ANALISIS PERBANDINGAN KONSENTRASI KLOROFIL ANTARA CITRA SATELIT TERRA

DAN AQUA MODIS DITINJAU DARI SUHU PERMUKAAN LAUT DAN

MUATAN PADATAN TERSUSPENSI(Studi Kasus Perairan Selat Madura dan sekitarnya)

OLEHRISDINA TRISNA WARDANI

3508100008

JURUSAN TEKNIK GEOMATIKAFAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAANINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA2012

Outline

Background

Methodology

Study Area

Conclusion and

Suggestion

Result and Analysis

1

BackGround

• Perairan Selat Madura adalah kawasan yang juga terkena dampak dari adanya lumpur panas Sidoarjo.

• material lumpur yang ada dapat berpengaruh pada kualitas perairan, yang berdampak pula pada perubahan konsentrasi klorofil.

• perlu adanya suatu penelitian mengenai klorofil di perairan Selat Madura dan sekitarnya, dengan menggunakan teknologi penginderaan jauh

2

Permasalahan

Bagaimana analisa hasil persebaran konsentrasi klorofil antara citra satelit Terra dan Aqua MODIS pada bulan Juli.

Batasan Masalah Wilayah studi adalah daerah sekitar perairan Selat Madura dan

sekitarnya. Data primer yang digunakan adalah citra satelit Terra dan Aqua MODIS

level 1B resolusi 1 km tahun 2009-2011 pada bulan Juli Pengolahan citra satelit Terra dan Aqua MODIS menggunakan

algoritma Algorithm Theoretical Basic Document Modis (ATBD) 19Modis dan O’Reilly (1998) untuk mendapatkan nilai klorofilnya.

Data klorofil yang dipakai adalah perhitungan dari data lapangan suhupermukaan laut dan muatan padatan tersuspensi.

Hasilnya berupa nilai klorofil antara citra satelit Terra dan AquaMODIS dan peta klorofil.

3

Tujuan

• Menghasilkan peta persebaran konsentrasi klorofil dari citra satelit Terra dan Aqua MODIS.

• Mengetahui citra satelit yang lebih efektif dalam mendeteksi klorofil di perairan Selat Madura.

Manfaat

• Memberikan informasi spasial (peta) serta hasil persebaran konsentrasi klorofil antara citra satelit Terra dan Aqua MODIS.

4

Study Area

5°7’42,49”-9°27’36,13”LS dan

110°3’40,50”-115°49’31,70”BT

5

Peralatan

HardwareGPS handheldWater Checker TROLL 9500

Multi Parameter Series S/N 47916 Software ArcGIS 9.3 ENVI 4.6.1 Matlab 7.0

Metodologi

Bahan• Citra satelit Terra dan Aqua

MODIS level 1B resolusi1 km pada tahun 2009-2011 bulan Juli

• Peta digital/peta vektorIndonesia skala 1:1000000digunakan sebagai acuandalam koreksi geometrik

• Data lapangan yangdiambil secara in-situ dibeberapa titik lokasipenelitian pada bulan Juli2011

6

Metodologi

Tahap persiapanMelakukan persiapan mencari berbagai literature, menyiapkan hardware dan software yang digunakan serta mengumpulkan data-data yang digunakan dalam penelitian.

Tahap pengolahan dataMelakukan pengolahan data-data yangsudah didapatkan

Tahap analisa dataMenganalisa hasil dari pengolahan citra dengan data lapangan

Tahap akhirAkhir dari penelitian menghasilkan peta sebaran klorofil yang dapat dijadikan acuan pada penelitian selanjutnya

7

DIAGRAM ALIR PENGOLAHAN

CITRA

Citra Aqua MODIS

Level 1B

Citra Terra MODIS

Level 1B

Georferensi Citra

Pemotongan Citra

Koreksi Geometrik

RMSE ≤ 1

Peta Vektor IndonesiaTidak

YaPemisahan Daratan

Pemisahan Awan

Citra Sebaran Konsentrasi

Klorofil

Validasi

Uji Validasi ≥ 70%

Data Ground Truth

Tidak

Ya

Analisa Data Klorofil

- Peta Persebaran Klorofil dari Citra Satelit Terra MODIS

- Peta Persebaran Klorofil dari Citra Satelit Aqua MODIS8

Result n AnalisysAnalisaKoreksi Geometrik dan SOFAnalisa Data LapanganAnalisa Validasi data LapanganHasil Pengolahan CitraUji Validasi

9

Hasil koreksi geometrik pada citra Terra dan Aqua MODIS, sebagai berikut: Citra Terra MODIS diperoleh nilai rata-rata RMSerror sebesar <0,6, diantaranya:

Citra Terra MODIS 2009 nilai RMSerror sebesar 0,431 piksel,Citra Terra MODIS 2010 nilai RMSerror sebesar 0,735 piksel,Citra Terra MODIS 2011 nilai RMSerror sebesar 0,635 piksel.

