Konsep Dasar Analisis Spasial (Oleh: Ismail Marzuki)
1.
Pengertian Analisis Spasial Informasi geografis dalam bentuk yang paling sederhana adalah sebuah
informasi yang berkaitan dengan lokasi tata letak objek tertentu yang selanjutnya diperluas fungsinya sebagai alat bantu dalam memproses data spasial sehingga menjadi informasi (Cholid.2009:1). Artinya, GIS bukan sekedar penggunaan komputer untuk membuat peta, tapi lebih dari itu GIS seharusnya dapat membantu dalam analisis data, khususnya spasial. Proses pembangunan GIS yang di dalamnya termasuk analisis spasial sendiri teridiri dari pengumpulan data, pemeriksaan data, penyimpanan data, pemrosesan data, dan penyajian data yang secara keseluruhannya terpaket dalam satu kesatuan data berupa informasi geografis (Cholid.2009:4). (Cholid.2009:4) . Sebagai sebuah metode, analisis spasial berusaha untuk membantu perencana dalam menganalisis kondisi permasalahan berdasarkan data dari wilayah yang menjadi sasaran. Dan konsep-konsep yang paling mendasari sebuah analisis spasial adalah jarak, arah, dan hubungan. Kombinasi dari ketiganya mengenai suatu wilayah akan bervariasi sehingga membentuk perbedaan yang signifikan yang membedakan satu lokasi dengan yang lainnya lainnya.. Dengan demikian jarak, arah, dan hubungan antara lokasi suatu objek dalam suatu wilayah dengan objek di wilayah yang lain akan memiliki perbedaan yang jelas. Dan ketiga hal tersebut merupakan hal yang selalu ada dalam sebuah analisis sapasial dengan tahapan-tahapan tertentu tergantung dari sudut pandang perencana dalam memandang sebuah permasalahan analisis sapasial (Cholid.2009:5) . Analisa spasial merupakan sekumpulan metoda untuk menemukan dan menggambarkan tingkatan/ pola dari sebuah fenomena spasial, sehingga dapat dimengerti dengan lebih baik . Dengan melakukan analisis spasial, diharapkan
muncul infomasi baru yang dapat digunakan sebagai dasar pengambilan keputusan di bidang yang dikaji. Metoda yang digunakan sangat bervariasi, mulai observasi visual sampai ke pemanfaatan matematika/statistik terapan (Sadahiro.2006). Ada banyak metoda dalam melakukan Analisis Spasial. Berdasarkan Tujuannya, secara garis besar dapat dibedakan menjadi 2 macam: 1.
Analisis Spasial Exploratory, digunakan untuk mendeteksi adanya pola khusus pada sebuah fenomena spasial serta untuk menyusun sebuah hipotesa penelitian. Metoda ini sangat berguna ketika hal yang diteliti merupakan sesuatu hal yang baru, dimana peneliti tidak/ belum memiliki banyak pengetahuan tentang fenomena spasial yang sedang diamati.
2.
