1

PENDAHULUAN

Latar BelakangSistem informasi geografis berbasis web

saat ini merupakan sistem informasi yangmenarik untuk dikaji lebih dalam. Hal inidikarenakan sistem ini mampu menyajikaninformasi lokasi secara dinamis. Dengandemikian pengguna dapat melihat peta denganmudah dan cepat.

Sampai Januari 2009 ini, ada beberapasitus yang menyajikan informasi tentangperubahan penggunaan lahan, erodibilitastanah dan faktor penyebab erosi lainnyaseperti pada situs www.deptan.go.id danwww.dephut.go.id. Namun informasi erositersebut tidak ditampilkan dalam bentukgambar peta pada web melainkan hanyaberupa informasi berita saja. Untuk itu perluadanya penyampaian informasi erosi yangefektif melalui media internet. Penyampaianinformasi erosi memanfaatkan fungsiinteraktif seperti pada aplikasi GIS Desktopdalam bentuk web. Salah satu daerah yang menjadi perhatiandalam masalah erosi adalah Daerah AliranSungai (DAS) Cidanau. Menurut Munibah(2008) DAS Cidanau memiliki tingkat erosisangat ringan sebesar 149.7 ton/ha/tahundengan pengolahan data format raster. Olehkarena itu, perlu adanya pembangunan sisteminformasi geografis berbasis web untukmenyebarluaskan informasi erosi di DASCidanau. Jika informasi spasial tentang erosipada DAS Cidanau dipublikasikan secarabebas dan online, banyak manfaat yang akandiperoleh. Salah satunya yaitu hasil penelitianini dapat digunakan sebagai rujukan dalamperencanaan dan penggunaan lahan yangdapat meminimalisasi penurunan kualitas diberbagai aspek.

TujuanPenelitian ini bertujuan untuk membangun

sistem informasi geografis erosi DAS Cidanauberbasis web. Sistem ini nantinya dapatmenyajikan informasi erosi yang dinamis daninteraktif sehingga sistem ini dapat diaksesdengan mudah oleh pengguna. Informasidisajikan dalam bentuk peta yang memberikaninformasi tentang administrasi DAS Cidanau,infrastruktur, faktor yang mempengaruhi erosiseperti : erosivitas hujan, erodibilitas tanah,panjang-kemiringan lereng, penutupan lahan,serta tindakan konservasi, dan identifikasierosi menggunakan Metode USLE (UniversalSoil Lost Equation).

Ruang LingkupSistem yang dibuat memiliki ruang

lingkup sebagai berikut :1 Sistem informasi disajikan dalam basis

web.2 Penelitian yang dilakukan terbatas untuk

DAS Cidanau dan data yang digunakanadalah peta erodibilitas tanah, erosivitascurah hujan, kemiringan lereng, land usedan elevasi dengan format vektor.

3 Gambaran Umum SistemPada penelitian kali ini, akanmenggunakan platform Windows denganaplikasi Mapserver menggunakanframework Pmapper dengan basis dataPostgreSQL.

TINJAUAN PUSTAKA

Sistem Informasi Geografis Sistem Informasi Geografis (SIG) adalahsuatu sistem yang dapat menangkap,menyimpan, menganalisis, melakukan query,dan menampilkan data geografis. SIG dapatdibagi menjadi empat komponen (Kang 2002)yaitu :1 Sistem komputer Sistem komputer berupa komputer dan

sistem operasi yang digunakan untukmengoperasikan SIG.

2 Perangkat lunak SIG Perangkat lunak SIG berupa program dan

antarmuka pengguna untuk menjalankanperangkat keras.

3 Brainware Perangkat fikir merujuk pada tujuan,

sasaran dan alasan penggunaan SIG.4 Infrastruktur Infrastruktur merujuk pada kebutuhan fisik

berhubungan dengan organisasi,administrasi dan lingkungan penggunaanSIG.

Web MappingWeb mapping system adalah sebuah sistem

yang digunakan untuk memadukan kekuatanGIS sebagai sebuah alat bantu yang canggih,terutama dalam menangani analisis secarakeruangan dengan kekuatan internet sebagaimedia penyampaian informasi. Setiap objekpada peta digital disimpan sebagai sebuahatau sekumpulan koordinat (Mitchell 2005).Kelebihan dari web mapping adalah:• Fitur yang disimpan sebagai layer yang

nyata pada sebuah file di komputer, dapatmengubah sebuah peta tanpa memulai dariawal.

2

• Peta yang interaktif mengizinkanpengguna untuk melihat area atau wilayahyang diinginkan.

