APLIKASI CITRA LANDSAT MULTITEMPORAL UNTUK PEMETAAN TINGKAT KEKERUHAN PERAIRAN DENGAN KLASIFIKASI MULTISPEKTRAL SUPERVISED METODE MAXIMUM LIKELIHOOD

Andri Pratiwi, Anggra Prakash, Arif Agus Setiawan, Ilham Guntara, Mei Wulandari, Novia Suprihatiningsih, Restu Binuko AjiJurusan Diploma Penginderaan Jauh dan Sistem Informasi Geografi,Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada

ABSTRAKBerbagai kegiatan di sekitar DAS Garang seperti kegiatan pertanian dan perkebunan, industri, peternakan, serta permukiman berpotensi mencemari Sungai Garang dan merusak ekosistem pada DAS tersebut. Dampak secara langsung dari pencemaran pada Sungai Garang juga berdampak mencemari ekosistem laut yang ada pada perairan pantai utara Kota Semarang. Pemetaan tingkat kekeruhan pada DAS Garang ini perlu untuk dipetakan agar manajemen terhadap DAS Garang dapat diperbaiki sehingga tidak merusak lingkungan serta ekosistem yang ada pada darat maupun ekosistem laut. Teknologi penginderaan jauh telah banyak diaplikasikan untuk mempelajari kualitas perairan. Kualitas perairan memiliki penetrasi cahaya yang berbeda pada daerah tertentu, dapat diketahui dengan teknik multispektral. Sehingga dengan menggunakan metode klasifikasi multispektral dapat diketahui tingkat kekeruhan pada suatu perairan. Identifikasi terhadap tingkat kekeruhan dapat menggunakan citra dengan perekaman multitemporal beda musim, sehingga akan mempermudah dalam proses identifikasi akibat kekeruhan perairan pada suatu lingkungan DAS.

Kata Kunci : Kekeruhan Perairan, TSS, Klasifikasi Multispektral, Citra Landsat 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar BelakangKekeruhan perairan faktor penting untuk penentuan produktivitas suatu perairan alami. Semakin tinggi tingkat kekeruhan dalam suatu perairan dapat menurunkan kecerahan perairan, serta mengurangi penetrasi matahari ke dalam air sehingga dapat membatasi proses fotosintesis dan produktivitas primer perairan. Kekeruhan dapat berperan sebagai faktor pembatas perairan oleh partikel-partikel tanah, sebaliknya kekeruhan dapat berperan sebagai indikator bagi produktivitas hayati perairan jika kekeruhan itu disebabkan oleh bahan-bahan organik dan organisme hidup.Tingkat kekeruhan dalam suatu perairan dapat menjadi indikator tingkat manajemen pada suatu DAS. Perairan yang memiliki tingkat kekeruhan yang sangat tinggi dapat mengindisikasikan bahwa pada suatu DAS tersebut memiliki manajemen DAS yang buruk. Tingka kekeruhan pada suatu DAS dapat diakibatkan oleh kandungan TSS (Total Suspended Soil) dan kandungan alga yang ada pada suatu perairan.TSS adalah bahan-bahan tersuspensi (diameter > 1 m) yang tertahan pada saringan miliopore dengan diameter pori 0.45 m. TSS terdiri dari lumpur dan pasir halus serta jasad-jasad renik. Penyebab TSS di perairan yang utama adalah kikisan tanah atau erosi tanah yang terbawa ke badan air. Konsentrasi TSS apabila terlalu tinggi akan menghambat penetrasi cahaya ke dalam air dan mengakibatkan terganggunya proses fotosintesis. Penyebaran TSS di perairan pantai dan estuari dipengaruhi oleh beberapa faktor fisik antara lain angin, curah hujan, gelombang, arus, dan pasang surut. Konsentrasi TSS dalam perairan umumnya terdiri dari fitoplankton, zooplankton, limbah manusia, limbah hewan, lumpur, sisa tanaman dan hewan, serta limbah industri. Bahan-bahan yang tersuspensi di perairan alami tidak bersifat toksik, akan tetapi jika jumlahnya berlebihan dapat meningkatkan nilai kekeruhan yang selanjutnya menghambat penetrasi cahaya matahari ke kolom air.Tingkat kekeruhan perairan perlu dipetakan, hal tersebut dapat berfungsi sebagai arahan dalam manajemen DAS yang lebih baik serta upaya dalam pelestarian ekosistem pada suatu DAS. Teknologi penginderaan jauh telah banyak diaplikasikan untuk mempelajari kualitas perairan. Kualitas perairan memiliki penetrasi cahaya yang berbeda pada daerah tertentu, dapat diketahui dengan teknik multispektral. Sehingga dengan menggunakan metode klasifikasi multispektral dapat diketahui tingkat kekeruhan pada suatu perairan. Keberadaan materi-materi organik dan anorganik yang tersuspensi mempengaruhi nilai pantulan (reflektansi) dari suatu badan air. Informasi tentang nilai pantulan pada cahaya tampak dari badan air dapat digunakan untuk memberi gambaran kondisi dan kualitas perairan. Kekeruhan yang disebabkan oleh TSS adalah salah satu faktor yang mempengaruhi sifat spektral suatu badan air. Air yang keruh mempunyai nilai reflektansi yang lebih tinggi daripada air jernih. Identifikasi terhadap tingkat kekeruhan dapat menggunakan citra dengan perekaman multitemporal beda musim, sehingga akan mempermudah dalam proses identifikasi akibat kekeruhan perairan pada suatu lingkungan DAS.Salah satu perairan yang memiliki tingkat kekeruhan tinggi yaitu pada pantai utara DAS Garang, yang terletak pada perairan laut Kota Semarang. Pemetaan tingkat kekeruhan pada DAS Garang ini perlu untuk dipetakan agar manajemen terhadap DAS Garang dapat diperbaiki sehingga tidak merusak lingkungan serta ekosistem yang ada pada darat maupun ekosistem laut.

