Akurasi Metode Interpolasi Isohyet

ISSN 0215-1952

AKURASI METODE INTERPOLASI ISOHYET PADA APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS DI SUMATERA SELATAN Bambang Beny Setiaji Stasiun Meteorologi Sultan Mahmud Badaruddin II Palembang Email : [email protected]

ABSTRAK Salah satu kelebihan aplikasi Sistem Informasi Geografi (SIG) adalah da-  pat dilakukannya penentuan besaran curah hujan pada suatu titik pada  lintang dan bujur tertentu di suatu tempat dengan menggunakan metode  interpolasi isohyet. Isohyet merupakan garis yang menghubungkan  tempat-tempat yang memiliki curah hujan yang sama pada peta. Data  yang diolah dalam tulisan ini adalah data yang diperoleh dari 22 stasiun  penakar hujan di Sumatera Selatan dalam periode tahun 1990-1999. Dengan membandingkan nilai curah hujan hasil interpolasi isohyet SIG  dengan data curah hujan hasil pengamatan pada 3 stasiun penakar hujan  diperoleh nilai korelasi (r) sebesar 0.70 dan Root Mean Square Error  (RMSE) sebesar 107 mm untuk SMPK Sekayu, r sebesar 0.80 dan  RMSE sebesar 88 mm untuk SMPK Lubuk Linggau, dan r sebesar 0.87  dan RMSE sebesar 80 mm untuk SMPK Cinta Manis. Kata Kunci: aplikasi, curah hujan, interpolasi, isohyet, GIS  1. PENDAHULUAN Letak geografis Indonesia berada pada posisi 11 lintang utara sampai dengan 6 lintang selatan dan posisi bujur 95 bujur timur sampai 141 bujur timur. Wilayah Indonesia berada di antara benua Asia dan Benua Australia.Wilayah ini juga berada di antara Samudra Hindia dan Samudra Pasifik. Sebagai wilayah kepulauan terdiri atas lebih dari 17.500 pulau. Sekitar 70 % wilayah Indonesia oleh permukaan laut. Pulau-pulau di Indonesia pada umumnya permukaan daratan yang bergunung-gunung. Terdapat dua barisan pegunungan yang melintasi wilayah Indonesia yang merupakan bagian dari barisan pegunungan di dunia. Barisan pegunungan tersebut adalah Sirkum

Pasifik yang melintasi Pulau Irian dan Sirkum Mediterania yang melintasi Pulau Sumatera, Jawa Nusa Tenggara, dan Sulawesi. Kedua barisan pegunungan tersebut bertemu di Kepulauan Maluku. Di Indonesia terdapat 180 gunung yang memiliki ketinggian diatas 1500 meter secara umum Indonesia memiliki dua musim, yakni musim hujan dan musim kemarau. Keadaan ini berkaitan dengan system Monsun. Musim hujan biasanya terjadi selama bulan Oktober    – Maret setiap tahunnya (Swarinoto & Basuki, 2003). Garis isohyet adalah garis di peta yang menghubungkan tempat-tempat yang sama endapan hujannya dalam kurun waktu tertentu ( Rafii,1995), seperti pada Gambar.1.

©BULETIN METEOROLOGI METEOROLOGI KLIMATOLO KLIMATOLOGI DAN GEOFISIKA GEOFISIKA Vol. 5 No. 3 SEPTEMBER 2009

289

ISSN 0215-1952

Gambar 1. Peta Isohyet Dengan menggunakan aplikasi Sistem Informasi Geografi (SIG) dalam hal ini ArcView  kita dapat dengan mudah membuat peta isohyet. Aplikasi ArcView adalah tool  yang mudah yang digunakan, memungkinkan kita untuk melakukan organisasi, me- maintain , menggambarkan dan menganalisa peta dan informasi spatial . ArcView juga mempunyai kemampuan untuk menggambarkan , menyelidiki dan melakukan query  dan melakukan analisa spatial . Dengan ArcView, kita dengan cepat dapat mengubah simbol peta, menambah gambar citra atau grafik, menempatkan tanda arah utara, skala batang dan judul serta mencetak peta dengan kualitas yang baik. ArcView bekerja dengan data tabuler, citra,

text file , data spreadsheet  dan data grafik (Guswanto, 2008). Tampilan ArcView SIG seperti pada Gambar 2. 2. TINJAUAN PUSTAKA Endapan (Presipitasi) didefinisikan sebagai bentuk air cair dan padat (es) yang jatuh ke permukaan bumi. Meskipun kabut, embun, dan embun beku (frost) dapat berperan dalam alih kebasahan (moisture) dari atmosfer ke permukaan bumi, unsur tersebut tidak ditin  jau sebagai endapan. Bentuk endapan adalah hujan, gerimis, salju, dan batu es hujan(hail). Hujan adalah bentuk endapan yang sering dijumpai, dan di Indonesia yang dimaksud endapan adalah curah hujan ( Tjasyono, 2004 ).