Analisis Spasial Confirmatory, Dilakukan untuk mengonfirmasi hipotesa penelitian. Metoda ini sangat berguna ketika peneliti sudah memiliki cukup banyak informasi tentang fenomena spasial yang sedang diamati, sehingga hipotesa yang sudah ada dapat diuji keabsahannya. Pada praktiknya, orang-orang yang bekerja dibidang statistik beranggapan
statistik tidak seharusnya digunakan untuk kegiatan analisa eksplorasi karena hal tersebut membutuhkan beberapa percobaan dan penelitian lebih lanjut untuk membuktikan kebenaran dari setiap hipotesa yang ada. Sementara di sisi lain para ahli geografi mengatakan bahwa metoda statistik sangat bermanfaat untuk kegiatan analisa eksplorasi. Isu antara para ahli statistik dan ahli geografi tentang metoda ini sudah ada sejak tahun 1990-an dan pada akhirnya ditariklah sebuah kesimpulan bahwa benar ada kesulitan tersendiri untuk membangun sebuah hipotesa secara visual atau mengalkulasi seluruh nilai statistik. Namun, GIS tidak mengalami kesulitan berarti untuk menganalisa sapasial dengan menampilkan hipotesa-hipotesa secara visual maupun statistik tersebut. Sebagaimana telah diketahui bahwa SIG adalah sistem yang berkemampuan dalam menjawab baik pertanyaan spasial maupun pertanyaan non-spasial beserta kombinasinya dalam rangka memberikan solusi-solusi atas permasalahan keruangan. Artinya, sistem ini memang sengaja dirancang untuk mendukung berbagai analisis
terhadap informasi geografis: teknik-teknik yang digunakan untuk menelitidan mengeksplorasi data dari perspektif keruangan, untuk mengembangkan, menguji model-model, dan menyajikan kembali datanya sedemikian rupa hingga dapat meningkatkan pemahaman dan wawasan. Teknik-teknik ini berada di dalam sebuah
payung yang bernama “analisis spasial”. Inilah yang membedakan SIG dengan tipetipe sistem informasi yang lain. Di dalam SIG segala teknik atau pendekatan perhitungan matematis yang terkait dengan data atau layer keruangan dilakukan di dalam fungsi analisisyang satu ini. Dan demikian powerful-nya fungsi analisis spasial yang dimilikinya hingga menjadikan SIG sebagai software tool yang terkenal hingga pada saat ini. Analisis spasial adalah suatu teknik atau proses yang melibatkan sejumlah hitungan dan evaluasi logika (matematis) yang dilakukan dalam rangka mencari atau menemukan (potensi) hubungan (relationships) atau pola-pola yang (mungkin) terdapat di antara unsur-unsur geografis yang terkandung di dalam data dijital dengan batas-batas wilayah studi tertentu). Sementara itu, pengertian ringkas menyatakan bahwa analisis spasial merupakan: a) Sekumpulan teknik untuk menganalisis dara spasial b) Sekumpulan teknik yang hasil-hasilnya sangat bergantung pada lokasi objek yang bersangkutan (yang sedang dianalisis) c) Sekumpulan teknik yang memerlukan akses baik terhadap lokasi objek maupun atribut-atributnya. Sementara itu, di pihak lain, detail mengenai teknik, jenis fungsi, evaluasi, logika, atau operator matematis yang digunakan di dalamnya tergantung pada jenis atau tipe analisis spasial sendiri. Oleh karena itu, teknis untuk menganalisis akan bervariasi, sederhana atau kompleks. Secara umum untuk menganalisa spasial, biasanya harus melalui tiga tahapan analisa spasial, yaitu: 1. Analisis Visual, Merupakan tahapan yang sangat berguna untuk menemukan dan memperjelas pola/ keterkaitan antara beberapa objek dan fenomena yang terjadi di permukaan
bumi. Dengan melakukan visualisasi yang tepat, maka pola sebuah fenomena yang rumit dapat dideteksi dengan lebih
mudah. Analisis ini dibagi atas:
Visualisasi Atribut Objek Titik (attribute data of point objects), Visualisasi Distribusi Objek Titik (distributions of point objects), dan Visualisasi Pengelompokan Spasial (Spatial Tesselation). 2.
Operasi Spasial, Pengolahan data dengan mempergunakan algoritma perhitungan geometris terhadap objek spasial yang ada untuk membantu memahami sebuah fenomena spasial. Ada banyak sekali jenis dan variasinya yang selanjutnya akan dibahas pada Fungsi Spasial. Dengan memaksimalkan kombinasi dari berbagai operasi spasial, dapat dihasilkan informasi baru yang dapat digunakan sebagai dasar pengambilan keputusan. Operasi spasial berbasis algoritma perhitungan geometris yg dikenal saat ini diperkenalkan oleh Ian Shamos pada tahun 1986 melalui
penelitiannya
dibidang
ilmu
Komputer,
tepatnya
sub-field
“Computational Geometry ”. Adapun beberapa dari operasi spasial ini meliputi: Overlay Spasial (Spatial Overlay), Pencarian Spasial (Spatial Search), Operasi Buffer ( Buffer Operation), Operasi Raster ( Raster Operation) , Operasi Jaringan ( Network Operation). 3.
