BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kelembaban tanah adalah air yang mengisi sebagian atau seluruh pori –

pori tanah yang berbeda diatas watertable (Jamulya dan Suratman, 1993).

Kelembaban tanah merupakan faktor penting di dalam berbagai bidang. Informasi

kelembaban tanah sangat penting bagi pakar pertanian sebagai penentu tingkat

kelayuan tanaman, dengan diketahuinya informasi tingkat kelembaban tanah

maka dapat dilakukan tindakan dalam hal penentuan waktu irigasi sehingga tepat

sasaran dalam menyelamatkan pertanian ( Hardy, 1980 dalam C.P.Lo, 1996).

Kandungan air di dalam tanah diperlukan dalam proses pertumbuhan tanaman

mulai dari perkecambahan bibit, pertumbuhan dan perkembangan dari tanaman

pertanian. Perubahan kondisi kandungan kelembaban tanah perlu diperhatikan

apakah sangat kering pada musim kemarau dan sangat basah pada musim

penghujan sehingga nantinya keadaan tanah dapat digunakan untuk tingkat

produktivitas yang optimal. Informasi tersebut juga dipergunakan untuk

manajemen sumberdaya air, peringatan awal kekeringan, penjadwalan irigasi dan

perkiraan cuaca (Arnold, 1999).

Pertumbuhan vegetasi memerlukan tingkat kelembaban tanah tertentu,

oleh karena itu dapat dikatan bahwa kadar kelembaban tanah tingkat tertentu

dapat menentukan bentuk tata guna lahan (Asdak, 1985). Kelembaban tanah

dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain keadaan vegetasi, jenis tanah, tekstur

tanah dan iklim serta penutup/penggunaan lahan pada suatu daerah. Faktor –

faktor tersebut saling berkaitan erat dalam memberikan kontribusi pada jumlah

simpanan air di dalam tanah. Penutup/penggunaan lahan mempengaruhi variasi

fisik keadaan tanah dan fungsi hidrologis dalam hubungannya dengan kelembaban

tanah, oleh karena itu penutup/penggunaan lahan akan sangat berarti pada studi

neraca air atau potensi di suatu daerah. Peristiwa kekeringan terjadi jika

keseimbangan antara curah hujan yang menghasilkan ketersediaan air di dalam

tanah lebih rendah dibandingkan dengan kebutuhan air atau kelembaban tanah

yang diperlukan tumbuhan untuk hidup. Namun, tingkat kelembaban tanah yang

tinggi juga dapat menimbulkan permasalahan, apabila tanah terlalu lembab maka

kegiatan di bidang pertanian menjadi terhambat.

Kemajuan teknologi penginderaan jauh berdampak pada semakin luasnya

aplikasi atau pemanfaatan terhadap kajian sumberdaya bumi dan memungkinkan

efisiensi proses ekstraksi informasi sumberdaya bumi terutama untuk wilayah

cakupan yang luas. Semakin berkembangnya teknologi di bidang penginderaan

jauh ini juga menuntut semakin cepatnya laju informasi dan perkembangan

pengolahan atau pemrosesan data penginderaan jauh secara digital, semakin

bertambahnya kebutuhan akan sumberdaya lahan sebagai sarana untuk

pemenuhan kebutuhan hidup manusia akan menuntut ketersedian informasi lahan

secara cepat dan akurat. Pemanfaatan penginderaan jauh dalam studi kelembaban

tanah terus dikembangkan melalui berbagai pendekatan yang didasarkan tidak

hanya pada citra satelit saja namun mengintegrasikannya dengan data lapangan

(Nasrullah dkk, 2009). Informasi dari data penginderaan jauh merupakan

informasi yang penting untuk mendukung kegiatan pertanian, banjir, kekeringan

dan erosi tanah karena kandungan kelembaban di setiap jenis tanah berbeda –

beda baik itu kadar air yang terkandung maupun kecepatan infiltrasi, karena akan

berpengaruh untuk keadaan tanah dalam menyimpan ketersedian air pada musim

kemarau.

Lillesand et al. (1990) menyatakan bahwa setiap obyek dipermukaan bumi

mempunyai sifat yang berbeda antara obyek yang satu dengan obyek yang lain

dalam memantulkan, menyerap dan mentransmisikan tenaga elektromagnetik.

Obyek tersebut dapat diidentifikasi berdasarkan karakteristik spektralnya. Tetapi

dalam perjalanannya tenaga elektromagnetik dipengaruhi oleh atmosfer yang

mengubah distribusi spektral dan besarnya tenaga yang diterima oleh sensor.

Seperti yang terjadi pada vegetasi, respon spektral tanah juga berbeda – beda

bergantung pada panjang tenaga elektromagnetik dan interaksi yang terjadi.

Sejauh ini interpretasi penginderaan jauh dilakukan dengan interpretasi

secara visual. Teknik interpretasi tersebut didasarkan pada pada kemampuan

interpreter dalam menafsir obyek. Keterbatasan dalam interpretasi tersebut adalah

ketika dilakukan beberapa analisi beberapa citra pada waktu yang sama.

Interpretasi citra merupakan kemampuan untuk melakukan penilaian subyektif

berdasarkan atas unsur – unsur selektif benda yang dikaji (Lillesand dan Kiefer,

1990). Akhir – akhir ini ekstraksi informasi dengan teknik pengolahan citra satelit

dikerjakan dengan teknologi komputer dan dilandasi oleh pendekatan statistik.

Dalam hal ini digunakan teknik penajaman citra dan transformasi matematis pada

citra digital. Dasar interpretasi citra digital berupa klasifikasi piksel (picture

element) berdasarkan nilai spektralnya dan dapat dilakukan dengan cara statistik.

Setiap kelompok pixel dicari kaitannya terhadap obyek di permukaan bumi.

Kemampuan tanah untuk mengikat dan menyimpan air berkaitan dengan

kadar air dalam tanah, semakin tinggi jumlah air yang ada dalam tanah semakin

tinggi pula kadar kelembaban tanah tersebut. Tanah yang lembab biasanya

memiliki rona yang gelap pada citra dikarenakan air yang ada dalam tanah

tersebut cenderung menyerap spektrum elektromagnetik. Begitu sebaliknya pada

tanah yang kadar airnya rendah memiliki rona yang lebih cerah pada citra. Sifat

pantulan tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain kandungan air tanah,

tekstur tanah, struktur, kandungan bahan organik dan kadar oksida besi

(Hoffer,1990). Pada setiap jenis tanah menurut tekstur dan penyebaran pori – pori

tanah memperlihatkan variasi karakteristik kandungan kelembaban tanah.

Misalnya pada tanah berpasir dengan tekstur kasar memiliki kemampuan

pengatusan yang baik, menghasilkan kandungan kelembaban tanah yang rendah

dan pantulannya relative tinggi daripada tanah lempung dengan tekstur halus

(Lillesand dan kiefer, 1990). Kelembaban tanah memiliki korelasi negatif dengan

pantulan permukaan tanah, yang berarti kelembaban tanah mengurangi pantulan

permukaan tanah ( Jensen, 1983 dan Curran, 1985).

E.C. Barret dan L.F. Curtis (1976), meneliti pantulan spektral untuk

mengevaluasi kelembaban tanah dan air yang digunakan oleh tumbu – tumbuhan

dengan menggunakan metode “Airborne Remote Sensing”. Tiga range atau julat

spektral yang digunakan adalah 0,47 – 0,61 m (hijau), 0,59-0,70 m (merah) dan

0,68-0,90 m (inframerah dekat). Dari hasil evaluasi ini ditemukan bahwa

perbedaan – perbedaan kelembaban tanah dapat dideteksi lebih baik pada bagian

spectrum merah. Spektrum inframerah dekat memberikan sedikit informasi yang

berhubungan status atau keberadaan kelembaban tanah. Band spektral hijau

memberikan hasil yang baik selama waktu tumbuhan aktif tumbuh. (Reginato

et.al,1977 dalam Bred Mussick et.al,1986).

