Sistem Informasi Geografis (SIG)

Sistem Informasi Geografis (SIG) atau Geographical Information Systems (GIS) atau Geomatika adalah sistem berbasis komputer yang mempunyai empat kemampuan untuk menangani data berefferensi geografi, yaitu pemasukan data (data input), manajemen data penyimpanan (store and management) dan pemanggilan (retrieve), analisis dan manipulasi, serta menghasilkan data (data output) (Aeronoff 1989).

Sistem Informasi Geografis adalah sistem untuk memasukkan, menyimpan, memanipulasi, dan menyajikan data geografi atau data spasial (Congalton and Green 1992).

Sistem Informasi Geografis adalah sekumpulan yang terorganisir dari perangkat keras komputer (Computer Hardware), perangkat lunak (Software), data geografi (geographic data), personil (personnel) yang dirancang untuk secara efisien merekam (capture), menyimpan (store), memperbaharui (update), memanipulasi (manipulate), menganalisis (analyze), dan menampilkan atau menyajikan semua bentuk informasi yang berefferensi geografis (ESRI 1995).

 

Sistem Informasi Geografis adalah sistem komputer yang digunakan untuk memasukan, menyimpan, memeriksa, mengintegrasikan, memanipulasi, menganalisa, dan menampilkan data-data yang berhubungan dengan posisi-posisi di permukaan bumi (Anonim, 2000).

SIG ini mencakup berbagai hal, yaitu:

1. Koleksi data (pengumpulan data dari berbagai sumber),
2. Storage (penyimpanan data secara digital yang efisien),
3. Manajemen data (mengadministrasikan dan menyusun data dalam basis data),
4. Retrieval (pemanggilan data yang efisien dan mudah serta display dengan berbagai cara),
5. Konversi (proyeksi peta, format, rescalling, dan lain-lain),
6. Analisis (manipulasi data untuk menghasilkan pemahaman dan informasi baru),
7. Modelling (penyederhanaan data atau dunia dan prosesnya untuk mengetahui bagaimana cara kerjanya), dan
8. Display (penyajian data dengan berbagai cara).

Sistem informasi geografis ini sangat berkaitan dengan ilmu geografi. Secara sederhana pemahaman mengenai geografi ini dapat didekati dengan pertanyaan tertentu. Geografi ini menyangkut “apa itu dimana”, “mengapa sesuatu itu ada di sana”, dan “mengapa kita harus memerhatikannya”.

Secara lebih terperinci, geografi adalah ilmu yang mempelajari mengenai tempat serta persamaan dan perbedaan (variasi) keruangan atas fenomena fisik, dan manusia di atas permukaan bumi.

[read more]

Sistem informasi geografis dapat dipandang dari berbagai sudut pandang dan menghasilkan makna yang berbeda pula. Berdasarkan sudut pandang teknologi, sistem informasi geografis ini merupakan suatu sistem yang teridiri atas sistem itu sendiri, perangkat keras, dan perangkat lunak. Berdasarkan sudut pandang metodologi, SIG dapat diartikan sebagai metode untuk analisis spasial maupun non spasial. Berdasarkan sudut pandang profesi, SIG ini merupakan suatu spesialisasi pekerjaan baru yang dapat menghasilkan keuntungan. Berdasarkan sudut pandang bisnis, SIG ini merupakan kesempatan dalam menjual perangkat lunak berbasis SIG, perangkat keras untuk SIG, dan data sumber.

Sistem informasi geografis ini bekerja secara sistematis. Langkah awal dalam SIG adalah menghubungkan beberapa sumber data (tutupan lahan, topografi, pengunaan lahan, rencana tata ruang wilayah, dan lain-lain). Selanjutnya melakukan perekaman data (data capture). Pengintegrasian data (data integration) agar data sumber yang parsial dapat diolah secara terintegrasi. Pemroksian dan registrasi data (projection and registration) agar data memiliki sistem koordinat yang sesuai demi keakuratan data. Penyetrukturan data (Data Structure) untuk mempermudah dalam penganalisisan. Terakhir adalah pemodelan data (data modelling) agar terbentuk informasi yang bermanfaat dan dapat dipahami.

