”Pemanfaatan EfektifPenginderaan Jauh Untuk Peningkatan Kesejahteraan Bangsa” PENGEMBANGAN MODEL WEB-BASED COLLABORATIVE VISUALIZATION ENVIRONMENT (WBCVE) – SISTEM INFORMASI GEOGRAFI (SIG) UNTUK PENGENDALIAN SEDIMENTASI WADUK BILI BILI SULAWESI SELATAN

Pertemuan Ilmiah Tahunan MAPIN XIV Ahmad Munir2, M. Nurdin1, dan Paharuddin1 1 Pemerintah Kota Bontang Sekolah Tinggi Teknologi Bontang Jl. Awang Long No 1. Bontang 2 Universitas Hasanuddin Makassar Jl. P. Kemerdekaan Km 11 Tamalanrea Makassar email: amunir@unhas.ac.id Abstrak Rapid exploitation of natural resources has increased pollution rate that has affects on ecosystems. In Indonesia, the damage of water quality becomes important issue. Due to damage of water quality, the government has to spend a large amount of money in order conserve water quality. Since the regional autonomy is being involved, management of watershed becomes important issue. Because of many watersheds are occupied by more than one regional authority, therefore it is very hard to get an ideal integrated management for optimizing water resources. The purpose of this paper is to describe the procedure in developing Open Management Interface in order to optimize water management in term of minimizing erosion and sedimentation rate. The system was developed using Java, PHP and HTML and some supporter program such as MySQL, SVG Vew and ArcView were used to develop spatial database. The input data for the model consists of five spatial data: erosivity factor, erodibility, length-slope factor, land cover factor and conservation factor. All the spatial data were being converted into html format. The system is being uploaded in the http://www.unhas.ac.id/sig. 1. PENDAHULUAN Peningkatan kebutuhan bahan makanan penduduk (khususnya seralia) dunia akan memicu kerusakan lahan. Leyva dan Roa (2001) melaporkan bahwa kerusakan lahan saat ini telah terjadi 30 hingga 50% dari total luas permukaan lahan dunia Leyva dan Roa (2001). Perkiraan kuantitas erosi yang berpotensi mengakibatkan sedimentasi pada badan air, di Amerika berkisar antara 10-20 ton/ha/tahun, di Asia, Afrika dan Amerika Selatan berkisar 20-40 ton/ha/tahun. Desakan perubahan tata guna lahan harus dikendalikan agar supaya resiko erosi yang ditimbulkan dapat diminimalkan (Ghadiri et al, 2001). Sedimentasi menyebabkan terganggunya keseimbangan sustainabilitas fungsi badan air, pencemaran pospor, rusaknya produktivitas perairan, pengurangan fungsi bangunan air dan banjir di daerah hilir. Kerugian-kerugian ini berdampak negatif terhadap pembangunan nasional. Aplikasi SIG untuk peramalan erosi akan mengalami kesulitan dalam realisasi jika DAS mencakup beberapa wilayah administratif kabupaten (Ahmad Munir dan Abdullah, 2003) oleh karena itu perlu dibuat suatu sistem yang memungkinkan pengelolaan secara korporasi. Tujuan khusus penelitian adalah mendesain suatu perangkat lunak yang memungkinkan pengelolaan secara kolaborasi daerah tangkapan hujan untuk meminimalkan laju sedimentasi pada waduk. Program dibuat cukup flexible, interaktif dan mudah digunakan (user friendly). Model Web Collaboraive Visualization Environment (WbCVE) - Sistem Informasi Geografis (SIG) komputer dilengkapi dengan Database beberapa jenis tanah untuk daerah tropis, khususnya Indonesia. Penerapannya untuk meminimalkan sedimentasi waduk, terutama pada waduk yang mempunyai daerah tangkapan hujan yang dikuasai oleh lebih dari satu otonomi kabupaten. Gedung Rektorat lt. 3 Kampus Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 14 – 15 September 2005 TIS - 154 Pertemuan Ilmiah Tahunan MAPIN XIV ”Pemanfaatan EfektifPenginderaan Jauh Untuk Peningkatan Kesejahteraan Bangsa” 