Citra Aqua MODIS diperoleh nilai rata-rata RMSerror sebesar <0.6, diantaranya:Citra Aqua MODIS 2009 nilai RMSerror sebesar 0,468 piksel, Citra Aqua MODIS 2010 nilai RMSerror sebesar 0,693 piksel, Citra Aqua MODIS 2011 nilai RMSerror sebesar 0,622 piksel.

Nilai strength of figure dari titik kontrol registrasi citra untuk setiap citra yang digunakan adalah 0,0012

Hasil RMSerror rata-rata citra mempunyai nilai RMSerror rata-rata ≤1 pixel dan SoFmendekati nol sehingga dianggap memenuhi toleransi yang diberikan (Purwadhi, 2001).

Dalam hal ini semakin kecil bilangan faktor kekuatan jaringan tersebut di atas, maka akan semakin baik konfigurasi jaringan yang bersangkutan, dan sebaliknya (Purwadhi, 2001).

Koreksi Geometrik dan SOF

10

HASIL -- Design SOF

Jumlah titik adalah 10, Jumlah baseline adalah 18,N ukuran adalah jumlah baseline x 3

yaitu 18 x 3 = 54N parameter adalah jumlah titik x 3

yaitu 10 x 3 = 30U (jumlah parameter) = N ukuran – N parameter

= 54 – 30 = 24Besar SoF = inv[Trace (At*A)]/U

= 0,0012

11

Data lapangan tersebut setelah diinputkan pada citra yang terkoreksi geometrik, diperoleh 3 data yang sesuai dengan piksel citra.

Tabel 1. Data Lapangan Klorofil

Analisa Data Lapangan

Posisi Titik Nilai Klorofil (mg/m3)

1 0,0166782 0,0164523 0,016201

12

Citra Terra dan Aqua MODIS

Terra MODIS 2009 Aqua MODIS 2009

13

Gambar 1. Hasil Koreksi Geometrik, Cloud Masking dan Spasial Daratan pada citra Terra MODIS

Gambar 2. Hasil Koreksi Geometrik, Cloud Masking dan Spasial Daratan pada citra Aqua MODIS

14

Algoritma O’Rilley (1998)

Log (clr)= 0,283 – 2,753R + 1,457 R2 + 0,659 R3 – 1,403 R4

Clor = 10 (0,283 – 2,753R + 1,457 R2 + 0,659 R3 – 1,403 R4)

Keterangan:R= rasio band 9 dan band12

Algoritma ATBD 19Log (clr)= 0,2818 – 2,783R + 1,863 R2 -2,387 R3

Clor = 10 (0,2818 – 2,783R + 1,863 R2 – 2,387 R3 )

Keterangan:R= rasio band 10 dan band12

15

HASIL Validasi Data Lapangan

No

1

2

3

4

5

6

7

8

Posisi Koordinat

Lintang Bujur

7⁰34’12,47’’112⁰52’32,70’’

7⁰34’36,22’’ 112⁰52’50,81’’

7⁰34’27,57’’ 112⁰52’47,90’’

7⁰34’14,37’’112⁰53’44,57’’

7⁰34’4,67’’112⁰53’44,33’’

7⁰33’56,88’’ 112⁰53’39,54’’

7⁰31’1,84’’ 112⁰51’38,69’’

7⁰30’58,94’’ 112⁰51’31,47’’

7⁰30’52,48’’ 112⁰ 51’21,04’’

7⁰30’25,81’’ 112⁰51’5,46’

7⁰30’15,01’’ 112⁰51’2,18’’

7⁰30’2,85’’ 112⁰51’1,69’’

7⁰29’41,88’’112⁰ 50’59,27’’

7⁰29’38,30’’ 112⁰50’58,54’’

7⁰29’33,35’’ 112⁰50’54,54’’

7⁰28’55,03’’ 112⁰50’56,93’’

7⁰28’47,61’’ 112⁰50’41,07’’

7⁰28’54,43’’ 112⁰50’27,35’’

7⁰32’17,58’’112⁰50’37,43’’

7⁰32’29,11’’112⁰50’41,86’’

7⁰32’26,64’’ 112⁰50’27,35’’

7⁰32’17,58’’ 112⁰50’36,48’’

7⁰32’29,11’’112⁰50’37,43’’

7⁰32’26,63’’112⁰50’41,86’’

Clor (mg/m3)

0,013

0,026

0,015

0,051

0,026

0,066

0,020

0,056

0,057

0,041

0,044

0,044

0,020

0,050

0,079

0,038

0,034

0,032

0,042

0,048

0,011

0,017

0,016

0,016

16

Hasil pengolahan Citra

Nilai klorofil citra diambil 3 data piksel yang disesuaikan dengan data lapangan pada tanggal 24 Juli 2011.