Sistem informasi geografis yang saat ini sedang berkembang sangat bermanfaat dalam penganalisisan data berefferensi spasial. SIG ini menjadi menarik karena:

1. SIG dapat melakukan pemanggilan data yang bervariasi (data retrieval),
2. Pemodelan topologi yang mencakup “connectivity, adjacency, dan area definition”,
3. Pembuatan jaringan (networking),
4. Penampalan berbagai layer yang berisi informasi tertentu untuk analisis spasial (overlay), dan
5. Keluaran data dapat berupa digital maupun berkas cetakan.

Sistem informasi geografis diperlukan dalam berbagai bidang kehidupan. Kebutuhan akan informasi sekarang menjadi suatu hal yang sangat berharga, begitu pula halnya dengan informasi berefferensi spasial. Informasi spasial yang ditawarkan oleh SIG dapat digunakan untuk kebutuhan pengambilan keputusan (decision making) dalam suatu pengelolaan. Berbeda dengan data biasa seperti hanya disajikan dalam tabel, SIG memungkinkan data disajikan secara lebih representatif dengan menggunakan peta tematik yang telah diolah sebelumnya. Terlebih saat ini teknologi satelit telah berkembang dengan sangat pesat yang menyebabkan ikut terdorongnya kebutuhan akan SIG.

Elemen dalam sistem informasi geografis sangatlah sederhana, yaitu:

1. Perangkat keras,
2. Perangkat lunak,
3. Data, serta
4. Organisasi dan Sumber Daya Manusia.

Data merupakan elemen yang harus dipenuhi dalam sistem informasi geografis. Data untuk sistem informasi geografis ini bisa didapatkan dari peta digital atau hasil scan yang berasal dari kegiatan pembelian, hasil donasi, didapatkan secara gratis, ataupun dibuat sendiri oleh pengguna SIG. Selain peta, data yang bisa digunakan adalah database, data GPS, remote sensing, dan fotografi aerial.

Data yang diolah dalam SIG ini dibedakan menjadi dua tipe, yaitu data spasial dan data atribut. Data spasial adalah data yang memiliki geographic reference atas representasi obyek bumi. Data atribut adalah data yang terdapat dalam objek data spasial, misalnya luas wilayah desa, jumlah penduduk dalam suatu desa, besar kemiringan lereng, koordinat, dan lain-lain.

Data spasial ini pun dibedakan menjadi dua kembali, yaitu data raster dan data vektor.

Data raster adalah data spasial yang berbasis piksel, artinya obyek yang ditampilkan terdiri atas titik-titik warna yang saling berhimpitan, data ini sama dengan data hasil fotografi.

Data vektor adalah data yang dapat menampilkan, menempatkan, dan menyimpan data spasial dengan menggunakan titik-titik, data vektor ini sama halnya apabila kita mengolah gambar vektor pada aplikasi Corel Draw atau Adobe Illustrator.

Elemen yang paling penting berikutnya adalah perangkat lunak SIG atau biasa disebut aplikasi SIG. Perangkat lunak yang dibutuhkan pertama adalah sistem operasi yang mendukung berjalannya aplikasi SIG, OS (operating system) yang dapat digunakan adalah Windows OS, Mac OS, Linux, atau OS lainnya yang mendukung. Aplikasi SIG yang biasa digunakan adalah:

1. ArcGIS (khusus untuk SIG)
2. ArcView (SIG dan sedikit pengolahan citra)
3. ArcInfo
4. ILWIS (Remote sensing dan SIG)
5. ATLAS
6. ERDAS Imagine
7. GeoMedia
8. GRASS (Geographic Resources Analysis Support System)
9. IDRISI
10. Manifold System GIS
11. MapInfo
12. MGE Product
13. PAMAP
14. Ermapper
15. ArcSWAT (Arc Soil and Water Asessment Tools)

Sistem Informasi Geografis secara umum memiliki fungsi untuk pembuatan peta, pemilihan lokasi yang sesuai, perencanaan dan penanggulangan bencana, simulasi dampak lingkungan suatu proyek, dan memprediksi bencana alam di suatu wilayah.

SIG biasanya dimanfaatkan oleh sektor pertambangan untuk memetakan potensi perut bumi, geografi untuk membuat peta dengan tema tertentu, oseanografi untuk memetakan laut atau samudera, perencanaan wilayah dan kota, klimatologi untuk memetakan hal yang berkaitan dengan cuaca, serta kehutanan dan lingkungan hidup.