AKURASI METODE INTERPOLASI ISOHYET PADA APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS DI SUMATERA SELATAN Bambang Beny Setiaji

290

ISSN 0215-1952

Gambar 2. Tampilan hasil pengolahan data menggunakan ArcView Curah hujan dan suhu merupakan unsur  iklim yang sangat penting bagi kehidupan di bumi. Jumlah curah hujan dicatat dalam inci atau milimeter (1 inci = 2,54 mm). Jumlah curah hujan 1 mm, menunjukkan tinggi air hujan yang menutupi permukaan 1 mm, jika air  tersebut tidak meresap ke dalam tanah atau menguap ke atmosfer ( Tjasyono, 2004).

vertical dan horizontal yang berkesinambungan kemudian dikenal sebagai sel konvektif. Pada kondisi tersebut terdapat adanya aliran udara vertical di bagian tengah. Aerosol yang bertindak sebagai inti kondensasi menyebabkan perubahan kelembaban relative yang kemudian akan membentuk tetes air dan pada akhirnya  jatuh sebagai hujan ( Tjasyono, 2004).

Terjadinya hujan dari awan diperlukan Berdasarkan proses pembentukannya beberapa mekanisme yang berfungsi hujan dapat diklasifikasikan menjadi bemendinginkan udara sehingga berapa jenis, yakni : menjadikannya jenuh dan selanjutnya   jatuh menjadi hujan. Secara umum 1. Hujan konvektif, terjadi bila udara pendinginan yang diperlukan ini basah naik keatas pada ketinggian diperoleh dari proses pengangkatan tertentu menyebabkan udara termassa udara vertikal keatas sampai kondensasi. Hujan yang jatuh bimencapai ketinggian yang memenuhi asanya berupa shower yang berassyarat. Adapun mekanisme al dari jenis awan konveksi yaitu pengangkatan ini terjadi melalui suatu cumulus dan cumulonimbus. sistem konvektif. Dalam proses ini 2. Hujan orografis, bila masa udara pengangkatan panas tidak hanya kearah vertical, tetapi juga kearah melalui pegunungan naik horizontal. Proses gerakan udara terkondesasi. Hujan yang jatuh ©BULETIN METEOROLOGI KLIMATOLOGI DAN GEOFISIKA Vol. 5 No. 3 SEPTEMBER 2009

291

ISSN 0215-1952 berupa Drizzle (gerimis) pada sisi pegunungan sepanjang arah datangnya angin. Sedangkan pada sisi sebaliknya terdapat langit cerah atau sedikit berawan. 3. Hujan siklon, disebabkan oleh kondensasi gerakan udara pada daerah konvergensi. Massa udara basah yang terjadi ketika kurva isobar berbentuk siklon akan terbentuk campuran awan cumulus dan menghasilkan hujan lebat. Jika pergerakan sistem siklon lambat maka hujan akan terjadi selama beberapa jam hingga hari. 4. Hujan Frontal yang diakibatkan oleh bertemunya dua massa udara yang konvergen horizontal yang mempunyai temperature dan densitas yang berbeda.

Garis isohyet adalah garis di peta yang menghubungkan tempat-tempat yang sama endapan hujannya dalam kurun waktu tertentu ( Rafii, 1995). Salah satu kelebihan aplikasi ArcView Sistem Informasi Geografi (SIG) adalah membuat peta isohyet dengan menggunakan data curah hujan dari beberapa stasiun penakar hujan dan menentukan besar curah hujan pada suatu titik pada lintang dan bujur yang diinginkan. Metode yang digunakan ArcView adalah metode interpolasi grid secara Inverse Distance Weighted  (IDW) yaitu interpolasi yang mengasumsikan setiap nilai yang di masukkan pada suatu titik mempunyai pengaruh lokal terhadap titik lain sesuai   jaraknya. Dengan memasukkan nilai curah hujan pada titik pada peta maka interpolasi dengan metode IDW akan menghasilkan peta isohyet seperti pada Gambar. 2

