STUDI PERSEBARAN KONSENTRASI MUATAN PADATAN TERSUSPENSI MENGGUNAKAN CITRA SATELIT TERRA MODIS DI SELAT MADURA

Oleh:HIAS CHASANAH PUTRINRP 3508 100 071

Dosen PembimbingHepi Hapsari Handayani, ST, MSc

Latar Belakang

Bencana lumpur Lapindo Pembuangan lumpur ke laut

Pengaruh terhadap lingkungan

Perubahan konsentrasi TSMPenelitian menggunakan penginderaan jauh

Citra TERRA MODIS

Perumusan Masalah

a. Apakah TERRA MODIS dapat digunakan untuk mengetahui konsentrasi TSM?

b. Bagaimana Bagaimana pola sebaran di perairan Muara Sungai Porong hingga Selat madura selama rentang waktu enam tahun dari 2006 hingga tahun 2011?

c. pola sebaran konsentrasi muatan padatan tersuspensi (TSM) sebelum dan sesudah adanya pembuangan lumpur?

Batasan Permasalahan

a. Wilayah studi adalah daerah perairan muara Sungai Porong Desa Ronokenongo, Kecamatan Porong, Kabupaten Sidoarjo sampai Selat Madura.

b. Data citra satelit yang digunakan adalah citra TERRA MODIS level 1b.

c. Penelitian yang dilakukan adalah dengan membandingkankonsentrasi muatan padatan tersuspensi (TSM) hasil daripengambilan data di lapangan dengan konsentrasi hasil daripengolahan citra.

d. Hasil penelitian adalah peta pola sebaran perubahan konsentrasi muatan padatan tersuspensi (TSM) wilayah perairan muaraSungai Porong sampai Selat Madura.

Tujuan

a. Melakukan analisis untuk mengetahui apakah citra TERRA MODIS dapat digunakan untuk mengetahui konsentrasi TSM.

b. Melakukan analisis pola sebaran konsentrasi muatan padatan tersuspensi (TSM) di muara Sungai Porong, Selat Madura selamaenam menggunakan citra satelit TERRA MODIS dari tahun 2006-2011.

c. Memetakan pola distribusi konsentrasi muatan padatan tersuspensi (TSM) di muara Sungai Porong, Selat Madura.

Total Suspended Solid (TSM)

• Muatan padatan tersuspensi (Total Suspended Solid) adalah material tersuspensi yang mengandung lumpur, butir-butir pasir, dan bahan organik kecil, biasanya disebabkan oleh erosi yang dibawa ke dalam air, dimana bila konsentrasi TSM tinggi berarti terjadi polusi yang tinggi pula didalam air sehingga mengganggu proses fotosintesis (Effendi, 2000).

Penginderaan Jauh

• Penginderaan jauh adalah ilmu pengetahuan dan seni dalam memperolehinformasi tentang suatu obyek, area, gejala melalui analisis data yang diperolehdengan alat tanpa kontak langsung dengan obyek, area, gejala yang diamati(Kiefer, Lillesand, dan Chipman 1994).

• Komponen penginderaan jauh terdiri atas :a. Sumber tenaga dan radiasib. Atmosfer c. Interkasi tenaga dan objekd. Sensor e. Sistem Pengolahan Data

Perhitungan TSM dengan Algoritma• Untuk mengetahui konsentrasi muatan padatan tersuspensi, digunakan algoritma

Miller and Mckee (2004) pada buku Kutser, T., Metsamaa, L., Vathmae, E. dan APS, R. (2007) tentang algoritma Total Suspenden Matter (TSM) untuk TERRA MODIS seperti pada persamaan (1):

TSM = 1140.25*B1-1.91 .................................... (1)

B1: band 1 pada citra TERRA MODIS

Gelombang Pasang Surut

• Gelombang pasang surut adalah gelombang atau fluktuasi muka airyang disebabkan oleh gaya tarik menarik antara planet buni denganplanet-planet lain terutama dengan bulan dan matahari. Pasang suruttermasuk gelombang panjang dengan periode gelombang berkisarantara 12 dan 24 jam. Puncak gelombang pasang surut biasa disebutair pasang (high tide) dan lembahnya disebut air surut (low tide)(Robert, J. Kadoatie dan Roestam Syarief, 2010).