• Pembuat peta tidak memiliki taksirantentang informasi yang pengguna inginkanuntuk melihatnya tetapi dia dapat membuatkemungkinan untuk pembaca dalammemilih informasi.

• Pembuat peta dijital dapat memfokuskanbagaimana menampilkan informasiterbaik, daripada memfokuskan secararinci suatu area/wilayah di dunia padasebuah peta.

Menurut Peng ZR dan Ming HT (2003),teknologi web mengalami evolusi. Teknologievolusi web mapping dapat dilihat padaGambar 1. Berdasarkan Gambar 1, teknologievolusi pada web mapping terdiri atas:• Static Map Publishing, mendistribusikan

peta pada halaman web sebagai peta yangstatis dalam format grafis seperti GIF atauJPEG. Peta biasanya merupakan bagiandari dokumen HTML untuk memperkayaisi dari dokumen. Pengguna tidak dapatberinteraksi dengan peta atau merubahformat tampilan dalam bentuk apapun.

•

Gambar 1 Evolusi Web Mapping(Peng ZR & Ming HT 2003).

• Static Web Mapping, melibatkanpenggunaan form HTML dan CGI untukmenghubungkan masukan dari penggunapada web browser dengan SIG atauprogram pemetaan pada server. Penggunamembuat suatu permintaan dari penggunamenggunakan form HTML yang telah di-customize.

• Interact Web Mapping, lebih interaktif dancerdas dengan ditambahkan dari sisi webclient dengan menggunakan script sepertidynamic HTML dan aplikasi client-sideseperti Plug-ins, ActiveX control dan JavaApplets.

• Distributed GIServices, komponen dariSIG pada sisi web client dapat

dikomunikasikan secara langsung dengankomponen SIG yang lain pada server tanpamelewati suatu server HTTP dan CGI-related middleware.

Mapserver & Pmapper Mapserver merupakan aplikasi opensourceyang digunakan untuk menampilkan dataspasial atau peta melalui web. AplikasiMapserver dapat mengolah data SIG dalamformat raster maupun vektor. Format rasterseperti TIFF/GeoTIFF, EPPL7 dan berbagaiformat data raster lain dapat diolah denganmenggunakan pustaka GDAL. Di sisi lain,format vektor seperti shapefile (ESRI),ArcSDE (ESRI), PostGIS, dan berbagaiformat data vektor dapat digunakan pustakaOGR (Kropla 2007). Mapscript merupakan interface dariMapserver. Mapscript menyediakan toolsyang dapat memudahkan pengembang untukmenambahkan fungsi yang diperlukan sistem.Penggunaan mapscript dimaksudkan untukmembuat gambar peta menjadi lebih dinamis.Mapscript mendukung beberapa bahasapemrograman web yaitu PHP, Perl, Phytondan Java.

Sebuah aplikasi Mapserver sederhanamempunyai komponen sebagai berikut:• Mapfile, merupakan file yang menyimpan

berbagai konfigurasi untukmenggambarkan data spasial dan atributdari shapefile ke dalam bentuk halamanweb (Mitchell 2005). Mapfilemendefinisikan sekumpulan objek petasekaligus membedakan bentuk dan sifatpeta yang akan ditampilkan pada browser.Walaupun data geografisnya sama, aplikasiyang menggunakan mapfile berbeda dapatmenampilkan peta yang berbeda pula,sesuai hasil interaksi dengan pengguna(Kropla 2005). Mapserver dapatmenggunakan banyak jenis sumber datageografis. Default formatnya adalah ESRIshapefile.

• Halaman HTML, interface antara user(pengguna) dan Mapserver. Padaumumnya berdiri pada web root. Dalambentuk yang sederhana, Mapserverdigunakan untuk menempatkan sebuahgambar peta statis pada halaman web.Untuk membuat peta yang interaktif,gambar ditempatkan pada sebuah bentukHTML.

3

Aplikasi sederhana terdiri dari dua halamanhtml antara lain :• Mapserver CGI, file biner dan executable

yang menerima permintaan danmengembalikan gambar dan data.

• HTTP Server, menyajikan halaman HTMLketika diakses oleh pengguna browser.

Pmapper framework menyediakan fungsiyang besar serta multiple konfigurasi untukmengatur fasilitas pada aplikasi Mapserveryang didasarkan pada PHP/MapScript.Pmapper dibangun dengan bahasa PHP danJavaScript. Fungsi yang termasuk didalamnya antara lain:• DHTML (DOM) zoom/pan, didukung

browser: Mozilla/Firefox 1.+/Netscape6.1+, IE 5/6, Opera 6.+, Konqueror 3.+ .

