah satu teknik analisis yang digunakan yang sering digunakan adalah Sistem Informasi Geografis (SIG). Menurut ESRI (1999) SIG merupakan sekumpulan perangakt keras, perangkat lunak, data dan manusia yang digunakan untuk mengumpulkan, menganalisis dan menyajikan datadata yang teracu secara geografis. Penggunaan SIG untuk anaisis kesesuaian lahan sangatlah beralasan mengingat data-data karakteristik
dan kualitas lahan adalah data-data keruangan
(spatial) artinya data-data yang menempati ruang di permukaan bumi. Aplikasi Sistem Informasi Geografis untuk analisis dan pemetaan kesesuaian lahan telah banyak dijumpai, dan beragam tekanik analisis dalam SIG juga telah banyak digunakan. Dari berbagai studi juga nampak bahwa pemilihan teknik analisis SIG yang digunakan sangatlah tergantung pada beberapa faktor : (a) tujuan evauasi kesesuaian lahan; (b) daerah yang dikaji; (c) keberadaan software dan harware serta (d) keberadaan data dan informasi yang digunakan serta (e) kemampuan sumberdaya manusia di dalam menggunakan data dan informasi untuk analisis kesesuaian lahan. Teknik analisis yang digunakan dalam SIG sangat beragam dan pemilihan teknik analisis yang digunakan akan sangat menentukan akurasi dari hasil analisis yang digunakan. Oleh karena itu, pemiihan teknik analisis seharusnya memiliki pertimbangan yang matang mengenai kelemahan dan keunggulan setiap teknik anaisis tersebut. Disamping itu, berbagai isu yang berhubungan dengan pemilihan struktur data dalam SIG sangatlah penting. Struktur data (raster atau vektor) merupakan cara merepresentasikan data keruangan dari fenomena yang ada di permukaan bumi. Pemilihan struktur data haruskah mempertimbangkan 1
karakteristik dari fenomena /gejala yang dikaj, dan fenomena /gejala yang dikaji tersebut merupakan atribut lahan, yakni karakteristik dan kualitas lahan. II. TUJUAN Artikel ini bertujuan untuk melakukan inventarisasi, dan kemudian mengkaji berbagai teknik analisis yang digunakan dalam SIG untuk analisis kesesuaian lahan. Artikel ini diharapkan bermanfaat bagi pengguna SIG di dalam menemukan teknik-teknik analisis yang sesuai dengan permasalahan analisis kesesuaian lahan yang dihadapi. III. METODE KAJIAN Metode yang digunakan dalam penyusunan artikel ini adalah kajian pustaka yang berhubungan dengan penggunaan SIG untuk pemetaan dan analisis kesesuaian lahan. Oleh karena itu tahap awal yang dilakukan adalah mengumpulkan berbagai sumber pustaka, terutama jurnal yang berhubungan dengan aplikasi SIG untuk pemetaan dan analisis kesesuaian lahan. Tahap selanjutnya adalah inventarisasi teknik dan mengkaji teknik-teknik yang telah terinventarisis dan dibahas. Disamping itu inventarisasi dan kajian pustaka juga dilakukan terhadap penggunaan struktur data (data raster dan vektor) untuk evaluasi kesesuian lahan juga dilakukan dan kemudian hasil invetarisasi dikaji.