Pemodelan Spasial, Gambaran Matematis tentang struktur dari sebuah fenomena spasial, untuk keperluan prediksi/evaluasi. Disusun berdasarkan pengetahuan spesifik tentang suatu fenomena spasial, biasanya berupa kombinasi dari beberapa operasi spasial terhadap sekumpulan data spasial. Penggunaannya cukup luas, antara lain untuk keperluan
epidemiologi,
ekonomi,
ekologi,
seismologi,
arkeologi,
ilmu
transportasi, dan bidang-bidang lainnya. Sebagai gambaran dapat digambarkan pada alur bagan penyelesaian spasial berikut:
Gambar 1. Alur Proses Penyelesaian Analisis Spasial Alur di atas merupakan alur pengerjaan sebuah analisis spasial dengan metode air terjun (water fall). Metode ini merupakan metode yang banyak digunakan untuk menyelesaikan kasus-kasus spasial, dan secara umum para analis spasial memanfaatkan
metode
untuk
menyelesaikan
kasus-kasus
spasial
yang
ada
(Sadahiro.2006). Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa awal dari penyelesaian spasial adalah menetapkan tujuan dari analisa yang akan dikerjakan. Hal ini juga berlaku pada Sistem Pendukung Keputusan (SPK). Dalam SPK justru tujuan yang ingin dicapai adalah masalah yang ingin diselesaiakan (Prahasta.2009). Dengan begitu, akan dicapailah sebuah penyelesaian masalah beserta solusi yang sesuai dengan tujuan awal yang ingin dicapai. Dengan kata lain, tujuan ini dimaksudkan sebagai target atau pedoman untuk menyelesaikan masalah. Setelah itu, ditentukan beberapa data untuk mendapat beberapa alternative pendukung dari masalah yang
akan diselesaikan atau tujuan yang ingin dicapai. Dengan menentukan alternatifalternatif pendukung maka sesungguhnya saat itu juga sedang menentukan data-data yang menjadi inputan untuk proses pengumpulan data pada database.
Gambar 2. Pemodelan Data Analisis Spasial
Selanjutnya,
data-data
diolah
dan
diproses
sedemikian
rupa
untuk
mendapatkan hasil dari sebuah analisa. Proses-proses tersebut dapat dimodelkan
sehingga terlihat jelas proses-proses apa yang dilakukan untuk penyelesaian masalah. Hal ini dapat digambarkan seperti gambar 2 di atas. Dan untuk tahapan selanjutnya adalah mereview hasil dari pemodelan atau hasil dari seluruh kegiatan penyelesaian masalah. Yang perlu dikethui adalah apakah tujuan awal masih berada pada posisinya atau tidak setelah tahapan-tahapan penyelesaian masalah diselesaikan. Hal ini menjadi bagian terpuncak dalam setiap analisis-analisis termasuk dibidang analisis spasial. Setalah pencapaian penyelesaian masalah dinyatakan selaras dengan tujuan awal, maka tahapan selanjutnya adalah mengimplementasikan hasil dari analisa tersebut. Mike Morton, Chevron ETC – Earth Sciences – New Venture menerangkan langkah-langlah lain dalam mengolah dan menganalisa data-data spasial, yaitu: 1.
Mendefinisikan masalah spasial yang akan dianalisa dengan jelas. Merupakan tahapan yang umum dilakukan oleh seorang analis sebelum menganalisa sebuah permasalahan. Artinya, langkah ini tidak hanya dilakukan oleh seorang analis dibidang GIS saja, tapi semua analis sistem informasi harus melakukan langkah ini agar hasil yang diperoleh sesuai dengan yang diharapkan.
2.
