1
PENDAHULUAN Latar Belakang Sistem informasi geografis berbasis web saat ini merupakan sistem informasi yang menarik untuk dikaji lebih dalam. Hal ini dikarenakan sistem ini mampu menyajikan informasi lokasi secara dinamis. Dengan demikian pengguna dapat melihat peta dengan mudah dan cepat. Sampai Januari 2009 ini, ada beberapa situs yang menyajikan informasi tentang perubahan penggunaan lahan, erodibilitas tanah dan faktor penyebab erosi lainnya seperti pada situs www.deptan.go.id dan www.dephut.go.id. Namun informasi erosi tersebut tidak ditampilkan dalam bentuk gambar peta pada web melainkan hanya berupa informasi berita saja. Untuk itu perlu adanya penyampaian informasi erosi yang efektif melalui media internet. Penyampaian informasi erosi memanfaatkan fungsi interaktif seperti pada aplikasi GIS Desktop dalam bentuk web. Salah satu daerah yang menjadi perhatian dalam masalah erosi adalah Daerah Aliran Sungai (DAS) Cidanau. Menurut Munibah (2008) DAS Cidanau memiliki tingkat erosi sangat ringan sebesar 149.7 ton/ha/tahun dengan pengolahan data format raster. Oleh karena itu, perlu adanya pembangunan sistem informasi geografis berbasis web untuk menyebarluaskan informasi erosi di DAS Cidanau. Jika informasi spasial tentang erosi pada DAS Cidanau dipublikasikan secara bebas dan online, banyak manfaat yang akan diperoleh. Salah satunya yaitu hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai rujukan dalam perencanaan dan penggunaan lahan yang dapat meminimalisasi penurunan kualitas di berbagai aspek. Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk membangun sistem informasi geografis erosi DAS Cidanau berbasis web. Sistem ini nantinya dapat menyajikan informasi erosi yang dinamis dan interaktif sehingga sistem ini dapat diakses dengan mudah oleh pengguna. Informasi disajikan dalam bentuk peta yang memberikan informasi tentang administrasi DAS Cidanau, infrastruktur, faktor yang mempengaruhi erosi seperti : erosivitas hujan, erodibilitas tanah, panjang-kemiringan lereng, penutupan lahan, serta tindakan konservasi, dan identifikasi erosi menggunakan Metode USLE (Universal Soil Lost Equation).
Ruang Lingkup Sistem yang dibuat memiliki ruang lingkup sebagai berikut : 1 Sistem informasi disajikan dalam basis web. 2 Penelitian yang dilakukan terbatas untuk DAS Cidanau dan data yang digunakan adalah peta erodibilitas tanah, erosivitas curah hujan, kemiringan lereng, land use dan elevasi dengan format vektor. 3 Gambaran Umum Sistem Pada penelitian kali ini, akan menggunakan platform Windows dengan aplikasi Mapserver menggunakan framework Pmapper dengan basis data PostgreSQL. TINJAUAN PUSTAKA Sistem Informasi Geografis Sistem Informasi Geografis (SIG) adalah suatu sistem yang dapat menangkap, menyimpan, menganalisis, melakukan query, dan menampilkan data geografis. SIG dapat dibagi menjadi empat komponen (Kang 2002) yaitu : 1 Sistem komputer Sistem komputer berupa komputer dan sistem operasi yang digunakan untuk mengoperasikan SIG. 2 Perangkat lunak SIG Perangkat lunak SIG berupa program dan antarmuka pengguna untuk menjalankan perangkat keras. 3 Brainware Perangkat fikir merujuk pada tujuan, sasaran dan alasan penggunaan SIG. 4 Infrastruktur Infrastruktur merujuk pada kebutuhan fisik berhubungan dengan organisasi, administrasi dan lingkungan penggunaan SIG. Web Mapping Web mapping system adalah sebuah sistem yang digunakan untuk memadukan kekuatan GIS sebagai sebuah alat bantu yang canggih, terutama dalam menangani analisis secara keruangan dengan kekuatan internet sebagai media penyampaian informasi. Setiap objek pada peta digital disimpan sebagai sebuah atau sekumpulan koordinat (Mitchell 2005). Kelebihan dari web mapping adalah: • Fitur yang disimpan sebagai layer yang nyata pada sebuah file di komputer, dapat mengubah sebuah peta tanpa memulai dari awal.
