Jurnal Hutan Tropika (ISSN: 1693-7643) Vol. X No.2, Desember 2015. Hal. 1-7
KARAKTERISTIK SPEKTRAL ELEKTROMAGNETIK SPECIES DOMINAN PADA HUTAN RAWA GAMBUT KALIMANTAN TENGAH
(Electromagnetic Spectral Characteristics of Dominant Species at the Peat-Swamp Forest at Central Kalimantan)
Hendrik Segah 1* , Freddy Wijaya 1 , Laju Gandharum 2 dan Hiroshi Tani 3
1) Jurusan Kehutanan, Faperta, Universitas Palangka Raya, Palangka Raya 73112
Kalimantan Tengah – INDONESIA
2) Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT), Jakarta – INDONESIA
3) Graduate School of Agriculture, Hokkaido University, Sapporo 060-0809 JAPAN
*) CP. E-mail: segah@for.upr.ac.id; hsegah@gmail.com

## ABSTRACT
This  paper  reports  the  results  of  the  spectral  library  from  dominant  trees  in  peat-forest  in  Central Kalimantan, Indonesia supported under JST- JICA Project: “Wild F ire and Carbon Management in Peat Forest  in  Indonesia”.  Spectral  libraries  are  commonly  established  as  a  means  to  archive  representative signatures  of  natural  materials.  Such  signatures  can  then  be  used  to  train  feature  extraction  and classification algorithms applied to remote sensing data imagery. Spectral analyses were performed to the 33  dominant  species  in  peat-forest  in  Central  Kalimantan,  Indonesia  obtained  during  the  field  survey measurement (in-situ measurements) and airborne campaign by HYMAP sensor in 2011-2014. We found, each  vegetation  type  has  unique  spectral  signature  or  characteristics.  The  shapes  of  reflectance  spectra can be used for identification of vegetation types combine with remote sensing data (airborne and satellite images).
Keywords: Spectral library/signature, Peat-Forest, Spectroradiometer, Vegetation and Kalimantan

## PENDAHULUAN
Aplikasi  teknologi  penginderaan jauh dalam keakurasiannya pada
identifikasi  bidang  pertanian  dan  vegetasi hutan  telah  terus  meningkat  dalam beberapa  tahun  terakhir  karena  perbaikan dalam  resolusi  spasial  dan  spektral  citra penginderaan  jauh  dimaksud.  Terdapat minat  yang  tumbuh  pesat  dalam  metode untuk identifikasi tanaman secara otomatis, terutama dalam penelitian pertanian dan kehutanan. Inovasi dalam
sensor  yang  memungkinkan  koneksi  dari penginderaan jauh dengan metode spektroskopi (Kuusk et al., 2004;
Raymond et al., 2003).
Pustaka  spektral  merupakan  "satu set  kelas  atau end  member  spektrum dirujuk  selama  proses  ekstraksi  fitur  dari data hyperspectral". Hal ini dapat dijelaskan  lebih  lanjut  sebagai  kumpulan plot spektral yang sedang disusun sehingga  dapat  digunakan  sebagai  acuan dalam  ekstraksi  informasi  dari  data
hyperspectral.  Pantulan  radiasi  dari  hutan di  bawah  lantai  dan  vegetasi  tanah, khususnya,  memainkan  peran  penting dalam  membentuk  total  pantulan  hutan (Danson et al., 1993). Reflektan spectroscopy  dapat  digunakan  tanpa memerlukan  preparasi  sampel,  tidak merusak  (non-destructive),  dan  dapat diikutkan  di  pesawat  dan  sensor  satelit. Umumnya  material  permukaan  bumi, memiliki nilai reflektan di dalam spektrum rentang  panjang  gelombang 400-2500 nm.  Sejak  hasil  diagnosa menunjukkan bahwa setiap material dapat dilihat  pada  kanal  spektral  yang  sempit, perbedaan antara material-material tersebut dapat dibedakan.
Kegiatan  survey  lapangan  adalah cara yang paling umum dan paling mudah untuk  mengumpulkan  objek  spektrum jenis  tutupan  lahan  atau  vegetasi  yang berbeda,  dan  metode  ini  menghasilkan hasil  yang  dapat  atau  dengan  mudah disusun menjadi pustaka spektral perpustakaan  (Alvin  Lau  and    Mazlan Hashim,  2007;  Kuusk et  al.,  2004). Selanjutnya,  untuk  melaksanakan  survey lapangan,  sebuah  spektroradiometer  yang digunakan  untuk  mencatat  spektrum  yang diterima dari objek penelitian.

