12

III. METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian dilaksanakan pada bulan November 2020 sampai bulan

Januari 2021 yang bertempat di Desa Pagergunung, Kecamatan Wajak,

Malang dan Laboratorium Bioteknologi Universitas Muhammadiyah

Malang.

3.2 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi Drone, software

ArcGIS, software MetaShape software Quantum GIS, Bagan Warna Daun,

klorofil meter SPAD, alat tulis kantor (ATK), alat dokumentasi, papan plot,

mortal matir, gelas kimia, pipet ukur, karep hisap, labu takar, corong kaca,

erlenmeyer, tabung reaksi, kuvet, spektrofotometer, buret, statif, set

destilasi, set destruksi, pemanas dan klem.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi jagung, daun

jagung, Aseton 80%, kertas saring, serbuk katalis, H2SO4, HCL, NaOH,

indikator PP, dan aquades.

3.3 Pelaksanaan penelitian

Metode pengambilan data dilakukan dengan pengoperasian UAV

dan klorofil meter SPAD, untuk difoto dan gambarnya terekam dalam

kamera dan diolah menggunakan software ArcGIS, software Quantum GIS,

sedangkan software MetaShape untuk melihat hasil foto udara.

Pengumpulan data sampel dilakukan dengan metode survei, observasi serta

13

dilanjutkan dengan pengambilan citra menggunakan UAV, pengukuran

daun menggunakan Klorofil meter SPAD, dan pengujian klorofil daun, dan

kadar nitrogen dilakukan di Laboratorium. Cara kerja penelitian: (1)

Pengukuran dengan klorofil meter SPAD, (2) Perancangan pengambilan

citra foto udara UAV, (3) Penentuan uji klorofil daun, (4) Penentuan uji

kadar nitrogen, dan (5) Analisis data.

3.3.1 Klorofil meter SPAD

Metode pengukuran kandungan klorofil yang terkandung pada daun

jagung diukur menggunaan alat yang disebut klorofil meter SPAD yang

dapat menentukan jumlah klorofil dalam daun tanaman jagung. Untuk

pengukuran klorofil daun di lapangan, di ukur kondisi fisik sampel berupa

8 sampel dalam setiap petak (Jumlah keseluruhan 3 petak untuk total terdiri

dari 24 sampel). Adapun teknik pengukuran klorofil yang dilakukan selama

di lapangan yaitu pengukuran dilakukan pada masing-masing titik sampel

yang sudah dipilih.

Setiap tanaman diambil satu helai daun yang akan diukur kadar

klorofilnya. Sensor SPAD ditempatkan dibagian daun yang dijadikan

sebagai pengukuran yaitu pada daun bagian atas dan pada daun bagian

bawah yang terletak ujung, tengah, dan pangkal daun jagung dan

menghindari tulang daun (Jumlah total keseluruhan pengukuan 6 titik) yang

dirata-ratakan sehingga dapat diasumsikan bahwa data yang diukur adalah

sama dalam satu daun tanaman tersebut agar lebih akurat. Pengukuran

14

klorofil daun pada penelitian ini, dilakukan pada pagi hari pada rentang

waktu 08.00 – 10.00 (WIB). Pemilihan tanaman sampel secara acak dan

Pengambilan data sampel sesuai dengan titik tanaman pada masing-masing

petakan.

3.3.2 Perancangan Pengambilan Citra Foto Udara Drone

Jalur Terbang

Pengkalibrasian kamera dilakukan agar dapat menentukan posisi

kamera dalam mengambil citra objek. Dimana, pengkalibrasian ini dapat

mengorientasi atau mengarahkan kamera sehingga memiliki jalur terbang

yang teratur dengan tujuan memudahkan penganalisisan sesuai urutan jalur

foto. Ketinggian kamera dalam megambil data citra adalah 60 meter.