Data penginderaan jauh akan memudahkan di dalam mendeteksi kondisi

tanah terutama kelebihannya dalam menyajikan data multispektral. Data

penginderaan jauh Landsat Thematic (TM) memiliki 7 saluran spektral dimana 6

saluran merespon pantulan spektral dan 1 saluran merespon pancaran spektral dari

suatu obyek yaitu saluran inframerah. Citra Landsat TM sejauh ini digunakan

untuk beberapa aplikasi antara lain pemetaan penutup lahan, pemetaan

penggunaan lahan, pemetaan tanah, pemetaan geologi dan pemetaan suhu

permukaan laut.

1.2 Perumusan Masalah

Karakteristik spektral merupakan besaran terukur yang dimiliki suatu

objek pada satu atau beberapa julat panjang gelombang (Reeves, 1975). Informasi

mengenai karakteristik spektral pada suatu objek dapat diidentifikasi melalui

kurva pantulan spektral. Sifat pantulan tanah memiliki korelasi yang positif

terhadap panjang gelombangnya. Tanah memiliki pola pantulan spektral yang

naik seiring dengan besar panjang gelombangnya terutama pada spektrum tampak

dan inframerah.

Pantulan tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain kandungan

kelembaban, tekstur tanah, kandungan oksida besi, kekasaran permukaan dan

kandungan bahan organik. Adanya kandungan air di tanah akan mengurangi

pantulannya, sehingga pada kondisi tanah yang berbeda yaitu tanah yang kering

dan basah akan mempengaruhi amplitudo dari kurva pantulan tanah tersebut.

Dari urain tersebut maka dapat disimpulkan permasalahan sebagai berikut :

Kelembaban tanah permukaan dapat dikorelasikan dengan nilai spektral

citra penginderaan jauh, sifat pantulan tersebut dipengaruhi oleh kondisi

kelembaban tanah sehingga perlu dilakukan kajian mengenai karakteristik

pantulan pada tanah yang lembab untuk memperoleh saluran terbaik dan

hubungannya dengan kelembaban tanah aktual.

Untuk memecahkan permasalahan tersebut, maka dapat diambil judul penelitian

Pemanfaatan Citra Digital Multispektral Landsat TM Untuk Identifikasi

Karakteristik Pantulan Spektral Kelembaban Tanah Permukaan

Studi Kasus : Sebagian Kabupaten Klaten

1.3 Pertanyaan Penelitian

Berdasarkan permasalahan diatas, dapat dibuat beberapa pertanyaan

penelitian, sebagai berikut :

1. Bagaimana karakterisrik pantulan spektral tanah permukaan pada

kondisi kelembaban tanah yang berbeda pada masing – masing saluran

tunggal citra digital multispektral Landsat TM?

2. Bagaimana hubungan kelembaban tanah permukaan dengan nilai

spektral pada citra digital multispektral Landsat TM?

3. Saluran mana yang terbaik untuk mengidentifikasi kelembaban tanah

permukaan?

1.4 Tujuan Penelitian Berdasarkan permasalahan diatas, dapat dirumuskan tujuan penelitian

yang akan dilakukan yaitu :

1. Mempelajari karakteristik pantulan spektral tanah permukaan pada

kondisi kelembaban tanah yang berbeda pada masing – masing

saluran tunggal citra digital multispektral Landsat TM.

2. Mengetahui hubungan kelembaban tanah permukaan dengan nilai

spektral pada citra digital multispektral Landsat TM.

3. Menentukan saluran spektral terbaik untuk identifikasi kelembaban

tanah permukaan.

1.5 Hasil yang Diharapkan

1. Kurva pantulan karakteristik spektral kelembaban tanah permukaan

pada citra digital multispektral Landsat TM.

2. Hubungan nilai spektral tanah pada citra digital Landsat TM dengan

kelembaban tanah permukaan.

3. Saluran tunggal citra digital multispektral Landsat TM terbaik untuk

mengidentifikasi kelembaban tanah permukaan

1.6 Telaah Pustaka

1.6.1 Dasar Fisika Penginderaan Jauh

Untuk dapat mengkaji dan memanfaatkan data penginderaan jauh secara

optimal, diperlukan pemahaman mengenai dasar fisika penginderaan jauh yang

meliputi sumbert tenaga dan prinsip radiasinya, interaksi tenaga didalam atmosfer,

dan interaksinya tenaga dengan obyek di permukaan bumi.

Cahaya tampak hanyalah salah satu dari beberapa bentuk energy

elektromagnetik. Gelombang radio, panas, sinar ultraviolet dan sinar X

merupakan bentuk lain tenaga yang lazim. Semua tenaga ini pada dsarnya sama

dan melakukan radiasi sesuai dengan teori radiasi gelombang. Seperti ditunjukan

Gambar 1.1, teori ini menerangkan bahwa energy elektromagnetik yang bergerak

secara harmonis berbentuk inuoidal pada “kecepatan cahaya”. C jarak dari satu

puncak gelombang ke puncak gelombang berikutnya disebut panjang gelombang

(λ), dan jumlah puncak yang melewati suati titik tertentu dalam ruang persatuan

waktu adalah frekuensi, f. Berdasarkan fisika dasar, gelombang mematuhi

persamaan umum berikut ini :

C = f. λ…………………………………………………………………(1.1)

Keterangan :

C = tetapan (3x10� m/detik)

f = frekuensi

λ = panjang gelombang untuk tiap gelombang berbanding terbalik

Satu diantara dua istilah tersebut dapat digunakan untuk mencirikan

gelombang dalam bentuk tertentu. Di dalam penginderaan jauh, penggolongan

gelombang elektromagnetik paling sering dilakukan menurut letak panjang

gelombangnya di dalam spectrum elektromagnetik Gambar 1.2. Satuan yang

paling sering digunakan untuk mengukur panjang gelombang di dalam spektum

elektromagnetik adalah micrometer (µm). Satu mikro sama dengan 1 x 10�m

(Lillesand dan Kiefer,1990).

Gambar 1.1 Gelombang elektromagnetik.Komponennya meliputi gelombang elektrik sinusoidal (E) dan gelombang magnetic sinusoidal (M) yang sernting keduanya tegak lurus terhadap arah radiasi (Lillesand dan Kiefer, 1979 dalam Sutanto, 1986)

Gambar 1.2 Spektrum magnetik (Lillesand dan Kiefer, 1990)

Walaupun nama spektrum untuk mudahnya biasa digunakan pada bagian

spectrum elektromagnetik ( seperti ultraviolet dan gelombang mikro), tidak ada

batas yang tegas antara satu bagian spectrum dengan bagian spectrum berikutnya.

