i

Halaman Judul

ESTIMASI PRODUKSI PADI SAWAH BERDASARKAN

METODE ENHANCED VEGETATION INDEX (EVI)

MAKSIMUM PADA CITRA LANDSAT 8

DI KABUPATEN BANYUMAS

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan

Mencapai derajat Sarjana S-1

Fakultas Geografi

Diajukan oleh:

Fita Anggraini Yuliana

E100181058

FAKULTAS GEOGRAFI

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

ii

Kamis

04 April 2019

iii

iv

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu Perguruan

Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat

yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis

diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, 04 April 2019

Fita Anggraini Yuliana

v

HALAMAN PERSEMBAHAN

MOTTO

Hiduplah sederhana Berjalanlah dengan rendah hati

Dan lakukan semua hal karena Allah SWT

PERSEMBAHAN

Alhamdillahirobbil’alamin, hanya atas rahmat, karunia seta izin Allah SWT penelitian ini dapat terselesaikan.

Karya ini saya persembahkan untuk Ibu dan Bapak tercinta.

Semoga setiap peluh dan keringat yang telah jatuh dalam perjuanganmu, menjadi sungai untukmu di Jannah nanti.

vi

ESTIMASI PRODUKSI PADI SAWAH BERDASARKAN METODE

ENHANCED VEGETATION INDEX (EVI) MAKSIMUM

PADA CITRA LANDSAT 8

DI KABUPATEN BANYUMAS

Fita Anggraini Yuliana1, Agus Anggoro Sigit

2

1Mahasiswa Fakultas Geografi Universitas Muhammadiyah Surakarta

2Dosen Fakultas Geografi Universitas Muhammadiyah Surakarta

Email:fitayuliana95@gmail.com

ABSTRAK

Permasalahan ketahanan pangan yang terjadi di Kabupaten Banyumas, salah

satunya ialah pada tingkat produksi padi sawah. Produksi padi yang dihasilkan

berfluktuasi namun cenderung menurun dikala peningkatan laju pertumbuhan

penduduk. Kondisi tersebut mendesak penggunaan pengetahuan serta teknologi

terkini yaitu Penginderaan Jauh dan data citra satelit. Berdasarkan hal tersebut

penelitian ini dilakukan. Tujuanya ialah (1) Mengetahui fase pertumbuhan padi

sawah.(2) Mengetahui penggunaan metode EVI Maksimum untuk mengestimasi

produksi padi. (3) Menganalisis ketepatan estimasi produksi padi. Penelitian ini

menggunakan metode Enhanced Vegetation Index (EVI) yang diterapkan pada

citra satelit Landsat 8 dan menjadikan variasi nilai EVI sebagai sumber analisis

pengolahan data. Metode stratified proportional sampling digunakan pada tahap

pengambilan sampel dan survei lapangan. Hasil penelitian ini yaitu pertama, fase

pertumbuhan padi dikelaskan menjadi 4 sesuai nilai EVI yaitu fase air -0,77 -

0,196, fase vegetatif 0,196 - 0,726, fase generatif 0,726 - 0,217, dan fase bera

0,197 - 0,216, dengan nilai overall acuracy sebesar 80,20 % dan nilai ketepatan

koefisien Cohen’s Kappa sebesar 0,7 %, yang berarti nilai keeratan kesepakatan

disetiap fase kuat (good). Kedua, estimasi produksi padi yaitu 149.120 Ton, yang

didasarkan pada hasil perkalian antara luas panen (fase generatif) dan nilai

produktifitas. Ketiga, hasil uji ketepatan perbandingan estimasi produksi padi

sawah dengan berdasar pada metode EVI di Kabupaten Banyumas yaitu sebesar

101,05 %.

