Metode Karakterisasi Morfologi Cekungan Karst Gunungsewu Menggunakan Data GDEM ASTER

Data utama dalam penelitian ini adalah citra GDEM ASTER yang diperoleh dari earthexplorer.usgs.gov. Data GDEM Aster ditampilkan dan diolah dengan menggunakan perangkat lunak Global Mapper 11. Citra GDEM ASTER kawasan karst Gunungsewu dibagi menjadi beberapa unit analisis dengan dasar kemiripan tektural hasil operasi slope shader.

Unit analisis (U) didasarkan kemiripan tekstural slope shader

Pada masing-masing unit analisis tersebut dibuat sebuah plot pengukuran dengan lebar setara dengan 2 x 2 km di lapangan.

Karakterisasi dilakukan terhadap morfologi cekungan karst yaitu terkait pola sebaran cekungan, kelerengan, dan kekasaran permukaan cekungan.

Faktor pola sebaran cekungan dihitung dengan mendasarkan pada sebaran titik centroid dari poligon cekungan. Perhitungan dilakukan dengan terlebih dahulu melakukan pembentukan kontur dari data GDEM ASTER. Data vektor kontur turunan GDEM ASTER tersebut selanjutnya dipotong sesuai dengan plot ukur dari masing-masing unit analisis. Analisis cekungan dilakukan pada data kontur pada masing-masing plot ukur tersebut. Cekungan ditentukan dengan memilih kontur yang membentuk poligon tertutup dengan indek elevasi yang menurun ke bagian tengah poligon. Kontur yang diyakini berupa sebuah punggungan atau bentukan positif ataupun kontur tidak membentuk poligon tertutup dihapus. Data kontur yang merepresentasikan sebuah cekungan diubah menjadi tipe poligon. Titik centroid dari masing-masing poligon tersebut dibentuk dengan menggunakan tool Centroid pada Quantum GIS. Data vektor centroid tersebut selanjutnya dianalisis pola sebarannya dengan menggunakan tool Nearest Neighbour pada Quantum GIS.

Faktor kelerengan yang diukur yaitu parameter kemiringan lereng. Kemiringan lereng yang dimaksud adalah kemiringan lereng (slope) terbesar yang diukur dari dasar cekungan. Panjang lereng adalah panjang lereng yang memiliki kemiringan lereng terbesar, diukur dari titik terrendah awal perubahan slope hingga titik tertinggi akhir dari perubahan slope. Pengukuran dilakukan pada dinding cekungan sampel dengan penggunakan 3D Path Profile pada Global Mapper 11. Faktor kelerengan selanjutnya dilakukan uji statistik untuk mengetahui signifikansi perbedaan karakter antar lokasi sampel tersebut.

Citra GDEM ASTER dipotong tiap lokasi unit analisis. Citra GDEM ASTER dari lokasi unit analisis yang akan diolah diaktifkan. Selanjutnya faktor kekasaran permukaan dihitung dengan menggunakan tool Ruggedess Index pada Quantum GIS. Nilai indek kekasaran diperoleh dari metadata hasil proses pengolahan tersebut. Indek kekasaran dari masing-masing lokasi sampel selanjutnya dilakukan uji statistik untuk mengetahui perbedaan antar lokasi sampel tersebut. Uji beda karakteristik antar lokasi sampel dilakukan dengan uji T mengunakan Gnumeric Spreedsheet.

Kesimpulan

GDEM Aster dapat digunakan dengan baik untuk karakterisasi morfologi permukaan karst. Pemanfaatan teknologi penginderaan jauh dan SIG sangat membantu dalam proses analisis morfologi tersebut.

Karst gunungsewu memiliki keragaman karakteristik yang menyebar dari barat hingga timur. Keragaman karakteristik tersebut didasarkan pada parameter pola persebaran cekungan, kemiringan lereng, dan kekasaran permukaan karst.

A.     Pola persebaran cekungan

Berdasar pada parameter pola persebaran cekungan diketahui seluruh area karst gunungsewu memiliki pola persebaran cekungan yang cenderung acak.

Tabel 1. Nilai Indek Tetangga Terdekat sentroid cekungan

Faktor Hitung	Unit Analisis
	1	2	3	4	5
Jarak rata-rata yang diobservasi	0.00174	0.00139	0.00215	0.00227	0.00222
Jarak rata-rata yang diharapkan	0.00131	0.00112	0.00180	0.00153	0.00161
Indeks tetangga terdekat	1.321	1.241	1.198	1.481	1.380

Sumber : hasil perhitungan

Dari tabel 1 tersebut dapat dilihat bahwa seluruh sampel pada tiap unit analisis menunjukkan nilai indek tetangga terdekat memiliki nilai mendekati angka 1 yang berarti memiliki pola persebaran yang acak. Namun demikian jika dibuat tingkat keberaturannya, maka dapat dinyatakan bahwa unit analisis 3 memiliki tingkat paling acak dan unit analisis 4 merupakan unit yang paling mengarah pada persebaran yang lebih teratur.