2
• Peta yang interaktif mengizinkan pengguna untuk melihat area atau wilayah yang diinginkan. • Pembuat peta tidak memiliki taksiran tentang informasi yang pengguna inginkan untuk melihatnya tetapi dia dapat membuat kemungkinan untuk pembaca dalam memilih informasi. • Pembuat peta dijital dapat memfokuskan bagaimana menampilkan informasi terbaik, daripada memfokuskan secara rinci suatu area/wilayah di dunia pada sebuah peta. Menurut Peng ZR dan Ming HT (2003), teknologi web mengalami evolusi. Teknologi evolusi web mapping dapat dilihat pada Gambar 1. Berdasarkan Gambar 1, teknologi evolusi pada web mapping terdiri atas: • Static Map Publishing, mendistribusikan peta pada halaman web sebagai peta yang statis dalam format grafis seperti GIF atau JPEG. Peta biasanya merupakan bagian dari dokumen HTML untuk memperkaya isi dari dokumen. Pengguna tidak dapat berinteraksi dengan peta atau merubah format tampilan dalam bentuk apapun.
•
Gambar 1 Evolusi Web Mapping (Peng ZR & Ming HT 2003). • Static Web Mapping, melibatkan penggunaan form HTML dan CGI untuk menghubungkan masukan dari pengguna pada web browser dengan SIG atau program pemetaan pada server. Pengguna membuat suatu permintaan dari pengguna menggunakan form HTML yang telah dicustomize. • Interact Web Mapping, lebih interaktif dan cerdas dengan ditambahkan dari sisi web client dengan menggunakan script seperti dynamic HTML dan aplikasi client-side seperti Plug-ins, ActiveX control dan Java Applets. • Distributed GIServices, komponen dari SIG pada sisi web client dapat
dikomunikasikan secara langsung dengan komponen SIG yang lain pada server tanpa melewati suatu server HTTP dan CGIrelated middleware. Mapserver & Pmapper Mapserver merupakan aplikasi opensource yang digunakan untuk menampilkan data spasial atau peta melalui web. Aplikasi Mapserver dapat mengolah data SIG dalam format raster maupun vektor. Format raster seperti TIFF/GeoTIFF, EPPL7 dan berbagai format data raster lain dapat diolah dengan menggunakan pustaka GDAL. Di sisi lain, format vektor seperti shapefile (ESRI), ArcSDE (ESRI), PostGIS, dan berbagai format data vektor dapat digunakan pustaka OGR (Kropla 2007). Mapscript merupakan interface dari Mapserver. Mapscript menyediakan tools yang dapat memudahkan pengembang untuk menambahkan fungsi yang diperlukan sistem. Penggunaan mapscript dimaksudkan untuk membuat gambar peta menjadi lebih dinamis. Mapscript mendukung beberapa bahasa pemrograman web yaitu PHP, Perl, Phyton dan Java. Sebuah aplikasi Mapserver sederhana mempunyai komponen sebagai berikut: • Mapfile, merupakan file yang menyimpan berbagai konfigurasi untuk menggambarkan data spasial dan atribut dari shapefile ke dalam bentuk halaman web (Mitchell 2005). Mapfile mendefinisikan sekumpulan objek peta sekaligus membedakan bentuk dan sifat peta yang akan ditampilkan pada browser. Walaupun data geografisnya sama, aplikasi yang menggunakan mapfile berbeda dapat menampilkan peta yang berbeda pula, sesuai hasil interaksi dengan pengguna (Kropla 2005). Mapserver dapat menggunakan banyak jenis sumber data geografis. Default formatnya adalah ESRI shapefile. • Halaman HTML, interface antara user (pengguna) dan Mapserver. Pada umumnya berdiri pada web root. Dalam bentuk yang sederhana, Mapserver digunakan untuk menempatkan sebuah gambar peta statis pada halaman web. Untuk membuat peta yang interaktif, gambar ditempatkan pada sebuah bentuk HTML.
