Pemanfaatan Data Resolusi Sangat Tinggi Pleiades untuk Identifikasi Saluran Irigasi

Seminar Nasional Penginderaan Jauh -2016

Pemanfaatan Data Resolusi Sangat Tinggi Pleiades untuk Identifikasi Saluran Irigasi Application of Pleiades Very High Resolution Data for Irrigation Channel Identification Udhi C. Nugroho1*) dan Bambang Trisakti1 1

Pusat Pemanfaatan Penginderaan Jauh, LAPAN *)

E-mail: [email protected]

ABSTRAK -Berdasarkan statistik lahan pertanian tahun 2014 yang di keluarkan oleh Kementerian Pertanian, pada tahun 2013 Indonesia mempunyai 8.132.345,91 hektar lahan sawah. Dari total lahan sawah tersebut ada 4.417.581,92 hektar yang merupakan sawah irigasi. Sehingga inventarisasi dan pengelolaan saluran irigasi perlu dilakukan untuk mendukung program nasional ketahanan pangan dan mencapai swasembada pangan. Saluran irigasi terdiri dari beberapa jenis saluran, yaitu saluran irigasi primer, sekunder, dan tersier. Oleh karena itu pada penelitian ini dilakukan kajian kemampuan citra satelit resolusi sangat tinggi Pleiades untuk identifikasi saluran irigasi di Kabupaten Sukoharjo.Identifikasi saluran irigasi dilakukan dengan membuat komposit RGB dengan kombinasi manual dan membuat komposit dengan metode Spectral Processing Exploitation and Analysisi Resources - Line of Comunication for Water (SPEAR LOC-Water) untuk menajamkan penampakan saluran air dan tubuh air. Komposit manual dibuat untuk komposittrue color dan beberapa komposit false color, selanjutnya semua komposit yang dibuat dibandingkan untuk mendapatkan komposit yang paling dapat mengidentifikasi saluran air dan membedakan dengan objek disekitarnya. Hasil memperlihatkan bahwa komposit false color menggunakan menggunakan kombinasi (Blue, Red dan NIR) dan komposit dengan metode SPEAR LOC-Waterdapat membuat perbedaan spektral antara objek air dengan objek lainnya semakin tinggi, sehingga saluran air dapat diindentifikasi dengan cukup akurat, walaupun sedikit permasalahan dengan kemiripan kenampakan saluran air dan jalan aspal. Penggunaan kunci interpretasi asosiasi untuk posisi, lokasi dan bentuk saluran air dapat mempermudah identifikasi dan meningkatkan akurasi Kata kunci:penginderaan jauh, pleaides, saluran irigasi, komposit kanalfalse color ABSTRACT - Based on 2014 statistics of agricultural land that is issued by the Ministry of Agriculture, in 2013 Indonesia has 8,132,345.91 hectares of paddy fields. Of the total rice area of 4,417,581.92 hectares are irrigated rice. Sothe inventory and management of irrigation canal need to be done to support the national program for food security and food self-supporting. Irrigation channel consists of several types of canals, there are primary canal, secondary canal, and tertiary canal. Therefore, in this research study of the ability of very high resolution Pleiades satellite imagery for irrigation canals identification in the Sukoharjo area. Identification of irrigation canals is done to make an RGB composite combined manual and create a composite with the method Spectral Exploitation and Analysisi Processing Resources - Line of Communications for Water (SPEAR LOC-Water) to sharpen the appearance drains and water bodies. Composite manual created for true color composites and some false color composite, then all composites are made compared to obtain a composite that most can identify irrigation and distinguish surrounding objects. The results showed that the false color composite using a combination (Blue, Red and NIR) and composite with methods SPEAR LOC-Water can make the difference spectral between objects of water with other objects getting higher, so that the irrigation can be identified accurately enough, although a little problem with similarity of appearance irrigation and road asphalt. Use of the key interpretation of the association for position, location and shape of the irrigation can make easy for identification and improve the accuracy of identification results Keywords: remote sensing, Pleiades, irrigation canal, false color band composite

1.

PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara agraris dimana sektor pertanian dalam tatanan pembangunan nasional memegang peranan penting dalam menyediakan bahan pangan bagi seluruh penduduk. Pembangunan pada sisi pertanian menjadi bagian penting dalam pembangunan nasional secara umum. Berdasarkan data statistik pertanian luas lahan sawah di Indonesia pada tahun 2013 adalah 8.132.345,91 Ha dan 4.417.581,92 Ha (54.32%) nya merupakan sawah irigasi, sisanya 3714763.99 Ha (45.68%) merupakan sawah non irigasi (Pusdatin, 2014). Dengan sebagian besar lahan sawah di Indonesia adalah sawah irigasi maka perlu adanya pengelolaan jaringan irigasi agar air bisa terdistribusi dengan baik dan merata. Salah satu bagian dari pengelolaan tersebut adalah pemetaan jaringan irigasi yang sudah ada.Hal ini diperlukan agar irigasi yang sudah ada dapat digunakan secara efisien, karena irigasi memanfaatkan sebesar 87 persen dari total

-272-

Pemanfaatan Data Resolusi Sangat Tinggi Pleiades untuk Identifikasi Saluran Irigasi (Nugroho, U.C., dkk)

penggunaan air untuk berbagaikeperluan di Indonesia dengan kecenderungan yang semakin menurun karenameningkatnya pertumbuhan permintaan terhadap air di luar irigasi (Pasandaran, 2005). Keberadaan lahan beririgasi seharusnya dapat meningkatkan kuantitas dan kualitas hasil pertanian pada lahan tersebut sehingga berdampak pada kesejahteraan masyarakat setempat (Purwanto, 2013). Pembagian jaringan irigasi terdiri jaringan utama yang merupakan jaringan irigasi yang berada dalam satusistem irigasi mulai dari bangunan utama, saluran induk/primer, saluran sekunder, dan bangunan sadap serta bangunan pelengkap lainnya. Saluran primer adalah saluran yangmembawa air dari bangunan utama ke saluran sekunder dan ke petak–petak tersieryang diairi. Saluran sekunder adalah saluran yang membawa air dari saluran primer kesaluran tersier dan petak–petak tersier yang diairi. Sedangkan jaringan tersiermerupakan jaringan irigasi yang berfungsi sebagai prasarana pelayanan air di dalampetak tersier yang terdiri dari saluran pembawa disebut saluran tersier, saluran pembagiyang disebut saluran kuarter dan saluran pembuang (Robert danSjarief, 2005). Pada saat ini pemetaan jaringan irigasi di Indonesia masih mengandalkan pengamatan langsung di lapangan yang datanya kemudian diolah kembali menggunakan perangkat GIS (Oktavianti dkk., 2014; Kono dkk., 2014; Apriana dkk., 2014). Hal tersebut akan memberikan kendala lamanya waktu apabila dibutuhkan pemetaan secara rapid mapping, serta membutuhkan kebutuhan pendanaan yang cukup mahal untuk kebutuhan survei lapangan. Oleh karena itu teknologi penginderaan jauh dapat berperan serta dalam mengidentifikasi jaringan irigasi dengan kelebihan cakupan wilayah yang lebih luas, dapat dilakukan pemantauan berkelanjutan, serta kebutuhan pendanaan yang lebih murah dibandingkan dengan survei lapangan. Salah satu citra satelit penginderaan jauh yang dapat digunakan untuk melakukan pemetaan jaringan irigasi adalah citra satelit Pleiades. Saat ini terdapat dua satelit Pleiades yang mempunyai spesifikasi yang sama, yaitu satelit Pleiades 1A yang diorbitkan pada tahun 2011 dan satelit Pleiades 1B yang diorbitkan pada tahun 2012. Tabel 1.Spesifikasi Satelit Pleiades Kanal Band 1 – Blue Band 2 – Green Band 3 – Red Band 4 – NIR Panchromatic

Panjang Gelombang 430-550 nm 490-610 nm 600-720 nm 750-950 nm 480-830 nm

Resolusi 2m 2m 2m 2m 0.5 m

Citra Satelit Pleiades mempunyai 4 kanal multispektal dengan resolusi spasial 2 m dan kanal Panchromaticdengan resolusi spasial 0.5 m (Tabel 1). Dengan spesifikasi tersebut, citra satelit Pleides diharapkan mampu untuk mengidentifikasi jaringan irigasi. Serta dengan variasi kanal, mampu mendeteksi keberadaan jaringan irigasi baik secara pengamatan visual, digital atau gabungan keduanya. Tujuan dari penelitian ini adalah mengidentifikasi jaringan irigasi menggunakan data citra Pleiades.