• Pan/zoom dengan mouse, keyboard, slider,dan reference map.

• Fungsi query (identity, select, search).• Hasil query ditampilkan dengan

menggabungkan basis data dan hyperlinks.• Fungsi print dalam format HTML dan

PDF.• Konfigurasi pada beberapa fungsi, tingkah

laku dan tampilan menggunakan INI file.• HTML legends.• Berbagai macam model untuk tampilan

legenda dan tabel.• Penggunaan banyak bahasa interface

(yaitu: English, German, Italian, French,dan Swedish).

Aplikasi Pmapper ini telah diuji pada padaMapserver versi 4.0 sampai 4.8 dengansistem operasi Windows, Linux, dan MAC OSX. Aplikasi ini mendukung format data rasterdan vektor. Format data vektor adalahshapefile dan data raster adalah JPEG, TIFF,dan ECW.

Struktur Data Spasial Dalam kerangka kerja SIG, data secaralogika dibagi menjadi dua kategori, dataspasial dan data tekstual (atribut). Data spasialmerupakan data yang memiliki informasilokasi atau data yang bereferensi geografisdan data atribut merupakan data yangmemiliki informasi fitur spasial (Kang 2002).

Shapefile menyimpan lokasi geografisberupa informasi atribut titik (point), garis(line), dan poligon (polygon). Bentukgeometri yang tersimpan adalah dalam bentukkoordinat vektor. Format ini adalah formatyang dikeluarkan oleh Environmental SystemResource Institute (ESRI) yang merupakan

salah satu vendor SIG terkemuka (Kang2002). ESRI shapefile terdiri atas :1 Main file (.shp)

Merupakan file yang dapat diakses secaralangsung dan panjang dari record variabeldalam file mendeskripsikan bentukverteksnya.

2 Index file (.shx)Pada file indeks, tiap record terdiri atasproses cetakan offset yang berhubungandengan record file utama.

3 Tabel dBASE (.dbf) Pada tabel dBASE terdapat fitur atribut

dengan record pada setiap fiturnya.

PostGIS adalah suatu format tipe datavektor dari sistem object relational databasePostgreSQL yang mengizinkan objek SIGuntuk disimpan dalam suatu basis data danmenyimpan data berupa titik, garis, ataupoligon (Ramsey 2008).

Three Tier ArchitectureThree tier architecture dapat dilihat pada

Gambar 2. Berdasarkan gambar tersebut threetier architecture terdiri dari tiga bagian, yaitu(msdn.microsoft):• presentation tier, merupakan level teratas

dari three tier architecture yangmerupakan user interface. Fungsi utamadari interface adalah menerjemahkan taskdan menghasilkan sesuatu yang dipahamioleh pengguna,

• logic tier, merupakan middle tier di manaproses dari sistem berjalan, selain itu jugadilakukan proses pemindahan data diantaradua layer disekitarnya, dan

• data tier, merupakan tempat penyimpanandan ditemukan kembali informasi daribasis data atau sistem file.

Gambar 2 Three Tier Architecture(msdn.microsoft).

4

Tinjauan Umum Daerah Aliran Sungai Sungai adalah torehan di permukaan bumiyang merupakan penampung dan penyaluralamiah aliran air dan material yangdibawanya dari bagian hulu ke bagian hilirsuatu daerah pengaliran ke tempat yang lebihrendah dan akhirnya bermuara ke laut. Darisegi hidrologi sungai mempunyai fungsiutama menampung curah hujan danmengalirkannya sampai ke laut. Daerahdimana sungai memperoleh air merupakandaeran tangkapan hujan yang biasanya disebutDaerah Aliran Sungai (DAS). Dengandemikian DAS dapat dipandang sebagai suatuunit kesatuan wilayah tempat air hujanmenjadi aliran air sungai. Garis batas suatuDAS adalah punggung permukaan bumi yangdapat memisahkan dan membagi air hujanmenjadi aliran permukaan (Soewarno 1991).