Kata Kunci : EVI, Fase pertumbuhan padi, Produksi padi

vii

THE PADDY PRODUCTION ESTIMATION

BASED ON MAXIMUM ENHANCED VEGETATION INDEX (EVI)

USING LANDSAT 8 SATELLITE IMAGES

IN BANYUMAS REGENCY

Fita Anggraini Yuliana1, Agus Anggoro Sigit

2

1Undergraduate Student at the Faculty of Geography,

Universitas Muhammadiyah Surakarta 2Lecturer at the Faculty of Geography, Universitas Muhammadiyah Surakarta

Email:fitayuliana95@gmail.com

ABSTRACT

One of the problems concerning food security existing in Banyumas Regency is

the level of paddy production. The production of rice produced fluctuates but

tends to decrease when the rate of population growth increases. This condition

demands the use of the latest knowledge and technology, namely Remote Sensing

and satellite imagery data. Grounded on such an explanation, the research was

conducted. The purpose of research is: (1) To find out the growth phase of paddy.

(2) To find out the results of using the Maximum EVI method to estimate paddy

production. (3) To analyze the accuracy of paddy production estimation. The

research used the Enhanced Vegetation Index (EVI) method applied to Landsat 8

satellite images and made the variations of EVI value as a source of data

processing analysis. The proportionate stratified sampling method was used at the

sampling and in the field survey stage. The results of this research are first, the

growth phase of the paddy was categorized into four (4) classes, namely water

phase at -0.77 - 0.196, vegetative phase at 0.196 - 0.726, generative phase at 0.726

- 0.217, and fallow phase at 0.197 - 0.216, with overall accuracy value at 80.20

%, and which value of the Cohen’s Kappa coefficient accuracy value is 0.7%,

meaning that the closeness value of the agreement in each phase is strong (good).

Second, the estimation of rice production is 149.120 tons, which is based on the

results of multiplication between the harvest area (generative phase) and

production value. Third, the results of the test of the accuracy of the comparison

of estimates of paddy rice production based on the EVI method in Banyumas

Regency, which amounted to 101.05%.

Keywords: EVI, growth phase of paddy, paddy production

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb.

Alhamdulillahirobil ‘alamin, hanya kepada Allah SWT penulis

panjatkan puji syukur atas karunia, limpahan rahmat, hidayah dan inayah-Nya

seheninggi penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Analisis Estimasi

Tingkat Produksi Padi Sawah Berdasarkan Metode Enhanced Vegetation Index

(EVI) Maksimum pada Citra Landsat 8 di Kabupaten Banyumas”. Skripsi ini

disusun dan diajukan guna memenuhi syarat untuk menyelesaikan studi pada

jenjang sarjana di Fakultas Geografi Program Studi Geografi, Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Penyelesaian skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan dan

dorongan yang sangat berarti bagi penulis. Untuk itu pada kesempatan ini penulis

ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Bapak Drs Yuli Priyana, M.Si selaku Dekan Fakultas Geografi, Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan kesempatan kepada

penulis untuk menimba ilmu pengetahuan.

2. Bapak Drs. Priyono, M.Si selaku Wakil Dekan Bidang Akademik Fakultas

Geografi, Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan

arahan kiat belajar di Fakultas Geografi.

3. Bapak Agus Anggoro Sigit, S.Si.,M.Sc selaku Dosen Pembimbing Skripsi

dalam penyusunan skripsi ini yang telah memberikan arahan, dan motivasi

selama proses awal sampai dengan akhir penyusunan skripsi.

4. Bapak Aditya, S.Si., M.Sc, Ph.D. selaku Dosen Penguji Skripsi yang telah

memberikan masukan dalam penyusunan skripsi.

5. Bapak Choirul Amin, S.Si, M.Si. selaku Dosen Penguji Skripsi yang telah

memberikan masukan dalam penyusunan skripsi.

6. Seluruh Dosen serta pihak dari Fakultas Geografi yang telah memberikan

bantuan selama kuliah.

ix

7. Kedua orangtua penulis Bapak Mohamad Sukur dan Ibu Masriyah yang

selalu senantiasa mendoakan, mendampingi, dan menjadi sumber motivasi

terbaik bagi penulis dalam melakukan segala hal.

8. Kakak peneliti Fajar Nurochman yang senantiasa juga mendoakan, dan

memotivasi peneliti agar selalu semangat dalam meraih mimpi.

9. Teman – teman satu angkatan belajar di Fakultas Geografi Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang telah bersama – sama saling memberi

semangat satu sama lain.

10. Seluruh pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan penelitian

skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Semoga Allah SWT

membalas segala kebaikan yang telah diberikan.