Curah Hujan

• Curah hujan adalah banyak air atau volume air yang dihasilkan darihujan yang dinyatakan dalam mm (Pendi Lumbangaol, 2011).

• Intensitas curah hujan juga berpengaruh terhadap konsentrasi TSM.Semakin tinggi curah hujan maka nilai konsentrasi TSM jugasemakin tinggi, begitu pula sebaliknya.

Uji Lapangan (Ground Truth)

• Uji lapangan (Ground Truth) adalah suatu tahapan verifikasilapangan, untuk mengetahui penyimpangan-penyimpangan ataukesalahan-kesalahan yang terjadi karena klasifikasi secara digitalberdasarkan sifat-sifat radiometrik suatu objek.

Citra TERRA MODIS• Terra mengorbit bumi secara polar (arah utara-selatan) pada ketinggian 705 km

dan melewati garis khatulistiwa pada jam 10:30 waktu lokal.• Pemanfaatan resolusi maksimum pada 250 m (band 1-2), 500 m (band 3-7) dan

1.000 m (band 8-36)Kemampuan Ekstrasi Citra MODIS Berdasarkan Saluran

Sumber : terra.nasa.gov/About/MODIS

No. Saluran Kegunaan 1-2 Deliniasi daratan / awan /aerosol 3-7 Deliniasi daratan / awan / karakteristik aerosol 8-16 Warna air laut / fitoplankton / Fluoroscene / biogeokimia

17-19 Uap air di atmosfer 20-23 Suhu permukaan dan awan 24-25 Suhu udara 26-28 Uap air awan cirrus 29 Karakteristik awan 30 Lapisan ozon 31-32 Suhu permukaan dan awan 33-36 Awan Tinggi

• Hasil penelitian Priyanto (2006) dari topik evaluasi distribusi sedimentasi diwilayah Selat Madura menggunakan citra landsat multitemporal, menyimpulkanbahwa Konsentrasi TSM (Total Suspended Matter) di Selat Madura pada tahun1990 dan tahun 2002 didominasi oleh kelas >120mg/l. Hal ini menunjukkan bahwatingkat kekeruhan air di daerah tersebut sangat tinggi dimana dengan kondisitersebut dapat memberikan terjadinya sedimentasi dipermukaan dasar laut yangberakibat pada pendangkalan.• Pada penelitian lainnya, Mayasari (2010) dari topik Analisis SedimentasiPantai Surabaya-Sidoarjo Pasca Pembangunan Jembatan Suramadu Dan PeristiwaLapindo Menggunakan Citra Satelit Spot-4 menyimpulkan bahwa Sebaransedimentasi di sepanjang pantai Surabaya-Sidoarjo didominasi oleh nilai TSS 25-125 mg/L. Terjadi peningkatan jumlah luasan untuk kelas sedimen menengah, danpenurunan pada kelas sedimen rendah.• Dalam hasil penelitian Arifin (2009) juga menunjukkan perubahan muatanpadatan tersuspensi (TSM) akibat pembuangan Lumpur Lapindo di Selat Maduramenggunakan data citra ASTER sangat bervariatif dimana dari tahun 2005 sampaitahun 2008 nilai Muatan Padatan Tersuspensi (TSM) terjadi penambahan danpenurunan.

