01 GIS Overview

Lecture 1 – GIS Overview

Vini Indriasari, ST, M.Sc. 1

Geographic Information Science

Faculty of Computer Science – UPN ”Veteran” Jakarta

Lecture 1

GIS Overview

Outline

Pengertian SIG

Perangkat SIG

Jenis Data SIG

Aplikasi SIG

Fungsi-fungsi SIG

1 Pengertian Sistem Informasi Geografis

Sistem Informasi Geografis (SIG) adalah suatu sistem, atau seperangkat sistem yang terdiri

dari hardware, software, data, personil, metode, yang dirancang untuk mengambil,

menyimpan, memperbaharui, manipulasi, analisis, dan menampilkan seluruh bentuk informasi

yang memiliki referensi geografis.

Pada prinsipnya, SIG sama dengan sistem informasi lain yang berfungsi untuk mengolah data

mentah menjadi informasi yang dapat digunakan untuk suatu tujuan. Yang membedakan SIG

dengan sistem informasi non geografis adalah jenis datanya, yaitu bahwa SIG menangani data

spasial yang memiliki referensi lokasi.

2 Perangkat SIG

2.1 Subsistem SIG

Gambar 1 Subsistem SIG

Sesuai dengan definisi SIG, bahwa SIG dirancang untuk menangani data geografis, maka SIG

tersusun atas subsistem utama sebagai berikut:

1. Input Data

Subsistem input data memungkinkan pengguna untuk memperoleh data, mengumpulkan,

dan mengubah data spasial dan tematik dari berbagai sumber ke dalam format digital.

Subsistem

SIG

Input Data

Penyimpanan

Data

Manipulasi

Data

Analisis Data

Queri DataVisualisasi

Data



Data yang diinput biasanya merupakan turunan dari kombinasi peta analog (hardcopy),

foto udara, citra satelit, dan data hasil survei. Pengubahan data analog ke data digital

dapat dilakukan melalui proses digitasi ataupun pemindaian (scanning).

2. Penyimpanan Data

Subsistem penyimpanan data berfungsi mengelola data spasial maupun atribut dalam

suatu bentuk yang memungkinkan data tersebut dapat diambil dengan cepat oleh

pengguna untuk keperluan analisis, serta memungkinkan update yang cepat dan akurat

dapat dilakukan terhadap database. Subsistem ini biasanya melibatkan penggunaan

Database Management System (DBMS) untuk mengelola data atribut, sementara data

spasial biasanya disimpan dalam format file yang terasosiasi ke piranti lunak tertentu.

3. Queri Data

Queri data menyediakan fasilitas pencarian data kepada pengguna. Queri dapat dilakukan

berdasarkan nilai-nilai atribut ataupun berdasarkan hubungan spasial antar objek

geografis. Umumnya queri ini dinyatakan dengan Structured Query Language (SQL)

sebagaimana yang digunakan dalam DBMS.

4. Manipulasi Data

Subsistem manipulasi data memungkinkan pengguna untuk mendefinisikan dan

menjalankan prosedur-prosedur spasial dan atribut untuk menghasilkan informasi

turunan. Subsistem ini sering dianggap sebagai inti dari SIG, dan merupakan komponen

yang membedakan SIG dari sistem informasi data dan sistem Computer-Aided Drafting

(CAD) lainnya.

5. Analisis Data

Subsistem analisis data menyediakan fungsi-fungsi analisis spasial menggunakan

serangkaian rumus atau algoritma tertentu. Misalnya, mencari lahan yang paling cocok

untuk membangun kawasan permukiman (spatial decision support system), analisis

perubahan pemanfaatan lahan dari tahun ke tahun (data time series), analisis

perkembangan wilayah perkotaan, kajian wilayah rawan bencana, menjalankan problem

routing, statistik spasial, dan sebagainya.

6. Visualisasi Data

Subsistem visualisasi data memungkinkan pengguna untuk membuat tampilan grafis,

biasanya dalam bentuk peta, dan tabel yang menggambarkan informasi hasil turunan dari

informasi asli. Visualisasi ini dapat berbentuk peta interaktif di komputer ataupun layout

peta yang siap cetak, lengkap dengan elemen pelengkap peta seperti legenda, arah

kompas dan skala.