Peneliti menyadari bahwa penyusunan penelitian ini masih banyak

kekurangan karena keterbatasan dan kemampuan peneliti, untuk itu peneliti

mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari semua pihak guna

perbaikan selanjutnya. Semoga penelitian ini dapat bermanfaat untuk kajian dan

penelitian berikutnya. Amin.

Wassalamu’alaikum wr.wb

Surakarta, 04 April 2019

Peneliti,

Fita Anggraini Yuliana

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................................... iii

PERNYATAAN................................................................................................................ iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ....................................................................................... v

INTISARI ......................................................................................................................... vi

ABSTRACT ..................................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR .................................................................................................... viii

DAFTAR ISI...................................................................................................................... x

DAFTAR TABEL .......................................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

A. Latar Belakang ............................................................................................................. 1

B. Perumusan Masalah ..................................................................................................... 7

C. Tujuan Penelitian ......................................................................................................... 7

D. Kegunaan Penelitian .................................................................................................... 8

E. Telaah Pustaka dan Penelitian Sebelumnya .............................................................. 9

1.1 Tanaman Padi ..................................................................................................... 9

1.1.1 Sejarah Padi ....................................................................................................... 9

1.1.2 Jenis Varietas Padi .......................................................................................... 10

1.1.3 Fase Pertumbuhan Padi ................................................................................... 11

1.1.4 Produktivitas dan Produksi Padi ..................................................................... 17

1.2 Penginderaan Jauh................................................ Error! Bookmark not defined.

1.2.1 Pengertian Penginderaan Jauh ......................................................................... 18

1.2.2 Elemen – Elemen Penginderaan Jauh .............................................................. 19

1.3 Citra Satelit Landsat ......................................................................................... 20

1.3.1 Sensor Pencitra pada Satelit LDCM (LANDSAT-8) ...................................... 22

1.3.2 Kelebihan dan Kekurangan Satelit LDCM (LANDSAT-8) . Error! Bookmark

not defined.

1.4 Indeks Vegetasi (Vegetation Index) .................................................................. 26

1.5 Konsep Geografi ................................................................................................ 26

1.6 Penelitian Sebelumnya ..................................................................................... 30

xi

1.7 Kerangka Penelitian......................................................................................... 32

BAB II Metode Penelitian ............................................................................................. 34

1. Populasi atau Objek Penelitian .......................................................................... 34

2.Metode Pengambilan Sampel .............................................................................. 34

3.Metode Pengumpulan Data ................................................................................. 37

4.Instrumen dan Bahan Penelitian ........................................................................ 37

4.1 Alat .................................................................................................................... 37

4.2 Bahan ................................................................................................................ 38

5. Teknik Pengolahan Data .................................................................................... 38

5.1 Tahap persiapan ................................................................................................ 38

5.2 Tahap pelaksanaan ............................................................................................ 38

5.2.1Tahap pra lapangan ........................................................................................... 39

5.2.2 Tahap survei lapangan ..................................................................................... 39

5.3 Tahap pasca lapangan ...................................................................................... 42

6. Metode Analisis Data .......................................................................................... 42

6.1 Analisis deskriptif kualitatif .......................................................................... 42

6.2 Analisis data perhitungan produksi padi ........................................................ 43

6.3 Analisis ketepatan estimasi produksi padi sawah dengan menggunakan

metode EVI maksimum.….…………………………………………………………45

F. Diagram Alir Penelitian.......................................................................................... 47

BAB III DESKRIPSI GEOGRAFIS DAERAH PENELITIAN ................................. 48

3.1 Kondisi Fisik .................................................................................................. 48

3.1.1 Letak, Luas dan Batas Wilayah ..................................................................... 48

3.2 Geologi dan Geomorfologi ........................................................................... 50

3.2.1 Geologi .......................................................................................................... 50

3.2.2 Geomorfologi ................................................................................................ 52

3.3 Iklim ............................................................................................................. 54

3.4 Tanah ............................................................................................................. 56

3.5 Penggunaan Lahan ........................................................................................ 56

3.6 Kondisi Demografi ....................................................................................... 59

3.6.1 Kependudukan .............................................................................................. 59

3.6.2 Sosial ............................................................................................................. 61