Spesifikasi drone DJI Phantom 4 Advance

Gambar 1. Drone DJI Phantom 4 Advance

Perekaman dan pengambilan data citra menggunakan drone DJI

Phantom 4 Advance. Penggunaan drone pada pemetaan harus berdasarkan

spesifikasi yang tepat untuk digunakan dalam pemetaan seperti gambar 1.

15

Spesifikasi drone DJI Phantom 4 Advance pada gambar 1 yaitu memiliki

tingkat akurasi GPS yang sangat baik. Selain akurasi, spesifikasi lainnya

adalah kamera. Drone DJI Phantom 4 Advance itu sendiri menggunakan

kamera sentera double 4k yang digunakan untuk pemetaan foto udara

mapping yang memiliki sensor NIR yang dapat mengukur tingkat kehijauan

daun. Kemampuan terbang yang tangguh dan handal minimal 20 menit

dalam ukuran luas lahan lebih dari 20 ha menjadi kelebihan tersendiri dari

drone DJI Phantom 4 Advance.

Pengambilan Data Citra Berbagai Arah dan Pengambilan Data

Lapangan

Pengambilan data citra juga dilakukan sebanyak satu kali dalam

berbagai arah agar mendapatkan gambar dari banyak sisi sehingga proses

dense cloud dapat dilakukan. Pengambilan data citra menggunakan filter

lensa kamera SENTERA, dengan ketinggian terbang 210 fit, kecepatan

terbang 5 mph, pertampalan Front Overlap 82% dan Side Overlap 84%, arah

penerbangan -175º, jumlah foto RGB 77, dan waktu terbang 8 menit 16

detik. Perekaman dan pengambilan data dilakukan ketika jagung berumur

50 HST. Nilai pengukuran klorofil dan kadar nitrogen yang akan di uji di

laboratorium pada saat 50 HST. Pengukuran dilakukan pada pagi hari 08.00

- 09.00 karena pada saat pagi hari tanaman akan memproduksi klorofil dala

jumlah yang banyak.

16

Tahap Alignment

Tahap ini dapat melakukan proses pencocokan citra atau

penyelarasan untuk setiap gambar agar gambar yang dihasilkan dapat

digunakan pada software ArcGIS, software Quantum GIS, dan software

MetaShapes.

Tahap Membentuk Dense Point Cloud

Pada tahap ini dense point cloud gambar-gambar yang memiliki

tekstur dapat dimodelkan sehingga terbentuk gambar 3D sesuai keadaan

atau objek sebenarnya. Gambar 3D dapat dibentuk dari banyak point cloud

yang saling bertampalan dan terdapat pada setiap gambar 2D setekah

dilakukan image matching atau alligment.

Tahap Analisis Objek

Tahap ini dilakukan dengan cara memasukkan data gambar drone

ke software MetaShape agar kondisi fisik gambar sesuai dengan yang

diinginkan sehingga memudahkan dalam menganalisa klorofil dan kadar

nitrogen pada software berikutnya. Pada tahap ini, setelah gambar di olah

pada software MetaShape kemudian memasukkan data gambar ke software

ArcGIS untuk dilakukan Georeferencing agar titik koordinat sesuai dengan

sampel penelitian yang ada pada lahan tanaman jagung.