Gambar 3. Peta isohyets hasil interpolasi IDW

AKURASI METODE INTERPOLASI ISOHYET PADA APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS DI SUMATERA SELATAN Bambang Beny Setiaji

292

ISSN 0215-1952 Dengan metode korelasi maka dapat dicari hubungan linier antara nilai curah hujan berdasarkan perhitungan interpolasi isohyet SIG dengan pengukuran nilai curah hujan berdasarkan hasil observasi. Untuk mengetahui hubungan liniernya maka dihitung koefesien korelasi dimana semakin tinggi nilai koefesien korelasi positif (bersama fase) menunjukan semakin kuat hubungan linier antara kedua kelompok data tersebut.



Jika harga r(x,y) < +0,5 atau r(x,y) >0,5 berarti hubungan antara kedua variabel x dan y dianggap lemah. Dan untuk menghitung nilai kesalahan (error ) antara hasil perhitungan antara nilai curah hujan berdasarkan perhitungan interpolasi isohyet SIG dengan pengukuran nilai curah hujan berdasarkan hasil observasi dihitung dengan menggunakan persamaan root  mean square error  (RMSE). Persamaannya adalah sebagai berikut:

Adapun besarnya koefesien korelasi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan seperti berikut Sugiyono, 2005 :

Σ

r(x,y) =

Σ

Jika harga r (x,y) ≥ +0,5 atau r (x,y) ≤ 0,5 berarti hubungan antara kedua varibel x dan y dianggap cukup kuat.

Σ

n xiyi – ( xi)( yi) _________________________________________

√{nΣ

2 xi

– (Σxi)

2

}{nΣyi – (Σi) } 2

2

RMSE =

1/n

(RRhit - RRob )

2

 s

i=1

Dengan: Dengan: r(x,y) = nilai koefesien korelasi antara variabel; xi = nilai curah hujan hasil perhitungan interpolasi isohyet SIG; dan yi = nilai curah hujan hasil Observasi. Adapun kriteria nilai koefesien korelasi dari persamaan di atas dapat ditunjukan sebagai berikut ini: 



Jika harga r (x,y) bernilai positif berarti kedua variabel x dan y berbanding lurus dan mendekati harga +1 berarti hubungan antara kedua variabel x dan y bersifat sangat kuat bersamaan fase. Jika harga r (x,y) bernilai negatif  berarti kedua variabel berbanding terbalik dan mendekati harga –1 berarti hubungan antara kedua variabel x dan y bersifat sangat kuat berlawanan fase.

RMSE = Root Mean Square Error  (mm), n = jumlah data nilai curah hujan, baik dengan perhitungan interpolasi isohyet SIG maupun dengan pengukuran observasi, RRhit = nilai curah hujan hasil perhitungan interpolasi isohyet SIG (mm); dan RRobs = nilai curah hujan hasil observasi (mm). Di mana nilai RMSE yang lebih kecil mendekati nilai 0 (nol) menunjukkan bahwa nilai curah hujan hasil perhitungan interpolasi isohyet SIG (RRhit) semakin mendekati nilai curah hujan berdasarkan hasil observasi (RRobs). Sebaliknya semakin besar nilai RMSE maka semakin jauh hasil perhitungan terhadap nilai observasinya.

©BULETIN METEOROLOGI KLIMATOLOGI DAN GEOFISIKA Vol. 5 No. 3 SEPTEMBER 2009

293

ISSN 0215-1952

3. DATA DAN METODE 3.1.Data Data yang dipergunakan dalam kajian ini merupakan data curah hujan bulanan dari 22 stasiun penakar hujan di Sumatera Selatan dalam periode tahun 1990-1999 yang diperoleh dari Stasiun Klimatologi Kenten Palembang. Format data dibuat seperti pada Tabel 1.

Format data seperti pada Tabel 1 diolah dengan menggunakan aplikasi ArcView  SIG selanjutnya ditentukan nilai curah hujan yang diperoleh dengan interpolasi isohyet (RRhit) pada 3 stasiun penakar  hujan yakni Stasiun Penakar Hujan Sekayu, Lubuk Linggau dan Cinta Manis dihitung tingkat keakurasiannnya dengan metode statistik yakni penentuan nilai korelasi (r) dan root  mean sqare error  (RMSE). Format datanya seperti pada Tabel 2.

