Transcript Analisis spatial DALAM PERTANIAN

ANALISIS SPATIAL
DALAM
PERTANIAN
Bahan kajian pd MK Pertanian Berlanjut
Diabstraksikan oleh:
smno jursntnh.fpub ….. Sept2013
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
2
Soil, Crop, & Atmospheric Sciences. August 1994….. 2/10/2012
G.I.S. = S.I.G.
Koordinat Bola
Dua koordinat menentukan posisi pada permukaan bumi yang elipsoid:
1.
Latitude = garis lintang (sebelah utara atau selatan equator) dan
longitude = garis bujur (sebelah timur atau barat dari standar meridian
di Greenwich, England)
2.
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 = 30.866¼m. A degree of latitude, and of
longitude at the equator, is 60° * 1.852km °-1= 111.12km.
3.
Diunduh dari: Lecture Notes: “Land Evaluation”. By David G. Rossiter. Cornell University, College of Agriculture & Life Sciences, Department
of
3
Soil, Crop, & Atmospheric Sciences. August 1994….. 2/10/2012
DATA
SPATIAL
Diunduh dari:
….. 29/9/2012
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/130522693/material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012
5
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 posisiposisi 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/130522693/material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012
Data Spasial
(Sumber: Purwadhi, 1997)
FORMAT TITIK
-Koordinat Tunggal
-- Tanpa panjang
- Tanpa luasan
CONTOH:
- Lokasi Gardu
- Letak pohon
Diunduh dari:
FORMAT GARIS
FORMAT POLIGON
FORMAT PERMUKAAN
- Koordinat dengan titik
awal dan akhir sama
- Mempunyai panjang/
perimeter dan luasan
- Area dengan koordinat
vertikal
- Area dengan
ketinggian
CONTOH:
CONTOH:
CONTOH:
- Jalan, Parit
- Utility
- Tanah Lapangan
- Bangunan
- Koordinat titik
awal dan akhir
- Mempunyai panjang
tanpa luasan
- Peta slope
- Bangunan bertingkat
staff.ui.ac.id/internal/130522693/material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012
7
Data Deskriptif
(Sumber: Purwadhi, 1997)
FORMAT TABEL
FORMAT LAPORAN FORMAT PERHITUNGAN FORMAT GRAFIK ANOTASI
- Kata-kata
- Teks
- Kode alfanumerik - Deskripsi
- Angka-angka
- Angka-angka
- Hasil
- Kata-kata
- Angka-angka
- Simbol
CONTOH:
- Hasil proses
- Indikasi
- Atribut
CONTOH:
- Jarak
- Inventarisasi
- Luas
CONTOH:
- Nama obyek
- Legenda
- Grafik/Peta
Diunduh dari:
CONTOH:
- Perencanaan
- Laporan proyek
- Pembahasan
staff.ui.ac.id/internal/130522693/material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012
8
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/130522693/material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012
9
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/130522693/material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012
10
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/130522693/material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012
11
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/130522693/material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012
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/130522693/material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012
13
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/130522693/material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012
14
Representasi Data TGA dengan Pendekatan Raster dan
Vektor
(Sumber: Purwadhi, 1997)
Diunduh dari:
staff.ui.ac.id/internal/130522693/material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012
15
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/130522693/material/sig2z_5.ppt….. 29/9/2012
16
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
17
Soil, Crop, & Atmospheric Sciences. August 1994….. 2/10/2012
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).
1.
Points can be connected to form lines (straight or described by some other parametric
function) or chains;
2. 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:
1. A point which represents a population center may have a database entry for its name,
population, mean income etc.
2. A line which represents a road may have a database entry for its route number, number of
lanes, traffic capacity etc.
3. 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
18
Soil, Crop, & Atmospheric Sciences. August 1994….. 2/10/2012
The ‘Vector’ representation of a map
Keunggulan representasi Vektor:
1. Precision is only limited by the quality of the original data
(very rarely by the computer representation);
2. 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;
3. Adanya topology meudahkan analisis spasial;
4. 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
19
Soil, Crop, & Atmospheric Sciences. August 1994….. 2/10/2012
ANALISIS
DATA SPASIAL
Diunduh dari:
….. 29/9/2012
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)
smno2012
 Metode spasial merupakan
metode untuk
mendapatkan informasi
pengamatan yang
dipengaruhi oleh RUANG
atau LOKASI.
Diunduh dari:
statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012
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
Data Titik
https://wiki.smu.edu.sg/1112t2is415g1/Assignment_4:_Spatial_Data_Analysis_of_Point_Patterns
Diunduh dari:
statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012
Data Garis
Basement depths estimated from the
geostatistical inversion of gravity data
with no well constraints on the basement
interface.
http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S079840652008000200007&lng=en&nrm=iso&ignore=.html
Diunduh dari:
statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisisdata-spasial.ppt….. 29/9/2012
Data Area
http://sosbud.kompasiana.com/2010/08/26/sekilas-korelasi-kondisi-geologi-dan-kemiskinan-di-jawa-timur/
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
POLA SPATIAL
Bentuk-bentuk pola spasial
clustered
random
uniform
clustered
random
uniform
Diunduh dari:
clustered
statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012
POLA SPATIAL
 Beberapa metode untuk mendeteksi pola spasial:
1. Analisis Quadran
2. Kernel Density Estimation (K means)
3. 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
Autokorelasi Spasial
 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:
smno2012
statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012
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
 w11 w12 w13
w
w13 w23
21

W
 



wn1 wn 2 wn 3
 w1n 
 w2 n 
wij  

 w nn 
 Matriks Bobot Tipe data Spasial Area (LeSage, 1999):
1. Rook Contiguity (Persinggungan sisi)
2. Queen Contiguity (Persinggungan sisi-sudut)
3. Linear Contiguity (Persinggungan tepi)
4. Bhisop Contiguity (Persinggungan sudut)
5. Double Linear Contiguity (Persinggungan dua tepi)
6. Double Rook Contiguity (Persinggungan dua sisi)
Diunduh dari:
statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012
Pemodelan Spasial
 Metode regresi sederhana adalah metode yang memodelkan
hubungan antara variabel respon (y) dan variabel bebas (x1, x2,
... , xp), dinyatakan:
p
yi   0    k xik   i
k 1
 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
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:
a. Data cross-sectinal
 SAR : Spatial Autoregressive Models
 SEM : Spatial Error Models
 CAR : Conditional Autoregressive Models
 SDM : Spatial Durbin Model
 SARMA:
Spatial Autoregressive Moving Average
b. Data Time-Series
 Panel Data
Diunduh dari:
statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012
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
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
Geographically Weighted Regression (GWR)
Sumber: Rokhana Dwi Bekti
Diunduh dari:
statisticsanalyst.files.wordpress.com/2011/08/analisis-data-spasial.ppt….. 29/9/2012
Model Umum :
Model Regresi Linear
p
yi   0    k xik   i
k 1

Model GWR
p
yi   0 (ui , vi )   xik  k (ui , vi )   i (u , v )
i
i
k 1
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
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