17

Membandingkan Klorofil dan Kadar Nitrogen Antara SPAD dan

NDVI dengan Software ArcGIS

Sampel penelitian klorofil dan kadar nitrgoen hasil uji laboratorium

yang digunakan terdapat sebanyak 24 sampel, dari 24 sampel tadi kemudian

dibagi menjadi 2 bagian untuk uji analisis. 12 sampel pertama untuk di uji

regresi dan korelasi dengan model Klorofil Lab – Klorofil SPAD, Klorofil

Lab – Klorofil NDVI, Nitrogen Lab – Nitrogen SPAD, dan Nitrogen Lab –

Nitrogen NDVI. Setelah dilakukan korelasi untuk mengetahui hubungan

nilai variabel searah atau tidak searah pada setiap model, dilanjutkan dengan

uji regresi pada setiap model parameter menggunakan rumus hasil regresi

untuk mencari nilai estimasi pendugaan Klorofil SPAD, Klorofil NDVI,

Nitrogen SPAD, dan Nitrogen NDVI dengan menggunakan software

ArcGIS. Hasil estimasi yang diperoleh setiap model tersebut akan

dibandingkan dengan hasil klorofil dan kadar nitrogen uji laboratorium. 12

sampel kedua digunakan untuk uji T berpasangan dengan model Klorofil

Lab – Estimasi Klorofil SPAD, Klorofil Lab – Estimasi Klorofil NDVI,

Nitrogen Lab – Estimasi Nitrogen SPAD, Nitrogen Lab – Estimasi Nitrogen

NDVI, Klorofil SPAD – Klorofil NDVI, dan Nitrogen SPAD – Nitrogen

NDVI.

3.3.3 Software Quantum GIS

Pelaksanaan penggabungan gambar antara NIR Sentera dan RGB

Sentera dengan menggunakan software QGIS dilakukan dengan beberapa

18

tahapan. Membuka terlebih dahulu software QGIS > dilanjutkan dengan

menginput kedua gambar NIR Sentera dan RGB Sentera > klik Raster >

Raster Calculator > memasukkan rumus NDVI NIR−RED

NIR+RED > kemudian pilih

Ok > pilih Output format GeoTIFF > pilih Output layer dan kemudian

simpan hasil gambar NDVI pada file.

3.3.4 Software ArcGIS

Menentukan Titik Koordinat Pada Sampel Penlitian

Memasukkan gambar citra foto udara NIR dan RGB ke software

ArcGIS > pilih menu ArcToolbox > pilih Data Management Tools > pilih

Raster > pilih Raster Processing > pilih Composite Bands > pilih menu

Catalog > pilih data E > pilih gambar NIR dan RGB > klik tanda + pada

gambar NIR > memasukkan band 1 pada Input Rasters kemudian > klik

tanda + pada gambar RGB > memasukkan band 1, 2, dan 3 pada Input

Rasters > simpan di Output Raster > memberi nama pada file dan pilih jenis

file .tif > save > klik ok > pilih menu Catalog > pilih data E > buat file titik

koordinat > kemudian klik kanan pilih Shapefile > memberi nama file titik

koordinat > pilih edit > pilih WGS 1984 > klik ok. Setekah selesai titik

koordinat akan muncul pada tampilan Layers > pilih editor > pilih start

editing > pilih Create Features yang letaknya berada dibawah Customize >

klik point > klik anak panah berwarna hitam dan mulai memberi titik sesuai

dengan sampel penelitian. Setelah sampel penelitian sudah diberikan titik >

pilih stop editing > pilih save kemudian edit > klik kanan pada titik

19

koordinat pada Layers > pilih Table Options > pilih Add Field > memberi

nama X sebagai titik koodinat atau sumbu X > pilih Type Double > klik ok

> pada X sebagai titik koordinat klik kanan > pilih Calculate Geometry >

pilih Property X Coordinate of Point > klik ok dan yes. Kemudian ulangi

langkah yang sama untuk titik koordinat Y atau sumbu Y > pilih Table

Options > pilih Add Field > memberi nama X sebagai titik koodinat atau

sumbu X > pilih Type Double > klik ok > pada X sebagai titik koordinat

klik kanan > pilih Calculate Geometry > pilih Property X Coordinate of

Point > klik ok dan yes.