Memastikan data-data yang akan dianalisa benar berasal dari orang-orang yang paham terhadap situasi permasalahan yang akan dianalisa (The
Subject Matter Experts). Hal di atas mengindikasikan bahwa setelah melakukan langkah pertama, yaitu mengidentifikasikan
masalah
dengan
jelas,
seorang
analis
GIS
harus
mengumpulkan data atau melakukan wawancara kepada orang-orang yang memang benar-benar paham pada bidang yang akan dianalisa. Karena orang yang paham terhadap kondisi dari masalah yang akan dianalisa adalah orang yang akan memberikan data valid yang menjadi data inputan atau variabel analisa dan memberikan informasi terhadap gambaran resiko yang ada. Dengan demikian informasi-informasi yang diperoleh adalah informasi-informasi yang valid dan tidak diragukan kebenarannya. Langkah ini sangat berpengaruh pada
proses dan hasil analisa yang akan dilakukan dan mengantisipasi kesalahan persepsi seorang analis dalam menganalisa. 3.
Mendefinisikan dan mempertimbangkan manfaat atau keuntungan yang akan diperoleh jika analisa spasial yang akan dilakukan sukses terhadap resiko-resiko yang ada atau mungkin ada (terjadi) selama proses analisa berjalan. Langkah ke-3 ini merupakan langkah yang berfungsi untuk menimbang antara besaran manfaat terhadap resiko yang akan diperoleh selama proses analisa dilakukan. Atau merupakan langkah untuk mengevaluasi kelayakan ( feasibility evaluation) seperti proses pengidentifikasian perluasan GIS secara praktis beserta estimasi biaya dan potensi keuntungan-keuntungan yang akan diperoleh setelah menganalisa sebuah permasalahan. Langkah ini menjadi langkah yang penting untuk mencari alternatif-alternatif penyelesaian masalah analisa jika ternyata hasil atau kesuksesan analisa yang akan diperoleh lebih kecil dari pada harus membayar semua resiko yang ada. Artinya, akan merugikan seorang analis jika ternyata hasil yang diperoleh akan merugikan analis atau manfaatnya lebih kecil daripada besar resiko yang ada. Walaupun demikian, lingkup dari studi kelayakan
yang
diperlukan
masih
akan
bergantung
pada
ukuran
dan
kompleksitas organisasi beserta keragaman potensi hasil akhir dari sebuah analisa. 4.
Mendefinisikan variabel-variabel inputan ( data source) yang akan dianalisa dengan jelas. Langkah ini sangat penting dalam proses analisa spasial yang akan dilakuakan. Karena nilai output yang akan diperoleh dalam sebuah analisa spasial akan bergantung dengan nilai inputan yang ada. Kedua hal ini berbanding lurus. Jadi, perlu adanya proses penyeleksian data inputan yang benar-benar berpengaruh pada masalah yang akan dianalisa. Mendefinisikan variabel-variabel inputan yang akan dianalisa sangat erat kaitannya dengan langkah kedua di atas. Artinya, kedua langkah ini dapat dilakukan sekaligus dalam satu waktu. Karena
bagaimanapun variabel-variabel
inputan suatu masalah juga
seharusnya
diperoleh dari orang-orang yang paham dan mengerti terhadap permasalahan yang akan dianalisa. Hal ini menjadi sebuah kebutuhan yang utama sebelum kegiatan analisa dilakukan.
2.