2.2 Komponen SIG

SIG juga memiliki seperangkat komponen yang bersama-sama dapat membuat sistem bekerja

dengan baik. Komponen-komponen ini sangat penting dalam menentukan keberhasilan SIG.

Ada 5 komponen utama dalam SIG, yaitu:



Gambar 2 Komponen utama SIG

1. Hardware

Komponen hardware merupakan sistem komputer dimana SIG berjalan. Secara umum

komponen SIG terdiri dari komponen untuk input data, manajemen data dan output data.

Data analog dapat dimasukkan ke dalam bentuk digital melalui proses digitasi

menggunakan alat digitizer dan tablet. Dalam proses digitasi ini, peta analog digambar

ulang secara manual, berbeda dengan scanner dimana gambar peta dimasukkan secara

otomatis menjadi gambar digital. Data hasil survei biasanya dimasukkan secara manual

dengan proses pengetikan menggunakan keyboard.

Gambar 3 General hardware untuk SIG

Data SIG dapat disimpan dan dikelola baik dalam komputer tunggal (PC, laptop) ataupun

multi komputer yang terhubung ke jaringan. Output SIG dapat berupa data digital yang

disimpan dalam media CD, DVD, atau hard disk, ataupun dicetak menggunakan printer

dan plotter untuk peta ukuran besar (A1, A0).

2. Software

Komponen software menyediakan fungsi-fungsi dan perkakas yang dibutuhkan untuk

menyimpan, menganalisis, dan menampilkan informasi geografis. Saat ini software-

software SIG berjalan pada berbagai macam platform, mulai dari komputer desktop,

Digitizer

Scanner

Typing

PC

Workstation Network

Printer

Plotter

Data digital



komputer server, perangkat bergerak (mobile devices), dan aplikasi online berbasis web.

Selain software SIG sendiri, diperlukan pula software pendukung seperti operating

system, DBMS, dan administrasi jaringan.

Gambar 4 Software SIG dalam berbagai platform

3. Data

Data merupakan komponen terpenting dalam SIG. SIG dapat menggabungkan data

spasial dengan data lain yang sudah tersedia. Integrasi data spasial yang umumnya

disimpan dalam format software SIG dan data tabular yang disimpan dalam DBMS,

merupakan fungsi kunci yang disediakan oleh SIG.

4. People

Kecanggihan teknologi SIG tidak akan terasa tanpa peranan orang-orang yang mengelola

dan menerapkan sistem tersebut ke problem nyata. Pengguna SIG berasal dari berbagai

kalangan dengan berbagai tingkat keahlian dan peranannya. Mulai dari tenaga ahli seperti

ahli perencana, ahli lingkungan, ahli geologi (GIS analyst), mereka yang merancang dan

mengembangkan sistem (GIS developer), operator (GIS technician), sampai ke mereka

yang sekedar memanfaatkan SIG untuk kegiatan sehari-hari (end-user).

5. Metode

Suatu organisasi perlu menyusun prosedur, jalur pelaporan, titik-titik kontrol, dan

mekanisme lain untuk memastikan bahwa kegiatan-kegiatan pelaksanaan SIG tetap sesuai

anggaran, kualitas data tetap terjaga, serta memenuhi kebutuhan organisasi. Menerapkan

SIG tanpa mempertimbangkan komitmen organisasi secara tepat akan mengakibatkan

kegagalan sistem.

3 Jenis Data SIG

Secara mendasar, jenis data SIG mencerminkan data tradisional yang dapat dijumpai dalam

sebuah peta. Berdasarkan hal ini, maka teknologi SIG memanfaatkan 2 jenis data:

Data Spasial: Mendeskripsikan lokasi absolut dan relatif fitur-fitur geografi (sungai,

kota, gunung, jalan, danau, hutan). Fitur-fitur ini biasanya direpresentasi oleh model data

vektor ataupun raster.