BAB IV HASIL PENELITIAN ...................................................................................... 62

xii

4.1 Fase Pertumbuhan Padi Sawah berdasarkan Nilai EVI di Kabupaten

Banyumas .................................................................................................................. 62

4.1.1 Transformasi indeks vegetasi EVI ................................................................ 62

4.1.2 Pemodelan fase tumbuh beradasarkan EVI .................................................. 63

4.1.3 Peta fase tumbuh padi beradasarkan EVI ..................................................... 66

4.1.4 Ketepatan fase tumbuh padi beradasarkan EVI ............................................ 75

4.2 Hasil Estimasi Produksi Padi Sawah di Kabupaten Banyumas berdsarkan

EVI………………… ................................................................................................ 81

4.2.1 Estimasi Rata – rata Panen Padi ................................................................... 81

4.2.2 Estimasi Produktifitas Padi .......................................................................... 84

4.2.3 Estimasi Produksi Padi................................................................................. 85

4.3 Uji Ketepatan Estimasi Produksi Padi Sawah dengan menggunakan Metode

EVI Maksimum di Kabupaten Banyumas ……………… ........................................ 87

BAB V ANALISIS DAN PEMBAHASAN .................................................................... 90

5.1 Fase Pertumbuhan Padi Sawah berdasarkan Nilai EVI di Kabupaten

Banyumas .................................................................................................................. 90

5.1.1 Transformasi indeks vegetasi EVI ................................................................. 90

A. Sumber data untuk transformasi indeks vegetasi EVI .................................. 90

B. Transformasi indeks vegetasi EVI ................................................................ 92

5.1.2 Peta fase tumbuh padi beradasarkan EVI ..................................................... 97

5.1.3 Akurasi fase tumbuh padi beradasarkan EVI .............................................. 101

5.2 Hasil Estimasi Produksi Padi Sawah di Kabupaten Banyumas berdsarkan

EVI………………… .............................................................................................. 104

5.2.1 Estimasi Rata – rata Panen Padi ................................................................. 104

5.2.2 Estimasi Produksi Padi............................................................................... 105

5.3 Uji Ketepatan Estimasi Produksi Padi Sawah dengan menggunakan Metode

EVI Maksimum di Kabupaten Banyumas ……………… ...................................... 107

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 111

6.1 Kesimpulan ................................................................................................. 111

6.1 Saran ........................................................................................................... 112

DAFTAR PUSTAKA

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Daftar Kabupaten dengan Jumlah Penduduk dan Laju Pertumbuhan Penduduk

Tertinggi di Provinsi Jawa Tengah, 2015, 2016, dan 2017……………………2

Tabel 1.2. Klasifikasi Tanaman Padi …………………………………………….……….8

Tabel 1.3. Parameter – parameter Orbit Satelit Landsat-8………………….……...........21

Tabel 1.4. Penelitian – penelitian Sebelumnya ………….…………………………........31

Tabel 2.1. Kriteria Nilai EVI Fase Pertumbuhan Padi………….………………..............35

Tabel 2.2. Jumlah Sampel Nilai EVI di Citra Satelit………….………………................36

Tabel 2.3. Ketentuan Kelas Produksi Padi………….…………………………................40

Tabel 2.4. Jumlah Sampel di Lapangan………….…………………………....................41

Tabel 3.1. Curah Hujan dari Stasiun Penak.aran Hujan di Kabupaten Banyumas Tahun

2015………………………………………………………………………………………55

Tabel 3.2.Jumlah Penduduk Menurut Kelompok Umur dan Jenis Kelamin di Kabupaten

Banyumas Tahun 2015…………………………………………………………………...60

Tabel 3.3. Indeks Pembangunan Manusia Kabupaten Banyumas Tahun 2012 – 2017

……………………………………………………………………………………………61

Tabel 4.1. Daftar Waktu Perekamaran Citra Satelit 8 di Kabupaten Banyumas…….......62

