ANALISIS SPATIAL DALAM PERTANIAN

Presentasi berjudul: "ANALISIS SPATIAL DALAM PERTANIAN"— Transcript presentasi:

1 ANALISIS SPATIAL DALAM PERTANIAN
Bahan kajian pd MK Pertanian Berlanjut Diabstraksikan oleh: smno jursntnh.fpub ….. Sept2013

2 6. Display (soft copy) dan printing (hard copy)
G.I.S. = S.I.G. GIS = SIG merupakan seperangkat peralatan komputer dan seperangkat program-komputer untuk: 1. Entry dan Editing, 2. Penyimpanan, 3. Query dan Retrieval, 4. Transformasi, 5. Analysis, dan 6. Display (soft copy) dan printing (hard copy) Data spasial. Semua data dalam GIS bersifat geo-referensi, yaitu dilokasikan dengan koordinat geografis menggunakan sistem referensi tertentu (Sistem Koordinat). Diunduh dari: Lecture Notes: “Land Evaluation”. By David G. Rossiter. Cornell University, College of Agriculture & Life Sciences, Department of Soil, Crop, & Atmospheric Sciences. August 1994….. 2/10/2012

3 Dua koordinat menentukan posisi pada permukaan bumi yang elipsoid:
G.I.S. = S.I.G. Koordinat Bola Dua koordinat menentukan posisi pada permukaan bumi yang elipsoid: Latitude = garis lintang (sebelah utara atau selatan equator) dan longitude = garis bujur (sebelah timur atau barat dari standar meridian di Greenwich, England) Latitude dan longitude diukur dengan satuan derajat (busur) (360° dalam suatu lingkaran), minutes (60’ dalam 1°) dan detik (60” dalam 1”). The mean minute of latitude defines one nautical mile = 1,852m. Therefore the equator-to-pole distance is (60’ °-1 x 90°) x 1.852km ’-1 = 10,000 km exactly. An arc-second of latitude, and of longitude at the equator, is thus 1,852/60 = ¼m. A degree of latitude, and of longitude at the equator, is 60° * 1.852km °-1= km. Diunduh dari: Lecture Notes: “Land Evaluation”. By David G. Rossiter. Cornell University, College of Agriculture & Life Sciences, Department of Soil, Crop, & Atmospheric Sciences. August 1994….. 2/10/2012

4 DATA SPATIAL Diunduh dari: ….. 29/9/2012

5 Data Spasial dan Data Deskriptif / Non-Spasial
Data Spasial berupa titik, garis, poligon (2-D), permukaan (3-D), terdiri dari informasi posisi geografis Data Deskriptif merupakan uraian atau atribut data spasial (notasi, tabel, hasil pengukuran, kategori obyek, penjelasan hasil analisis / prediksi dll.) Diunduh dari: staff.ui.ac.id/internal/ /material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012

6 Data Spasial dan Data Deskriptif / Non-Spasial
Contoh: Data Obyek Kampus UB Data Spasial: merupakan data grafik berbentuk poligon yang merupakan “area tertutup” yang menghubungkan posisi-posisi geografis di lokasi Kampus UB Data Non-Spasial: Luas Kampus, Jumlah Fakultas, Jumlah Bangunan, Jumlah Mahasiswa, Rata-Rata Umur mahasiswa, Beban studi mahaisswa, dll. Diunduh dari: staff.ui.ac.id/internal/ /material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012

7 Data Spasial (Sumber: Purwadhi, 1997)
FORMAT TITIK FORMAT GARIS FORMAT POLIGON FORMAT PERMUKAAN Koordinat Tunggal Koordinat titik Koordinat dengan titik - Area dengan koordinat - Tanpa panjang awal dan akhir awal dan akhir sama vertikal - Tanpa luasan Mempunyai panjang Mempunyai panjang/ Area dengan tanpa luasan perimeter dan luasan ketinggian CONTOH: CONTOH: CONTOH: CONTOH: - Lokasi Gardu Jalan, Parit Tanah Lapangan Peta slope - Letak pohon Utility Bangunan Bangunan bertingkat Diunduh dari: staff.ui.ac.id/internal/ /material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012

8 Data Deskriptif (Sumber: Purwadhi, 1997)
FORMAT TABEL FORMAT LAPORAN FORMAT PERHITUNGAN FORMAT GRAFIK ANOTASI - Kata-kata Teks Angka-angka Kata-kata - Kode alfanumerik - Deskripsi Hasil Angka-angka - Angka-angka Simbol CONTOH: CONTOH: CONTOH: CONTOH: - Hasil proses Perencanaan Jarak Nama obyek - Indikasi Laporan proyek Inventarisasi Legenda - Atribut Pembahasan Luas Grafik/Peta Diunduh dari: staff.ui.ac.id/internal/ /material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012