3.2. Metode

Tabel 1. Format data yang diolah STASIUN HUJAN Sanna Alicia Melania Sungai Lilin Belitang Baturaja Prabumulih Gelumbang Muara Beliti Muara Rupit Tugumulyo Plaju StaMet SMB II StaKlim Kenten SMPK Tanjung Tebat Tebing Tinggi Diperta Kab. Lahat Indralaya SMPK Kayu Agung

BUJUR LINTANG 104.59 -2.96 104.54 -2.94 104.56 -2.96 104.05 -2.52 104.65 -4.11 104.17 -4.12 104.23 -3.44 104.45 -3.25 103.04 -3.25 102.92 -2.72 102.95 -3.19 104.82 -3.00 104.70 -2.90 104.77 -2.93 103.46 -3.97 103.08 -3.60 103.56 -3.76 104.66 -3.23 104.82 -3.40

JAN 1990 RR Sanna 1 RR Alicia 1 RR Melania 1 RR Sungai Lilin 1 RR Belitang 1 RR Baturaja 1 RR Prabumulih 1 RR Gelumbang 1 RR Muara Beliti 1 RR Muara Rupit 1 RR Tugumulyo 1 RR Plaju 1 RR StaMet SMB II 1 RR StaKlim Kenten 1 RR SMPK Tanjung Tebat RR Tebing Tinggi 1 RR Diperta Kab. Lahat 1 RR Indralaya 1 RR SMPK Kayu Agung 1

1

… … … … … … … … … … … … … … … … … … … …

DES 1999 RR Sanna 120 RR Alicia 120 RR Melania 120 RR Sungai Lilin 120 RR Belitang 120 RR Baturaja 120 RR Prabumulih 120 RR Gelumbang 120 RR Muara Beliti 120 RR Muara Rupit 120 RR Tugumulyo 120 RR Plaju 120 RR StaMet SMB II 120 RR StaKlim Kenten 120 RR SMPK Tanjung Tebat 120 RR Tebing Tinggi 120 RR Diperta Kab. Lahat 120 RR Indralaya 120 RR SMPK Kayu Agung 120

Tabel 2. Format hasil perhitungan nilai r dan RMSE AKURASI METODE INTERPOLASI ISOHYET PADA APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS DI SUMATERA SELATAN Bambang Beny Setiaji

294

ISSN 0215-1952 Stasiun Penakar Hujan

2

Tanggal

RRObs

RRHit

(RRHit-RRObs)

Jan-90

RRObs1

RRHit1

(RRHit-RRObs)

…

…

RRObs120

RRHit120

… Dec-99 r (korelasi)

2 1

… 2

(RRHit-RRObs)

120

r

RMSE

RMSE

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Berarti derajat hubungan linear antara kedua kelompok data sampel RR hit dan RRobs di semua stasiun penakar hujan di atas ternyata kuat dan juga memiliki kesamaan fase. Berikut grafik nilai curah hujan berdasarkan perhitungan interpolasi isohyet SIG (RR hit) dengan pengukuran nilai curah hujan berdasarkan hasil observasi (RR obs) pada masing-masing stasiun :

4.1. Hasil Koefisien Korelasi (r)

Hasil perhitungan nilai koefisien korelasi (r) yang diperoleh dari aplikasi persamaan (2.1) antara nilai curah hujan berdasarkan perhitungan interpolasi isohyet SIG (RRhit) dengan pengukuran nilai curah hujan berdasarkan hasil observasi (RR obs) adalah seperti pada Tabel 3.