Tabel 4.2. Rentang Nilai EVI terhadap Fase Pertumbun Padi……………………..……64

Tabel 4.3. Representasi Kenampakan Fase Tumbuh di Citra ………….……………...65

Tabel 4.4. Nilai Koefisien Cohen’s Kappa……………………………….……………...75

Tabel 4.5. Hasil Survei Lapangan Fase Tumbuh Padi…………………………………..76

Tabel 4.6. Ketepatan Fase Tumbuh Padi berdasarkan EVI………………………………81

Tabel 4.7. Nilai Ubinan berdasarkan Survei Lapangan…………………………………82

Tabel 4.8. Luas Fase Pertumbuhan Padi Periode MT 1…………………………………86

Tabel 4.9. Ketepatan Perbandingan Estimasi Produksi Padi di Kabupaten Banyumas.....88

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Grafik Laju Pertumbuhan Penduduk Provinsi Jawa Tengah………...……...2

Gambar 1.2. Provinsi dengan Produksi Padi Terbesar 2017….………….………..……...4

Gambar 1.3. Produksi Padi Sawah Tahun 2013 – 2017 Kab. Banyumas…….…………...4

Gambar 1.4. Fase/Stadia Vegetatif ………………………………………........................12

Gambar 1.5. Fase/Stadia Generatif ……………………………………………………...14

Gambar 1.6. Elemen – elemen Penginderaan Jauh ………………………………….….19

Gambar 1.7. Gambaran pencitraan permukaan Bumi dengan Satelit Landsat-8 di orbit..21

Gambar 1.8. Spesifikasi Kanal Spektral Sensor Pencitra Landsat-8……………………23

Gambar 1.9. Perbandingan Spektral Sensor Pencitra OLI/Landsat-8 dan ETM+.………23

Gambar 1.10. Pandangan Skematik Rancangan Instrument (Sensor Pencitra)…………..24

Gambar 2.1. Diagram Alir Penelitian……..……………………………………………...47

Gambar 3.1. Peta Administrasi Kabupaten Banyumas…………………………………..49

Gambar 3.2. Peta Geologi Kabupaten Banyumas………………………………………..51

Gambar 3.3. Peta Kemiringan Lereng Kabupaten Banyumas…………………………...53

Gambar 3.4. Peta Penggunaan Lahan Kabupaten Banyumas…………………………...58

Gambar 4.1. Grafik Korelasi Umur Padi dengan Nilai EVI di Kabupaten Banyumas…..64

Gambar 4.2. Kurva Pertumbuhan Padi Berdasarkan Nilai EVI………………………….65

Gambar 4.3. Peta Fase Pertumbuhan Padi Periode 05 Januari 2015 di Kabupaten

Banyumas………………………………………………………………………………...67

Gambar 4.4. Peta Fase Pertumbuhan Padi Periode 21 Januari 2015 di Kabupaten

Banyumas…………………………………………………………………………….…..68

Gambar 4.5. Peta Fase Pertumbuhan Padi Periode 06 Februari 2015 di Kabupaten

Banyumas………………………………………………………………………………...69

Gambar 4.6. Peta Fase Pertumbuhan Padi Periode 22 Februari 2015 di Kabupaten

Banyumas………………………………………………………………………………...70

Gambar 4.7. Peta Fase Pertumbuhan Padi Periode 10 Maret 2015 di Kabupaten

Banyumas………………………………………………………………………………..71

xv

Gambar 4.8. Peta Fase Pertumbuhan Padi Periode 26 Maret 2015 di Kabupaten

Banyumas………………………………………………………………………………..72

Gambar 4.9. Peta Fase Pertumbuhan Padi Periode 11 April 2015 di Kabupaten

Banyumas………………………………………………………………………………...73

Gambar 4.10. Peta Fase Pertumbuhan Padi Periode 27 April 2015 di Kabupaten

Banyumas………………………………………………………………………………...74

Gambar 5.1. Fase Vegetatif……..………………………………………………………..95

Gambar 5.2. Fase Generatif………………………………………………………………96

Gambar 5.3. Fase Bera……………………………………………………………….…..97

Gambar 5.4. Uji Akurasi Fase Pertumbuhan Padi…………………………...…………103

Gambar 5.5. Grafik Perbandingan Produksi Olah dan Produksi BPS……...…………..109