9 4-Tingkat Model Data Spasial
Gambar kenyataan (reality): persis seperti apa yang dapat dilihat / external representation; Gambar abstrak (conceptual); Gambar kejadian tertentu (logical): berbentuk diagram atau tabel / relational; Berkas struktur fisik (physical): bentuk penyimpanan pada perangkat keras komputer. Diunduh dari: staff.ui.ac.id/internal/ /material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012

10 7 fenomena geografis dan penggambarannya dengan Titik Garis Area (TGA / PLA)
Data kenampakan seperti garis pantai (feature data - garis) Unit area seperti ukuran panjang / luas (aerial unit – garis / poligon) Jaringan topologi seperti jaringan jalan (topology network - garis) Catatan sampel seperti lokasi yang dipilih (sample record - titik) Data permukaan bumi seperti obyek ruang terbuka hijau (surface data – poligon dan informasi ketinggian) Label / teks pada data seperti nama jalan (table/text data - titik) Data simbol seperti kota = bulat, gunung = segitiga (titik). Diunduh dari: staff.ui.ac.id/internal/ /material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012

11 Representasi Data Dengan Simbol TGA
Simbol Titik data kualitatif : Kota: simbolnya bulat; Gunung: simbolnya segitiga. data kuantitatif: Populasi kota: angka besarnya populasi; Tinggi gunung: angka tingginya gunung (m). Simbol Garis data kualitatif: jalan: garis merah; sungai: garis biru; batas negara: garis hitam; sesuai dengan bentuk nyata atau khayal, pola atau karakteristik dari unsur yang diwakilinya. data kuantitatif: (1) merupakan gambaran unsur garis yang dapat menunjukkan unsur besaran secara sebanding, jalan tol: garis tebal, jalan kampung: garis tipis; (2) menghubungkan titik (tempat) yang mempunyai kuantitas (nilai) sama, Misalnya: garis kontur isobar menghubungkan tempat-tempat dengan tekanan udara yang sama; (3) garis dengan tanda arah (panah) menyatakan arah gerakan. Misalnya: arah angin atau arah perpindahan penduduk. Diunduh dari: staff.ui.ac.id/internal/ /material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012

12 Representasi Data Dengan Simbol TGA
Simbol poligon atau area atau wilayah: Data kualitatif, misalnya: wilayah pertanian dan wilayah hutan lindung yang dapat dibedakan dengan memberi warna area tersebut dengan kuning dan hijau atau dengan deskripsi textual. Simbol area . Data kuantitatif, misalnya: peta kepadatan penduduk yang tingkat kepadatannya dapat dibedakan dengan warna yang semakin gelap menyatakan semakin padat atau dengan mencantumkan nilai statistiknya. Diunduh dari: staff.ui.ac.id/internal/ /material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012

13 Pendekatan / Model Ruster pada Representasi Data TGA
Semua obyek geografis dalam bentuk TGA dinyatakan dengan sel atau piksel (luasan kecil) yang merupakan titik yang mempunyai koordinat dan atribut. Merupakan pendekatan yang sesuai dengan data inderaja berupa citra dijital yang merupakan salah satu data masukan SIG. Keuntungan dan keterbatasannya: Membutuhkan tempat penyimpanan data yang besar Penyajian kurang baik / kurang halus tergantung resolusi Representasi yang sangat kompatibel dengan proses komposit lapis data SIG Merupakan data baku pembentuk citra dijital pada sistem penginderaan jauh. Diunduh dari: staff.ui.ac.id/internal/ /material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012

14 Pendekatan / Model Vektor pada Representasi Data TGA
Merupakan representasi yang cocok untuk penyajian dalam format peta (konvensional). Obyek geografis disajikan dalam titik atau segmen garis. Keuntungan dan keterbatasannya: Membutuhkan tempat penyimpanan data yang kompak Penyajian garis yang sangat halus Proses overlay dan perhitungan luas area memerlukan algoritma yang lebih kompleks Merupakan data baku pembentuk data spasial untuk keperluan SIG / peta. Diunduh dari: staff.ui.ac.id/internal/ /material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012

15 Representasi Data TGA dengan Pendekatan Raster dan Vektor (Sumber: Purwadhi, 1997)
Diunduh dari: staff.ui.ac.id/internal/ /material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012

16 REPRESENTASI DATA SPASIAL
There are two conceptual representations used in GISs: grid (sometimes called ‘raster’) and vector. Secara eksplisit berbentuk struktur data raster: Atribut obyek dinyatakan dengan simbol / warna / tingkat keabuan yang merupakan nilai sel atau piksel Secara implisit berbentuk struktur data vektor dengan bentuk topologi titik/garis/area (poligon): Atribut obyek dinyatakan dengan himpunan vektor yang menyatakan keterhubungan (relational) Diunduh dari: staff.ui.ac.id/internal/ /material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012