B.     Faktor kelerengan

Berdasar parameter kemiringan lereng cekungan diketahui bahwa kemiringan lereng terkecil terdapat disebelah barat (unit analisis 2) dan semakin meningkat hingga sisi timur (unit analisis 4) yang berasosiasi dengan perbukitan karst tinggi.

Tabel 2. Rerata kemiringan lereng cekungan

Faktor hitung	Unit Analisis (satuan = o)
	1	2	3	4	5
Rerata Kemiringan	16,19	14,32	17,89	21,63	20,26
Standar deviasi	5,61	4,91	5,84	7,26	7,62

Sumber : Hasil perhitungan

Kemiringan lereng rata-rata semakin meningkat dari unit analisis 2 hingga unit analisis 4, sementara itu variasi kemiringannya semakin meningkat dari unit analisis 2 hingga unit analisis 5.

C.      Kekasaran Permukaan

Berdasar parameter kekasaran permukaan diketahui bahwa seluruh area karst gunungsewu memiliki kekasaran permukaan dari level datar hingga intermediately rugged dan moderately rugged berdasarkan indek kekasaran permukaan Riley (lihat tabel 4.).  

Tabel 3. Rerata kekasaran permukaan

Faktor Hitung	Unit Analisis (m)
	1	2	3	4	5
Nilai Minimal	0	0	0	0	0
Nilai Maksimal	252.65	223.73	226.02	254.19	258.94
Rata-rata	78.41	52.41	56.42	77.97	70.03
Standar Deviasi	54.90	33.07	31.49	51.51	56.86

Sumber : Hasil perhitungan

Tabel 4. Indek kekasaran permukaan Riley

Ruggedness Classification	Ruggedness Index Value
Level	0 – 80m
Nearly Level	81 – 116m
Slightly Rugged	117 – 161m
Intermediately Rugged	162 – 239m
Moderately Rugged	240 – 497m
Highly Rugged	498 – 958m
Extremely Rugged	959 – 4397m

Sumber : Riley dkk (1999)

Sebagian besar dari unit analisis memiliki perbedaan tingkat kekasaran permukaan rata-rata yang signifikan.

Tabel 4. Nilai uji beda dengan T-test pada taraf signifikansi 5%

Unit Analisis	1	2	3	4	5
1	-	26,59	-22,77	-0,38	-6,95
2	-	-	5,76	27,37	17,56
3	-	-	-	23,39	-13,72
4	-	-	-	-	6,78
5	-	-	-	-	-

Sumber : Hasil Perhitungan

Dari tabel tersebut diketahui bahwa sebagian besar nilai t hitung berada lebih besar ataupun lebih kecil dari nilai ambang batas penerimaan yaitu ± 1,960. Nilai t hitung yang berada pada daerah penerimaan hanya dihasilkan dari hasil pembedaan unit analisis 1 dengan unit analisis 4 yaitu sebesar -0,38, yang berarti pada kedua unit analisis tersebut memiliki kesamaan tingkat kekasaran rata-ratanya.

Daftar Pustaka

Haryono, E., Adji, T.N.,2004. Geomorfologi dan Hidrologi Karst. Bahan Ajar. Kelompok Studi Karst. Fakultas Geografi UGM. Yogyakarta.

Kusumayudha, S.B., 2005. Hidrogeologi karst dan geometri fraktal di daerah Gunungsewu. Penerbit Adicita. Yogyakarta.

Purnomo, H., Sugeng, 2005. Klasifikasi kawasan karst menggunakan Landsat TM 7 daerah Wonosari Yogyakarta. PIT MAPIN XIV. Surabaya.

Plan, L., Decker, K., Faber, R., Wagreich, M., Grasemann, B., 2009. Karst morphology and groundwater vulnerability of high alpine karst plateaus. Environ Geol.58: 258-297.DOI: 10.1007/s00254-008-1605-5

Riley, S., J., DeGloria, S., D., Elliot, R., 1999. A Terrain Ruggedness Index That Quantifies Topographic Heterogeneity. Intermountain Journal of Science. Vol. 5. 1 – 4. P. 23-27.

Tezcan, L. dan Ekmekci, M., 2004. Surface cover infiltration index: a suggested method to assess infiltration capacity for intrinsic vulnerability in karstic areas in absence of quantitative data. Int. J. Speleol, 33: 35-48.

Werz, H., dan Hotzl, H., 2007. Groundwater risk intensity mapping in semi arid regions using optical sensing data as an additional tool. Hydrogeology Journal. 15: 1031-1049 DOI: 10.1007/s10040-007-0202-0