IV. HASIL KAJIAN 4.1 Struktur data dalam Sistem Informasi Geografis untuk Analisis Kesesuaian Lahan Terdapat dua macam struktur data utama dalam SIG, yakni struktur data raster dan vektor,
yang
memiliki
keunggulan
dan
kelemahan
masing-masing
di
dalam
merepresentasikan gejala/fenomena di permukaan bumi. Pemilihan struktur data ini menjadi sangat penting dalam analisis dan pemetaan kesesuaian lahan, karena akan menentukan akurasi dari faktor-faktor lahan yang digambarkan dengan Sistem Informasi Geografis dan juga akan menentukan akurasi hasil analisis kesesuaian lahan. Akurasi hasil analisis kesesuaian lahan sangatlah penting diperhatikan mengingat bahwa hasil analisis merupakan informasi berharga bagi pengambil keputusan. Secara ringkas, kelebihan dan kelemahan setipa struktur data tersebut disajikan pada Tabel 1 berikut. Tabel 1 tersebut menunjukkan bahwa raster dan vektor itu berbeda satu dengan yang lain. Setiap komponen persamaan dan perbedaan itu setara artinya bahwa dalam pemiihan struktur data untuk analisis kesesuaian 2
lahan haruslah kesemua kelemahan dan keunggulan setiap struktur data tersebut dipertimbangkan. Namun demikian, terdapat panduan umum di dalam memilih struktur data yang digunakan. Panduan umum tersebut adalah bahwa struktur data vektor sangat baik di dalam menggambarkan fenomena/gejala yang bersifat memiliki batas jelas/tegas, sedang struktur data raster sangat handal untuk merepresentasikan gejaa/fenomena yang bersifat gradua/tidak memiliki batas yang tegas di lapang. Pada data yang bersifat kontinyu, data memiliki rentang yang lebar, Nilai data tidak menggambarkan tema atau kelas, namun sebuah variable khusus. Sedang pada data diskrit data memiliki renatng sempit dan Data disimpan ke daam sebuah kode yang menunjukkan kelas. Tabel 1. Kelebihan dan Kelemahan Struktur data Raster dan Vektor (Sumber: Burrough, 1996) Kelebihan Raster :
Kelebihan Vektor :
Mudah memperoleh data, terutama
Resolusi Tinggi;
dari citra;
Sangat
Mudah untuk melakukan operasi
untuk
menunjukkan
batas-batas;
tumpang tindih;
baik
Penyimpanan yang efisien untuk
Representasi
eksplisit
dari
kenampakan-kenampakan linear;
data yang padat dan heterogen
Kekurangan data Raster :
Kekurangan data Vektor :
•
Resolusi spasial harus ditentukan;
•
Membutuhkan tempat penyimpanan
•
Sangat
•
tidak
efisien
untuk
menggambarkan
data
yang
Pemrosesan banyak
membutuhkan
dapat
waktu
membutuhkan
dalam
komputer;
Sangat tidak efisien untuk data yang
tersebar dan heterogen; •
data
algoritma yang kompleks;
yang besar; •
Manipulasi
padat dan heterogen
Berhubungan dengan kenampakankenampakan linear
3
Perbedaan antara karakteristik stuktur data raster dan vektor telah mendorong berbagai penelitian untuk menggunakan dalam analisis kesesuaian lahan. Salah satu contoh analisis kesesuaian lahan yang menggunakan struktur data raster telah dilakukan oleh Carr dan Zwik (2005) dan telah menggunakan untuk analisis konflik penggunaan lahan pada masa yang akan datang dengan menggunakan AHP. Analisis ni menggunakan struktur data raster yang
memang sangat mudah untuk melakukan tumpang tindih berbagai data dengan