17 Representasi grid atau ‘raster’ suatu Peta
Ide Dasar: Area peta dibagi menjadi sel-sel (kadangkala secara salah kaprah disebut dengan pixels), biasanya berbentuk bujur-sangkar, atau empat persegi panjang, atau grid yang teratur.. Each cell is supposedly homogeneous, in that the map is incapable of providing information at any resolution finer than the individual cell. The map shows exactly one value (land use, elevation, political division...) for each cell. (Formerly, this representation was referred to as a raster. The name ‘raster’ comes from the original display technology: a scanning CRT, like a television screen, and refers to the left-to-right, top-to-bottom scanning.) Grid-cell merupakan satu-satunya unit informasi spasial dan unit analisis. Diunduh dari: Lecture Notes: “Land Evaluation”. By David G. Rossiter. Cornell University, College of Agriculture & Life Sciences, Department of Soil, Crop, & Atmospheric Sciences. August 1994….. 2/10/2012

18 Representasi ‘Vector’ suatu Peta
Ide Dasar: Titik-titik pada suatu peta disimpan dalam komputer dengan koordinatnya secara tepat (persis) (to the precision of the original map and the storage capacity of the computer). Points can be connected to form lines (straight or described by some other parametric function) or chains; Chains can be connected back to the starting point to enclose polygons or areas. Each of these spatial entities may have an identifier which is a key to an attached database containing the attributes (tabular data) about the entity. All the information about a set of spatial entities can be kept together, i.e., multithematic maps. Contoh: A point which represents a population center may have a database entry for its name, population, mean income etc. A line which represents a road may have a database entry for its route number, number of lanes, traffic capacity etc. A polygon which represents a soil map unit may have a atabase entry for the various soil characteristics (depth, parent material, field texture...). Diunduh dari: Lecture Notes: “Land Evaluation”. By David G. Rossiter. Cornell University, College of Agriculture & Life Sciences, Department of Soil, Crop, & Atmospheric Sciences. August 1994….. 2/10/2012

19 The ‘Vector’ representation of a map
Keunggulan representasi Vektor: Precision is only limited by the quality of the original data (very rarely by the computer representation); Very space-efficient, since only points about which there is information or which form parts of boundaries are stored, information for the areas between such points are inferred from the topology; Adanya topology meudahkan analisis spasial; Kualitas output sangat bagus. Dalam representasi vektor, berbagai satuan geografis (titik-titik, rantai, poligon) mempunyai hubungan spasial yang definit, disebut topology. Diunduh dari: Lecture Notes: “Land Evaluation”. By David G. Rossiter. Cornell University, College of Agriculture & Life Sciences, Department of Soil, Crop, & Atmospheric Sciences. August 1994….. 2/10/2012

20 ANALISIS DATA SPASIAL Diunduh dari: ….. 29/9/2012

21 METODE SPATIAL Hukum pertama tentang geografi dikemukakan oleh Tobler : “segala sesuatu saling berhubungan satu dengan yang lainnya, tetapi sesuatu yang dekat lebih mempunyai pengaruh daripada sesuatu yang jauh” (Anselin, 1988) Metode spasial merupakan metode untuk mendapatkan informasi pengamatan yang dipengaruhi oleh RUANG atau LOKASI. smno2012 Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

22 Type data spasial Data Titik (Point Pattern Analysis)
Menunjukkan lokasi yang berupa titik, misalnya berupa : Longitude dan latitude x and y. Data line (Geostatistical Data) Permukaan spasial kontinyu Data area (Polygons atau Lattice Data) Menunjukkan lokasi yang berupa luasan; seperti suatu negara, kabupaten, kota, daerah perwahan, perkebunan, dan sebagainya. Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

23 Data Titik Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

24 Data Garis Basement depths estimated from the geostatistical inversion of gravity data with no well constraints on the basement interface. Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

25 Data Area

26 POLA SPATIAL Spatial pattern atau pola spasial adalah sesuatu yang menunjukkan penempatan atau susunan benda-benda di permukaan bumi (Lee & Wong, 2001). Spatial pattern dapat menjelaskan bagaimana fenomena geografis terdistribusi dan bagaimana perbandingannya dengan fenomena-fenomena lainnya. Statistika Spasial merupakan alat yang banyak digunakan untuk mendeskripsikan dan menganalisis pola-pola spatial tersebut, yaitu bagaimana objek-objek geografis terjadi dan berubah di suatu lokasi. Selain itu juga dapat membandingkan pola objek-objek tersebut dengan pola objek-objek yang ditemukan di lokasi lain. Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