2. PENGEMBANGAN MODEL GEOGRAFIS Pada Model Web Collaboraive Visualization Environment (WbCVE)-Sistem Informasi Geografis (SIG), model geospasial telah dikembangkan untuk mendukung model tersebut. Model geospasial dikembangkan berdasarkan model yang mengikuti persamaan 1 sampai dengan 7. Sebagaimana yang telah dideskripsikan oleh Ahmad Munir dan Abdullah (2003) dan Nurdin Abdullah et al. (2003), Sedimentasi adalah proses lanjutan dari pengikisan tanah oleh air (erosi). Laju sedimentasi dihitung dengan persamaan berikut (Ahmad Munir at al., 2000): SY = Dr ⋅ E dimana Rb = bifurcation ratio, S = slope (%), (Fl+Wl) persentase lahan basah dan sawah. Laju erosi dapat dimodelkan mengikuti Universal Soil Loss Equation (ULSE). Persamaan umum erosi USLE (Rapp et al, 2001) adalah sebagai berikut: E = R*K*LS*C*P (3) dimana E = total erosi (t/ha/tahun), R = erosivitas hujan (KJ/ha), K = eridibilitas tanah, LS = faktor panjang-slop-kelandaian, C = manajemen pertanaman, P = faktor konservasi. Penentuan masing-masing variabel di atas adalah sebagai berikut: Erosivitas hujan, R-faktor: Faktor R dihitung dengan menggunakan persamaan yang dijelaskan pada persamaan 4 : (1) n dimana SY adalah jumlah sedimen yang dihasilkan, Dr delivery rasio, E laju erosi yang dihasilkan. Dr dapat dihitung dengan persamaan: Dr = 203 ⋅ Rb 3, 068 S 0.4144 ( Fl + Wl ) −1.257 (2) Erodibilitas tanah K-factor: Erodibilitas tanah dapat ditentukan dengan menggunakan metoda yang dikembangkan oleh Wischmeier (Levy at al, 2001). Faktor panjang-slope-kecuraman LS-factor: Faktor ini dikembangkan dengan menggunakan metoda yang dijelaskan pad persamaan 6 (Mamo dan Bubenzer, 2001): LS = ( L 0.065 + 0.0453S + 0.0065S 2 22.13 ) (6) dimana L = panjang slop (m), and S = kemiringan slop (m/m). L ditentukan dengan persamaan: L= 0.5 A LCH dimana LCH panjang saluran dalam DAS (m), dan A luas basin (m2). Nilai L dan S dapat diturunkan dari model elevasi digital (Digital R[i ] = ∑ EI 30,m (4) 1 (5) 0.526 EI 30,m = 6.119 Rm.211 N −0.474 R MAX i =1 dimana EI30, m faktor erosivitas bulanan rata-rata (KJ/ha), Rm = curah hujan bulanan (cm) N jumlah hari hujan dalam satu bulan, RMAX =curah hujan maximum dalam satu bulan (cm). Elevation Model, DEM), sebagaimana prosedur yang telah dipakai oleh El-Awar, (2001). Faktor C: Nilai C bervariasi dari 0 hingga 1. Pengujian faktor C dilakukan pada tahun pertama, faktor C yang ditentukan adalah pada pertanaman semusim, tanpa pengolahan, dan tanaman sayuran dan hortikultura. Faktor konservasi P : Faktor P dapat ditentukan dengan menggunakan rumus yang dijelaskan pada persamaan 7: P = 1.0 x SR + 0.30 SRWW + PT x T (7) dimana P = Faktor konservasi, SR = porsi DAS dengan pertanaman melintang kontur, SRWW = porsi DAS dengan pertanaman rumput dan saluran berumput, PT = porsi DAS dengan terrasering (termasuk luas areal), dan T porsi DAS yang diteras. Model geografis dapat pula dikembangkan dengan sistem pemetaan otomatis sebagaimana yang Gedung Rektorat lt. 3 Kampus Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 14 – 15 September 2005 TIS - 155 Pertemuan Ilmiah Tahunan MAPIN XIV ”Pemanfaatan EfektifPenginderaan Jauh Untuk Peningkatan Kesejahteraan Bangsa” dideskripsikan oleh Ahmad Munir and Abdullah (2003). Pengembangan WbCVE memerlukan interface yang memungkinkan pekerjaan secara bersama dengan berbagai alternatif. Penggunaan model What-If memungkinkan untuk maksud tersebut. Pengembangan model What-If untuk WbCVE, hanya dapat dilakukan pada model yang berbasis pada sistem komputer. Sistem Informasi Geografi merupakan suatu instrumen yang dapat berdayaguna dalam pengembangan model What- If. Penyusunan logika what-if dapat dilakukan