menggunakan teknik AHP (Analytical Hierarchical Process). Studi lain yang menggunakan kombinasi vektor dan raster dilakukan oleh Abaid dan ElFalaki (2008) yang menggunakan salah satu extention yakni Spatial Analyst untuk menentukan kesesuaian lahan pertanian. Studi yang dilakukan oleh Basnet, et al. (2000) menggunakan struktur data vektor dan raster untuk analisis kesesuaian lahan untuk menentukan lokasi pembuangan sampah hewan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan struktur data vektor lebih dapat memberikan gambaran mengenai derajad kesesuaian lahan (rendah, sedang dan tinggi), sedang dengan menggunakan struktur data vektor hanya bisa dibedakan antara lahan yang sesuai dengan lahan yang tidak sesuai. Dari berbagai studi yang sudah dijelaskan diatas dapat diambil kesimpulan bahwa dalam menggunakan SIG untuk analisis kesesuaian lahan terdapat dua jenis model, yakni model yang berbasisi data vektor dan model yang berbasis data raster. Hasil analisis pustaka juga menunjukkan bahwa tidak ada batas yang tegas antara kedua jenis model data tersebut, dan semakin memperkuat pernyataan bahwa kedua model/struktur data tersebut dapat digunakan secara sendiri-sendiri atau secara bersamaan melalui proses perubahan raster ke vektor (vectorization) dan dari vektor ke raster (rasterization). Dalam hubungannya dengan penggunaan vektor dan raster, nampak jelas bahwa jika data lahan yang digunakan bersifat kontinyu (curah hujan, ketinggian, kelerengan, sifat tanah, curah hujan) hampir semua pustaka menggunakan data raster, sedang representasi data yang bersifat tegas (sebagai contoh vegetasi dan penggunaan lahan) vektorlah yang digunakan. Malczewski (2004) mengemukakan bahwa mode data raster merupakan mode data yang lebih banyak disukai dalam aplikasi kesesuaian lahan, hal ini disebabkan oleh karena data raster bersifat “area-oriented”, yang berarti bahwa isi dari area lebih penting dari batas dari area sehingga berbagai teknik anaisis raster dapat dilakukan dengan mudah. Lebih lanjut Malczewski (2004) mengemukakan bahwa jika dalam aplikasi kesesuaian lahan dengan menggunakan SIG terdapat dua jenis data, maka sebaiknya data data yang menggunakan 4
representasi vektor dapat terlebih dahulu ke dalam model data raster, dan banyak perangkat lunak SIG yang dapat melakukan perubahan dari model data raster ke vektor dan sebaliknya.
4.2 Teknik Analisis dalam Sistem Informasi Geografis untuk Analisis Kesesuaian Lahan
Pada artikel ini yang dimaksud dengan teknik analisis adalah teknik analisis spasial (spatial analysis). Definisi dari analysis spasial adalah sebuah koleksi dari teknik dan model that secara explisit menggunakan menggunakan acuan keruangan dari setiap kasus data (Goodchild dan Haining dalam http://www.geog.ucsb.edu/~good/papers/387.pdf.). Analisis spasial merupakan inti dari GIS karena analisis spasial termasuk semua transformasi, manipulasi dan metode yang dapat diterapkan dalam merubah data menjadi informasi. Dari definisi dan pengertian tersebut dapat disimpulkan bahwa analisis spasial merupakan kumpulan dari teknik dan metode yang digunakan untuk merubah data menjadi informasi sehingga informasi tersebut berguna bagi pengguna. Sistematika penyajian teknik analisis yang digunakan disusun menurut empat kelompok teknik analisis.
4.2.1
Teknik Analisis Spasial Satu Layer Teknik anaisis spasial satu layer merupakan teknik yang sering digunakan
dalam analisis kesesuaian lahan. Teknik ini meliputi buffering, klasifikasi, statistik layer, dan reklasifikasi. Teknik ini diterapkan untuk merubah data pada satu layer menjadi informasi. Teknik-teknik ini umumnya diterapkan untuk struktur data vektor. Teknik klasifikasi dan reklasifikasi merupakan teknik yang nampaknya paling sering digunakan hampir pada semua peneitian tentang kesesuaian lahan, yang dapat ditemukan pada berbagai sumber (Dengiz, 2013; Teknik-teknik analisis spasial yang sering digunakan untuk raster satu layer meliputi: network anaysis, surface modelling, filtering, dan interpolasi spasial. Teknik interpolasi data, hujan dari stasiun curah hujan nampaknya juga telah digunakan untuk studi kesesuaian lahan tanaman jagung di Madura yang telah dilakukan oleh Muhsoni (2010).