27 Bentuk-bentuk pola spasial
POLA SPATIAL Bentuk-bentuk pola spasial uniform clustered random clustered random uniform clustered random Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

28 POLA SPATIAL Beberapa metode untuk mendeteksi pola spasial:
Analisis Quadran Kernel Density Estimation (K means) Nearest Neighbor Distance. Metode-metode tersebut hanya menganalisai penyebaran lokasi dari suatu titik namun tidak membedakan titik-titik berdasarkan atributnya. Autokorelasi Spasial merupakan metode analisis yang menganalisis pola-spatial dari penyebaran titik-titik dengan membedakan lokasinya dan atributnya. Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

29 Autokorelasi Spasial smno2012 Autokorelasi spasial didefinisikan sebagai penilaian korelasi antar pengamatan/lokasi pada suatu variabel Jika pengamatan x1, x2, …, xn menunjukkan saling ketergantungan terhadap ruang, maka data tersebut dikatakan terautokorelasi secara spasial Beberapa metode (Lee&Wong, 2001) : Moran’s I Geary’s C LISA Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

30 Matriks Bobot Hubungan kedekatan (neighbouring) antar lokasi dinyatakan dalam matrik pembobot spasial W Matriks Bobot Tipe data spasial Point: Inverse jarak Kernel Gaussian Fungsi pembobotan bisquare Binary Matriks Bobot Tipe data Spasial Area (LeSage, 1999): Rook Contiguity (Persinggungan sisi) Queen Contiguity (Persinggungan sisi-sudut) Linear Contiguity (Persinggungan tepi) Bhisop Contiguity (Persinggungan sudut) Double Linear Contiguity (Persinggungan dua tepi) Double Rook Contiguity (Persinggungan dua sisi) Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

31 Pemodelan Spasial Metode regresi sederhana adalah metode yang memodelkan hubungan antara variabel respon (y) dan variabel bebas (x1, x2, ... , xp), dinyatakan: Pada metode penduga parameter OLS, asumsi residual yang harus dipenuhi adalah identik, independen, dan berdistribusi normal. Namun sering terjadi pelanggaran asumsi identik dan independen  Ada indikasi pengaruh spasial Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

32 Pemodelan Spasial Berdasarkan Tipe Data spasial Titik:
a. Data cross-sectinal Geographically Weighted Regression (GWR)  Y ~ N( µ, σ2) Geographically Weighted Poisson Regression (GWPR)  Y ~ Poisson ( ) b. Data Time-Series STAR (Space-Time Autoregressive) GSTAR (Generalized Space Time Autregressive ) Berdasarkan Tipe Data Spasial Area: SAR : Spatial Autoregressive Models SEM : Spatial Error Models CAR : Conditional Autoregressive Models SDM : Spatial Durbin Model SARMA: Spatial Autoregressive Moving Average Panel Data Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

33 Contoh Pemodelan Spasial Area
Autoregressive Model : y : vektor berukuran p x 1, ρ : koefisien dari variabel dependen spasial lag. u : vektor error, W: matrik terbobot dengan ukuran nxn. β : vektor kx1 parameter regresi. X : matrik berukuran nxk variabel prediktor λ : koefisien dalam struktur spasial autoregressive Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

34 Pengujian Efek Spasial
Spatial Dependence Uji Moran’s I Uji Lagrange Multiplier (LM): LMerror untuk uji dependensi spasial dalam error dan LMlag untuk uji dependensi spasial dalam lag Spatial Heterogeneity Uji Breusch-Pagan. Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

35 Geographically Weighted Regression (GWR)
Sumber: Rokhana Dwi Bekti Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

36 Model Umum : Model Regresi Linear Model GWR
Menyatakan titik koordinat (longitude/bujur, latitude/lintang) lokasi ke-i Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012

37 Geostatistika: Prediksi dan Interpolasi
Proses estimasi (pendugaan) data pada suatu lokasi yang tidak dapat disampling (data missing) membutuhkan suatu model. Namun pada beberapa penelitian memiliki permasalahan diantaranya tidak ada model, hanya ada satu sampel data atau tidak ada teknik inferensia yang dapat digunakan untuk mengestimasi data yang tidak dapat disampling. Geostatistik sangat berperan dalam hal tersebut, yaitu menggunakan metode estimasi dengan tetap didasarkan pada model. Pendugaan/prediksi data missing: Tetangga terdekat (nearest neighbour) Inverse distance Triangulasi Trend surface analysis Kriging Co Kriging Variogram dan Semivariogram untuk memodelkan data yang akan dianalisis Diunduh dari: statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012