STRUKTUR DATA SPASIAL DAN

MANAGEMEN BASIS DATA DALAM SIG

1. Data Spasial

2. Struktur Data Vektor dan Raster

3. Model Relasional, spaghetti, dan topologi

4. Geometri dan Topologi Data Vektor

5. Geometri dan Topologi Data Raster

6. Manajemen Basis Data Spasial dan Atribut

dalam SIG

1. Data Spasial

Data spasial adalah data yang memiliki georeference

(referensi koordinat di bumi) dimana berbagai data

atribut terletak dalam berbagai unit spasial. Data

spasial bisa juga diartikan sebagai suatu data yang

mengacu kepada posisi, obyek, dan hubungan

diantaranya dalam ruang bumi.

Data spasial merupakan salah satu item, dimana

didalamnya terdapat informasi tentang bumi termasuk

di atas permukaan bumi, di bawah permukaan bumi,

perairan, kelautan dan bawah atmosfir. Data spasial

dan informasi turunannya digunakan untuk

menentukan posisi dari identifikasi suatu unsur di

permukaan bumi. Pentingnya peranan posisi (lokasi)

sebuah obyek karena dengan demikian dapat diketahui

hubungannya dengan aktifitas (unsure) lain dalam

wilayah yang sama atau berdekatan, juga dapat

menghitung jarak, pembuatan peta, arahan, dan

keputusan spasial yang kompleks.

Data spasial menjadi sangat penting dalam

perencanaan pembangunan dan pengelolaan

sumberdaya alam khususnya dalam bidang kelautan

pada cakupan wilayah loka, regional, maupun nasional.

Pemanfaatan data spasial semakin meningkat dengan

adanya teknologi pemetaan digital dan system

informasi geografis.

Sumber Data Spasial dapat berupa:

a. Citra Satelit, data ini dapat direkam dalam waktu

singkat dan merekam cakupan wilayah yang luas

dengan resolusi yang semakin tingi dewasa ini.

Dari data ini kemudian dapat diturunkan menjadi

data tematik dan disimpam dalam bentuk basis

data untuk digunakan dalam berbagai macam

aplikasi.

b. Peta Alanog, merupakan bentuk tradisional dari

data spasial yang ditampilkan dalam bentuk kertas

atau film. Data ini kemudian dapat di scan

menjadi format digital untuk kemudian disimpan

dalam basis data.

c. Foto Udara, hampir sama dengan citra satelit,

bedanya hanya dalam pengambilannya melalui

pesawat udara dan cakupan wilayah yang relatif

lebih kecil dibanding dengan satelit.

d. Data Tabular, data yang umumnya berbentuk

tabel yang dapat berfungsi sebagai atribut bagi

data spasial. Contoh data ini adalah data sensus

penduduk, data sosial, data ekonomi, dan lain-lain.

Data tabular ini kemudian dihubungkan dengan

data spasial untuk menghasilkan tema data

tertentu.

e. Data Survei, data ini dapat berupa pengamatan

atau pengukuran dilapangan yang dihubungkan

dengan lokasi (koordinat bumi). Biasanya data ini

diperoleh dengan menggunakan alat bantu Geo

Positional System (GPS).

Bentuk umum data spasial dalam SIG dapat berupa

Vektor dan Raster.

2. Struktur Data Vektor dan Raster

2.1. Struktur Data Vektor

Pada struktur data vektor, obyek atau kondisi

permukaan bumi dinyatakan (disajikan) sebagai titik

(point), garis (line), dan luasan (area, polygon). Posisi

tiap obyek di atas peta mengacu pada sistem koordinat.

Titik (Point):

. Titik (point) adalah bentuk primitif dari vektor.

Sebuah titik merupakan sebuah obyek berdimensi

nol dan hanya punya unsure lokasi (x,y).

. Titik dapat digunakan untuk pemodelan seperti

sebuah gedung, sekolah, kota, dan lain-lain.

. Nama lain dari titik dalam SIG adalah vertex,

node, atau 0-cell.

Garis (Line, Arc):

• Sebuah garis (line) adalah suatu obyek berdimensi

satu yang mempunyai sifat panjang

• Garis dapat digunakan untuk menggambarkan

jalan, sungai, garis lempengan bumi, batas

wilayah, dan lain-lain.