setelah model spasial dapat bekerja dalam lingkungan internet. Skenario What-If yang dikembangkan pada fitur program antar muka (interface) WbCVE mengikuti mekanisme logika yang dikembangkan menurut model geografis. Program yang dihasilkan bersifat interactive. Program skenario What-If diprogram dengan menggunakan bahasa pemrograman PHP4- HTML-Teknologi Java. Interface yang dapat secara langsung berinteraksi dengan basis data spasial tataguna lahan dan konservasi, dimana keduanya dikembangkan dalam format geografis. Setelah melakukan perubahan basis data, proses simulasi dapat dilakukan dengan menggunakan data yang telah dibuat. Penyusunan model simulasi erosi untuk menghitung laju sedimentasi mengacu pada model geografis yang telah dikembangkan oleh Ahmad Munir, Suripin dan Marutani, (1998). Ahmad Munir at al (2000). Peny iapan data Intrerpretasi Digitasi (memakai Arc -In fo) Pembangunan topologi Pembuatan basis data (memkai database engine) Pemerograman A utomatic Mapping Gambar 1. Tahapan pembuatan peta automatis (automatic mapping) yang digunakan dalam model geografis dari model yang dikembangkan (Ahmad Munir dan Abdullah, 2003) 3. PENGEMBANGAN MODEL KOMPUTER Program komputer dikembangkan dengan menggunakan PHP4 dalam lingkungan Teknologi Java. JNI (Java Native Interface) merupakan interface yang dapat menjembatani basis data spasial menuju server sehingga memungkinkan melakukan simulasi geografis untuk menghitung sedimentasi, melakukan visualisasi dan pengelolaan data secara kolaborasi. Model komputer yang dikembangkan mengacu pada model sedimentasi selain berbasis SIG juga berbasis Jaringan internet. PHP4 yang dipakai dalam pemrograman dapat bekerja dalam lingkungan Teknologi Java. Bahasa pemrograman ini merupakan bahasa pemrograman yang sesuai dengan perkembangan jaringan internet dan multimedia saat ini. Pada saat menjalankan WbCVE, WWW Client yang melakukan posting data SIG ke WWW Server mendapatkan respon hasil setelah diproses oleh WWW Server WWW server s dapat melakukan publikasi data spasial hasil simulasi erosi yang dilakukan oleh WWW Client. Penggunaan Bahasa PHP4 dapat disuppor oleh program lain seperti MySQL, SVG Vew and ArcView. Program simulasi yang dilakukan mengikuti tahapan perhitungan pada persamaan 1 sampai dengan persamaan 7 dan model geografis yang dibuat oleh automatic mapping, seperti yang telah dijelaskan di atas. Arsitektur basis data pada WbCVE adalah mengikuti arsitektur basis data menurut Blümel et al, (2002): 4. HASIL PENGEMBANGAN APLIKASI MODEL WbCVE DAN Pengembangan interface WbCVE telah dibuat suatu interface yang memungkinkan pengelolaan DAS atau SWS secara kolaborasi untuk menyusun berbagai alternatif land use. Penggunaan model What-If memungkinkan untuk maksud tersebut. Pengembangan model What-If untuk WbCVE, hanya dapat dilakukan pada model yang berbasis pada sistem komputer. Sistem Informasi Geografi merupakan suatu instrumen yang dapat berdayaguna dalam pengembangan model What-If. Penyusunan logika what-if dilakukan setelah model spasial dapat bekerja dalam lingkungan internet. Gedung Rektorat lt. 3 Kampus Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 14 – 15 September 2005 TIS - 156 Pertemuan Ilmiah Tahunan MAPIN XIV ”Pemanfaatan EfektifPenginderaan Jauh Untuk Peningkatan Kesejahteraan Bangsa” Program yang dihasilkan bersifat interactive. Program skenario What-If diprogram dengan menggunakan bahasa pemerograman PHP4- HTML-Teknologi Java yang saat ini dapat dijalankan dengan Mapserver tampilan dapat dilihat pada http://www.unhas.ac.id/~sig. Data spasial dapat ditampilkan dengan terlebih dahulu menginstal Scalable Vector Graphics (SVG)-View pada level client. Interface telah dapat secara langsung berinteraksi dengan basis data spasial tataguna lahan dan konservasi, dimana keduanya dikembangkan dalam format geografis. Setelah melakukan perubahan basis data, proses simulasi dapat dilakukan dengan menggunakan data yang telah dibuat. Capture dari program yang telah dikembangkan (dapat dilihat pada Gambar 2). 