Pembagian spectrum telah berkembang dari berbagai metode penginderaan, atas

tiap jenis radiasi, dan ini melebihi pembedaan berdasarkan sifat tenaga pada

berbagai panjang gelombang. Juga perlu diperhatikan bahwa bagian spectrum

elektromagnetik yang digunakan di dalam penginderaan jauh terletak secara

berkesinambungan yang docirikan dengan perubahan – perubahan besaran tenaga

dengan kelipatan 10 berpangkat banyak. Oleh karena itu lazim digunakan skala

logaritma untuk menggambarkan spectrum elektromagnetik. Bagian spectrum

tampak pada gambaran logaritmik meratakan bagian yang kecil, karena kepekaan

spektral mata manusia hanya berkisar ± 0,4 µm hingga sekita 0,7 µm. Warna

“biru” terdapat kira – kira pada julat 0,4 – 0,5 µm, “hijau” antara 0,5 – 0,6 µm dan

“merah” anatara 0,6 – 0,7 µm. Tenaga ultraviolet membentang kea rah panjang

gelombang yang lebih pendek dari bagian spectrum tampak ialah energy

inframerah thermal. Pada panjang gelombang yang jauh lebih panjang ( 1 mm – 1

m) disebut bagian spectrum gelombang mikro (Lillesand dan Kiefer, 1979 dalam

Sutanto, 1986).

1.6.2 Sistem Penginderaan Jauh

Penginderaan jauh merupakan salah satu pengumpulan data dengan

menggunakan sensor yang mengindera obyek tanpa kontak langsung dengan

obyek yang diindera (Colwell,1984 dalam Jensen, 1968).Dari definisi tersebut

dapat juga diartikan secara sederhana bahwa penginderaan jauh adalah suatu alat

untuk memperoleh data spasial dengan cara efektif dibandingkan dengan

penggunaan cara terrestrial, maka perolehan data melalui data penginderaan jauh

lebih member keuntungan. Serangkaian sistem penginderaan jauh terdiri dari

perolehan data dan analisis sintesis. Serangkaian perolehan data ini masih terdiri

atas tenaga obyek/benda, proses dan keluaran. Secara ringkas, dengan teknik

penginderaan jauh, dapat mengetahui informasi yang ada di permukaan bumi

dengan cara menginterpretasi maupun menganalisisnya.

Secara garis besar, terdapat tiga sistem penginderaan jauh yang digunakan

untuk menyadap informasi permukaan bumi, menurut Cracnell (1981 dalam

Sutanto, 1986) yaitu sistem pasif menggunakan tenaga pancara obyek, sistem

pasif menggunakan pantulan sinar matahari, sistem aktif berupa radar, laser, lidar

dan sebagainya.

Sebagai suatu sistem, penginderaan jauh terdiri dari serangkaian

komponen, yaitu unsur tenaga, obyek atau target, sensor dan keluaran. Tenaga

yang digunakan dalam mengindera dapat berupa tenaga elektromagnetik alamiah (

sinar matahari) maupun tenaga elektromagnetik buatan. Penginderaan jauh yang

menggunakan tenaga sinar matahari disebut sistem pasif, dan yang menggunakan

tenaga elektromagnetik buatan disebut sistem aktif.

Sensor merupakan alat penerima yang berasal dari tenaga pantulan

maupun tenaga pancaran obyek. Setiap sensor memeiliki kepekaan berbeda

terhadap bagian spectrum elektromagnetik yang digunakan. Berdasarkan proses

perekamannya, sensor dibedakan menjadi sensor fotografi dan non fotografi

(Sutanto, 1986).

1.6.2.1 Sumber Tenaga

Dalam penginderaan jauh harus ada sumber tenaga, baik sumber tenaga

alamiah maupun sumber tenaga buatan. Tenaga ini mengenai obyek dipermukaan

bumi kemudian dipantulkan ke sensor. Sumber tenaga lain juga dapat berupa

tenaga dari obyek yang dipancarkan ke sensor. Jumlah tenaga matahari yang

mencapai bumi dipengaruhi waktu, jam, muism, lokasi dan kondisi cuaca. Jumlah

tenaga yang diterima pada siang hari lebih banyak bila dibandingkan dengan

jumlah pagi atau sore hari. Kedudukan matahari terhadapa tempat bumi berubah

sesuai dengan perubahan musim. Pada musim saat matahari berada tegak lurus

disuatu tempat, jumlah tenaga yang diterima lebih besar bila dibandingkan dengan

pada musim lain disaat matahari condong terhadap tempat tersebut. Disamping

itu, jumlah tenaga yang diterima juga diterima juga dipengaruhi oleh letak tempat

permukaan bumi. Tempat – tempat di ekuator menerima tenaga lebih banyak bila

dibandingkan terhadap tempat – tempat di lintang tinggi. Untuk waktu dan letak

yang sama, jumlah sinar yang mencapai bumi dapat berbeda dilihat dari kondisi

cuaca yang berbeda. Semakin banyak penutupan oleh laut, asap dan awan maka

semakin sedikit tenaga yang dapat mencapai bumi.

Tenaga yang diterima oleh sensor dapat berupa tenaga pantulan maupun

tenaga pancaran yang berasal daro obyek di permukaan bumi. Jumlah tenaga yang

diterima oleh sensor tersebut tergantung pula pada karakteristik obyeknya. Bagi

tenaga pantulan, jumlah tenaga yang diterima oleh sensor sebesar % pantulan

tenaga dikalikantenaga yang mengenai obyek. Bila tenaga yang mengenai obyek

sebesar 100 unit, data pantul obyeknya 30%. Maka jumlah tenaga yang dapat

mencapai sensor bergantung atas suhu atau daya pancar obyek. Semakin banyak

tenaga yang diterima oleh sensor akan semakin cerah wujud obyeknya pada citra.

Daya pantul obyek, suhu, dan daya pancar obyek merupakan karakteristik spektral

obyek.

1.6.2.2 Atmosfer

Atmosfer merupakan medium bagi gelombang elektromagnetik yang

dipanacarkan dari sensor ke obyek dan kembali lagi ke sensor. Atmosfer ini

pengaruhnya terhadap panjang gelombang bersifat selektif, sehingga timbul

jendela atmosfer. Jendela atmosfer dapat diartikan sebagai aderah yang bisa

digunakan untuk gelombang elektromagnetik atau bagian spektral

elektromagnetik yang sampai kepermukaan bumi.

Gambar 1.3. interaksi antara tenaga elektromagnetik dengan atmosfer (Paine,1981 dalam Sutanto,1986)

Atmosfer membatasi bagian spectrum elektromagnetik yang dapat

digunakan dalam penginderaan jauh. Pengaruh atmosfer merupakan fungsi

panjang gelombang, karena pengaruh yang selektif inilah maka timbul istilah

jendela atmosfer yaitu bagian spectrum elektromagnetik yang dapat mencapai

permukaan bumi. Dalam jendela atmosfer ada hambatan atmosfer yaitu kendala

yang disebabkan oleh hamburan pada spectrum tampak dan serapan yang terjadi

pada spectrum inframerah thermal.

Dalam penginderaan jauh juga digunakan tenaga elektromagnetik dengan

matahari sebagai sumber uatama tenaga. Namun ada pula tenaga elektromagnetik

lain yang tidak berasal dari matahari tetapi tenaga elektromagnetik buatan yang

sering digunakan dalam penginderaan jauh sistem aktif. Tenaga elektromagnetik

dalam tenaga jendela atmosfer tidak dapat mencapai permukaan bumi secara utuh

karena sebagian mengalami hambatan di atmosfer. Interaksi antara tenaga

elektromagnetik dengan atmosfer disajikan secara skematik pada Gambar 1.3.

1.6.2.3 Karakteristik Objek Air, Tanah dan vegetasi

Karakteristik spektral obyek air, tanah dan vegetasi ini tergantung pada

panjang gelombang elektromagnetik dan interaksi yang terjadi. Pada obyek –

obyek tersebut, interaksi yang terjadi adalah hasil pantulan obyek oleh berbagai

kondisi obyek yang lainnya.