3
Aplikasi sederhana terdiri dari dua halaman html antara lain : • Mapserver CGI, file biner dan executable yang menerima permintaan dan mengembalikan gambar dan data. • HTTP Server, menyajikan halaman HTML ketika diakses oleh pengguna browser. Pmapper framework menyediakan fungsi yang besar serta multiple konfigurasi untuk mengatur fasilitas pada aplikasi Mapserver yang didasarkan pada PHP/MapScript. Pmapper dibangun dengan bahasa PHP dan JavaScript. Fungsi yang termasuk di dalamnya antara lain: • DHTML (DOM) zoom/pan, didukung browser: Mozilla/Firefox 1.+/Netscape 6.1+, IE 5/6, Opera 6.+, Konqueror 3.+ . • Pan/zoom dengan mouse, keyboard, slider, dan reference map. • Fungsi query (identity, select, search). • Hasil query ditampilkan dengan menggabungkan basis data dan hyperlinks. • Fungsi print dalam format HTML dan PDF. • Konfigurasi pada beberapa fungsi, tingkah laku dan tampilan menggunakan INI file. • HTML legends. • Berbagai macam model untuk tampilan legenda dan tabel. • Penggunaan banyak bahasa interface (yaitu: English, German, Italian, French, dan Swedish). Aplikasi Pmapper ini telah diuji pada pada Mapserver versi 4.0 sampai 4.8 dengan sistem operasi Windows, Linux, dan MAC OS X. Aplikasi ini mendukung format data raster dan vektor. Format data vektor adalah shapefile dan data raster adalah JPEG, TIFF, dan ECW.
salah satu vendor SIG terkemuka (Kang 2002). ESRI shapefile terdiri atas : 1 Main file (.shp) Merupakan file yang dapat diakses secara langsung dan panjang dari record variabel dalam file mendeskripsikan bentuk verteksnya. 2 Index file (.shx) Pada file indeks, tiap record terdiri atas proses cetakan offset yang berhubungan dengan record file utama. 3 Tabel dBASE (.dbf) Pada tabel dBASE terdapat fitur atribut dengan record pada setiap fiturnya. PostGIS adalah suatu format tipe data vektor dari sistem object relational database PostgreSQL yang mengizinkan objek SIG untuk disimpan dalam suatu basis data dan menyimpan data berupa titik, garis, atau poligon (Ramsey 2008). Three Tier Architecture Three tier architecture dapat dilihat pada Gambar 2. Berdasarkan gambar tersebut three tier architecture terdiri dari tiga bagian, yaitu (msdn.microsoft): • presentation tier, merupakan level teratas dari three tier architecture yang merupakan user interface. Fungsi utama dari interface adalah menerjemahkan task dan menghasilkan sesuatu yang dipahami oleh pengguna, • logic tier, merupakan middle tier di mana proses dari sistem berjalan, selain itu juga dilakukan proses pemindahan data diantara dua layer disekitarnya, dan • data tier, merupakan tempat penyimpanan dan ditemukan kembali informasi dari basis data atau sistem file.
Struktur Data Spasial Dalam kerangka kerja SIG, data secara logika dibagi menjadi dua kategori, data spasial dan data tekstual (atribut). Data spasial merupakan data yang memiliki informasi lokasi atau data yang bereferensi geografis dan data atribut merupakan data yang memiliki informasi fitur spasial (Kang 2002). Shapefile menyimpan lokasi geografis berupa informasi atribut titik (point), garis (line), dan poligon (polygon). Bentuk geometri yang tersimpan adalah dalam bentuk koordinat vektor. Format ini adalah format yang dikeluarkan oleh Environmental System Resource Institute (ESRI) yang merupakan
Gambar 2 Three Tier Architecture (msdn.microsoft).