Sistem informasi geografis bagi para rimbawan atau aktivis lingkungan sangat dibutuhkan. Sebagai contoh, penentuan titik panas atau hotspot dalam kebakaran hutan ditentukan dengan teknologi SIG, menghitung luas hutan yang rusak, memetakan daerah aliran sungai (DAS), dan lain hal sebagainya.

Berikut alasan-alasan mengapa SIG diperlukan dalam pengelolaan hutan dan sumber daya alam:

1. SIG membantu pengelola sumber daya hutan atau sumber daya alam dalam pengambilan keputusan,
2. SIG mampu memproduksi peta secara singkat, terotomatisasi, berulang, dan cepat,
3. Dapat membantu menyelesaikan beberapa proses yang menuntut kemampuan analisis,
4. SIG melakukan analisis secara efisien karena harga perangkat keras dan perangkat lunak yang semakin terjangkau,
5. SIG mampu bekerja dari informasi yang dikumpulkan guna mempermudah pemetaan dan pemodelan terhadap bentang alam sumber daya alam atau untuk mempermudah mengevaluasi kebijakan-kebijakan pengelolaan,
6. SIG mampu mempermudah eksflorasi secara efisien terhadap informasi yang terkait dengan sumber daya alam, dan
7. SIG menyediakan operasi-operasi dasar yang diperlukan dalam pengelolaan hutan atau sumber daya alam, seperti penampilan data, penghitungan, pengukuran, dan pembuatan peta dari obyek-obyek yang diinginkan.

Topologi adalah hubungan (relasional) antar feature yang terdapat dalam SIG. Definisi lain menyebutkan bahwa topologi adalah prosedur matematis yang secara eksplisit menyatakan hubungan spasial dari feature.

Feature sendiri adalah elemen yang terdapat dalam display layar, dapat berupa titik, garis, ataupun poligon.

Perlu diperhatikan bahwa topologi tidak sama dengan tipologi.

Konsep topologi SIG dapat dibedakan menjadi:

1. Contiguity/ Adjacency, yaitu hubungan antar feature yang bersebelahan,
2. Connectivity, yaitu garis yang saling berhubungan, dan
3. Areal definition, yaitu pembangkitan parameter pada suatu poligon.

Konsep topologi contiguity ini dipakai dalam menganalisis keterkaitan antar daerah yang berdekatan. Contohnya adalah wilayah A yang dikelilingi oleh wilayah B, C, dan D apabila terjadi kebakaran hutan maka wilayah B, C, dan D akan menerima efek yang ditimbulkan oleh wilayah A.

Konsep topologi connectivity ini dipakai dalam menganalisis feature garis. Misalkan terdapat jaringan jalan di provinsi Jawa Barat dan seseorang akan menganalisis rute tercepat dari Bandung menuju Bogor maka hubungan antar feature garis ini dapat dipakai. Connectivity ini dapat memberikan data panjang jalan rute yang kita kehendaki.

Konsep topologi areal definition ini dipakai dalam pembangkitan data suatu areal. Misalkan seseorang menghitung luas wilayah Kota Bogor dan Kabupaten Bogor maka topologi yang dipakai adalah topologi areal definition.

Sistem koordinat diperlukan dalam SIG agar terdapat suatu koordinat global yang standar dan tidak bersifat lokal.

Selain itu, sistem koordinat ini penting dalam SIG karena:

1. Peta adalah sumber data spasial utama dalam SIG,
2. Input peta terkadang mempunyai proyeksi yang berbeda sehingga diperlukan transformasi,
3. Perlu fungsi matematis dari sistem proyeksi dalam SIG,
4. SIG sering dipakai untuk skala lokal, regional, maupun global sehingga perlu pemahaman tentang pengaruh kelengkungan bumi, dan
5. Layar monitor adalah analog dari lembaran kertas yang datar sehingga perlu ada transformasi dari permukaan bumi yang melengkung ke bidang datar.

Sistem koordinat memerlukan datum. Datum sendiri adalah suatu besaran-besaran atau konstanta yang bertindak sebagai reference untuk hitungan besaran-besaran lainnya.

Datum menurut cakupan wilayahnya dibagi menjadi datum lokal, datum regional, dan datum global.

Datum yang saat ini dipakai di Indonesia adalah DGN95 (Datum Geodesi Nasional 95). Datum ini merupakan datum lokal yang perhitungannya menyerupai datum WGS84 (World Geodetic System 84) yang saat ini banyak dipakai untuk GPS (Global Positioning System). DGN95 pertama kali diberlakukan di Indonesia pada tahun 1996.