Mencari Nilai NDVI

Pelaksanaan analisis data gambar untuk mencari nilai hasil indeks

NDVI Sentera dengan menggunakan Software ArcGIS dilakukan dengan

beberapa tahapan. Membuka terlebih dahulu software Quantum GIS >

memasukkan gambar yang telah disatukan kedalam Quantum Gis > pilih

Raster > pilih Raster Calculator > masukan rumus formula perhitungan

NIR−RED

NIR+RED NDVI > klik ok > pilih Output Layers > simpan file > klik save >

klik ok. Seteleah tersimpan file kemudian di masukkan kedalam software

ArcGIS > pilih menu ArcToolbox > pilih Spatial Analyst Tools > pilih

Extraction > Extract Value to Points > kemudian di lanjutkan dengan Input

Point (Titik Koordinat) dan NDVI Sentera (Input Raster) > pilih Output

untuk menyimpan file dan memberi nama pada file > piliih save > klik ok.

20

Kemudian pilih NDVI Sentera pada tampilan Layers klik kanan > pilih

Open Attribute Table untuk menampilkan nilai NDVI Sentera.

3.4 Variabel Pengamatan

1. Penentuan Uji Klorofil Daun

Menimbang daun segar sebanyak 0,25 g, kemudian dihaluskan

dengan menggunakan mortal martil, menambahkan 25ml aseton 80%

sambil tetap ditumbuk selama 5 menit (sampai pigmen klorofil pada daun

telah keluar yang ditandai dengan ampasnya berwarna putih), kemudian

diekstrak dan dibaca nilai absorbansinya pada λ645nm dan λ663nm,

selanjutnya menghitung kadar klorofil dalam tanaman (mg/g) dengan

rumus:

Klorofil total = (20,2 𝑥 𝐴645) + (8,02 𝑥 𝐴663)

𝑎 𝑥 1.000 𝑥 𝑊 x V (mg/g berat basah)

Klorofil ‘a’ = (12,7 𝑥 𝐴663) − (82,69 𝑥 𝐴645)

𝑎 𝑥 1.000 𝑥 𝑊 x V (mg/g berat basah)

Klorofil ‘b’ = (22,9 𝑥 𝐴645)− (4,68 𝑥 𝐴663)

𝑎 𝑥 1.000 𝑥 𝑊 x V (mg/g berat basah)

Keterangan:

a = Panjang lintasan cahaya pada kuvet (1 cm)

V = Volume ekstrak (25 ml)

W = Bobot segar sampel (0,25 g)

2. Penentuan Uji Kadar N

Menimbang sampel daun sebanyak 0,2 g kemudian dihaluskan

dengan mortal martil, kemudian bahan dimasukkan ke dalam tabung

kjeldahl, selanjutnya menambahkan 1 sendok spatula serbuk katalis dan 5

21

ml H2SO4 pekat, didihkan (destruksi) sampai jernih kehijauan atau kuning

dan sampai tidak ada uap. Setelah dingin, dituangkan ke dalam labu

destilasi, menambahkan 50 ml aquades, batu didih, dan 30 ml NaOH 45%

kemudian segera dilakukan destilasi. Destilat ditampung dalam 25 ml HCL

0,1 yang telah diberi 3 tetes indikator PP. dsetilasi dihentikan jika telah

mencapai volume 50 ml. kemudian titrasi destilasi yang dperoleh dengan

NaOH, 0,1 N, kemudian menentukan kadar N dengan rumus:

N total (%) = (𝑚𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘𝑜−𝑚𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙)

𝑔 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 𝑥 10 x N NaOH x 14,008

3.5 Analisis Data

Regresi data digunakan untuk mengetahui keakuratan hasil

pengolahan data antara NDVI dan SPAD dengan sampel data lapangan.

Proses ini melakukan korelasi antara hasil pengolahan data antara NDVI

dan SPAD dengan hasil olahan data lapangan. Hasil korelasi R ≥ 0,60 maka

korelasi kuat dan dapat dikatakan kedua data yang digunakan mempunyai

hubungan yang baik. Setelah diperoleh nilai korelasi, maka dilakukan uji

signifikansi data atau uji t dengan menggunakan tingkat kepercayaan 95%,

α = 0,05.