Tabel 3 Stasiun Penakar Hujan

r (Koefisien Korelasi)

SMPK Sekayu

0.70

SMPK Lubuk Linggau

0.80

SMPK Cinta Manis

0.87

©BULETIN METEOROLOGI KLIMATOLOGI DAN GEOFISIKA Vol. 5 No. 3 SEPTEMBER 2009

295

ISSN 0215-1952

Grafik 1. SMPK Sekayu 700 600 500 400

RRObs (mm)

300

RRHit (mm)

200 100 0       0       9         n      a       J

      1       9         n      a       J

      2       9         n      a       J

      3       9         n      a       J

      4       9         n      a       J

      5       9         n      a       J

      6       9         n      a       J

      7       9         n      a       J

      8       9         n      a       J

      9       9         n      a       J

Grafik 2. SMPK Lubuk Linggau 700 600 500 400

RRObs (mm)

300

RRHit (mm)

200 100 0       0       9         n      a       J

      1       9         n      a       J

      2       9         n      a       J

      3       9         n      a       J

      4       9         n      a       J

      5       9         n      a       J

      6       9         n      a       J

      7       9         n      a       J

      8       9         n      a       J

      9       9         n      a       J

Grafik 2. SMPK Cinta Manis 800 700 600 500

RRObs (mm)

400 300

RRHit (mm)

200 100 0       0       9         n      a       J

      1       9         n      a       J

      2       9         n      a       J

      3       9         n      a       J

      4       9         n      a       J

      5       9         n      a       J

      6       9         n      a       J

      7       9         n      a       J

      8       9         n      a       J

      9       9         n      a       J

4.2. Hasil Root Mean Square Error AKURASI METODE INTERPOLASI ISOHYET PADA APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS DI SUMATERA SELATAN Bambang Beny Setiaji

296

ISSN 0215-1952 Hasil perhitungan nilai Root Mean Square Error (RMSE) yang diperoleh dari aplikasi persamaan (2.2) antara nilai curah hujan berdasarkan perhitungan interpolasi isohyet SIG (RRhit) dengan pengukuran nilai curah hujan berdasarkan hasil observasi (RRobs) adalah seperti pada Tabel 1 berikut: Tabel 1. Nilai RMSE untuk lokasi SMPK Sekayu, Lubuk Linggau, dan Cinta Manis Stasiun RMSE (mm) Penakar Hujan SMPK Sekayu 107 SMPK Lubuk 84 Linggau SMPK Cinta 80 Manis Berdasarkan pada table 1 di atas, maka berarti nilai curah hujan berdasarkan perhitungan interpolasi isohyet SIG pada SMPK Cinta Manis paling mendekati nilai curah hujan berdasarkan hasil observasinya dengan RMSE (Root Mean Square Error) sebesar 80 mm.

curah hujan berdasarkan perhitungan interpolasi isohyet SIG (RRhit) mendekati nilai curah hujan berdasarkan hasil observasi (RR obs). 3. Ternyata aplikasi ArcView  pada Sistem Informasi Geografis cukup memadai untuk digunakan secara operasional dalam memenuhi keperluan meteorologi khususnya dalam pembuatan peta isohyet dan penentuan nilai interpolasi curah hujan.

5.2

Saran

1. Menggunakan ArcView  pada Sistem Informasi Geografis (SIG) pada stasiun-stasiun BMG yang lain dalam pembuatan peta isohyet dan penentuan nilai interpolasi curah hujan.

5. PENUTUP

2. Menggunakan data curah hujan yang diperoleh dari jaringan stasiun penakar hujan yang merata dan banyak akan meningkatkan ketepatan interpolasi isohyet pada ArcView  pada aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG).

5.1

6. ACUAN

Kesimpulan

Berdasarkan pada uraian tersebut di atas dapat diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Nilai koefisien korelasi (r) antara nilai curah hujan berdasarkan perhitungan interpolasi isohyet SIG (RRhit) dengan pengukuran nilai curah hujan berdasarkan hasil observasi (RRobs) menunjukkan bahwa keduanya memiliki kaitan linear yang kuat dan juga kesamaan fase.

SURYATNA RAFII. Meteorologi dan Klimatologi , Jakarta 1995. BAYONG TJASYONO .HK. Klimatologi , Bandung 2004. GUSWANTO. Aplikasi Sistem Informasi Geografi  dalam Bidang Meteorologi dan Geofisika , Jakarta 2008 GUSWANTO. Modul Penggunaan ArcView , Jakarta 2008 SUGIYONO. Statistik untuk Penelitian , Bandung 2005. YUNUS S.SWARINOTO & BASUKI, Evaluasi  Curah Hujan dalam 20 Tahun  Terakhir di Surabaya , Jakarta 2003.

2. Nilai Root Mean Square Error  (RMSE) menunjukkan bahwa nilai ©BULETIN METEOROLOGI KLIMATOLOGI DAN GEOFISIKA Vol. 5 No. 3 SEPTEMBER 2009

297