Fungsi Analisis Spasial Secara detail, tipe, implementasi, atau jenis aktual fungsi analisis spasial
dapat dijumpai pada banyak pustaka (teori) dan perangkat lunak SIG, pengolahan citra dijital (remote sensing), fotogrametri, model permukaan dijital, dan CAD. Lebih jelas lagi dalam buku Eddy Prahasta tentang Konsep-Konsep Dasar Sistem Informasi Geografis (Perspektif Geodesi dan Geomatika) di jelaskan, ada beberapa fungsi analisis spasial seperti: a. Query Basis Data, yaitu SIG yang menggunakan query terhadap basis data bersama dengan fungsi analisis spasial tu sendiri dalam usaha menjawab berbagai pertanyaan spasial dan non-spasial yang digunakan untuk memanggil kembali data atau tabel atribut tanpa mengubah atau meng-edit/ update data yang bersangkutan. b. Pengukuran, yaitu fungsi analisis spasial yang melibatkan fungsi matematis sederhana di seputar bentuk unsur spasial dengan geometri yang juga sederhana. Seperti, menghitung atau menganalisa jarak antara dua titik spasial, menghitung luas area, menghitung keliling area, menghitung titik koordinat atau yang disebut dengan centroid dan lain sebagainya. c. Kedekatan unsur/ proximity, fungsi yang mampu menghitung dan menganalisa kedekatan tiap-tiap unsur spasial. Fungsi ini biasanya akan berfungsi jika file layer yang ada berbentuk raster atau pecahan dari beberapa atau bahkan banyak grid dimana tiap sel grid memiliki nilai tersendiri yang disebut pixel. Contohnya adalah find distance, cost and pathway, poligon convex-Hull, dan calculate density.
d. Model permukaan digital . Model ini meliputi: gridding, spatial filtering, contouring, gradien/ slopping, aspect, hilshading, steepest path, profile, viewshed, dan watershed yang seluruhnya merupakan model-model pengolahan analisis spasial. Yang diolah adalah bentuk dari permukaan bumi dalam peta, sehingga terlihat perbedaan ketinggian masing-masing wilayah. Biasanya diolah setelah data dikonfersikan atau memang sudah berupa data raster. e. Klasifikasi, merupakan pemetaan suatu besaran yang memiliki interval-interval tertentu ke dalam interval-interval yang lain berdasarkan batas-batas atau kategori yang ditentukan. Adapun yang termasuk ke dalam fungsi klasifikasi ini adalah reclassify yang berfungsi untuk melakukan pengklasifikasian suatu data raster (yang pada umumnya berdominan bilangan real) ke dalam data raster lainnya (yang berdominan bilangan bulat sederhana) berdasarkan batas-batas kelas yang ditentukan secara interaktif oleh pengguna. Kemudian ada pula reclassify yang melakukan klasifisikasi unsur-unsur spasial tipe polygone (vektor) berdasarkan nilai-nilai milik salah satu field (terutama yang bertipe numerik) yang terdapat di dalam tabel atribut. f. Fungsi pengolahan citra dijital , yaitu salah satu analisis spasial yang terkenal di bidang SIG dan juga pengolahan citra digital (pengindraan jarak jauh) adalah klasifikasi; istilah yang merujuk pada proses interpretasi citra-citra dijital (dengan bantuan sistem komputer) hasil pengindraan jauh. Analisis ini merupakan suatu proses penyusunan, pengurutan, atau pengelompokkan setiap pixel citra dijital multi-band ke dalam beberapa kelas berdasarkan kriteria atau kategori objek hingga dapat menghasilkan sebuah peta dalam bentuk raster. Fungsi ini memiliki tujuan untuk mengekstrak pola-pola respon spektral yang terdapat di dalam citra itu sendiri seperti kelas-kelas penutup lahan (landcover ). Yang termasuk ke dalam kategori dari fungsi ini adalah clustering, yakni proses klasifikasi yang digunakan untuk mengelompokkan pixel-pixel citra berdasarkan aspek-aspek statistik (matematis) semata. Kemudian classification , yaitu proses klasifikasi yang sama dengan clustering, tetapi dengan tambahan pendefinisian beberapa
sampel kelas atau tambahan oleh pengguna untuk mengakomodasikan aspekaspek variabilitas anggota-anggota kelasnya. g. Fungsi editing unsur-unsur spasial , yang difungsikan sebagai layanan dalam proses editing data spasial terutama yang bertipe poligon. Union, Merge, atau Combine merupakan fungsi analisis yang digunakan untuk menggabungkan (agregasi) beberapa unsur spasial yang dipilih hingga menjadi sebuah unsur saja. Kemudian Delete, Erase, atau Cut merupakan fungsi analisis spasial ini akan menghapus unsur spasial yang terpilih. Split atau Clip merupakan fungsi analisis untuk memisahkan sebuah unsur menjadi lebih dari satu unsur spasial, Substract untuk menghapus area yang ber-overlap diantara dua unsur spasial yang bertipe poligon, serta Intersect untuk menghasilkan unsur spasial baru yang merupakan irisan dari unsur-unsur spasial masukannya. h. Fungsi analisis terhadap layer tematik, yang terdiri dari Dissolve (aggregate), Merge, Clip, dan Spatial Join. i.