Data Atribut: Mendeskripsikan karakteristik dari objek-objek spasial (nama, luas, jumlah

penduduk, kedalaman). Karakteristik yang dimaksud dapat berupa data kuantitatif

maupun kualitatif. Kadang disebut juga sebagai data tabular.

SIG Desktop

ArcGIS Desktop

MapInfo

SIG Server

ArcGIS Server

SIG Mobile

ArcPad

Mapking

SIG Web

ArcIMS

MapServer



Sebagai contoh, pada data negara, entitas negara direpresentasi oleh objek vektor poligon dan

memiliki referensi lokasi yang dinyatakan dalam koordinat (lintang-bujur). Data atribut dari

entitas negara ini dapat berupa kode ISO (International Organization for Standardization),

nama negara, ibukota, benua dimana negara tersebut berada, dan jumlah penduduk. Data

atribut disimpan dalam bentuk tabel (karenanya disebut tabular). Data spasial dan atribut ini

saling terkait. Setiap entitas pada data spasial terhubung ke satu rekod dalam tabel.

Gambar 5 Data SIG terdiri dari data spasial dan atribut (tabular)

Data spasial dalam SIG meliputi berbagai macam jenis peta, antara lain peta elevasi, citra

satelit, foto udara, peta guna lahan, peta jalan, topografi (menggambarkan kondisi fisik

wilayah), dan data kependudukan.

Gambar 6 Beberapa contoh data SIG

Ada 2 cara utama untuk memodelkan geografi bumi ke dalam bentuk digital, yaitu melalui

model data vektor dan raster. Pada model vektor, fitur-fitur geografis seperti lahan, hutan,

danau, sungai, jalan, direpresentasi oleh objek-objek geometri seperti titik, garis (polyline),

atau poligon. Sedangkan pada model raster, fitur-fitur geografis digambarkan sebagai

rangkaian sel berbentuk persegi (biasanya bujur sangkar) yang tersusun beraturan membentuk

grid. Sel-sel pada data raster ini identik dengan piksel pada gambar digital.

Data atribut (tabular)

ISO 2 digit

ISO 3 digit

Country Name

Long Country Name

Data spasial

Direpresentasi dengan model data

tertentu, dan memiliki referensi lokasi.

Elevasi Citra satelit Guna lahan

TopografiJalan Kependudukan



Gambar 7 Model data spasial merepresentasi fitur geografis

Untuk memodelkan permukaan bumi dalam bentuk 3 dimensi, model data yang paling umum

digunakan adalah Digital Elevation Model (DEM), kontur, dan Triangulated Irregular

Network (TIN). DEM menggunakan model data raster dimana setiap sel memiliki nilai

elevasi. SIG dapat menampilkan nilai-nilai elevasi pada sel-sel raster dalam DEM ini sebagai

permukaan 3D. Garis kontur menggunakan isoline (garis yang memiliki nilai variabel yang

sama). Setiap garis menggambarkan ketinggian permukaan yang sama. Biasanya interval

ketinggian garis-garis kontur ini tetap, misalnya bila interval kontur adalah 100 m, maka

garis-garis kontur tersebut berturut-turut menggambarkan ketinggian 100 m, 200 m, 300 m,

dan seterusnya.

TIN menggunakan rangkaian bidang segitiga untuk memodelkan permukaan bumi. Berbeda

dengan DEM dimana bentuk sel-sel raster beraturan, segitiga-segitiga pada TIN bervariasi

baik bentuk maupun ukurannya. Maka resolusi spasial data TIN tidak seragam seperti halnya

data DEM. Ini membuat data TIN lebih fleksibel dalam menggambarkan bentuk kurvatur

permukaan bumi dan cenderung lebih akurat dibanding DEM karena mampu menggambarkan

bentuk permukaan bumi mendekati bentuk aslinya.