1.2. TujuanTujuan pemetaan terhadap pemetaan kekeruhan perairan, yaitu sebagai berikut:1. Melakukan identifikasi kekeruhan perairan akibat pencemaran sistem DAS Garang menggunakan metode kualitatif klasifikasi multispektral data penginderaan jauh.2. Membandingkan hasil identifikasi kekeruhan perairan akibat pencemaran sistem DAS Garang menggunakan klasifikasi multispektral pada citra Landsat dengan perekaman musim yang berbeda.3. Mengetahui manfaat pemetaan tingkat kekeruhan pada suatu perairan Daerah Aliran Sungai (DAS) berdasarkan waktu yang berbeda.

2. STUDI AREALokasi studi ini adalah perairan laut sekitar DAS Garang yang berada di pesisir Laut Jawa sebelah utara Kota Semarang, Provinsi Jawa Tengah. Lokasi studi pada perairan laut DAS Garang terletak pada koordinat 424000 mT 440000 mT dan 9232000 mU 9248000 mU. Adapun lokasi daerah penelitian dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Perairan sekitar DAS Garang3. DATA3.1. Alat dan Bahan3.1.1. Alat1. Software ENVI 5.02. Software ArcGIS 10.13. Microsoft Office 20134. Laptop/ Seperangkat komputer3.1.2. Bahan1. Citra Landsat 8 perekaman bulan Juli 20132. Citra Landsat 8 perekaman bulan Oktober 20133. Data vektor DAS Garang4. Data vektor wilayah administrasi Kabupaten di Provinsi Jawa Tengah

3.2. Data yang digunakan1. Citra Landsat 8 perekaman bulan Juli 20132. Citra Landsat 8 perekaman bulan Oktober 2013

4. METODE PENELITIANMetode penelitian merupakan hal yang penting dan sangat mendukungsuatu penelitian. Pemetaan tingkat kekeruhan perairan di wilayah DAS Garang bulan Juni dan bulan Oktober memiliki tahapan sebagai berikut:A. Metode Pengumpulan DataDalam pengumpulan data, dilakukan download citra yang akan digunakan dalam penggolahan aplikasi pemetaan ini. Diman citra yang digunkan adalah citra Landsat Multitemporal. Citra Landsat ini dapat didownload di dalam situs USGS.GOV. Citra Landsat ini menampilkan kenampakan didaerah kajian dengan jelas, sehingga dapat digunakan untuk interpretasi kekeruhan air. Untuk kekeruhan air ini dapat menggunakan citra Landsat dengan menggunakan komposit 432. Metada dalam citra penting, sehinnga perlu dilakukan metada citra agar dapat menggetahui citrayang digunakan bulan basah atau bulan kering.B. Metode PenggolahanAplikasi Interpretasi Citra Landsat Komposit 432 untuk kekeruhan air untuk mengetahui tingkat kekeruhan air disuatu darah kajian, seperti daerah DAS Garang dalam dua musim. Citra yang digunakan diolah didalam salah satu software pemetaan yaitu di ArcGIS dan ENVI. Area kajian yaitu DAS Garang ditentukan didalam aplikasi ArcMap. Daerah kajian tersebut di Masking dengan citra Landsat yang dipakai agar hanya daerah kajian yang tergambar pada aplikasi ENVI. Daerah DAS Garang tersebut diinterpretasi secara kualitatif kekeruhan air yang ada yaitu berupa kenampakan air jernih dengan warna biru, alga tinggi dengan warna biru-kehijauan pekat dan biru-kemerahan pekat, TSS tinggi dengan warna biru-kekuningan pekat dan biru-kecoklatan pekat, alga rendah dengan warna biru-agak kehijauan dan biru-agak kemerahan, dan TSS rendah dengan warna biru-agak kekuningan dan biru-agak kecoklatan . Hasil Interpretasi yang dilakukan tersebut dibuat ROI untuk dapat membedakan setiap kekeruhan air yang ada. Berdasar hasil ROI tersebut diklasifikasikan. Klasifikasi yang digunakan adalah klasifikasi multispectral superviside dengan menggunakan maximum likelihood. Hasil klasifikasi tersebut masih dalam bentuk raster, sehingga untuk penggolahan menjadi peta dilakukan export raster to vector.Metadata pada citra perlu diperhatikan, sehingga dapat mengetahui citra bulan kering dan bulan basah. Penggolahan pada kedua jenis citra ini menggunakan metode yang sama hanya saja yang berbeda pada hasi akhirnya.