Geocoding, adalah proses yang dilakukan untuk mendapatkan suuatu lokasi unsur berdasarkan layer referensi dan masukan string.
j.
Overlay, yaitu analisis sapasial esensial yang mengombinasikan dua layer tematik yang menjadi masukannya. Beberapa contoh operasi Overlay Spasial dalam ArcGIS :
Intersect dan Union Kedua jenis overlay ini memiliki kaitan yang erat dengan operasi logika
“AND” dan “OR” yang bersifat simetris.
Gambar 3. Intersect Dan Union Overlay
Identity Overlay jenis ini bersifat unsimetris berbeda dengan jenis overlay intersect dan union yang bersifat overlay. Pada dasarnya memiliki dua layer masukan dimana layer pertama akan dijadikan layer dasar sementara layer kedua menjadi layer yang akan meng-overlay layer pertama. Berikut adalah gambar yang menunjukkan perbedaan hasil overlay akibat dari berbedanya layer yang menjadi layer dasar dan layer yang meg-overley layer dasar.
Gambar 4. Identity Overlay
Clip dan Erase Clip dan Erase merupakan overlay yang mengekstraksi objek-objek spasial dari sebuah layer peta dengan menggunakan layer lain (clip). Clip bekerja seperti sebuah alat pemotong yang mengekstrasi objek-objek spasial dengan menspesifikasikan layer yang menjadi layer masukan dari masing-masing objek-objek spasial yang terekstrasi. Lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 5. Clip dan Erase Overlay
Update (keepborder, dropborder)
Secara harfiah, update overlay ini berfungsi untuk “meng-update” sebagain atau seluruh layer dengan layer lainnya. Berikut adalah ilustrasi dari overlay jenis ini yang akan ditunjukkan pada gambar 6.
Gambar 6. Update Overlay
k. Pencarian Spasial (Spatial search), yaitu sejenis fasilitas search yang terdapat pada DBMS standar. Yang membedakannya adalah penggunaan object spasial dan syarat geometris tertentu sebagai kunci pencarian.
b
a
c
d
Gambar 7. Pencarian Spasial l.
Buffering, yaitu fungsi analisis yang akan menghasilkan unsur-unsur spasial (di dalam layer lain) yang bertipe poligon atau akan menghasilkan data spasial baru pada zone dengan jarak atau radius tertentu dari data spasial yang menjadi masukannya.
Gambar 8. Buffering
Data spasial titik akan memperoleh data spasial baru berupa lingkaran-lingkaran yang
mengelilingi
titik-titik
pusatnya.
Untuk
data
spasial
garis
akan
menghasilkan data spasial baru berupa poligon-poligon yang menlingkupi garisgaris. Demikian pula untuk data spasial poligon akan mendapat data spasial yang baru berupa poligon-poligon yang lebih besar dan konsentris. m. Network, yaitu analisis spasial mengenai pergerakan atau perpindahan suatu sumber daya (resource) dari suatu lokasi ke lokasi yang lainnya melalui unsurunsur buatan manusia yang membentuk jaringan yang saling terhubung satu sama yang lainnya. Operasi Jaringan merupakan kumpulan operasi spasial yang dilakukan terhadap Data Jaringan, untuk keperluan: Pencarian jarak terpendek, Pencarian maximum flow, Spatial search, dan lain sebagainya Data Jaringan pada dasarnya adalah tipe data garis yang memiliki informasi topologi sehingga dapat dilakukan penelusuran spasial. Contoh: Jaringan Jalan, Jaringan Pipa, dan sebagainya.
Gambar 9. Network