Gambar 1.4 Kurva pantulan spektral yang mencirikan untuk obyek vegetasi, tanah dan air ( Lillesand dan Kiefer, 1990)

Pantulan spektral untuk tiga obyek utama di muka bumi, yakni vegetasi

sehat berdaun hiajau, tanah gundul (lempung coklat kelabu) dan air danau yang

jernih. Garis pada kurva tersebut menyajikan kurva pantulan rata – rata yang

dibuat dengan pengukuran sampel obyek yang jumlahnya banyak. Pada umumnya

konfigurasi kurva ini merupakan suatu indicator tentang jenis dan kondisi obyek

yang berkaitan. Walaupun obyek secara individual akan berbeda besar di atas dan

di bawah nilai rata – rata, tetapi kurva tersebut menunjukkan beberapa titik

fundamental yang berkaitan dengan pantulan.

1.6.3 Penginderaan Jauh Sistem Landsat TM

Sistem sensor Landsat TM (Thematic Mapper) adalah suatu sistem

penyiam optik-mekanis yang merekam energy pada spectrum elektromagnetik

daerah sinar tampak, inframerah terpantul, inframerah tengah dan inframerah

thermal.

Sistem sensor Landsat TM memiliki tujuh saluran spektral dengan resolusi

saluran non thermal adalah 30 m, sedangkan resolusi saluran thermal 120 m.

Resolusi radiometric citra ini adalah 8 bit dengan 256 tingkat keabu – abuan

dengan luas liputan wilayah 185 x 185 ���.

Tabel 1.1 Karakteristik spektral Citra Digital Multispektral Landsat TM (Lillesand dan Kiefer, 1990)

Saluran Panjang

Gelombang

Nama

Spektrum Aplikasi

1 (0,45 -0,52)

µm Biru

Dirancang untuk penetrasi tubuh

air dangkal, berguna untuk

pemetaan air pantai/kedalaman,

pembedaan tanah/vegetasi,

pemetaan tipe hutan, identifikasi

kenampakan budaya, identifikasi

tanaman berdaun lebar dan

berdaun jarum.

2 (0,52 – 0,6)

µm Hijau

Dirancang untuk pengamatan

puncak pantulan vegetasi pada

saluran hijau yang terl;letak

diantara dua saluran penyerapan,

berguna untuk membedakan jenis

vegetasi dan membedakan

tanaman sehat dan tidak.

Lanjutan tabel 1.1

3 (0,63 – 0,69)

µm Merah

Dirancang untuk sensitive

terhadap daerah penyerapan

klorofil, membantu membedakan

spesies tanaman dan identifikasi

kenampakan budaya.

4 (0,76-0,90)

µm

Inframerah

dekat

Berguna untuk penentuan tipe

vegetasi, kelembaban, kandungan

biomassa dan deliniasi tubuh air.

5 (1,55-1,75)

µm

Inframerah

Tengah I

Berguna untuk menunjukkan

kandungan kelembaban vegetasi

dan tanah, pembeda antara salju

dan awan.

6 (10,4 – 12,5)

µm Inframerah

termal

Untuk analisis gangguan tanaman, pembeda kelembaban dan pemetaan termal.

7 (2,08-2,35)

µm

Inframerah

tengah II

Berguna untuk membedakan tipe

batuan, pemetaan alterasi

hidrotermal dari ion – ion

hidroksil dalam mineral yang

berhubungan dengan endapan

mineral dan kelembaban tanah.

Sumber : Liilesand & Kiefer, 1990

1.6.4 Konsep Dasar Pemrosesan Citra Digital

1.6.4.1 Koreksi Radiometri

Koreksi radiometrik pada pengolahan awal citra dimaksudkan untuk

meningkatkan akurasi pengukuran pantulan spektral, pancaran, serta hamburan

balik permukaan yang diperoleh dari data penginderaan jauh (Jensen, 2005).

Fungsi koreksi radiometrik pada dasarnya dimaksudkan untuk mengembalikan

karakteristik pantulan hasil perekaman citra menjadi pantulan sebenarnya di

permukaan. Adanya perbedaan karakteristik yang muncul dapat disebabkan olah

dua hal yaitu kesalahan internal sensor yang sudah diperhitungkan saat sensor

diluncurkan serta kesalahan eksternal yang lebih dipengaruhi oleh gangguan

atmosfer serta faktor topografi.

Koreksi radiometrik tidak mutlak tidak mutlak diperlukan pada

pengolahan awal citra, tergantung pada tingkat analisis yang akan dilakukan.

Koreksi radiometrik tidak diperlukan saat analisis satu citra untuk tujuan

klasifikasi baik secara visual maupun multispektral, atau klasifikasi beberapa citra

namun dengan sampel yang independen. Klasifikasi mutlak diperlukan bila

analisis hubungan antara kenampakan citra dengan pantulan di lapangan. Analisis

citra multi- sensor juga membutuhkan koreksi radiometrik, karena hasil

perekaman setiap sensor akan mempunyai perbedaan nilai piksel walaupun pada

cakupan wilayah yang sama.

Level koreksi radiometrik mempunyai tiga tingkatan meliputi at sensor

radiance, at sensor reflectance, serta at surface reflectance. Analisis citra yang

akan dilakukan menentukan hingga level mana koreksi perlu dilakukan. Pada

proses penggabungan citra koreksi dapat dilakukan hanya pada tingkat at sensor

radiance, untuk menyamakan sistem coding pada kedua citra masukan.

Pengubahan nilai DN yang umumnya berbeda pada setiap perekaman menjadi

nilai radiance yang mempunyai unit physical yang konstan sehingga proses

penggabungan beberapa citra dengan sensor yang berbeda dapat dilakukan.

Kualitas hasil penggabungan citra multiresolusi atau multisensor sangat

bergantung pada koreksi radiometrik antara citra masukan yang akan

digabungkan, rendahnya korelasi menyebabkan rendahnya kualitas citra gabungan

( Schowengerdt, A. Robert, 2007 ).

1.6.4.2 Koreksi Geometri

Data penginderaan jauh dengan sistem perolehan secara in situ, tidak

secara langsung mempunyai sifat planimetrik ( koordinat x,y , datum, serta sistem

proyeksi), perlu dilakukan koreksi secara geometrik untuk pemberian informasi

tersebut. Koreksi geometrik juga dimaksudkan untuk memperbaiki kesalahan

geometrik pada citra baik kesalahan internal maupun eksternal yang sistematis

maupun nonsistematis ( random ). Kesalahan geometrik secara sistematik pada

umumnya lebih mudah diidentifikasi dan diperbaiki daripada kesalahan

nonsistematik ( Jensen,2005 ).

Gambar 1.5. Prosedur koreksi geometrik (Muhammad Kamal, 2009)

Metode koreksi geometrik dibedakan berdasar data acuan sebagai dasar

koreksi, yaitu image to image registration, image to map rectification, dan hybrid

approach. Image to image registration mengoreksi citra berdasar citra lain yang

sudah terkoreksi pada cakupan wilayah yang sama, pada metode image to map

menggunakan peta sebagai acuan, metode hybrid menggunakan kombinasi kedua

metode tersebut. image to map rectification tujuan utamanya adalah penyamaan

posisi planimetrik (x,y) yang sesuai pada peta dapat berupa koordinat geografis

ataaupun tidak. Koreksi ini perlu dilakukan karena setiap data spasial memerlukan

titik planimetrik yang absolut sehingga dapat diintergrasikan dengan data spasial

lain untuk kajian multi temporal maupun multi sensor.