Proses langkah kerja pemetaan tingkat kekeruhan perairan di wilayah DAS Garang bulan Juni dan bulan Oktober dapat dirincikan sebagai berikut:1. Melakukan downloading citra Landsat 8 multitemporal di usgs.gov, yaitu dengan perekaman bulan Juli 2013 dan perekaman bulan Oktober 2013.2. Menentukan area kajian dengan pembuatan data vektor menggunakan Software ArcGIS 10.1, dalam hal ini area kajian terletak pada perairan laut sekitar DAS Garang yang berada di pesisir Laut Jawa sebelah utara Kota Semarang3. Melakukan masking citra Landsat baik citra perekaman bulan Juli 2013 dan perekaman bulan Oktober 2013 dengan area kajian yang telah ditentukan dan menggunakan Software ENVI 5.0.4. Melakukan interpretasi secara kualitatif kekeruhan air dengan komposit 432, dengan kunci interpretasi sebagai berikut: Air jernih: biru Alga tinggi: biru-kehijauan pekat dan biru-kemerahan pekat TSS tinggi: biru-kekuningan pekat dan biru-kecoklatan pekat Alga rendah: biru-agak kehijauan dan biru-agak kemerahan TSS rendah: biru-agak kekuningan dan biru-agak kecoklatan 5. Membuat ROI melalui hasil interpretasi dengan menggunakan Software ENVI 5.0.6. Melakukan klasifikasi multispektral supervised menggunakan metode Maximum Likelihood.7. Mengubah data hasil klasifikasi supervised dari data raster menjadi data vektor (.shp).8. Melakukan layouting dan representasi hasil menggunakan Software ArcGIS 10.1.9. Menggunakan metode untuk melakukan klasifikasi multispektral di atas untuk citra perekaman bulan Juni maupun Oktober.

Downloading Citra Landsat 8

Diagram alir tahapan pemetaan tingkat kekeruhan perairanKlasifikasi Maximum LikelihoodMembuat ROIInterpretasi tingkat kekeruhan perairanMasking citra LandsatPeta Tingkat Kekeruhan Perairan Bulan JuniMenentukan area kajianLayoutingPeta Tingkat Kekeruhan Perairan Bulan OktoberKlasifikasi Maximum LikelihoodLayoutingMembuat ROIInterpretasi tingkat kekeruhan perairanMasking citra LandsatMenentukan area kajianPerekaman OktoberPerekaman Juni

5. HASILTingkat kekeruhan perairan di wilayah DAS Garang bulan Juni menunjukkan bahwa kelas yang mendominasi adalah kekeruhan perairan akibat alga dimana yang mendominasi merupakan tingkat kekeruhan alga rendah. Sedangkan erosi pada musim kemarau relatif rendah sehingga kekeruhan TSS-nya pun sedikit dengan distribusi kekeruhan TSS tinggi pada bibir-bibir pantai kota Semarang.Tingkat kekeruhan perairan di wilayah DAS Garang bulan Oktober menunjukkan bahwa kelas yang mendominasi adalah kekeruhan perairan akibat TSS dimana yang mendominasi merupakan tingkat kekeruhan TSS baik rendah maupun tinggi. Sedangkan kekeruhan perairan akibat alga relatif rendah dan distribusinya sangat sedikit pada musim penghujan di perairan DAS Garang.