• Garis dapat juga disebut sebagai sisi (edge), link,

rantai (chain), arc, dan 1-cell.

• Dalam cakupan ArcInfo sebuah garis dinulai

dengan sebuah node, tidak memiliki atau banyak

vertices, dan diakhiri dengan sebuah node.

Luasan (area, polygon):

• Luasan merupakan gabungan dari beberapa garis

• Istilah polygon adalah sama dengan luasan dalam

database vektor karena menggunakan koneksi

garis lurus diantara dua titik.

• Polygon merupakan obyek dua-dimensi yang

memiliki sifat luas dan sisi (perimeter).

• Sebuah polygon dapat mewakili sebuah kota,

formasi geologi, danau, sungai, dan lain-lain.

• Polygon disebut juga sebagai zona 2-cel.

• Dalam polygon faktor skala menjadi penting

Gambar 1. Contoh Titik, Garis, dan Luasan dalam

Struktur Vektor Data (Bernhardsen, 2002)

2.2. Struktur Data Raster

Struktur Data Raster menampilkan, menempatkan,

dan menyimpan data spasial dengan menggunakan

struktur matriks atau piksel-piksel yang membentuk

grid. Setiap piksel atau sel memiliki nalai atribut

tersendiri termasuk nilai koordinatnya. Akurasi model

data raster sangat tergantung pada resolusi atau

ukuran pikselnya (Gambar 2).

Raster Data Model

Gambar 2. Contoh Model Data Raster

• Tiap Sel grid memiliki satu nilai sekalipun kosong

• Sebuah sel can memiliki sebuah index untuk

atribut

• Resolusi sel merupakan ukuran sel dalam

permukaan bumi (ground)

• Titik dan garis bergerak ke tengah sel

• Lebar garis minimum adalah juga satu sel

• Data raster mudah dibaca, ditulis, dan digambar

dalam layar

• Contoh data raster adalah citra satelit (NOAA,

SPOT, LANDSAT, IKONOS, MODIS, SeaWiFS,

dan lain-lain)

• Dalam SIG data raster dapat disajikan dalam

beberapa lapisan membentuk satu satuan

informasi

3. Model Relasional, Spagetti, dan Topologi

3.1. Model Relasional (Hubungan diantara obyek

spasial)

Ada banyak kemungkinan model relasional dalam

spasial data

Beberapa hal penting dalam analisis model

relasional seperti: (1) ”termasuk didalam (contain

in)” suatu hubungan antara titik dan luasan (area)

yang menghubungkan obyek ke sekitarnya; (2)

”intersect” menghubungkan dua garis penting

dalam analisis rute melalui jaringan

Relasional dapat ditemui diantara obyek yang

sama atau obyek yang berbeda seperti: (1) untuk

tiap shopping center, dapat ditemui shopping

center terdekat (obyek sejenis); (2) untuk tiap

customer dapat menemukan shopping center

terdekat (obyke yang berbeda)

Tiga Jenis Relasional

1. Relasional yang digunakan untuk membangun

suatu obyek yang komplek dari obyek yang

simple. Contohnya:

- hubungan antara garis (line) dan grup dari

titik-titik yang menjelaskannya;

- hubungan antara area (polygon) dengan grup

dari garis-garis (lines) yang menjelaskannya.

2. Relasional yang bisa dihitung dari koordinat

obyek. Contohnya:

- dua garis dapat ditentukan apakah kedua garis

tersebut saling memotong atau tidak, relasional

saling memotong ini (crosses relationship) dapat

dihitung.

- Wilayah (area) dapat diteliti untuk melihat

titik yang mana termasuk didalamnya.

Hubungan termasuk didalamnya (contain in)

dapat dihitung.

- Wilayah (areas) dapat diteliti untuk melihat

apakah ada daerah yang overlap. Relasional

overlap disini dapat dihitung.

3. Relasional yang tidak dapat dihitung dari

koordinat tapi diberi kode tertentu selama data

input. Contohnya:

- Kita dapat menghitung bilamana dua garis

saling memotong, namun bukan pada jalan toll

yang mewakili intersect karena mungkin hal itu

adalah sebuah overpass (jalan diatasnya).