Proses koreksi geometrik dilakukan dengan penentuan titik kontrol/

Ground Control Point sebagai titik ikat antara citra yang akan dikoreksi dengan

citra atau peta acuan untuk memperbaiki kesalahan nonsistematik ( Jensen, 2005).

Penentuan titik kontrol harus dipilih pada lokasi secara akurat hingga level piksel,

pemilihan obyek yang stabil misal persimpangan jalan, distribusi titik kontrol

yang merata pada cakupan citra, serta jumlah titik kontrol yang harus sesuai

dengan tingkat orde transformasi yang akan digunakan. Pemilihan transformasi

yang digunakan harus mempertimbangkan kondisi topografi daerah kajian.

Metode transformasi meliputi transformasi secara linear, quadratic, dan

cubic. Secara umum untuk kesalahan yang sedang pada cakupan citra yang

cenderung kecil transformasi linear cukup untuk mengoreksi citra hingga

mempunyai referensi geografis ( Jensen, 2005 ). Setelah dilakukan proses koreksi

geometrik, pengembalian posisi nilai piksel dari citra yang belum terkoreksi ke

posisi setelah terkoreksi ( resampling ) dilakukan dengan interpolasi intensitas.

Interpolasi intensitas dapat dilakukan berdasar metode nearest neighbor, bilinear

interpolation, serta cubic convolution. Setiap metode mempunyai kelemahan dan

kelebihan yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan penggunaannya. Metode

nearest neighbor menghasilkan citra keluaran tanpa pengubahan nilai spektral (

Jensen, 2005). Metode tersebut sesuai untuk pengolahan citra dimana analisis

lanjutkan mendasarkan pada nilai spektral misalnya interpretasi digital.

1.6.5 Penginderaan Jauh Studi Tanah

1.6.5.1 Kelembaban Tanah Permukaan

Kelembaban tanah permukaan adalah air yang mengisi sebagian atau

seluruh pori – pori tanah yang berada diatas watertable (Jamulya dan Suratman,

1993). Dari seluruh air hujan di daerah tropis, sekitar 75% dari air hujan tersebut

masuk ke dalam tanah dalam bentuk kelembaban tanah, pada tanah tidak jenuh

dan sebagai air tanah pada tanah jenuh atau tanah berbatu. Untuk memahami

peranan tanah dalam kaitannya dengan terbentuknya kelembaban tanah perlu

terlebih dahulu diulas tentang klasifikasi lapisan tanah. Lapisan tanah dapat

diklasifikasikan menjadi dua zona (daerah) utama yaitu zona aerasi ( daerah atau

tepatnya ruangan di dalam tanah yang memungkinkan udara bebas bergerak) dan

zona jenuh (Groundwater area). Garis tinggi permukaan tanah (groundwater

table) memisahkan kedua zona tersebut. . Sistem perakaran kebanyakan tanaman

pada umumnya terbatas pada zona aerasi karena adanya gerakan udara (terutama

oksigen) di zona tersebut sehingga memungkinkan tanaman dapat tumbuh dengan

baik.

Gambar 1.6. Klasifikasi lapisan tanah menurut ilmu tanah dan ilmu hidrologi (diadaptasi dari Hewlett, 1982 dalam Asdak, 2004)

Sesuai dengan tujuan studi yang mengacu pada bagian tanah permukaan

yang merupakan bagian dari profil tanah, maka kelembaban tanah permukaan

(surface soil) tidak lepas pengaruhnya dari kelembaban tanah pada lapisan di

bawahnya (sub soil). Berdasarkan gaya terikatnya kelembaban tanah dibedakan

menjadi tiga yaitu kelembaban fisis, kelembaban kimiawi dan kelembaban

biologi. Tanah betapapun kering sebetulnya mengandung air pula. Air ini terdapat

di dalam pori – pori tanah baik dalam porsi mikro maupun makro dan ditemukan

butir – butir sebagai selaput air. Tanah yang tidak mengandung kelembaban

higroskopis sama sekali disebut “tanah kering mutlak” yang diperoleh dengan

memanaskan contoh tanah sampai suhu mencapai 110°C. Beberapa mineral

tertentu dalam zarrah tanah memiliki ikatan air dalam senyawa – senyawa mineral

disebut air hidrat (airkristal/air hablur/aqua), inilah yang disebut kelembaban

kimiawi. Ketiga macam kelembaban tersebut tidak dapat dimanfaatkan oleh

tumbuhan.

Kelembaban tanah permukaan secara fisika diklasifikasikan menjadi tiga

jenis yaitu kelembaban tanah higroskopik, air yang terjerap dari uap air di

atmosfer akibat gaya tarik – menarik dengan permukaan zarrah ( terikat oleh

“gaya hidroskopik”), kelmbaban tanah kapiler, terikat oleh gaya tegangan muka

berupa selaput berkesambungan di sekililing zarrah dan di dalam ruang (pori)

kapiler terdiri dari kapasitas maksimum kelembaban kapiler, titik kapiler lento

(atau lambat), kapasitas kapiler optimum (kapasitas iar lapang). Jenis yang ketiga

yaitu kelembaban grafitasi, tidak terikat oleh tanah melainkan teratus bebas oleh

gaya berat. Besar gaya ikat tergantung dari kelengkungan permukaan kelembaban

kapiler itu. Atau pada keadaan di tanah, gaya ini tergantung dari jumlah dan ruang

kapiler (Baver, 1956 dalam Jamulya dan Suratman, 1993).

1.6.5.2 Interaksi Tenaga Elektromagnetik dengan Tanah

Sebagian besar radiasi jatuh ke permukaan bumi akan dipantulkan atau

diserap dan hampir tidak ada yang ditransmisikan. Sifat pantulan tanah

mempunyai korelasi positif dengan panjang gelombang, dengan kata lain semakin

besar panjang gelombangnya semakin naik pantulan tenaga elektromagnetik oleh

tanah khusunya pada panjang gelombang antara 0,4 µm dan 1,0 µm.

Gambar 1.7. Pantulan tanah geluh pasiran (sandy loam) dan tanah gambut (peat) kering (Curran, 1985 dalam Kusworo, 1998)

Hoffer (1978) dalam kusworo (1998) mengatakan bahwa ada lima

karakteristik tanah yang mempengaruhi sifat pantulannya yaitu kandungan air,

kandungan bahan organic, tekstur, struktur dan oksida besi. Faktor – faktor ini

saling berhubungan seperti tekstur berhubungan dengan struktur dan kemampuan

menahan air. Tekstur lempung cenderung mempunyai struktur yang kuat dan

cenderung tinggi kemampuan menahan air atau kelembaban tanahnya. Tekstur

pasir cenderung mempunyai struktur remah dan cenderung rendah untuk menahan

air. Pada spectrum tampak mata terutama pada saluran merah ( 0,6 – 0,7 µm) dan

saluran inframerah (0,72 – 3,00 µm) kelembaban tanah mempunyai korelasi

negative dengan pantulan permukaan tanah, dengan kata lain kenaikan

kelembaban tanah akan mengurangi pantulan permukaan tanah ( Jensen 1983 dan

Curran, 1985 dalam kusworo, 1998).

Kandungan bahan organik mempunyai korelasi positif dengan rona tanah

merah dan kemampuan menahan air. Akibatnya kenaikan kandungan bahan

organic dalam tanah akan mengurangi rfleksi tanah. Oksida besi menyebabkan

tanah berwarna merah karat. Oksida besi mampu merefleksikan sinar merah (0,6-

0,7 µm) dan menyerap sinar hijau (0,5-0,6µm) (Obhukov, 1964 dan Curran,

1985).