2.

METODE

Penelitian ini menggunakan data citra satelit Pleiades Pansharpened dengan resolusi 0.5m yang diakuisisi tanggal 18 Maret 2015 dengan wilayah kajian adalah Kabupaten Sukoharjo. Untuk mendapatkan informasi jaringan irigasi dilakukan identifikasi secara manual yang didasarkan pada citra satelit Pleiades yang sudah diolah menjadi komposit RGB tertentu, sehingga saluran irigasi dapat dibedakan secara jelas dengan obyek lainnya. Pada penelitian ini, komposit RGB false color yang digunakan terdiri dari dua metode yaitu, metode kombinasi Kanal Blue, Red, NIR dan metode berdasarkan Spectral Exploitation and Analysisi Processing Resources - Line of Communications for Water (SPEAR LOC-Water). Untuk mendapatkan kombinasi RGB yang tepat, pertama kali yang dilakukan adalah mengambil nilai spektral pada obyek saluran irigasi, dan obyek–obyek lainnya yang secara visual mirip dengan saluran irigasi. Dalam hal ini, obyek yang mirip dengan saluran irigasi adalahjalan tanah, jalan beraspal, vegetasi, dan bayangan.

-273-

Seminar Nasional Penginderaan Jauh -2016

Gambar 1. Grafik Nilai Spektral Obyek pada Data Citra Pleiades

Pada Gambar 1 dapat dilihat bahwa semua obyek kecuali bayangan mempunyai kemiripan pola spektral pada kanal red dan kanal green. Sedangkan pada kanal blue dan kanal NIR, pola spektral semua obyek mulai berbeda. Khusus untuk pola spektral irigasi dengan jalan aspal, sangat berhimpit pada kanal red dan green, dan pada kanal blue nilai spektral jalan aspal sedikit lebih tinggi daripada irigasi, kemudian pada kanal NIR nilai spektral nya hampir sama. Berdasarkan pola spektral masing-masing obyek tersebut, maka dibuat suatu algorithma komposit RGB agar obyek irigasi tampak lebih jelas pada citra dengan cara meninggikan nilai spektral pada kanal Red karena pada kanal tersebut nilai spektral obyek irigasi paling tinggi. Algoritma komposit RGB yang digunakan adalah, R = 2 x (Red + NIR) G = Red B = Red – Blue. Sedangkan metode SPEAR LOC – Water, adalah metode yang bertujuan untuk menonjolkan obyek air menggunakan data multispektral. Metode ini dapat diproses dengan software Envi, menggunakan toolboxSPEAR LOC – Water Wizard (ENVI, 2014). Hasil dari proses SPEAR LOC – Water Wizard adalah 3 single band PCA yang kemudian akan disusun menjadi komposit RGB.

3.

HASILDAN PEMBAHASAN

Identifikasi saluran irigasi menggunakan data citra Pleiades memerlukan komposit RGB yang menonjolkan saluran irigasi, karena pada komposit RGB true color penampakan saluran irigasi masih mirip dengan beberapa obyek lainnya. Pada saluran irigasi yang kondisi air nya keruh penampakannya mirip dengan jalan tanah, sedangkan pada saluran irigasi yang kondisi airnya jernih penampakannya mirip dengan jalan aspal dan bayangan. Hal ini terjadi karena nilai spektral obyek–obyek tersebut hampir sama pada kanal red, green, blue. Untuk memudahkan analisis, penyajian gambar komposit RGB false color akan di fokuskan pada 3 wilayah.