Erosi Erosi adalah terangkatnya lapisan tanahatau sedimen karena stres yang ditimbulkanoleh gerakan angin atau air pada permukaantanah atau dasar perairan. Pada lingkunganDAS, laju erosi dikendalikan oleh kecepatanaliran air dan sifat sedimen (terutama ukuranbutirnya). Stres yang bekerja pada permukaantanah atau dasar perairan sebanding dengankecepatan aliran. Resistensi tanah atausedimen untuk bergerak sebanding denganukuran butirnya. Gaya pembangkit eksternalyang menimbulkan erosi adalah curah hujandan aliran air pada lereng DAS. Curah hujanyang tinggi dan kemiringan lereng yangterjadi merupakan faktor utama terjadinyaerosi. Pertahanan DAS terhadap erosiutamanya tergantung pada tutupan lahan.Perilaku erosi di DAS didasarkan padabeberapa investigasi pendahuluan yang telahdilakukan oleh Poerbandono et al. (2006).

Klasifikasi bahaya erosi berdasarkan padajumlah tanah yang hilang dengan satuanton/ha/tahun (Departemen Kehutanan 1998)adalah :1 Erosi sangat ringan, bila nilai (A) < 15

ton/ha/tahun2 Erosi ringan, bila nilai (A) berkisar antara

15 – 60 ton/ha/tahun3 Erosi sedang, bila nilai (A) berkisar

antara 60 – 180 ton/ha/tahun4 Erosi berat, bila nilai (A) berkisar antara

180 – 480 ton/ha/tahun5 Erosi sangat berat, bila nilai (A) > 480

ton/ha/tahun

Universal Soil Loss Equation (USLE) Prediksi erosi merupakan salah satu alatbantu dalam pengambilan keputusanmengenai perencanaan konservasi tanah padasuatu lahan. Tindakan konservasi tanah danpenggunaan lahan yang diterapkan adalahyang dapat menekan laju erosi yang sama ataulebih kecil dari laju erosi yang masih dapatdibiarkan (Arsyad 1989).

Model prediksi erosi yang telah digunakansecara luas adalah metode Universal Soil LossEquation (USLE) yang dikembangkan olehWischmeier dan Smith. Persamaan USLE inidiperoleh dari data hasil pengukuran padaplot-plot pertanian di beberapa daerah diAmerika, selama 40 tahun (Schwab et al.1981).

Persamaan USLE adalah sebagai berikut :

A = R.K.LS.C.P

Dimana A adalah rata-rata tanah tererosiperTahun (ton/ha), R adalah faktor erosivitashujan, K adalah faktor erodibilitas tanah, LSadalah faktor panjang-kemiringan lereng, Cadalah faktor pengelolaan tanaman dan Padalah faktor tindakan konservasi. Skemapersamaan USLE dapat dilihat padaGambar 3.

Faktor penyebab erosi dibagi menjadi 5 yaitu :

• Faktor Erosivitas hujan (R)Erosivitas hujan, R, didefinisikan sebagai

jumlah satuan indeks erosi hujan dalamsetahun. Perhitungan nilai erosivitas hujan (R)menurut Asdak (2004) dengan mendasarkanpada data curah hujan hujan bulanan rata-ratadari beberapa tempat di Jawa adalah :

R = 2,21 P 1,36

Dimana R adalah faktor erosivitas hujan(KJ/ha/tahun) dan P adalah curah hujanbulanan.

• Faktor Erodibilitas Tanah (K)Erodibilitas tanah, K, didefinisikan sebagai

kerentanan tanah terhadap erosi. Jika tidak adapercobaan lapangan, maka nilai K dapatdiestimasikan dengan monografi (dalamMorgan 1988; Selbe 1993) dengan persamaanberikut :K /100= {2,73x10-4(12-O)M1,14+3,25(S-2)+(2,5x(P-3)}

Dimana M adalah persentase pasir sangathalus dan debu dikalikan dengan (100% liat),

5

O adalah persentase bahan organik, S adalahkode struktur tanah yang digunakan dalamklasifikasi tanah dan P adalah kelaspermeabilitas tanah.

• Faktor Panjang Lereng danKemiringan Lereng (LS)Panjang lereng diukur mulai tempat

terjadinya aliran air di atas permukaan tanahsampai ke tempat mulai terjadinyapengendapan, Karena berkurangnyakecuraman lereng atau ke tempat aliran air dipermukaan tanah masuk ke dalam saluran(Arsyad 1989). Nilai panjang lerengdidefinisikan secara matematik oleh Schwabet al. (1981) dalam Departemen Kehutanan(1998), masing-masing adalah :

L = (1/22,1)m , Scwhab et al. (1981)

L = (X/22)0,5 , Departemen Kehutanan (1998)

Dimana L adalah faktor panjang lereng, l atauX adalah panjang kemiringan lereng (m) danm adalah angka eksponensial rata-rata yangbesarnya 0,5.