- Beberapa database memungkinkan sebuah

entity yang disebut “complex object”, yang

terdiri dari “simple object” seperti obyek yang

mewakili rumah, kabel dengan nilai atribut yang

bisa digrupkan kepada satu grup data.

Contoh Hubungan Spasial

Titik-titik

. “Hubungan didalamnya (is within)”, contohnya,

menemukan semua titik customer dalam radius 1

km dari titik sebuah took.

. “Hubungan terdekat (is nearest to), contohnya,

menemukan lokasi pembuangan sampah yang

terdekat dengan daerah sungai.

Titik - garis

. “ends at”, contohnya, menemukan intersection

pada akhir jalan.

. “is nearest to”, contohnya, menemukan jalan

terdekat ke tempat pembakaran sampah.

Titik – Wilayah

. “is contain in”, seperti, menemukan lokasi

pelanggan dalam cakupan kode ZIP tertentu.

. “can be seen from”, seperti, menentukan jika

sebuah danau dapat dilihat dari suatu tempat

tertentu.

Garis – garis

. “Crosses”, seperti, penentuan jika suatu jalan

memotong sebuah sungai.

. “Comes within”, seperti, menemukan jalan-jalan

yang terletak sekitar 1 km dari stasiun kereta api.

. “Flows into”, seperti, menemukan apakah anak

bermuara ke sungai tertentu.

Garis - wilayah

. “Crosses”, seperti, menemukan apakah jenis

tanah tertentu terpotong oleh jalur kereta api.

. “Borders”, seperti, menemukan apakah sebuah

jalan merupakan bagian dari lapangan pesawat

terbang.

Wilayah - wilayah

. “Overlaps”, seperti, menentukan overlap

diantara jenis tanah pada peta tertentu dari

penggunaan lahan pada peta lain.

. ”is adjacent to”, seperti, menemukan apakah dua

wilayah memakai batasan yang sama seperti

terlihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Contoh hubungan topologi diantara

obyek-obyek spasial (source:

http://www.profc.udec.cl/~gabriel/tutoriales/giswb

/vol1)

3.2. Model Spaghetti

Diantara banyak struktur data vektor yang digunakan,

model spaghetti adalah model yang umum digunakan.

Model spaghetti memiliki struktur data yang paling

sederhana dan mudah dimengerti (Aronoff, 1989).

Dalam model ini masing-masing unsur dalam peta

menjadi suatu logical record dalam digital file, dan

didefinisikan sebagai nilai x,y koordinat. Sekalipun

semua unsur didalamnya dinyatakan dalam bentuk

spasial, namun tidak ada hubungan spasial diantara

unsur-unsur tersebut terekam (dikodekan) (Gambar 4).

Hal ini menyebabkan model spaghetti sangat tidak

efisien untuk analisis data spatial yang diperlukan oleh

SIG. Untuk melakukan spasial analisis, maka harus

dihitung atau diturunkan hubungan spasial dalam

model data spaghetti. Namun demikian, model data

spaghetti sangat efisien untuk reproduksi peta-peta

digital karena informasi-informasi yang tidak

berhubungan dengan masalah proses plotting dan

reproduksi, misalnya hubungan spasial, tidak terekam

dan tidak diproses sama sekali.

Gambar 4. Model Data Spaghetti

Pada gambar diatas diperoleh unsur-unsur berikut ini:

Titik dimasukkan sebagai satu pasang XY

koordinat

Garis dikodekan sebagai suatu nilai “string”

dari pasangan XY koordinat

Poligon dikodekan sebagai loop tertutup dari

XY koordinat yang mendefinisikan

batasannya. Batasan umum diantara dua

polygon yang berdekatan harus direkam dua

kali (satu kali untuk masing-masing polygon)

Spaghetti data model dalam hal ini

merupakan suatu spasial data file yang

dibangun sebagai gabungan dari nilai “string”

koordinat tanpa adanya hubungan spasial

diantara unsure-unsur tersebut.