1

2

3

Gambar 2. Citra Pleiades RGB 321 True Color

-274-

Pemanfaatan Data Resolusi Sangat Tinggi Pleiades untuk Identifikasi Saluran Irigasi (Nugroho, U.C., dkk)

Sehingga diperlukan komposit RGB false color yang dapat menampilkan saluran irigasi dengan lebih menonjol. Berdasarkan komposit RGB R = 2 x (Red + NIR) G = Red B = Red – Blue, saluran irigasi dapat terlihat lebih jelas dengan warna biru gelap, sedangkan jalan aspal tampak lebih cerah.Vegetasi berwarna merah, dan untuk tanah terbuka berwarna biru cerah. Sedangkan untuk jalan tanah berwarna putih kebiruan.

Gambar 3. Perbandingan Antara Citra Pleiades Komposit RGB 321 (atas) dengan Komposit RGB R = 2 x (Red +

NIR) G = Red B = Red – Blue (bawah) Sedangkan untuk komposit RGB menggunakan hasil SPEAR LOC – Water Wizard, saluran irigasi tampak berwarna hijau, hampir sama dengan jalan aspal. Selain itu juga penampakan citra yang dihasilkan cenderung lebih kabur.

Gambar 3. Perbandingan Antara Citra Pleiades Komposit RGB 321 (atas) dengan Komposit RGB 123 Band PCA Hasil SPEAR LOC - Water (bawah)

-275-

Seminar Nasional Penginderaan Jauh -2016

Berdasarkan kedua komposit RGB false color tadi, saluran irigasi dapat dilihat lebih menonjol dengan menggunakan komposit RGB R = 2 x (Red + NIR) G = Red B = Red – Blue. Walaupun pada beberapa lokasi ada kemiripan dengan jalan aspal. Sehingga untuk melakukan identifikasi perlu menggunakan kuncikunci interpretasi yang menjadi ciri bahwa obyek tersebut adalah saluran irigasi. Tabel 1. Ciri–Ciri Saluran Irigasi pada Citra Pleiades Ciri - Ciri Berbentuk lurus sedikit berkelok

Penampakan pada citra Pleiades

Melewati bawah jalan

Terdapat jembatan

Saluran irigasi berbentuk garis-garis lurus dengan sedikit berkelok atau lengkungan berbeda dengan sungai yang berbentuk berkelok-kelok, hal ini karena saluran irigasi dibangun oleh manusia, sedangkan sungai dibentuk oleh proses alam. Kemudian saluran irigasi apabila bertemu dengan jalan, maka saluran irigasi melintas di bawah jalan atau jalannya dalam bentuk jembatan. Pada saluran irigasi juga terdapat jembatan-jembatan kecil yang biasa untuk jalur transportasi petani. Ciri-ciri saluran irigasi tersebut dapat lebih jelas dilihat pada tabel 1. Informasi jaringan irigasi yang didapatkan dari citra satelit penginderaan jauh resolusi tinggi dapat bermanfaat sebagai salah satu masukan dalam pengelolaan aset irigasi sebagai salah satu komponen aset irigasi (Arif, 2007). Informasi jaringan irigasi ini selain untuk mengetahui persebaran jaringan irigasi yang ada pada saat ini juga bisa digunakan untuk perencaraan pembangunan irigasi secara efektif dan efisien.

4.

KESIMPULAN

Kesimpulan pada penelitian ini adalah : a. Saluran irigasi dapat diidentifikasi lebih jelas menggunakan komposit RGB R = 2 x (Red + NIR) G = Red B = Red – Blue dibandingkan dengan menggunakan komposit RGB 321(true color) maupun komposit RGB 123 band PCA hasil proses SPEAR LOC – Water b. Saluran irigasi mempunyai kemiripan dengan jalan beraspal, untuk membedakannya perlu menggunakan kunci-kunci interpretasi

-276-

Pemanfaatan Data Resolusi Sangat Tinggi Pleiades untuk Identifikasi Saluran Irigasi (Nugroho, U.C., dkk)

5.

