Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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.