Gambar 8 Jenis data dasar yang digunakan dan dibuat dalam SIG

Gambar 8 memperlihatkan bagaimana data-data dasar dapat diturunkan hingga menghasilkan

aplikasi SIG. Data dasar diperoleh melalui hasil observasi, survei dan pengukuran. Data

turunan dibuat dari data dasar melalui algoritma atau rumus, misalnya peta kemiringan dan

Model data 3D (surface)

DEM

Kontur

TIN

Elevasi Jalan Sungai Tumbuhan Struktur Politik Ciri-ciri Kepemilikan Tanah Batuan dll

Kemiringan Lereng Watershed Stream Buffer Viewshed Aksesibilitas Ragam Tutupan Kepadatan Permukiman dll

Data Dasar Data Turunan Interpretasi

Habitat Keindahan Rute terbaik Jadwal panen dll



lereng diturunkan dari peta elevasi. Data interpretasi melibatkan kalibrasi dan pemodelan data

dasar dan turunan yang diekspresikan sebagai aplikasi SIG.

4 Aplikasi SIG

SIG dapat diterapkan di berbagai bidang. Berikut ini contoh penerapan SIG untuk bidang

perencanaan, lingkungan, navigasi, hidrologi, geologi dan telekomunikasi.

4.1 Perencanaan

Dalam bidang perencanaan, aplikasi SIG sering digunakan untuk analisis kesesuaian lahan

(land suitability analysis). Misalnya, mencari lahan atau lokasi yang paling cocok untuk

membangun infrastruktur atau fasilitas baru, seperti jalan, rumah sakit, sekolah, supermarket,

perumahan, dan sebagainya. Pemilihan lokasi terbaik ini melibatkan serangkaian kriteria.

Sebagai contoh, untuk membangun sekolah, kriterianya adalah:

Harus dibangun di tanah yang landai (kemiringan < 5%)

Memiliki aksesibilitas yang baik (berada pada jarak < 100 m dari jalan)

Jauh dari kawasan industri (berada pada jarak > 500 m dari kawasan industri)

Dekat dengan kawasan permukiman dimana banyak terdapat penduduk usia sekolah

(berada pada jarak 500 m dari kawasan permukiman yang ditargetkan).

Berdasarkan kriteria di atas, melalui metode khusus dapat diperoleh keluaran peta kesesuaian

lahan sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 9. Peta ini menunjukkan sebaik apa suatu area

memenuhi kriteria yang ditetapkan. Area dengan nilai kesesuaian lahan tertinggi (most-suited)

menjadi area yang direkomendasi (recommended-area). Artinya, fasilitas sekolah disarankan

untuk dibangun di area ini. Sementara area dengan nilai kesesuaian terendah (least-suited)

akan menjadi wilayah terlarang (non-permissive area). Artinya, fasilitas sekolah tidak boleh

dibangun di area ini.

Gambar 9 Peta kesesuaian lahan untuk tujuan perencanaan infrastruktur

4.2 Bidang Lingkungan

Dalam bidang lingkungan, aplikasi SIG dapat digunakan misalnya untuk mengawasi

kebakaran dan tingkat penggundulan hutan. Aplikasi ini memanfaatkan citra satelit yang

diambil secara berkala, misalnya setahun sekali, setahun 2 kali, setahun 4 kali. Dari citra time

series dapat dideteksi adanya penurunan luas wilayah hutan akibat penggundulan atau adanya

titik-titik lokasi kebakaran di kawasan hutan yang dikaji.



Gambar 10 Penerapan SIG untuk pengawasan kebakaran hutan

4.3 Bidang Navigasi

Dalam bidang navigasi, SIG dapat digunakan untuk menjalankan problem optimal routing,

seperti mencari rute terbaik dari satu lokasi ke lokasi lain, Traveling Salesman Problem, dan

Vehicle Routing Problem. Sistem navigasi ini dapat memberikan panduan arah (driving

direction atau turn-by-turn direction) yang menunjukkan kepada pengguna berapa meter lagi

atau di jalan apa kendaraan harus berbelok dari posisi saat ini.

Gambar 11 Penerapan SIG untuk optimal routing dan navigasi kendaraan

4.4 Bidang Hidrologi

Dalam bidang hidrologi, SIG dapat dimanfaatkan untuk analisis kawasan rawan banjir.

Menggunakan komputasi watershed, kita dapat membuat simulasi arah aliran air dan dimana

air akan tergenang bila terjadi hujan, badai, atau peluapan air sungai.