Proyeksi peta adalah transformasi (fungsi) dari koordinat geografis (bentuk bumi) ke bidang datar (peta) menggunakan persamaan transformasi.

Proyeksi peta harus memiliki ciri-ciri:

1. Equidistance, jarak sama di semua bagian peta,
2. Conformality, bentuk obyek sama dan sudut atau arah di atas peta sama dengan sudut dan arah di permukaan bumi,
3. Equivalence, luas semua obyek di atas peta sama, dan
4. True Direction, arah garis antara 2 titik sama – sesuai dengan jenis proyeksi.

Proyeksi peta ini terdapat beberapa macam menurut kriteria tertentu:

Proyeksi peta berdasarkan bidang proyeksi:

1. Proyeksi Azimuthal
2. Proyeksi Kerucut
3. Proyeksi Silinder

Proyeksi peta berdasarkan kedudukan bidang proyeksi:

1. Proyeksi normal
2. Proyeksi miring
3. Proyeksi transversal

Proyeksi berdasarkan karakteristik garis singgung dengan bidang proyeksi:

1. Proyeksi minyinggung
2. Proyeksi memotong
3. Proyeksi yang tidak menyentuh

Basis data adalah kumpulan file atau data yang saling berhubungan yang disimpan dalam suatu media (elektronis) secara terorganisir sehingga dapat diakses dengan mudah dan cepat. Basis data spasial adalah basis data di mana file atau data yang diorganisasikan adalah data spasial.

Basis data dikembangkan oleh programmer agar proses pemanggilan data dapat dengan mudah dan cepat. Pertama file-file yang dibutuhkan disusun dan dikelompokkan, kemudian data atau file yang telah dikelompokkan diorganisasi dengan sistem tertentu, sampai akhirnya file-file tersebut disajikan dalam tabel.

Basisdata terdiri atas elemen record, field, key, dan attribute field.

Record adalah suatu baris (panjang byte) dalam suatu tabel, mewakili informasi dari suatu dari suatu elemen.

Field adalah komponen dari record yang terdiri dari item data.

Key adalah label yang terdiri dari 1 atau lebih field.

Field yang tidak berfungsi sebagai key disebut sebagai Attrubute Field.

Kelebihan basis data:

1. Pengendalian terpusat,
2. Dapat dibagikan sehingga pengelolaan data menjadi lebih efisien,
3. Setiap tipe data menjadi independen,
4. Implementasi menjadi lebih mudah,
5. Akses data langsung,
6. Meminimalkan pengulangan data, dan
7. Data dapat dilihat oleh pengguna.

Kekurangan basisdata:

1. Biaya awal pembangunan basis data yang cukup mahal,
2. Teknologi yang lebih kompleks, dan
3. Resiko terpusat.

Model data adalah organisasi konseptual dari suatu basis data yang dapat dikatakan sebagai suatu gaya atau cara menggambarkan dan memanipulasi data dalam basis data.

Model Hierarki

Ciri-ciri:

1. Macam hubungan “many to one” atau “one to many”, dan
2. Informasi diperoleh dengan mengikuti struktur pohon

Keterbatasan model hierarki:

1. Model ini kurang efisien untuk mengakses data yang memerlukan pencarian 2 tingkat atau lebih (tidak banyak level intermediate),
2. Search tidak dapat dicari pada field attribute,
3. Hubungan antara data sulit dimodifikasi,
4. Query terbatas pada penelusuran hierarki yang ada,
5. Untuk analasis SIG dan assesment lingkungan,
6. Tidak fleksibel, dan
7. Tidak boleh ada “multiple parents”.

Kelebihan model hierarki:

1. Mudah dimengerti,
2. Mudah diperbarui,
3. Cepat diakses, dan
4. Tipe “Search” dispesifikasi secara ketat “rigid”.

Model Data Network (Model Jaringan)

Ciri-ciri:

1. Mengatasi ketidakfleksibelan model hierarki,
2. Boleh ada “multiple parents” dan “multiple child”,
3. Tidak perlu ada root,
4. Data search bisa dilakukan tanpa mengikuti hierarki,
5. Relasi tidak boleh ada “many to many”, namun dapat dilaksanakan secara langsung dengan “relasi intermediate” yang disebut sebagai “intersection record”,
6. Lebih efisien dalam penyimpanan memori dibandingkan dengan model hierarki,
7. Harus ditambahkan informasi linkage lebih ekstensif dan disimpan sehingga menambah ukuran dan kompleksitas data, dan
8. Kemampuan model network dengan model hierarki tidak banyak berbeda, tetapi jika ditambahkan data “dunia nyata” yang kompleks model ini tidak bisa mengakomodasi karena meningkatkan kompleksitas.