Tabel 2. Hasil Pengolahan Klorofil Tahun 2009 -2011

Keterangan N/A : Not Available, data klorofil tidak diketahui karena lokasi penelitian tertutup awan

No Citra Bulan

Nilai Klorofil (mg/m3)Lokasi

Penelitian Ke-1

Lokasi Penelitian

Ke-2

Lokasi Penelitian

Ke-31

Terra MODIS

2009 0,001539 0,001539 0,001750

2 2010 0,008139 0,009483 N/A

3 2011 0,047073 0,0046922 0,0046922

4Aqua

MODIS

2009 0,008837 N/A N/A

5 2010 1,841472 1,836017 1,836017

6 2011 0,016994 0,016994 0,016782

17

ANALISA - Analisa Validasi Data Lapangan dan Citra

Citra Persamaan Regresi R2

Terra MODISY = 2,3278x – 0,0929 0,72324 Juli 2011

Aqua MODIS

Y = 1,717 x -0,0126 0,77524 Juli 2011

18

• Dari gambar grafik perbedaan klorofil citra dengan klorofillapangan dapat dianalisa bahwa adanya perbedaan nilai klorofilyang ada yaitu: pada Citra Aqua MODIS, didapatkan nilaikoefisien detrminasi sebesar 77,57% sedangkan pada citra TerraMODIS sebesar 72,34 %, ini dapat diambil kesimpulan bahwacitra Aqua MODIS memiliki hasil yang lebih baik, yang dapatdigunakan untuk mengetahui nilai klorofil yang ada di lapangan.

• Meskipun nilai korelasi dari kedua citra masuk dalam toleransiyang ditetapkan, namun hasil yang lebih baik ada pada citraAqua MODIS yang mempunyai nilai korelasi lebih tinggi.

ANALISA - Analisa Data Lapangan dan Citra

19

Tahun 2009

Aqua MODIS

Terra MODIS

Peta Persebaran Klorofil

20

Tahun 2010

Aqua MODIS

Terra MODIS

Peta Persebaran Klorofil

21

Tahun 2011

Aqua MODIS

Terra MODIS

Peta Persebaran Klorofil

22

ANALISA– Analisa Sebaran Klorofil

Berdasarkan hasil pengolahan citra, didapatkan nilai klorofil yang sebesar 0,01-1,8 mg/m3. Hal ini disebabkan karena adanya faktor tertentu yang mengakibatkan nilai klorofil rendah.

Persebaran klorofil disebabkan karena banyak faktor. Antara lain:1. Perairan oseanis di daerah tropis umumnya memiliki

konsentrasi klorofil yang rendah.2. Klorofil yang berada di daerah sekitar pantai cenderung lebih

tinggi daripada di tengah lautan.3. Adanya upwelling4. Kekeruhan tinggi menghambat penetrasi cahaya ke dalam air

23

KESIMPULANNilai RMSerror rata-rata < 0.6. Untuk nilai RMSerror citra Terra MODIS tahun 2009

sebesar 0,431, tahun 2010 sebesar 0,735 dan tahun 2011 sebesar 0,635. Kemudian padacitra Aqua MODIS nilai RMSerror pada tahun 2009 sebesar 0,468, tahun 2010 sebesar0,693 dan tahun 2011 sebesar 0,622. Kedua citra mempunyai nilai SOF 0,0012.

Nilai klorofil rata – rata antara 0,001-1,8 mg/m3. Untuk nilai klorofil citra Terra MODIStahun 2009 sebesar 0,00160 mg/m3, tahun 2010 sebesar 0,00881 mg/m3 dan tahun2011 sebesar 0,14092 mg/m3. Kemudian pada citra Aqua MODIS nilai klorofil tahun2009 sebesar 0,0088 mg/m3, tahun 2010 sebesar 1,8378 mg/m3 dan tahun 2011 sebesar0,01692 mg/m3.