• Faktor Pengelolaan Tanaman (C)Faktor C adalah perbandingan antara rata-ratatanah tererosi dari suatu lahan yang ditanamipertanaman tertentu dengan pengelolaantertentu terhadap rata-rata tanah tererosi darilahan yang terolah tanpa tanaman pada tanahdan lereng sama serta hujan yang sama(Abdurrahman A & Sukmana S 1990).

Gambar 3 Skema Persamaan USLE (Arsyad, 1989).• Faktor Tindakan Konservasi (P)

Faktor P adalah perbandingan antara rata-rata tanah tererosi dari lahan yang mendapatperlakuan konservasi tertentu terhadap rata-rata tanah tererosi dari lahan terolah tanpatindakan konservasi, dimana faktor erosilainnya tidak berbeda (Abdurrahman A &Sukmana S 1990).

METODE PENELITIAN

Metode pengembangan sistem ini adalahGIS Development Guide oleh NationalCenter for Geographic Information andAnalysis State University at Buffalo (2004).Metode tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.

Analisis KebutuhanProses analisis dilakukan untuk

mengetahui kebutuhan dari sistem. Tahapan

analisis merumuskan spesifikasi kebutuhanperangkat lunak dimulai dari deskripsi sistem,kebutuhan fungsional perangkat lunak danspesifikasi pengguna.

Perancangan KonseptualPerancangan konseptual meliputi

perancangan konseptual basis data dan desainproses dari sistem. Proses perancangankonseptual basis data terdiri daripengidentifikasian data yang dibutuhkan danpenyiapan model data. Data yang dibutuhkandalam penelitian ini adalah data faktorpenyebab erosi yaitu erosivitas hujan,erodibilitas tanah, kemiringan lereng, tindakankonservasi dan pengelolaan tanaman dalamformat vektor. Desain proses dibuat berdasarkankebutuhan fungsional dan kebutuhan data dari

6

sistem. Aliran informasi dan data yang terjadidiilustrasikan dalam diagram konteks.

Survei Ketersediaan dan PengumpulanData

Setelah dilakukan identifikasi data yangdibutuhkan, dilanjutkan dengan melakukansurvei terhadap ketersediaan data. Tahap inidilakukan untuk mengevaluasi setiap sumberdata yang potensial dalam pengembangansistem dan pengumpulan data yangdibutuhkan. Data diperoleh dari penelitiansebelumnya tentang Model Spasial Perubahan

Penggunaan Lahan Berwawasan Lingkungan,Studi kasus DAS Cidanau oleh KhursatulMunibah, di bawah naungan Departemen IlmuTanah dan Sumberdaya Lahan, FakultasPertanian IPB.

Survei Perangkat Lunak dan PerangkatKeras

Tahapan ini dilakukan untuk mengetahuiperangkat lunak dan perangkat keras yangsesuai untuk pengembangan sistemberdasarkan fungsionalitas sistem tersebut.

Gambar 4 Metodologi Pengembangan SIG (National Center for Geographic Information andAnalysis State University of New York at Buffalo 2004).

Pada penelitian ini jenis perangkat lunak yangdibutuhkan untuk pengembangan sistemyaitu :1 Perangkat lunak untuk membuat data

spasial2 Perangkat lunak untuk pengembangan

sistem berbasis web3 Perangkat lunak sebagai Sistem

Manajemen Basis Data (DatabaseManagement System, DBMS)

Perangkat keras yang digunakan harus mampumenjalankan perangkat lunak yangdibutuhkan dengan baik.

Perencanaan dan Perancangan Basis DataTahapan ini dilakukan dengan melakukan

perancangan lojik dan fisik basis data.Perancangan lojik merupakan perancanganbasis data dengan membuat diagramketerhubungan antartabel. Perancangan fisik

dilakukan dengan memilih atribut yangterdapat dalam masing-masing tabel. Setelah dilakukan perencanaan basis datamaka dilakukan pembangunan basis data danpemasukan tipe data spasial serta atribut kedalam basis data.

Akuisisi Perangkat Lunak dan PerangkatKeras

Pada tahap ini dilakukan pemilihanperangkat lunak dan perangkat keras yangdigunakan untuk pengembangan sistem.Penentuan perangkat lunak dan perangkatkeras berdasarkan kriteria yang telahditentukan sebelumnya.

Pembangunan Basis DataBerbagai tipe data yang diperoleh pada

tahapan sebelumnya dimasukkan ke dalamperangkat lunak. Data tersebut berupa dataspasial dan data atribut.