UCAPAN TERIMAKASIH

Penulis mengucapkan terimakasih kepada Pusat Pemanfaatan Penginderaan Jauh atas dukungannya dalam penelitian ini dan Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh atas data citra Pleiades yang dapat kami gunakan.

DAFTAR PUSTAKA

Apriana, I.W., Piarsa,A.K.,Nyoman, I., dan Bayupati, I.,P.,A., (2014). Aplikasi Geografis Pemetaan Bangunan dan Jaringan Irigasi Berbasis Mobile Android. Jurnal Merpati, 2(1):12 – 17 Arif, S.S., Prabowo, A., Suprato, A., dan Kuniawan, J., (2007). Perencanaan Manajemen Aset Irigasi (PMA): Pengembangan dan Konsepsinya di Indonesia. Jurnal Keteknikan Pertanian, 21(1):45 - 56 Gleyzes, M.A., Perret, L., dan Kubik, P. (2012). Pleiades system architecture and main performances. Proceedings of International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XXII ISPRS Congres, Meuolbore, Australia Kodoatie, Robert J., dan Sjarief, R., (2005). Pengelolaan Sumber Daya Air Terpadu. Yogyakarta : Penerbit Andi Kono, A.S., Rumambi, D.P., Pakasi, S. dan Wulur, H., (2014). Analisis Jaringan Irigasi Bendungan Sangkub Kabupaten Bolaang Mongondow Utara Berbasis Spasial. Jurnal COCOS, 4(5) Lillesand, Thomas M., Kiefer, Ralph W., dan Chipman, J.W., (2015). Remote Sensing and Image Interpretation : Seventh Edition. USA: Willey Oktavianti, Subari, dan Yulius, E., (2014).Pemetaan Jaringan Irigasi Daerah Jawa Barat Berbasis Sistem Informasi Geografis (SIG). Jurnal Bentang, 2(1):53 – 65 Pasandaran, E., (2005). Pengelolaan Infrastruktur Irigasi Dalam Kerangka Ketahanan Pangan Nasional. Jurnal Analisis Kebijakan Pertanian, 5(2):126 – 149 Purwanto, M.Y.J., Subari, dan Nur, F.F., (2013). Pengembangan Prasarana Irigasi Untuk Peningkatan Produktivitas Lahan di Kabupaten Konawe, Sulawesi Tenggara. Jurnal Irigasi, 8(1):35 - 45 Pusdatin Kementerian dan Pertanian, (2014). Statistik Lahan Pertanian Tahun 2009 – 2013. Jakarta:Pusdatin Kemenpan

*) Makalah ini telah diperbaiki sesuai dengan saran dan masukan pada saat presentasi diskusi ilmiah BERITA ACARA PRESENTASI ILMIAH SINAS INDERAJA 2016 Moderator Judul Makalah Pemakalah Diskusi

: D. Heri Yuli Sulyantara : Pemanfaatan Data Resolusi Sangat Tinggi Pleiades untuk Identifikasi Saluran Irigasi : Udhi C. Nugroho (LAPAN) :

Pertanyaan: La Ode (Universitas Halu Oleo): Apakah dengan metode ini bisa mengidentifikasi saluran irigasi yang rusak? Jawaban : Tidak bisa mengidentifikasi dengan kemampuan resolusi spasial 0.5m, tapi bisa mengidentifikasi efek kerusakannya, seperti evaporasi yang menurun di lahan sawah sekitarnya. Ada algoritma yang digunakan untuk menghitung evaporasi, misalnya menggunakan Citra Landsat untuk melihat penurunan evaporasi. Pertanyaan: Masagus (Kementerian PUPR): Sulit untuk identifikasi saluran irigasi yang rusak, sehingga harus melakukan survey lapangan. Apa ada metode yang digunakan? Jawaban : Identifikasi sedang dilakukan dan sedang kerjasama dengan Balai Irigasi Kementerian PU dan Perumahan Rakyat dengan lokasi di Merauke. Baru dilakukan tahap interpretasi awal, belum disesuaikan survey lapangan dan baru selesai. Jadi belum ditampilkan pada presentasi ini.

-277-