1.6.5.3 Faktor – Fator yang Mempengaruhi Kelembaban Tanah Permukaan

Komponen tanah yang mempengaruhi kelembaban tanah permukaan

adalah ketersediaan air di dalam tanah tersebut. Ketersediaan air di dalam tanah

tergantung pada kemampuan tanah menahan air ini akan mempengaruhi

kelembaban tanah permukaan. Beberapa faktor yang mempengaruhi kelembaban

tanah permukaan adalah tekstur tanah, struktur tanah, kandungan bahan organik,

dan kedalaman solum tanah.

Tekstur tanah biasanya mengacu pada jumlah fraksi tanah yang

dikandungnya. Pengaruh tekstur tanah terhadap kemampuan menahan air terlihat

pada Gambar 1.8. Ada empat golongan tektur yang utama yaitu pasir, geluh, debu

dan lempung. Semakin halus tekstur tanahnya, semakin tinggi pula kemampuan

tanah dalam menahan air.

Struktur tanah adalah kecenderungan butir – butir tanah membentuk

gumpalan tanah atau menunukkan keremahan tanah. Struktur tanah dipengaruhi

oleh tekstur tanah, bahan organic, tipe mineral serta kegiatan biologis, terutama

kegiatan biologis jamur dan cacing tanah. Struktur tanah yang lepas – lepas dan

gembur akan mempunyai kemampuan yang rendah dalam mengikat air, sehingga

kandungan airnya rendah pula. Sedangkan tanah gumpal biasanya memiliki

kemampuan yang kuat untuk menhan air.

Gambar 1.8. Hubungan tekstur tanah dengan kelembaban tanah (adaptasi dari Buckman, 1982 dalam Restu, 1990)

Kadar bahan organik akan mempengaruhi struktur tanah dan selanjutnya

mempegaruhi porositas tanah. Bahan organic mampu mengikat tanah berstruktur

gembur atau lepas – lepas menjadi tanah berstruktur kuat dan gumpal. Dengan

demikian akan mengurangi porositas tanah dan meningkatkan kemampuan

mengikat air.

Kedalaman solum tanah mempengaruhi kemampuan tanah dalam menahan

air. Tanah yang lebih dalam akan lebih tinggi kemampuannya dalam menahan air

disbanding dengan tanah yang lebih tipis. Tanah yang dangkal biasanya

berstruktur gembur dan mudah tererosi, selain itu biasanya bervegetasi jarang

sehingga faktor pendukung penahan air berkurang.

Sejumlah faktor lainnya seperti tumbuhan dan iklim mempunyai pengaruh

yang berarti terhadap sejumlah air di dalam tanah. Penyerapan air oleh akar

tumbuhan dan kemampuan menghasilkan bahan organik merupakan faktor yang

mempengaruhi kelembaban tanah permukaan. Temperatur dan kelembaban udara

merupakan variable perubahan iklim berpengaruh terhadap kelembaban tanah

permukaan.

1.6.6 Penelitian Sebelumnya

Berdasarkan hasil penelitian (Hoffer, 1978) karakteristik pantulan yang

paling menonjol dari tanah kering yaitu kenaikan nilai spektral tanah yang seiring

dengan peningkatan panjang gelombang, terutama pada spektrum tampak dan

spektrum inframerah. Sedangkan apabila kelembaban tanah naik maka pantulan

spektral tanahnya akan turun terutama pada saluran yang mana air menyerap

tenaga elektromagnetik yaitu pada panjang gelombang 1,4 µm dan 1,9 µm. Dalam

tulisannya Hoffer (1978) menyebutkan bahwa ada lima faktor yang

mempengaruhi karakteristik pantulan spektral tanah yaitu kandungan kelembaban

tanah, bahan organik tanah, tekstur tanah, struktur tanah dan kandungan oksida

besi tanah. Kandungan kelembaban tanah yang meningkat akan menyebabkan

penurunan pantulan pada seluruh bagian reflektif, terutama pada saluran – saluran

serapan air.

Kauth dan Thomas (1976) dalam Indrawati mengembangkan suatu

transformasi yang dinamakan transformasi Tasseled Cap pada citra multisaluran

Landsat MSS. Metode tersebut oleh Crist dan Cicone (1984) dibuat model baru

sehingga dapat diterapkan pada data Landsat TM. Data dari saluran inframerah

termal diabaikan. Mereka menemukan bahwa indeks kecerahan tanah (SBI) pada

transformasi Tasseled Cap MSS tidak berkorelasi tinggi dengan transformasi

Tasseled Cap TM, namun pada pada Indeks Kehijauan Vegetasi (GVI) keduanya

mempunyai korelasi tinggi. Hasil dari modifikasi ialah tiga saluran baru dari 6

saluran asli Landsat TM yang disebut dengan sumbu kecerahan (brightness),

sumbu kehijauan (greenness) dan sumbu kebasahan (Wetness) yang kemudian

lebih dikenal disebut indeks Kebasahan Tanah. Naiknya kandungan kelembaban

tanah cenderung diasosiasikan dengan nilai sumbu kecerahan (brightness) yang

lebih rendah dan nilai sumbu kebasahan (wetness) yang tinggi.

Penelitian mengenai kelembaban tanah menggunakan teknik penisbahan

(rationing) pada saluran- saluran dari citra Landsat MSS antara saluran 5 dengan

gabungan antara saluran (4+5+6+7) dilakukan oleh Hardy (1980) . Pada spektrum

inframerah dekat dan spektrum tampak (visible), macam – macam variasi tanah

terbuka (bare soil) mempunyai peningkatan reflektivitas sejalan dengan

peningkatan panjang gelombang. Hasil penelitian menunjukkan diperolehnya nilai

koefisieen determinasi (��)=0,74 untuk tanah terbuka (bare soil) dan (��)=0,88

untuk tanah bervegatasi. Tampak bahwa pada tanah bervegatasi, variasi kecerahan

data digital Landsat MSS sangat sedikit dengan kelembaban tanah, kecuali dalam

hal tanah bervegetasi hijau yang subur. Sehingga dapat disimpulkan bahwa

adanya koreksi yang tinggi dalam penentuan (determinasi) kandungan

kelambaban tanah dengan pantulan spektral tanah baik pada tanah terbuka

maupun pada tanah bervegetasi.

Wibowo (1993)mengatakan bahwa beberapa faktor fisik tanah sangat

mungkin berpengaruh pada nilai kecerahan tanah dan juga pada hubungan yang

ada. Hal ini ditunjukkan dengan rendahnya hubungan antara tekstur tanah dengan

nilai kecerahan pada keseluruhan data. Untuk mengurangi adanya pengaruh faktor

tanah yang lain, maka data asli dipecah dalam tiga kelompok kategori warna tanah

yang bertujuan untuk mengendalikan faktor fisik tanah yang lain (kelembaban,

bahan organic dan oksida besi) yang juga berpengaruh pada nilai kecerahan tanah.