4.1. Ujicoba Aplikasi Model telah diaplikasikan pada Daerah Aliran Sungai Jeneberang yang merupakan daerah tangkapan hujan Bendungan Bili-Bili, Sulawesi Selatan. Bendungan ini merupakan bendungan serba guna untuk sumber air irigasi, pariwisata, pembangkit listrik dan sumber baku untuk pengolahan air bersih Kota Makassar. Model telah diupload pada jaringan internet server Universitas Hasanuddin. Pengguna model adalah instansi pemerintah: Sub Dinas Pekerjaan Umum, Balai Rehabilitasi dan Konservasi Lahan dari Kabupaten Gowa, Takalar, Maros dan Makassar. Pengguna model dapat menjalankan program komputer melalui jaringan internet. Hasil simulasi geografis skenario penggunaan lahan dan erosi dapat dimanfaatkan oleh semua instansi pada setiap kabupaten yang tercakup dalam DAS secara bersamaan. Uji coba dilakukan dengan memanfaatkan data geospasial dari DAS Jeneberang yang merupakan daeran tangkapan hujan Waduk Bili-Bili. Kabupaten Gowa, 72 km dari Kota Makassar. Tampilan menu berikut digunakan untuk menemukan land use yang sesuai untuk menekan laju erosi. Gambar 2. Capture Tampilan Simulasi Erosi pada model WbCVE Gedung Rektorat lt. 3 Kampus Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 14 – 15 September 2005 TIS - 157 Pertemuan Ilmiah Tahunan MAPIN XIV ”Pemanfaatan EfektifPenginderaan Jauh Untuk Peningkatan Kesejahteraan Bangsa” Gambar 3. Tampilan menu pengubahan penggunaan tanah Model telah dicoba untuk diaplikasikan pada Model WEB-Based Collaborative Visualization perencanaan panataan lahan pada DAS Bili-Bili Environment (WbCVE) berbasis SIG mempunyai untuk meminimalkan laju erosi. Berdasarkan hasil prospek untuk diaplikasikan pada DAS yang simulasi terduduki oleh dua atau lebih otoritas kabupaten. menggunakan Namun beberapa hal yang menjadi kendala dalam model penerapannya adalah: terbatasnya band width WbCVE, koneksi internet dapat menghambat akses basis rekomendasi untuk penataan lahan pada DAS data atribut dan spasial melalui jaringan internet Jeneberang, dengan kontribusi sedimen yang pada saat menjalankan simulasi di jaringan minimal dapat dilihat pada gambar 4. internet. 5. KESIMPULAN UCAPAN TERIMA KASIH Pengembangan Model WEB-Based Collaborative Disampaikan kepada Kemeterian Riset dan Visualization Environment (WbCVE) – Sistem Teknologi atas dukungan dana dalam pelaksanaan Informasi Geografi (SIG) untuk pengendalian penelitian ini melalui riset pengembangan sedimentasi Waduk Bili Bili Sulawesi Selatan kapasitas Tahun 2004. telah dapat dikembangkan dan diaplikasikan pada DAS waduk tersebut. 4.2. Aplikasi Untuk Perencanaan Tata guna Lahan Gedung Rektorat lt. 3 Kampus Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 14 – 15 September 2005 TIS - 158 Pertemuan Ilmiah Tahunan MAPIN XIV ”Pemanfaatan EfektifPenginderaan Jauh Untuk Peningkatan Kesejahteraan Bangsa” Gambar 4. Tataguna lahan yang direkomendasikan (memanfaatkan luaran WEB-Based Collaborative Visualization Environment (WbCVE) –Sistem Informasi Geografi (SIG) Untuk Pengendalian Sedimentasi Waduk Bili Bili Sulawesi Selatan DAFTAR PUSTAKA Ahmad Munir and Muh. Nurdin Abdullah, 2003. Development of an interactive embeddable Geographic Information System (E-GIS) program for soil erosion prediction. XXIII. General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics. IUGG-Sapporo Japan, June 