4
Tinjauan Umum Daerah Aliran Sungai Sungai adalah torehan di permukaan bumi yang merupakan penampung dan penyalur alamiah aliran air dan material yang dibawanya dari bagian hulu ke bagian hilir suatu daerah pengaliran ke tempat yang lebih rendah dan akhirnya bermuara ke laut. Dari segi hidrologi sungai mempunyai fungsi utama menampung curah hujan dan mengalirkannya sampai ke laut. Daerah dimana sungai memperoleh air merupakan daeran tangkapan hujan yang biasanya disebut Daerah Aliran Sungai (DAS). Dengan demikian DAS dapat dipandang sebagai suatu unit kesatuan wilayah tempat air hujan menjadi aliran air sungai. Garis batas suatu DAS adalah punggung permukaan bumi yang dapat memisahkan dan membagi air hujan menjadi aliran permukaan (Soewarno 1991). Erosi Erosi adalah terangkatnya lapisan tanah atau sedimen karena stres yang ditimbulkan oleh gerakan angin atau air pada permukaan tanah atau dasar perairan. Pada lingkungan DAS, laju erosi dikendalikan oleh kecepatan aliran air dan sifat sedimen (terutama ukuran butirnya). Stres yang bekerja pada permukaan tanah atau dasar perairan sebanding dengan kecepatan aliran. Resistensi tanah atau sedimen untuk bergerak sebanding dengan ukuran butirnya. Gaya pembangkit eksternal yang menimbulkan erosi adalah curah hujan dan aliran air pada lereng DAS. Curah hujan yang tinggi dan kemiringan lereng yang terjadi merupakan faktor utama terjadinya erosi. Pertahanan DAS terhadap erosi utamanya tergantung pada tutupan lahan. Perilaku erosi di DAS didasarkan pada beberapa investigasi pendahuluan yang telah dilakukan oleh Poerbandono et al. (2006). Klasifikasi bahaya erosi berdasarkan pada jumlah tanah yang hilang dengan satuan ton/ha/tahun (Departemen Kehutanan 1998) adalah : 1 Erosi sangat ringan, bila nilai (A) < 15 ton/ha/tahun 2 Erosi ringan, bila nilai (A) berkisar antara 15 – 60 ton/ha/tahun 3 Erosi sedang, bila nilai (A) berkisar antara 60 – 180 ton/ha/tahun 4 Erosi berat, bila nilai (A) berkisar antara 180 – 480 ton/ha/tahun 5 Erosi sangat berat, bila nilai (A) > 480 ton/ha/tahun
Universal Soil Loss Equation (USLE) Prediksi erosi merupakan salah satu alat bantu dalam pengambilan keputusan mengenai perencanaan konservasi tanah pada suatu lahan. Tindakan konservasi tanah dan penggunaan lahan yang diterapkan adalah yang dapat menekan laju erosi yang sama atau lebih kecil dari laju erosi yang masih dapat dibiarkan (Arsyad 1989). Model prediksi erosi yang telah digunakan secara luas adalah metode Universal Soil Loss Equation (USLE) yang dikembangkan oleh Wischmeier dan Smith. Persamaan USLE ini diperoleh dari data hasil pengukuran pada plot-plot pertanian di beberapa daerah di Amerika, selama 40 tahun (Schwab et al. 1981). Persamaan USLE adalah sebagai berikut : A = R.K.LS.C.P Dimana A adalah rata-rata tanah tererosi perTahun (ton/ha), R adalah faktor erosivitas hujan, K adalah faktor erodibilitas tanah, LS adalah faktor panjang-kemiringan lereng, C adalah faktor pengelolaan tanaman dan P adalah faktor tindakan konservasi. Skema persamaan USLE dapat dilihat pada Gambar 3. Faktor penyebab erosi dibagi menjadi 5 yaitu : • Faktor Erosivitas hujan (R) Erosivitas hujan, R, didefinisikan sebagai jumlah satuan indeks erosi hujan dalam setahun. Perhitungan nilai erosivitas hujan (R) menurut Asdak (2004) dengan mendasarkan pada data curah hujan hujan bulanan rata-rata dari beberapa tempat di Jawa adalah : R = 2,21 P 1,36 Dimana R adalah faktor erosivitas hujan (KJ/ha/tahun) dan P adalah curah hujan bulanan. • Faktor Erodibilitas Tanah (K) Erodibilitas tanah, K, didefinisikan sebagai kerentanan tanah terhadap erosi. Jika tidak ada percobaan lapangan, maka nilai K dapat diestimasikan dengan monografi (dalam Morgan 1988; Selbe 1993) dengan persamaan berikut : K /100= {2,73x10-4 (12-O)M1,14+3,25(S-2)+(2,5x(P-3)}
Dimana M adalah persentase pasir sangat halus dan debu dikalikan dengan (100% liat),
5
O adalah persentase bahan organik, S adalah kode struktur tanah yang digunakan dalam klasifikasi tanah dan P adalah kelas permeabilitas tanah. • Faktor Panjang Lereng dan Kemiringan Lereng (LS) Panjang lereng diukur mulai tempat terjadinya aliran air di atas permukaan tanah sampai ke tempat mulai terjadinya pengendapan, Karena berkurangnya kecuraman lereng atau ke tempat aliran air di permukaan tanah masuk ke dalam saluran (Arsyad 1989). Nilai panjang lereng didefinisikan secara matematik oleh Schwab et al. (1981) dalam Departemen Kehutanan (1998), masing-masing adalah :
L = (1/22,1)m , Scwhab et al. (1981) L = (X/22)0,5 , Departemen Kehutanan (1998) Dimana L adalah faktor panjang lereng, l atau X adalah panjang kemiringan lereng (m) dan m adalah angka eksponensial rata-rata yang besarnya 0,5. • Faktor Pengelolaan Tanaman (C) Faktor C adalah perbandingan antara rata-rata tanah tererosi dari suatu lahan yang ditanami pertanaman tertentu dengan pengelolaan tertentu terhadap rata-rata tanah tererosi dari lahan yang terolah tanpa tanaman pada tanah dan lereng sama serta hujan yang sama (Abdurrahman A & Sukmana S 1990).