5
4.2.2. Teknik Analisis Spasial Multi Layer
Teknik analisis ini melibatkan lebih dari satu layer yakni menggabungkan dua atu lebih layer untuk menghasilkan layer baru sebagai hasil kombinasi dari layer-layer yang digabungkan tersebut. Hal ini bisa dilakukan melalui berbagai teknik analisis : intersect, union, clip, merge dan dissolve. Teknik-teknik ini umunya disebut sebagai teknik tumpang tindih (overlay) yang merupakan teknik yang paling sering digunakan pada vektor untuk berbagai aplikasi. Sedang pada raster teknik analisis spasial multi ayer yakni aljabar matematik (mathematic algebra) dimana dengan menggunakan teknik ini kita melakukan operasi matematik sederhana pada berbagai layer untuk menghasilkan layer baru melalui proses penambahan, perkalian, pembagian dan pengurangan. Teknik pemberian skor dan pembobotan yang sering digunakan untuk analisis kesesuaian lahan termasuk pada kategori ini.
4.2.2
Perkembangan Teknik Analisis Spasial
Salah satu perkembangan teknik analisis kesesuaian lahan yang sekarang sedang mendapatkan perhatian adalah MCDA (Multicriteria Decision Analysis). Sebutan lain untuk teknik adalah AHP (Analytical Hierarchical Process). Jika MCDA ini diintegrasikan dengan SIG maka teknik analisisnya disebut sebagai Spatial Multi-Criteria Decision. Menurut Samanta, et al (2011) spatial multi-criteria decision (SMCD) diartikan sebagai “Spatial multi-criteria decision-making approach is a process where geographical data is combined and transformed into a decision. It involves input data, the decision maker‟s preference and manipulation of both information using specified decision rules. In this spatial multi-criteria decision-making approach, the input data is geographical data”.
Definisi tersebut menunjukkan bahwa kombinasi data-data geografis digunakan untuk membuat keputusan, sedang cara untuk mendapatkan keputusan melalui proses: input data, preferensi pembuat keputusan, dan manipuasi dari data geografis dan preferensi pembuat keputusan dengan menggunakan atuarn-aturan keputusan. Karena keputusan-keputusan dalam Spatial Muti-Criteria Decision berbeda dengan MCDA, maka data keruangan lah yang digunakan dalam SMCD. Hasil anaisis dari studi yang dilakukan oleh Samanta, et al (2011) dapat ditunjukkan pada Gambar 1 berikut. Studi lain yang menggunakan integrasi antara teknik Analytical Hierarchical Process (AHP) dengan SIG dapat ditemukan pada studi yang dilakukan oleh Joshua, et al (2013) 6
dalam studi analisis kesesuaian lahan untuk perencanaan pertanian di Negria. Alasan penggunaan integrasi antara AHP dengan SIG adalah adanya kenyataan bahwa penentuan lokasi yang paling baik untuk pertanian ditentukan oleh interaksi kompleks dari berbagai faktor, bukan hanya persyaratan-persyaratan teknis, tetapi juga pertimbangan-pertimbangan sosial, budaya, fisik dan lingkungan. Dengan menggunakan model standard untuk meakukan seleksi lokasi pertanian berdasarkan pada interaksi berbagai faktor tersebut akanlah sulit dilakukan. Oleh karena itu, metode AHP dilakukan, dan dengan integrasinya dengan SIG maka proses penentuan lokasi akan dapat dilakukan dengan lebih efisien. Salah satu alasan utama pada penelitian Joshua, et al (2013) yang menggunakan kombinasi metode AHP dan SIG adalah karena keterbatasan data-data yang ada pada daerah yang diteliti. Adapun metodologi yang digunakan dalam peneitian yang dilakukan oleh Joshua, et al (2013) ini dapat diihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Hasil analisis AHP dan GIS yang diakukan oleh Samanta, et al (2011)
7