Penelitian Terdahulu

METODOLOGI PENELITIAN• Lokasi Penelitian

Pantai Surabaya-Sidoarjo (7°10’20”LS-7°36’00”LS dan 112°34’52”BT-112°54’36”BT)

• Data dan Peralatan DataData spasial, citra satelit TERRA/MODIS level 1B tahun 2005-2011. Data Lapangan, diambil pada tanggal 22 Juli 2011 secara insitu untuk merekam

parameter TSM. • Peralatan

Perangkat keras (Hardware) Notebook TOSHIBA Core 2 Duo, RAM 3Gb, Hard Disk 150 Gb Printer Canon IP 1700 GPS navigasi / handheld ketelitian 15 meter Water Checker TROLL 9500 Multi Parameter Series S/N 47916 Perahu motor, jam digital

Perangkat Lunak (Software) Software ENVI 4.6.1 Microsoft Word 2007 Microsoft Excel 2007 Microsoft Visio 2003

Pengolahan Data

MULAI

Citra TERRA MODIS Data

Lapangan

Georeferensi Citra

Spectral Subsetting

Pemotongan Citra

Koreksi Geometrik

RMS ≤ 1TIDAK

YA

Pemotongan Citra

Digitasi Citra

Algoritma perhitungan TSM

Data TSMTIDAK

Peta Sebaran TSM SELESAI

Data TSM Citra

Korelasi ≤ 70%

YA

Analisis

Banyak Awan YA

TIDAK

Pemisahan Awan

Seleksi Citra

Tanggal File26 Juli 2006 MOD021KM.A2006207.0245.005.2010180094312.hdf

29 Juli 2007 MOD021KM.A2007210.0245.005.2010206132224.hdf

5 Juli 2008 MOD021KM.A2008186.0305.005.2010221123729.hdf

8 Juli 2009 MOD021KM.A2009189.0310.005.2010177082947.hdf

24 Juli 2010 MOD021KM.A2010204.0310.005.2010102131416.hdf

22 Juli 2011 MOD021KM.A2011202.0245.005.2011189092350.hdf

Koreksi Geometrik

No. Tanggal Citra RMSE

1 26 Juli 2006 0.5457822 29 Juli 2007 0.5158783 5 Juli 2008 0.6030834 8 Juli 2009 0.4930845 24 Juli 2010 0.6201326 22 Juli 2011 0.462437

Rata - rata 0.462914

Nilai RMSE 6 Citra hasil Koreksi Geometrik

Citra TERRA MODIS tahun 2006 yang sudah dikoreksi

Klasifikasi Citra

Berdasarkan penelitian M.J. Megat Mohd Noor, dkk (2006), klasifikasi TSM dapat dilihat pada tabel 1.1

Kelas Nilai reflektan pada citra TSM (mg/l)

1 0 ≤ R <50 0 ≤ TSM <50

2 50 < R ≤ 100 50 < TSM ≤ 100

3 100.< R ≤ 150 100< TSM ≤ 150

4 150< R ≤ 200 150< TSM ≤ 200

5 R >200 TSM >200

stasiun lokasi lapangan citra 2011lintang bujur

1 7,5701305 112,8757519 71 62,00442702 7,5767268 112,8807819 34,7 64,88777903 7,5743254 112,8799741 61,4 64,88777904 7,5706589 112,8957144 33,9 76,67524005 7,5679650 112,8956482 33,9 76,67524006 7,5658009 112,8943160 26,5 76,67524007 7,5171778 112,8607478 89,1 73,76706708 7,5163726 112,8587422 32,7 75,69574009 7,5145766 112,8558446 31,9 75,6957400

10 7,5087904 112,8515168 43,8 75,523842011 7,5053586 112,8506054 40,8 76,099190012 7,5053592 112,8504696 40,4 76,099190013 7,5071703 112,8497978 43,3 76,099190014 7,5041694 112,8495948 35,7 76,099190015 7,5007927 112,8484844 22,2 76,099190016 7,4949674 112,8491483 23,8 76,845116017 7,4939733 112,8447414 26,3 76,845116018 7,4925969 112,8409308 28,1 76,492752019 7,4819538 112,8434679 41,8 62,540600020 7,4798913 112,8437310 37,5 62,540600021 7,4817848 112,8449619 81,1 62,540600022 7,5382174 112,8626495 55,8 56,862602023 7,5414202 112,8642487 107,2 56,862602024 7,5407320 112,8666194 133,6 56,8626020