Berdasarkan hasil validasi dari perbandingan data survei dengan data klorofil citratanggal 24 Juli 2011, dapat dianalisa bahwa adanya perbedaan nilai klorofil dari datalapangan dengan data citra yang ada, yaitu: pada Citra Aqua MODIS, didapatkan nilaikoefisien determinasi sebesar 77,57% sedangkan pada citra Terra MODIS sebesar72,34 %, ini dapat diambil kesimpulan bahwa citra Aqua MODIS yang memiliki hasillebih baik dan data klorofil yang digunakan telah merepresentasikan kondisi klorofilyang sesungguhnya, yang dapat digunakan untuk mengetahui nilai klorofil yang ada dilapangan. Meskipun nilai korelasi dari kedua citra masuk dalam toleransi yangditetapkan, namun hasil yang lebih baik ada pada citra Aqua MODIS yangmempunyai nilai korelasi lebih tinggi.

24

SARAN

Perlu adanya penelitian lanjut tentang studi mengenai klorofil denganmenggunakan metode-metode yang berbeda, bila perlu membuat suatu metode yangpaling cocok diterapkan pada perairan Selat Madura.

Kendala dalam penelitian klorofil menggunakan data citra Terra dan AquaMODIS level 1B adalah citra yang diperoleh berupa data mentah yang harus diprosesmenggunakan algoritma untuk memisahkan data – data yang terdapat pada citra Terramaupun Aqua MODIS. Oleh karena alasan tersebut untuk penelitian selanjutnya yangterkait dengan klorofil sebaiknya menggunakan data citra dengan level yang lebihtinggi, seperti level 2 dan level 3. Sebab level 2 merupakan data citra Terra dan AquaMODIS yang telah terdapat proses algoritmanya dan umumnya digunakan oeleh paraahli oseonografi dalam penelitiannya. Sedangkan level 3, data citra yang telahterkoreksi radiometrik dan geometrik, serta algoritma pada level 3 telah diterapkansecara otomatis.

25

DAFTAR PUSTAKA

Afdal. 2004. “Sebaran Klorofil-a Kaitannya Dengan Kondisi Hidrologi Di SelatMakassar”. Jurnal Oseanografi dan Limnologi di Indonesia 2004 BidangDinamika Laut Pusat Penelitian Oseanografi LIPI No. 36: 69-82

Arief, M. 2006. “Analisis Kesesuaian Perairan Tambak Di Kabupaten DemakDitinjau Dari Nilai Klorofil-A, Suhu Permukaan Perairan, dan Muatan Padatan Tersuspensi Menggunakan Data Citra Satelit Landsat ETM7+”.Jurnal Penginderaan Jauh LAPAN Vol 39 Juni 2006: 108-US

Arifin, I.S. 2010. Studi Perubahan Muatan Padatan Tersuspensi (TSM) di SelatMadura Akibat Pembuangan Lumpur Lapindo. Surabaya : Tugas AkhirProgram Studi Geomatika ITS

Effendi. H. 2003. Telaah Kualitas Air bagi Pengelolaan Sumberdaya danLingkungan Perairan. Penerbit Kanisius. Yogyakarta.

Lillesand, T.M., Kiefer, R.W., and Chipman J.W. 1994. Remote Sensing and ImageInterpretation. Fifth Edition. New york : John Wiley & Sons

Martin, S. 2004. An Introduction to Ocean Remote Sensing. United Kingdom :University of Cambridge

26

Pahlevi, A.M. 2009. Analisa Sedimentasi di Muara kali Porong AkibatPembuangan Lumpur Lapindo Menggunakan Data Citra SatelitASTER. Surabaya : Tugas Akhir Program Studi Geomatika ITS

Purwadhi, S.H. 2001. Interpretasi Citra Digital. Jakarta: GrasindoSantoso, B. 2010. Prediksi Potensi Daerah Ikan MenggunakanCitra Aqua

Modis Dan Pendistribusian Hasil Dengan Menggunakan Web (StudiKasus : Perairan Selatan Jawa Timur - Bali). Surabaya : ProgramStudi Geomatika ITS.

Soegianto, A. 2004. Metoda Pendugaan Pencemaran dengan IndikatorBiologis. Airlangga University Press. Surabaya

Susilo, S.B. 2000. Penginderaan Jauh Terapan. Fakultas Perikanan dan IlmuKelautan. Institut Pertanian Bogor. Bogor

Syafi’i, M.2006. Sebaran Konsentrasi Klorofil-a dan Suhu Permukaan LautMenggunakan Citra Satelit Terra MODIS di Perairan NatunaI : TugasAkhir Program Studi Ilmu dan Teknologi Kelautan IPB.Bogor

Wahyu, A.2005.Pemetaan Persebaran Korofil Wilayah Perairan Selat BaliMenggunakan Teknologi Penginderaan Jauh : Tugas Akhir ProgramStudi Teknik Geomatika ITS. Surabaya

DAFTAR PUSTAKA

27