Gambar 3. Prosedur Analisis Kesesuaia lahan pada penelitian Joshua (2013) Hasil kajian mengenai perkembangan methodologi untuk analisis kesesuaian lahan nampak bahwa dalam hal penerapan metode AHP faktor penting yang harus diperhatikan adalah dalam pemberian bobot dan skor untuk analisis AHP. Alasan utama adalah bahwa bobot dan skor yang diberikan akan sangat menentukan hasil analisis AHP yang terintegrasi dengan SIG. Pemberian bobot dan skor dalam anlaisis AHP umumnya dilakukan dengan quesioner yang diberikan pada pakar (expert) yang memiliki pengalaman mengenai daerah yang dikaji. Metode lain yang jugamendapatkan perhatian dalam aplikasi evauasi kesesuaian lahan adalah metode fuzzy set. Aplikasi ini tergolong berjumah sedikit bila dibandingkan dengan aplikasi dengan proseur standart penggunaan SIG maupun AHP. Salah satu contoh studi yang telah menggunakan Fuzzy set untuk aplikasi evauasi kesesuaian lahan telah diakukan oleh Barimoh, et al (2004). Aplikasi uzzy set theory hampir mirip dengan tujuan pnggunaan data raster GIS yakni bahwa variabilitas fenomena di permukaan bumi tidaklah mengikuti batas yang tegas. Dalam studinya Braimoh, et al (2013) indeks kesesuaian lahan dihitung pada setiap titik dengan menggunakan model Impor Semantic (SI model) pada setiap titik, dan kemudian dilakukan interpolasi nilai indeks tersebut untuk seluruh daerah yang dikaji. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan menggunakan teknik Fuzzy set dan kombinasi dengan teknik interpolasi telah memberikan hasil yang akurat dengan membandingkan dengan hasil tanaman jagung, terbukti dengan nilai korelasi sebesar 0, 87. Salah satu pertimbangan penting 8
dalam menggunakan Fuzzy set untuk kajian kesesuaian lahan adalah bahwa teknik ini sangat baik diterapkan pada lokasi dengan perbedaan nilai yang tidak besar (subtle). Pada kondisi dimana terdapat perbedaan yang mencolok mengenai nilai yang diobservasi maka tidak ini tidak dapat memberikan hasil yang akurat. Hasil penelitian dari penelitian yang dilakukan oleh Braimoh, et al (2013) dapat disajikan pada Gambar 3 berikut.
Gambar 3. Hasil analisis evaluasi lahan dari penggunaan Fuzzy Set dan teknik interpolasi yang dilakukan oleh Braimoh, et al. (2013). Studi lain penggunaan teknik Fuzzy set juga telah dilakukan oleh Ramli dan Baja (2005) yang menggunakan analisis Fuzzy dalam Sistem Informasi Geografis yang memberikan nilai MF (Membership Function) untuk kesesuain lahan. Hasil penelitian menunjukkan sebaran kesesuaian lahan untuk tanaman cengkeh yang diwujudkan dengan indeks, seperti disajikan pada Gambar 4 berikut. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Ramli dan Baja (2005) ini menunjukkan bahwa SIG memberikan fleksibilitas dalam analisis evauasi kesesuaian lahan dan mampu dijadikan sebagai sarana basis data, karena kemampuannya di dalam analisis dalam jumlah besar, baik data sifat fisik, sosial dan ekonomi untuk menentukan kesesuaian tanaman cengkeh.
9
Gambar 4. Hasil Kesesuaian Lahan Tanaman Cengkeh dengan menggunakan teknik Fuzzy pada studi yang dilakukan oleh Ramli dan Baja (2005)
V. KESIMPULAN Hasil kajian penggunaan Sistem Informasi Geografis untuk evauasi kesesuaian ahan menunjukkan bahwa teknik anaisis spasial yang terdapat dalam SIG telah memberikan kontribusi yang besar dalam analisis evaluasi kesesuaian lahan. Penggunaan SIG ini telah memungkinkan anaisis evauasi lahan dapat dilakukan dengan lebih efektif dan efisien mengingat beberapa faktor berikut : a) Kemampuan analisis keruangan (spatial analysis) yang ada dalam SIG telah memberikan kesempatan pada pengguna SIG untuk melakukan pemasukan, analisis dan
penyajian
hasil
anaisis
kesesuain
lahan.