Analisis Perbandingan TSM Citra dengan Lapangan

Tabel 1.3 perbandingan data citra dan lapangan

Sebaran Titik di Lapangan

13

21

22

7

Sungai Porong

Selat Madura

Terdapat selisih yang amat besar antara data citra dan lapangan yang tamapak padatabel 1.3. Adapun perbedaan tersebut antara lain dapat disebabkan oleh berbagaihal berikut:a. Pasang surut yang terjadi di daerah perairan.

Pasang surut juga mempengaruhi nilai TSM, saat pasang nilai TSM lebih besardibandingkan saat surut, begitu pula sebaliknya (Satriadi A dan Widada S, 2004).

Tabel 1.4 pasang surut air laut

Pada tabel 1.4 menunjukkan bahwa air laut pada juli mencapai 10 m yang berartisaat itu air laut sedang surut, sehingga nilai TSM saat itu lebih rendah.

Analisis Perbandingan TSM Citra dengan Lapangan 2

b. Curah hujan yang terjadi di sekitar objek penelitian, semakin tinggi debit curah hujanmaka kandungan TSM juga semakin tinggi, begitu pula sebaliknya. Berdasarkan data distasiun klimatologi, KP Cukurgondang, Pasuruan menunjukkan bahwa pada bulan Juli2011 menunjukkan musim kemarau sehingga nilai TSM pada citra juga memiliki nilaiyang rendah dibandingkan tahun yang lain.

Tabel 1.4 curah hujan

Pada tabel 1.4 menunjukkan curah hujan yang rendah pada bulan Juli 2011,sehingga dapat nilai TSM pada saat itu juga memiliki nilai rendah.

Waktu Curah Hujan (mm)

Juli 2006 0Juli 2007 4Juli 2008 0Juli 2009 0Juli 2010 110Juli 2011 6

Analisis Perbandingan TSM Citra dengan Lapangan 3

Analisis Perbandingan TSM Citra dengan Lapangan 3

d. Material-material yang terlarut di suatu lokasi (stasiun) tertentu yang tidak terekam oleh citra karena perubahan posisi akibat arus laut.

e. Aktivitas manusia, dalam hal ini yang dimaksud adalah transportasi air yakni hilir mudik perahu yang mempengaruhi pengadukan material padatan tersuspensi dalam air.

Korelasi Linear

• Nilai korelasi (r) sebesar 0.404 atau 40.4%Tabel 1.5 korelasi linear

Pada tabel 1.5 menunjukkan korelasi linear yang dapat diterima hanya 5 titik .

No.Banyak Titik Perbandingan

Persentase Korelasi

(%)

uji statistik 95%

(> 40.4%)

1 5 79,2 Diterima

2 7 0,8 Ditolak

3 10 4,1 Ditolak

4 13 8,4 Ditolak

5 17 19,4 Ditolak

6 24 32,6 Ditolak

Adapun koordinat 5 titik yang digunakan dalam uji korelasi adalah sebagaiberikut:

Tabel 1.6. koordinat titik korelasi

Pada tabel 1.5 dapat diketahui bahwa nilai TSM pada citra dengan lapanganmemiliki kedekatan nilai dibandingkan dengan titik yang lain yang digunakanuntuk uji korelasi. Sehingga stasiun 1, 3, 7, 21, 22 dapat dijadikan titik kontrolpada citra-citra tahun 2006 sampai 2010.