Gambar 12 Penerapan SiG untuk menganalisa kawasan rawan banjir

4.5 Bidang Geologi

Dalam bidang geologi, aplikasi SIG dapat digunakan untuk eksplorasi mineral, misalnya

untuk memprediksi lokasi tambang emas. Menggunakan peta struktur batuan, lokasi patahan

dan lipatan pada lempeng bumi, peta geologi tanah, dan informasi lain, para ahli geologi dapat

membuat peta potensi lokasi tambang mineral. Dengan demikian mereka dapat memperkecil

ruang pencarian dan memusatkan penggalian di lokasi yang memiliki nilai potensi paling

tinggi.

Gambar 13 Penerapan SIG untuk eksplorasi mineral

4.6 Telekomunikasi

Dalam bidang telekomunikasi, SIG dapat digunakan untuk simulasi penyebaran gelombang

radio yang biasa dipakai dalam teknologi telepon selular dan internet nirkabel. Dari simulasi

gelombang radio ini, kita dapat memprediksi area yang terjangkau oleh suatu menara

pemancar telekomunikasi. Prediksi area jangkauan ini lebih lanjut dapat digunakan untuk



meminimalkan jumlah menara yang perlu dibangun agar dapat menjangkau seluruh target

konsumen.

Gambar 14 Penerapan SIG untuk memprediksi wilayah jangkauan dari suatu menara

pemancar telepon selular

5 Fungsi-fungsi SIG

SIG menyediakan fungsi-fungsi unggulan untuk menangani data spasial, mulai dari

manajemen, manipulasi, analisis, sampai visualisasi data. Fungsi-fungsi tersebut antara lain:

1. Dapat mengintegrasikan berbagai format data dari berbagai sumber.

2. Menampilkan data dan melakukan analisis spasial dalam skala dan tingkat kedetilan yang

berbeda-beda.

Dengan SIG, kita dapat mengatur tingkat kedetilan informasi yang harus ditampilkan

pada skala peta yang berbeda. Misalnya untuk wilayah Jakarta, pada skala yang kecil,

hanya jalan utama dan batas kotamadya saja yang ditampilkan. Pada skala yang lebih

besar, jalan-jalan sekuder, jalan kereta api, stasiun, juga ditampilkan. Pada skala yang

lebih besar lagi, bahkan blok-blok gedung perkantoran pun dapat ditampilkan.

Gambar 15 Informasi dapat ditampilkan lebih detil pada skala peta yang lebih besar

3. Meningkatkan pemahaman dan interpretasi terhadap lanskap multi-dimensi (2D dan 3D).



Gambar 16 Visualisasi peta SIG dapat meningkatkan interpretasi terhadap lanskap multi-

dimensi

4. Secara otomatis menghubungkan data spasial dan atribut.

Pada data SIG, data spasial dan atribut merupakan satu kesatuan. Data spasial dapat

ditampilkan berdasarkan salah satu nilai atribut. Perubahan yang dilakukan pada data

atribut juga akan berlaku pada data spasial, demikian pula sebaliknya.

5. Manipulasi data spasial (geoprocessing).

Gambar 17 Sebagian fungsi geoprocessing untuk manipulasi data vektor

6. Melakukan queri spasial.

Queri spasial menggunakan hubungan topologis antar fitur-fitur geografis untuk

mendefinisikan queri. Hubungan topologis ini menunjukkan posisi suatu fitur relatif

terhadap fitur lain, misalnya tercakup oleh (covered by), di dalamnya terdapat (contains),

berada di dalam (within), berpotongan dengan (overlaps), dan sebagainya. Gambar 18

memperlihatkan contoh queri spasial untuk mencari area-area distrik yang bersebelahan

dengan kawasan industri. Area-area ini ditunjukkan dengan warna merah, sedangkan

kawasan industri ditunjukkan dengan warna hijau.

Union

Clip

Merge

Erase

IntersectDissolve



Gambar 18 SIG menyediakan fungsi queri spasial berdasarkan lokasi

Memilih distrik yang bersebelahan

dengan kawasan industri

Documents

01 GIS Overview