Kemampuan
analisis
telah
memungkinkan analisis kesesuaian lahan dapat dilakukan dalam SIG; b) Kemampuan dalam meyimpan jumlah data yang besar nampaknya juga merupakan alasan untuk menjadikan SIG sebagai alat untuk penyimapanan (storage) data-data kesesuaian lahan. c) SIG dapat diintegrasikan dengan teknik lain, seperti interpolasi, permodelan dan citra penginderaan jauh (remote sensing) yang juga memberikan kesempatan pada pengguna untuk melakukan simulasi kesesuaian lahan.
10
d) Hasil kajian pustaka yang dilakukan pada peneitian ini juga menunjukkan bahwa model data raster dan vektor digunakan secara bersama-sama atau secara sendirisendiri. Karakteristik data nampaknya telah menentukan pemilihan struktur data raster atau vektor yang digunakan dalam anaisis kesesuaian lahan, dan perubahan model data dari satu model ke model yang lain juga memungkinkan dapat dilakukan dalam SIG.
DAFTAR PUSTAKA Basnet, B.B. dan Apan, and Raine, S.R. 2000. Selecting Site Suitable for Animal Waste Application using a Vector GIS dalam Book of Abstracts – SEAg 2000 Growing Links, 2-5 April 2000, Adelaide Braimoh, A.K., Vleg, P.L.G., Stein, A. 2004. Land Eveluation for Maize Based on Fuzzy Set and Interpolation, dalam Environmental Management Vol. 33, No. 2, pp. 226–238 Burroughs, P.P. & McDonnel, R.A. 1998, Principles of GIS, Oxford University Press, pp. 299. Carr, M.H. and Zwick, P. 2005. Using GIS suitability analysis to identify potential future land use conflicts in North Central Florida dalam Journal of Conservation Planning Vol 1 (2005) 58—73 DENGİZ, O. 2013. Land suitability assessment for rice cultivation based on GIS modeling dalam Turk J Agric For(2013) 37: 326-334 Hala M. Ibrahim Ebaid and Assia A. El Falaky.2008. Assessment of Soil Suitability for Agriculture Using GIS Spatial Analyst Model Technique dalam The 3rd International Conference on Water Resources and Arid Environments (2008) and the 1st Arab Water Forum Goodchild, M.F and Haining, R.P GIS AND SPATIAL DATA ANALYSIS: CONVERGING PERSPECTIVES dalam http://www.geog.ucsb.edu/~good/papers/387.pdf. Diakses Tanggal 12 Nopember 2013 JOSHUA, Kunda, J, ANYANWU, Nneoma C, AHMED, Jajere, A. 2013. Land Suitability Analysis for Agricultural Planning Using GIS and Multi Criteria dalam International Journal of Applied Research and Studies (iJARS), Volume 2, Issue 10 (Oct - 2013) Decision Analysis Approach in Greater Karu Urban Area, Nasarawa State-Nigeria Malczewski, J. 2004. GIS-based land-use suitability analysis: a critical overview dalam Progress in Planning 62 (2004) 3–65. McHarg, I.L., 1969. Design With Nature, Wiley, New York. 11
Muhsoni, F.F. 2010. Kesesuaian Lahan Untuk Tanaman Jagung di Madura dengan Menggunakan Penginderaan Jauh dan Sistem Informasi Geografis dalam Embryo, 7(1):45-52. Pereira, J.M.C., Duckstein, L., 1993. A multiple criteria decision-making approach to GISbased land suitability evaluation. Dalam International Journal of Geographical Information Systems 7 (5), 407–424. Ramli, M dan Baja, S. 2005. Aplikasi Fuzzy Set Berbasis Sistem Informasi Geografis dalam Evaluasi Kesesuaian lahan dalam Informatika Pertanian Volume 14, 2005:771-788 Samanta, Babita Pal dan Dili, Pala, K. 2011. Land Suitability Analysis for Rice Cultivation Based on Multi-Criteria Decision Approach through GIS dalam Int. J Sci. Emerging Tech., Vol-2 No. 1 October, 2011
12