Indrawati (2001) melakukan penelitian kelembaban tanah di sebagian

daerah Yogyakarta dengan tujuan untuk mengkaji karakteristik pantulan spektral

kelembaban tanah permukaan pada data digital Landsat Thematic Mapper serta

untuk mengetahui saluran data Landsat yang terbaik untuk pengenalan

kelembaban tanah permukaan. Pengkajian dilakukan pada saluran tunggal pada

data digital multispektral Landsat TM. Metode penelitian yang digunakan adalah

analisis digital yang disertai lapangan. Analisis digital dilakukan terhadap data

digital multispectral landsat TM saluran 1, 2, 3, 4, 5 dan 7. Analisis statistik yang

digunakan adalah analisis korelasi dan regresi untuk mengetahui seberapa besar

hubungan dan bentuk dari hubungan tersebut antar kadar kelembaban tanah

permukaan dengan nilai spektral citra. Analisis selanjutnya adalah analisis

pantulan spektral tanah pada kadar kelembaban yang diwujudkan dalam kurva

pantulan spektral kelembaban tanah . Hasil penelitian menunjukkan bahwa niali

spektral tanah pada TM5 mempunyai korelasi yang tertinggi dengan kadar

kelembaban tanah permukaan dibandingkan saluran yang lain, sedangkan nilai

spektral tanah pada TM1 tidak mempunyai hubungan sama sekali dengan kadar

kelembaban tanah permukaan sehingga TM 1 tidak diikutsertakan dalam analisis

selanjutnya yaitu analisis spektral.

Wikanka (2006) menyimpulkan bahwa keterkaitan antara tranformasi

Tasseled Cap dengan obyek yaitu nilai brightness pada citra menunjukkan kondisi

daerah pertanian lahan kering ketika pencintraan dilakukan. Nilai wetness bernilai

negative menunjukkan kondisi tanah kering dan pengairan tanaman untuk

tanaman sangat bergantung kepada curah hujan, nilai greenness dapat

memperlihatkan tingkat kehijauan vegetasi. Nilai negative pada greenness

menunjukkan tidak adanya vegetasi.

Sukarman (2007) melakukan penelitian untuk menentukan hubungan

antara spektral citra Landsat-& ETM dengan beberapa sifat tanah di Kabupaten

Bogor. Analisis citra menggunakan transformasi tasseled cap yang diterapkan

pada enam saluran citra Landsat TM menjadi tiga komponen citra. Hasilnya

berupa tiga komponen citra yaitu indeks kecerahan (brightness), indeks kehijauan

(greenness), dan indeks kebasahan (wetness). Hubungan masing – masing sifat

tanah dengan ketiga komponen dilakukan melalui analisis diskriminan, variabel

bebas berupa ketiga komponen citra dan sifat tanah sebagai bariabel tak bebas.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil analisis dari citra Landsat-7 ETM

menggunakan transformasi Tasseled cap hanya mampu membedakan antara tanah

dengan sifat penciri aquic dan non aquic.

Yang et al. (2008) dalam penelitiaan yang berjudul Modified Triangle

Method To Estimate Soil Moisture Status With Moderate Resolution Imaging

Spectroradiometer (Modis) Product bertujuan untuk mengetahui hubungan antara

NDVI dan EVI ( Enhanced Vegetation Index) terhadap TVDI. Penelitian tersebut

dilakukan dengan memodifikasi metode segita antara NDVI, temperature

permukaan (TS) dan TVDI untuk estimasi kelembaban tanah pada citra MODIS.

Modifikasi metode segitiga TVDI dengan EVI dan NDVI menghasilkan hasil

yang berbeda dan saling mendukung untuk estimasi kelembaban tanah

permukaan. Gabungan hasil NDVI dan hasil EVI dapat mengetahui kelembaban

tanah permukaan pada kedalaman 10 cmdalam kondisi yang berbeda.

Tabel 1.2 Perbandingan Penelitian Dengan Penelitian Sejenis yang pernah dilakukan

No Penulis Judul Tujuan Metode Hasil

1 Hardy

(1980)

Survey of Methods

for Determination of

Soil Moisture Content

by Remote Sensing

Methods

Mengetahui sifat – sifat pantulan

kelembaban tanah permukaan

pada tanah terbuka dan tanah

yang bervegetasi

Teknik penisbahan

saluran (band rationing)

pada saluran 5 dan

gabungan antara saluran

(4+5+6+7)

Koreksi yang tinggi dalam penentuan

(determinasi) kandungan kelembaban

tanah dengan pantulan spektral tanah

baik pada tanah terbuka maupun tanah

bervegetasi

2 Like

Indrawati

(2001)

Karakteristik pantulan

Spektral Kandungan

Kelembaban Tanah

Permukaan pada data

digital multispektral

Landsat TM

Mengkaji karakteristik pantulan

spektral kelembaban tanah

permukaan pada data digital

landsat TM serta untuk

mengetahui saluran data landsat

yang terbaik untuk pengenalan

kelembaban tanah permukaan.

Mengkaji saluran

tunggal pada data

digital Landsat TM dan

kerja lapangan

kemudian dilakukan

analisis statistik untuk

mengetahui hubungan

kelembaba tanah

permukaan dengan nilai

spektral pada citra

Nilai spektral tanah pada TM5

mempunyai korelasi yang tertinggi

dengan kadar kelembaban tanah

permukaan, sedangkan nilai spektral

tanah pada TM 1 tidak mempunyai

hubungan sama sekali dengan kadar

kelembaban tanah permukaan

sehingga TM1 tidak diikutsertakan

dalam analisis selanjutnya yaitu

analisis spektral.

Lanjutan Tabel 1.2

3 Ketut

Wikanka

(2006)

Analisis perubahan

luas pertanian lahan

kering menggunakan

transformasi tasseled

cap studi kasus :

Kawasan Puncak-

Jawa Barat

Analisis data penginderaan jauh

Landsat-ETM untuk memonitor

pertanian lahan kering di

Kawasan Puncak periode Mei –

Desember 2001.

Klasifikasi tutupan

lahan dan penggunaan

lahan dengan algoritma

maximum likelihood

dan transformasi

Tasseled Cap

Pertambahan luas secara signifikan

pada luas lahan pertanian kering

Nilai indeks pada transformasi

tasseled cap berkaitan dengan kondisi

tanah dan atau penggunaan lahan

4 Nurhayati

(2014)

Pemanfaatan citra

Landsat TM untuk

identifikasi

karakteristik pantulan

spektral kelembaban

tanah permukaan

Studi kasus :

Sebagian Kabupaten

Klaten

Mengetahui karakteristik pantulan

spektral tanah permukaan pada

kondisi kelembaban tanah yang

berbeda pada citra Landsat TM.

Mengetahui hubungan

kelembaban tanah permukaan

actual dengan nilai spektral pada

citra Landsat TM.

Mengetahui saluran spektral

terbaik untuk identifikasi

kelembaban tanah permukaan.

Pengolahan citra digital

dengan menerapka

transformasi indeks

kebasahan (wetness ),

kerja lapangan dan

analisis statistik

Rencana hasil penelitian : Peta

estimasi agihan kelembaban tanah

permukaan sebagian kabupaten klaten

dan hubungan antara nilai spektral

pada citra dan kelembaban aktual.

1.6.7 Kerangka Pemikiran

Kandungan air dalam tanah merupakan salah satu kunci variabel dalam

proses hidrologi yang berperan penting dalam menentukan ketersediaan air dalam

tanah sebagai unsur yang fundamental. Ketersediaan air tanah dalam jumlah yang

cukup sangat berguna bagi pertumbuhan suatu tanaman atau vegetasi, walaupun

kemampuan tanah dalam menahan air dapat bervariasi menurut fisik tanahnya.

Mengidentifikasi kelembaban tanah melalui data penginderaan jauh sangat

bermanfaat untuk menekan operasional dan biaya serta menambah efektivitas.

Selain itu dengan ketersediaan data penginderaan jauh memungkinkan dilakukan

penelitan pada cakupan wilayah yang luas.