3.3. Model Topologi

Model data topologi merupakan metoda yang paling

banyak digunakan untuk merekam (encode) hubungan

spasial di dalam vektor data GIS. Topologi adalah

suatu bidang dalam ilmu matematik yang digunakan

untuk menentukan hubungan spasial diantara dua atau

lebih unsur (entity). Topologi juga merupakan suatu

ilmu geometri dimana nilai unsur-unsur(properties)

tidak berobah jika terjadi perubahan bentuk karena

faktor pemanjangan, pemendekan, atau pelengkungan

seperti jarak dan sudut.

Suatu Topologi memiliki sifat-sifat berikut:

• Sebuah aturan bagaimana obyek berhubungan

dengan obyek lainnya atau tentang hubungan

diantara obyek.

• Hubungan tertentu diantara obyek terekam,

membuat data menjadi lebih berguna untuk

berbagai jenis spasial analisis.

• Di lain pihak, sebuah data model disebut

"cartographic" jika topologi tidak ada dalam data

model tersebut.

• Terdapat perbedaan nyata dalam format file

dibandingkan dengan model data lain.

Berikut ini adalah contoh model data topologi:

• Sebuah titik yang merupakan akhir dari suatu

garis (arc);

• Sebuah arc yang tidak memotong dirinya sendiri;

• Sebuah titik dalam batasan sebuah wilayah;

• Sebuah titik di dalam sebuah wilayah;

• Sebuah titik diluar sebuah wilayah;

• Sebuah wilayah yang terbuka;

• Sebuah wilayah yang tertutup;

• Sebuah area yang terhubungkan;

• Sebuah titik dalam sebuah loop;

Berikut ini adalah contoh model data non-topologi:

• panjang sebuah arc;

• keliling sebuah sel;

• luas dari sebuah sel;

Sebuah cartographic database biasanya dapat dirobah

(converted) kepada sebuah model data topologi dengan

melakukan perhitungan hubungan yaitu “membangun

topologi melalui sebuah proses seperti “planar

enforcement” (Gambar 5).

Gambar 5. Contoh data model spaghetti (a), topologi

(b), dan warped topologi (c) (Bolstad, 2002). Dari

gambar diatas terlihat bahwa dalam model spaghetti

ada beberapa titik yang tidak tersambung sedangkan

dalam model spaghetti semua titik tersambung.

Konversi data model spaghetti (a) menjadi data model

topologi dapat dilakukan melalui proses ”planar

enforcement”.

Fungsi dari Topologi:

• Error Detection untuk:

- polygon terbuka

- polygon yang tidak berlabel

- “slivers” (overshoot or undershoot

sebuah arc)

- polygon yang tidak berhubungan satu

sama lain

• Network Modeling

4. Geometri dan Topologi Data Vektor

Obyek spasial diklasifikasikan kepada obyek titik (point)

seperti stasion cuaca, obyek garis (line) seperti jalan toll,

obyek wilayah (area) seperti lahan perikanan, dimana

semuanya diwakili secara geometris dengan titik, garis,

dan wilayah. Dalam spasial analisis dalam SIG, data

yang hanya mengandung lokasi, bentuk (shape) dan

ukuran (size) dalam system koordinat tidak cukup

tetapi membutuhkan data topologi.

Topologi merupakan suatu hubungan atau koneksi

diantara obyek spasial.

Geometri dari sebuah titik (point) berupa dua dimensi

koordinat (x,y), sementara garis (line), string dan

wilayah (area) berupa seri dari koordinat titik-titik

seperti terlihat pada Gambar 6a. Topologi didasarkan

pada sturktur tambahan sebagai berikut seperti terlihat

pada Gambar 6b.

Node: sebauh intersect dari dua atau lebih garis atau

string, atau titik awal dan akhir dari sebuah string

dengan nomor node.

Rantai (chain): sebuah garis atau string dengan nomor

rantai, dimulai dan diakhiri dengan nomor node, kiri

dan kanan poligon tetangga.

Polygon: sebuah wilayah (area) dengan nomor poligon,

seri dari rantai yang membentuk luasan dalam sesuai

arah jarum jam (tanda minus untuk kasus berlawanan

dengan arah jarum jam).

Gambar 6. Contoh Bentuk Geometri (a) dan Model

Topologi Vektor Data (b) (source:

http://www.profc.udec.cl/~gabriel/tutoriales/giswb/vol1)