Model Data Relasional

Ciri-ciri:

1. Tidak ada hierarki pada field pada setiap record,
2. Setiap field dapat digunakan sebagai “key”,
3. Data disimpan sebagai sekumpulan nilai dalam suatu bentuk record yang sederhana yang disebut dengan “tuples”. Setiap “tuple” menyatakan nilai-nilai yang berhubungan secara permanen,
4. “Tuples” dikelompokkan ke dalam tabel-tabel dua dimensi, di mana masing-masing tabel disimpan dalam file-file terpisah,
5. Tabel-tabel tersebut mempresentasikan hubungan semua atribut, dan
6. Model data ini diperkenalkan oleh E. F. Codd.

Kelebihan model data relasional (dibandingkan dengan hierarki dan network):

1. Lebih fleksibel karena adanya operasi “logical join”,
2. Mempunyai landasan teori yang baik untuk teori matematika (menggunakan bahasa programming, dapat dibuat query),
3. Organisasi data mudah dimengerti dan dikomunikasikan,
4. Database yang sama dapat disajikan dengan mengurangi redudancy menggunakan model relasional,
5. Pada model relasional, search dapat dicari pada setiap tabel,
6. Search atribut tabel lain dapat dilakukan dengan link atribut dari 2 atau lebih tabel (disebut “join operation”),
7. Tabel hasil “join” tidak disimpan, tetapi hanya “virtual table” yang didefinisikan, dan
8. Dapat dilakukan “query”, tetapi tidak dibuat secara aktual.

Kekurangan:

1. Lebih lambat dalam pengoperasian, dan
2. Terjadi redudancy data apabila ada banyak tabel.

Perangkat lunak yang dapat mengolah basis data relasional:

1. dBase III+
2. Microsoft Access
3. Borland-Paradox
4. Oracle

Manipulasi, analisis, dan pemodelan diperlukan untuk mendapatkan informasi yang dapat digunakan untuk pengambilan keputusan (decision making).

Manipulasi dilakukan untuk menyamakan standar. Penyamaan standar ini dilakukan dengan cara skoring. Metode skoring yang biasa dilakukan adalah metode menyampan minimal dan maksimal, skoring dengan model linier, dan skoring dengan model non linier.

Analisis yang dilakukan dapat berupa analisis operasi spasial (overlay dan buffering), analisis permukaan (TIN, Slope, Elevasi, Hillshade, dan Aspek), dan analisis operasi tabular (Join, Relate, dan Operasi Matematis).

Pemodelan spasial pada SIG dapat dikategorikan menjadi tiga macam, yaitu pemodelan simulasi, pemodelan prediktif, dan pemodelan kartografi.

Pemodelan simulasi dapat diterapkan untuk kasus kesesuaian (tempat tumbuh, habitat, produktivitas, dll), dan kerentanan.

Pemodelan prediktif dapat diterapkan untuk kasus prediksi kejadian banjir (peramalan jika terjadi kondisi tertentu), prediksi terjadinya wabah malaria, dan lain-lain.

Pemodelan kartografis dapat diterapkan misalnya untuk peta tebang di suatu unit manajemen.

Dalam memodelkan data-data spasial, diperlukan suatu pembobotan atau skoring. Skoring ini biasa dilakukan pada saat tahap manipulasi.

Terdapat beberapa metode dalam penentuan bobot, yaitu:

1. Rating Method,
2. Ranking Method,
3. Analisis Komponen Utama,
4. Analytic Hierarchy Process (AHP), dan
5. Composite Mapping Analysis (CMA)

Apabila ada pertanyaan terkait Sistem Informasi Geografis (SIG) silakan menghubungi kami di foresteract@gmail.com .

Terima kasih

 

Aeronoff S. 1995. Geographic Information System: A Management Perspective. ():WLD Publication.

Jaya INS. 2017. B Geomatika dan Inderaja Kehutanan. Bogor (ID): Fakultas Kehutanan IPB.

[/read]