Kelembaban tanah berkaitan dengan kapasitas tanah untuk mengikat dan

menyimpan air, semakin tinggi jumlah air dalam tanah maka semakin tinggi pula

kadar kelembaban dalam tanah. Kandungan air di dalam tanah tersebut akan

menentukan sifat pantulan dan pancaran terhadap panjang gelombang tertentu.

Pada dasarnya penentuan kelembaban tanah dengan teknik penginderaan jauh

adalah pendeteksian karakteristik permukaan tanah yang dipengaruhi oleh

kandungan kelembaban tanah yang ada dibawah permukaan tanah dengan

memanfaatkan berbagai daerah spektrum yang mempengaruhi respon spektral

tanah pada kondisi kelembaban tanah yang berbeda.

Tanggapan spektral dari tutupan obyek permukaan yang terekam seperti

kondisi fisik tanah dapat memberikan kenampakan citra yang khas karena faktor

kandungan air dalam tanah tersebut secara tidak langsung dapat menimbulkan

nilai pantulan spektral yang berbeda pula. Sifat dari pantulan tanah memiliki

korelasi yang positif dengan panjang gelombangnya yang artinya semakin besar

panjang gelombang maka pantulan tenaga elektromagnetik oleh tanah juga

semakin besar pada kondisi objek dan panjang gelombang yang berbeda, tenaga

elektromagnetik yang dipantulkan ke objek akan berbeda tergantung pada jenis

materi dan kondisinya. Tanah yang kering akan memiliki reflektansi yang tinggi

daripada tanah basah pada spektrum tampak dan inframerah. Sebaliknya tanah

yang basah atau lembab, pada citra akan berona gelap dikarenakan kandungan air

yang ada dalam tanah tersebut cenderung menyerap tenaga elektromagnetik dari

matahari sehingga semakin banyak kadar air dalam tanah maka pantulan spektral

yang dipantulkan oleh tanah tersebut semakin rendah.

Data penginderaan jauh yang digunakan dalam penelitian ini adalah citra

Landsat TM. Landsat TM dipilih karena menyajikan data multispektral, Citra

Landsat TM memiliki 7 saluran terdiri dari tiga saluran tampak, saluran

inframerah dan saluran inframerah thermal. Saluran – saluran tersebut memiliki

kepekaan tertentu dalam menanggapi respon spektral tanah. Pada saluran biru

biasa diaplikasikan untuk pemetaan tubuh air dan pembedaan tanah dan vegetasi,

saluran hijau digunakan untuk analisis puncak pantulan vegetasi, saluran merah

memiliki kepekaan terhadap klorofil vegetasi, saluran inframerah dekat untuk

analisis biomassa vegetasi dan identifikasi tanaman serta memperkuat kontras

tanaman-tanah dan lahan air, saluran inframerah tengah untuk penentuan jenis

tanaman, analisis kandungan air pada tanaman dan kondisi kelembaban tanah,

saluran tujuh digunakan untuk pemisahan formasi batuan. Pertimbangan

pemilihan data citra yaitu pada waktu perekaman citra, dipilih pada musim

kemarau dengan asumsi pada musim kemarau tanah permukaan yang terbuka

lebih terlihat jelas.

Dalam melakukan penelitian identifikasi karakteristik pantulan spektral

kelembaban tanah permukaan ini daerah yang dipilih sebagai objek penelitian

yaitu sebagian kabupaten Klaten. Lebih spesifik lagi penelitian dilakukan pada

daerah lahan pertanian. Lahan pertanian memiliki potensi tergenang oleh air yang

diakibatkan dari keadaan cuaca dan kandungan kelembaban tanah yang jenuh air

sehingga pengelolaan lahan pertanian pada musim kemarau dan hujan memiliki

perbedaan kelembaban tanah. Pada penelitian ini dilakukan pada musim kemarau

diasumsikan pada waktu tersebut lahan pertaniannya tidak ditanami atau dalam

masa bera, sehingga didapatkan objek tanah permukaan atau tanah terbuka sesuai

dengan tujuan penelitian.

Informasi pantulan spektral kelembaban tanah diperoleh dengan

menerapkan transformasi indeks kebasahan pada citra Landsat TM yang telah

dipisahkan antara objek tanah dengan vegetasi dan air. Hal tersebut dilakukan

dengan tujuan agar nilai spektral dari objek vegetasi dan air tidak ikut terproses.

Data hasil dari transformasi tersebut nantinya akan diklasifikasikan dan dijadikan

sebagai acuan penentuan sampel untuk pengambilan data di lapangan.

Pengambilan data saat survey lapangan dilakukan dengan metode purposive

sampling.

Untuk mengetahui keterkaitan antara pantulan spektral kelembaban tanah

permukaan dengan kelembaban tanah aktual dilakukan analisis karakteristik

spektral. Analisis statistik ditujukan untuk mengtahui hubungan kelembaban tanah

permukaan dengan nilai pantulan spektral hasil transformasi dan pada masing –

masing saluran. Analisis ini sekaligus dapat digunakan untuk menetapkan saluran

spektral mana yang memiliki kontras tertinggi pantulan spektral pada tingkat

kelembaban tanah tertentu.

Gambar 1.9. Diagram alir kerangka pemikiran

Citra Penginderaan Jauh

Citra Landsat TM

Indeks Kebasahan

Saluran Tunggal Citra Landsat TM

Nilai Spektral

Peta Estimasi Kelembaban Tanah Permukaan Sebagian Kabupaten Klaten

Hubungan nilai spektral dan kelembaban tanah permukaan

Analisis Statistik

Kelembaban Tanah Permukaan

Tanah

1.6.8 Batasan Istilah

Data digital : data yang ditampilkan, direkam dan disimpan dalam

notasi biner (Jensen,1986)

Histogram : tampilan secara grafik dari seperangkat data

memperlihatkan frekuensi nilai piksel (Currat, 1985 dengan perubahan)

Indeks kebasahan (wetness index) : transformasi citra hasil modifikasi

Tasseled Cap yang diterapkan untuk citra Landsat TM saluran 1 – 5 dan 7

secara bersamaan untuk mendapatkan citra baru yang menonjolkan

informasi kebasahan (Jensen, 1998)

Kelembaban Tanah : air yang mengisi sebagian atau seluruh pori – pori

tanah yang berada diatas water table (Jamulya dan Suratman Wosro S.,

1993)

Kurva spektral : grafik pantulan spektral suatu obyek sebagai fungsi

panjang gelombang (Lillesand dan Kiefer, 1979)

Nilai spektral : Nilai digital pada computer untuk pemrosesan secara

digital, yang merupakan nilai dari energy yang dipantulkan dan diemisikan

dari permukaan bumi dan dicatat oleh sensor penginderaan jauh (Jensen,

1986)

Pantulan (reflektansi) : Perbandingan antara tenaga yang dipantulkan

oleh obyek terhadap seluruh tenaga yang diterima oleh obyek tiap satuan

luas (Sutanto, 1986)

Pantulan spektral : perbandingan radiasi spektral obyek dengan iradiasi

yang datang ke obyek pada suatu julat panjang gelombang ( Slater, 1980)

Pola Spektral : Karakteristik spektral yang dinyatakan dalam dua dimensi

yaitu dimensi nilai digital atau vector tiap piksel berdasarkan 2 atau 3

saluran yang berbeda (Sutanto, 1986)

Respon spektral : merupakan respon atau tanggapan material sebagai

fungsi dari panjang gelombang yang terjadi pada energy elektromagnetik,

khusunya energy yang dapat diukur pada waktu dipantulkan dan

dipancarkan oleh material (kombinasi dari Jensen, 1986 danSwain &

Davis, 1978)