Bulan JuniBulan Oktober

Gambar 2.2. Tingkat kekeruhan perairan di wilayah DAS Garang pada bulan Juni dan bulan Oktober

6. PEMBAHASANTingkat kekeruhan perairan di wilayah DAS Garang dapat diidentifikasi melalui Citra Landsat 8 Komposit 432 pada bulan yang berbeda yaitu bulan Juli dan Oktober tahun 2013. Teknik yang digunakan untuk identifikasi adalah interpretasi kualitatif melalui klasifikasi multispektral dengan menggunakan software ENVI 5.0. Hasil pemetaan menunjukkan bahwa wilayah perairan DAS Garang tergolong cukup keruh baik akibat pengaruh alga maupun TSS. Wilayah DAS Garang terletak di daerah Laut Jawa yang memiliki gelombang relatif tenang membuat kekeruhan tidak beranjak atau melebur di laut, tidak seperti pada pantai selatan. Pada bagian bibir-bibir pantai didominasi kekeruhan tingkat tinggi akibat pengaruh TSS yang dapat disebabkan karena banyaknya material tersuspensi seperti limbah yang berasal dari daratan. Perairan di DAS Garang semakin ke utara kekeruhannya semakin sedikit dan perairannya mulai jernih.Peta tingkat kekeruhan perairan di wilayah DAS Garang bulan Juni menunjukkan bahwa kelas yang mendominasi adalah kekeruhan perairan akibat alga dimana yang mendominasi merupakan tingkat kekeruhan alga rendah pada perairan dengan kenampakan biru-agak kehijauan dan biru-agak kemerahan yang tampak di citra Landsat 8 komposit 432. Pada saat bulan Juni terjadi musim kemarau yang mengakibatkan perairan bersuhu relatif hangat sehingga alga merah dan alga hijau bisa tumbuh dan berkembangbiak dengan baik, sedangkan erosi pada musim kemarau relatif rendah sehingga kekeruhan TSS-nya pun sedikit dengan distribusi kekeruhan TSS tinggi pada bibir-bibir pantai kota Semarang. Peta tingkat kekeruhan perairan di wilayah DAS Garang bulan Oktober menunjukkan bahwa kelas yang mendominasi adalah kekeruhan perairan akibat TSS dimana yang mendominasi merupakan tingkat kekeruhan TSS baik rendah maupun tinggi. Kenampakan pada citra untuk TSS rendah berwarna biru-agak kekuningan dan biru-agak kecoklatan, sedangkan TSS tinggi berwarna biru-kekuningan pekat dan biru-kecoklatan pekat. Pada saat bulan Oktober terjadi musim hujan yang mengakibatkan banyak erosi dan sedimentasi pada sistem DAS sehingga perairan keruh oleh TSS. Sedangkan kekeruhan perairan akibat alga relatif rendah dan distribusinya sangat sedikit pada musim penghujan di perairan DAS Garang yang dapat diakibatkan oleh suhu laut relatif dingin sehingga alga kurang tumbuh dan berkembangbiak dengan baik.Kekeruhan yang cukup luas di perairan DAS Garang menunjukkan sistem DAS Garang mulai kurang baik atau terganggu, hal tersebut didukung oleh wilayah kota Semarang yang didominasi perkotaan dan lahan terbangun. Aktifitas manusia seperti pembuangan sampah ke aliran sungai maupun pembuangan limbah dari pabrik/usaha industri akan menyebabkan material yang terbawa ke muara sehingga tersuspensi di wilayah perairan muara DAS. Hal inilah yang dapat menyebabkan tingkat kekeruhan akibat TSS cukup tinggi di wilayah DAS Garang. Sedangkan kekeruhan perairan akibat alga dipengaruhi oleh suhu pada musim hujan maupun kemarau, yang mana semakin hangat suhunya maka pertumbuhan dan perkembangbiakan alga pun akan semakin baik. Pemetaan tingkat kekeruhan perairan dapat berfungsi sebagai arahan dalam manajemen DAS yang lebih baik serta upaya dalam pelestarian ekosistem pada suatu DAS.

7. KESIMPULAN1. Wilayah perairan DAS Garang tergolong cukup keruh baik akibat pengaruh alga maupun TSS, yaitu pada bagian bibir-bibir pantai didominasi kekeruhan tingkat tinggi akibat pengaruh TSS yang dapat disebabkan karena banyaknya material tersuspensi seperti limbah yang berasal dari daratan.

2. Tingkat kekeruhan perairan di wilayah DAS Garang pada bulan Juni didominasi kelas kekeruhan alga rendah akibat suhu yang relatif hangat di bulan kemarau menyebabkan pertumbuhan alga relatif cepat, sedangkan tingkat kekeruhan perairan di wilayah DAS Garang pada bulan Oktober didominasi kelas kekeruhan TSS akibat erosi dan sedimentasi material yang tersuspensi cukup tinggi pada sistem DAS.

3. Pemetaan tingkat keekruhan perairan di wilayah DAS Garang dapat digunakan sebagai upaya untuk memperbaiki manajemen DAS sehingga tidak merusak lingkungan serta ekosistem yang ada pada darat maupun ekosistem laut.

DAFTAR PUSTAKA

Lestari, Indah Budi. 2009. Pendugaan Konsentrasi Total Suspended Solid (TSS) Dan Transparansi Perairan Teluk Jakarta Dengan Citra Satelit Landsat. Bogor, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor: Tidak diterbitkan

2