No. Statiun

TSM Koor. Geografis

Data Survei (mg/L)

Data Citra (mg/L)

Lintang Bujur

1. 1 71 62,004427 7,5701305 112,8757519

2. 3 61,4 64,8877790 7,5743254 112,8799741

3. 21 81.1 62,5406 7,4817848 112,8449619

4. 22 55.8 56,862602 7,5382174 112,8626495

5 7 89.1 73,767067 7,5171778 112,8607478

Analisa Kandungan TSM

• Dari hasil pengolahan citra Terra/MODIS tahun 2006 hingga 2011 menggunakan algoritma TSM didapat bahwa TSM yang tertinggi di perairan Selat Madura tertinggi adalah pada

tahun 2010.• Tabel 1.6 Kementrian Lingkungan Hidup (KLH) Nomor : 51 Tahun 2004, baku Mutu Air Laut.

• Bila dilihat dari baku Mutu Air Laut berdasarkan tabel diatas, data TSM yang bernilaitinggi tersebut memiliki perbedaan signifikan dengan baku mutu yang ditetapkan. Biladilihat dari waktu atau musimnya, pada tahun 2010 banyak bermunculan semburan baruyang berasal dari lumpur Lapindo yang menambah volume semburan. Akibatnya volumelumpur yang dibuang ke Kali Porong juga bertambah. Dampak lumpur tersebut ketikamasuk ke laut akan mencemari lingkungan dan menaikkan kandungan TSM yang berada diperairan Sungai porong sampai Selat Madura.

No. Parameter Satuan Baku Mutu Keterangan

1 Padatan Tersuspensi TotalMg/l 80

Untuk Per. Pelabuhan

2 Padatan Tersuspensi TotalMg/l 20

Untuk Wisata Bahari

3 Padatan Tersuspensi TotalMg/l Coral : 20

Untuk Biota Laut

Analisa Perbandingan Luasan Kekeruhan

KelasTSM

(mg/l)Luas Wilayah (km2)

2006 2007 2008 2009 2010 20111 0-50 535.9 374.5 427.5 823.9 429.2 244.92 50-100 1041.1 1183.1 1181.0 877.9 1253.4 989.33 100-150 131.0 197.7 148.1 11.0 55.3 356.34 150-200 0 0 0 0 2.01 17.95 >200 0 0 0 0 1.0 0

Berdasarkan tabel 1.7, nilai TSM hasil pengolahan citra bervariatif antarakelas dan luas. Pada semua tahun luasan terbesar berada pada kelas 2dengan kandungan nilai TSM berkisar antara 50-100 mg/l. Dengan demikiandapat diketahui luasan TSM tertinggi sama di setiap tahunnya yakni padakelas 2, dengan nilai terluas terdapat pada tahun 2010.

Tabel 1.7 Luasan TSM berdasarkan kelas

Analisa Persebaran Kelas TSM Setiap Tahun

• Tahun 2006

• Tahun 2007

• Tahun 2008

• Tahun 2009

• Tahun 2010

• Tahun 2011

Kesimpulan • Citra TERRA MODIS kurang maksimal dalam pengamatan lautan,

khususnya untuk mengetahui konsentrasi TSM (terdapat selisih yang jauh antara data citra dan lapangan yakni 1.06-53.90mg/l).

• Luasan tertinggi pada semua tahun terdapat pada kelas 2 dengan nilai 50-100mg/l dan yang paling luas terdapat pada tahun 2010.

• Hasil uji korelasi menghasilkan R2 = 79,2%, dimana diambil lima titik yang mewakili data citra dan lapangan.

• Nilai TSM yang relatif tinggi selama enam tahun berdasarkan hasil pengolahan citra terjadi pada tahun 2010.

• Daerah sekitar muara sungai dan dekat pantai umumnya memiliki nilai TSM yang tinggi pada kelas lebih dari 200mg/l, semakin ke laut semikin rendah pada kelas 0-50mg/l.

Saran • Dibutuhkan koefisien algoritma yang sesuai dengan kondisi perairan

Indonesia dengan cara modifikasi algoritma untuk citra TERRA MODIS.

• Pada saat pengambilan data di lapangan sebaiknya menggunakan data dengan interval titik yang lebih besar dari resolusi citra yang digunakan.

Terimakasih....