Gambar 3 Skema Persamaan USLE (Arsyad, 1989). analisis merumuskan spesifikasi kebutuhan • Faktor Tindakan Konservasi (P) perangkat lunak dimulai dari deskripsi sistem, Faktor P adalah perbandingan antara ratakebutuhan fungsional perangkat lunak dan rata tanah tererosi dari lahan yang mendapat spesifikasi pengguna. perlakuan konservasi tertentu terhadap ratarata tanah tererosi dari lahan terolah tanpa Perancangan Konseptual tindakan konservasi, dimana faktor erosi Perancangan konseptual meliputi lainnya tidak berbeda (Abdurrahman A & perancangan konseptual basis data dan desain Sukmana S 1990). proses dari sistem. Proses perancangan konseptual basis data terdiri dari METODE PENELITIAN pengidentifikasian data yang dibutuhkan dan Metode pengembangan sistem ini adalah penyiapan model data. Data yang dibutuhkan GIS Development Guide oleh National dalam penelitian ini adalah data faktor Center for Geographic Information and penyebab erosi yaitu erosivitas hujan, Analysis State University at Buffalo (2004). erodibilitas tanah, kemiringan lereng, tindakan Metode tersebut dapat dilihat pada Gambar 4. konservasi dan pengelolaan tanaman dalam format vektor. Analisis Kebutuhan Desain proses dibuat berdasarkan Proses analisis dilakukan untuk kebutuhan fungsional dan kebutuhan data dari mengetahui kebutuhan dari sistem. Tahapan
6
sistem. Aliran informasi dan data yang terjadi diilustrasikan dalam diagram konteks. Survei Ketersediaan dan Pengumpulan Data Setelah dilakukan identifikasi data yang dibutuhkan, dilanjutkan dengan melakukan survei terhadap ketersediaan data. Tahap ini dilakukan untuk mengevaluasi setiap sumber data yang potensial dalam pengembangan sistem dan pengumpulan data yang dibutuhkan. Data diperoleh dari penelitian sebelumnya tentang Model Spasial Perubahan
Penggunaan Lahan Berwawasan Lingkungan, Studi kasus DAS Cidanau oleh Khursatul Munibah, di bawah naungan Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian IPB. Survei Perangkat Lunak dan Perangkat Keras Tahapan ini dilakukan untuk mengetahui perangkat lunak dan perangkat keras yang sesuai untuk pengembangan sistem berdasarkan fungsionalitas sistem tersebut.
Gambar 4 Metodologi Pengembangan SIG (National Center for Geographic Information and Analysis State University of New York at Buffalo 2004). Pada penelitian ini jenis perangkat lunak yang dibutuhkan untuk pengembangan sistem yaitu : 1 Perangkat lunak untuk membuat data spasial 2 Perangkat lunak untuk pengembangan sistem berbasis web 3 Perangkat lunak sebagai Sistem Manajemen Basis Data (Database Management System, DBMS) Perangkat keras yang digunakan harus mampu menjalankan perangkat lunak yang dibutuhkan dengan baik. Perencanaan dan Perancangan Basis Data Tahapan ini dilakukan dengan melakukan perancangan lojik dan fisik basis data. Perancangan lojik merupakan perancangan basis data dengan membuat diagram keterhubungan antartabel. Perancangan fisik
dilakukan dengan memilih atribut yang terdapat dalam masing-masing tabel. Setelah dilakukan perencanaan basis data maka dilakukan pembangunan basis data dan pemasukan tipe data spasial serta atribut ke dalam basis data. Akuisisi Perangkat Lunak dan Perangkat Keras Pada tahap ini dilakukan pemilihan perangkat lunak dan perangkat keras yang digunakan untuk pengembangan sistem. Penentuan perangkat lunak dan perangkat keras berdasarkan kriteria yang telah ditentukan sebelumnya. Pembangunan Basis Data Berbagai tipe data yang diperoleh pada tahapan sebelumnya dimasukkan ke dalam perangkat lunak. Data tersebut berupa data spasial dan data atribut.