30- July 11 2003, Sapporo Japan. Abdullah, M.N, Ahmad Munir and Lyas, S.A, 2003. Land use scenario based GIS-Model for reducing sedimentation rate at Bili-Bili Dam Indonesia. XXIII. General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics. IUGG-Sapporo Japan, June 30-July 11 2003, Sapporo Japan. Ahmad Munir, 1998. Application of Geographic Information System for assessing of soil erosion. Majalah Penelitian-Lembaga Penelitian Unhas vol XIV no. 33 Juni 1998 Ahmad Munir, Muh. Nudin Abdullah and Marutani T, 2000. Application of Geographic Information System (GIS) for assessment of land use risk on sediment yield. Journal of Agriculture, Kyushu Univ. Japan ed no. 44 (3-4) 2000: 463- 471 Ahmad Munir and Suripin, 1998. Study of land use risk on soil erosion at Wonogiri Catchment Area-Indonesia from 1981-1994. Wiener Mitteilungen. Wasser, Abwasser und Gewaesser. Univ. fuer Bodenkutur Wien. Band 151 1998. pp.231 – 242 Ahmad Munir and Paharuddin, 2003. Web-Gis For Publishing Spatial Soil Erosion Model. A paper was presented The 3rd International/Regional Seminar On "The Global Information Network And The Utilization Of Geographical Information System (Gis) For Promoting Distance Learning/Education". 25-26 February,2003. Malang. Indonesia. Gedung Rektorat lt. 3 Kampus Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 14 – 15 September 2005 TIS - 159 Pertemuan Ilmiah Tahunan MAPIN XIV ”Pemanfaatan EfektifPenginderaan Jauh Untuk Peningkatan Kesejahteraan Bangsa” Biggs, B, 1995. World Wide Web Access to ARC/INFO Databases. User GIS Conference Alabama 23rd October 1995, Creating a New Word. Environmental Systems Researc Institut. Inc. USA. Blümel, B., J. Gotthardt, C. Metzler, B.Schulz, J. Schemm, M. Viehl,. 2002. Visualization of the results of groundwater models in Internet and Intranet: a Java-framework based on RMI, JNI, JDBC and Swing. Hydroinformatics 2002: Proceedings of the Fifth International Conference on Hydroinformatics, Cardiff, UK. IWA Publishing and the authors. Vol 1. 2002 pp 1050- 1056. Cardif, UK. Transaction. American Society of Agricultural Engineer (ASAE). Vol. 44(5): 1175–1181 Shukla, 1997. M.K, Modelling in Erosion. Wiener Mitteilungen. Wasser, Abwasser und Gewaesser. Univ. fuer Bodenkutur Wien. Band 151. Vienna Austria. Eastman, J.R, 1992. IDRISI, vers. 4. Calrk Univ. Grad. School of Massachusetts USA. El-Awar, F.A, H. W. Hudeib, R. A. Zurayk, 2001. Using GIS and Hydrologic Modeling for Erosion Hazard Assessment in Lebanese. Mountainous Areas. in Soil Erosion Research for the 21 st Century, Proc. Int. Symp. (3-5 January 2001, Honolulu, HI, USA). Eds. J.C. Ascough II and D.C. Flanagan. St. Joseph, MI: ASAE.701P0007. Pp. 295-297 Ghadiri, H, C. W. Rose, W. L. Hogarth, 2001. The Influence Of Grass And Porous Barrier Strips On Runoff Hydrology And Sediment Transport. ASAE Transaction. American Society of Agricultural Engineer (ASAE). Vol. 44(2): 259– 268 Leyva and M.C. -Roa G, 2001. Approaches to the Economic Analysis of Erosion and Soil Conservation: A Review. ASAE Journal. Soil Erosion Research for the 21 st Century, Proc. Eds. J.C. Ascough II and D.C. Flanagan. St. Joseph, MI: ASAE.701P0007. Pp. 202-205. Levy, G.J, I. Shainberg, J. Letey, 2001. 1Temporal Changes in Soil Erodibility. A Review. ASAE Journal. Soil Erosion Research for the 21 st Century, Proc. Eds. J.C. Ascough II and D.C. Flanagan. St. Joseph, MI: ASAE.701P0007. Pp. 5-8 Mamo, M and G. D. Bubenzer. Detachment Rate, Soil Erodibility, And Soil Strength As Influenced By Living Plant Roots Part Ii: Field Study. ASAE Gedung Rektorat lt. 3 Kampus Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 14 – 15 September 2005 TIS - 160