## METODOLOGI

## Areal Penelitian
Areal penelitian  terletak  di  kawasan hutan  rawa  gambut  tropis  di sebelah Selatan  Kota  Palangka  Raya,  ibukota Provinsi  Kalimantan  Tengah,  Indonesia (Gambar  1)  dan  sekitar  120  km  dari  laut Jawa dengan ketinggian antara 15-20 m di atas permukaan laut (Shimada et al., 2001; Weiss et al.,  2002).  Rawa  gambut mencakup  wilayah  yang  luas  dari  dataran
rendah  Kalimantan,  dengan  perkiraan bervariasi antara 8% dan 11% (MacKinnon et  al.,  1996).  Wilayah administrasi  Provinsi  Kalimantan  Tengah adalah  seluas  153.564  km 2 , yang  terdiri dari  sebagian  besar  hutan  (mencapai 126.200  km 2 atau  sekitar  82,18%),  rawa (11,80%),  sungai  dan  danau  (2,97%),  dan lahan pertanian (3,05%).
Kalimantan  Tengah  mengandung sekitar tiga juta hektar lahan gambut yang merupakan  salah  satu  lahan  gambut terbesar  di  dunia  dan  terletak  di  antara  0º 45'  N  dan  3º  3'S,  antara  111º  dan  116ºE. Survei  lapangan  dan  pengukuran  koleksi data/pustaka  spectral  dilakukan  di  daerah penelitian  pada  Juli  2011,  Juli  2013  dan Agustus-September 2014.

## Alat dan Analisis Data
Pengukuran  spektrum  reflektansi vegetasi dilakukan menggunakan Analytical Spectral Devices (ASD) FieldSpec Pro-FR Spectroradiometer (FieldSpec 3 FR) pada spektrum 350-2500 nm  dan  waktu  pengumpulan  data  yang cepat  dari  0,1  detik  per  spektrum.  Tujuan utama  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mengembangkan data dan pustaka spektral  pohon/species  yang  ada  di  hutan gambut  menggunakan  spektroradiometer.
Instrumen spektroradiometer menggu nakan  tiga  detektor  yang  mencakup gelombang  tampak  dan  inframerah  dekat (VNIR) dan gelombang pendek inframerah (SWIR1 dan SWIR2).
FieldSpec  spektroradiometer  dirancang khusus  untuk  lingkungan  penginderaan jauh  di  lapangan  untuk  memperoleh spectrum  VNIR  dan  SWIR  secara  tepat dan akurat.
Sebuah kontak probe-optik digunakan  untuk  meminimalkan  efek BRDF (bidirectional
reflectance
Jurnal Hutan Tropika (ISSN: 1693-7643) Vol. X No.2, Desember 2015. Hal. 1-7
distribution  function)  dari  permukaan yang  mengkilap.  Pengukuran  dilakukan dengan  setup  laboratorium  yang  standar (Pfitzner et al., 2006) menggunakan
kontak  probe  optic  intensitas  tinggi  pada 30°  dari  titik  nadir. ASD  Probe  kontak dilengkapi dengan sumber cahaya internal (lampu  halogen  berkekuatan  6,5  W, dengan  suhu  warna  2901  ±  10%  K). Ukuran  tempat  probe  kontak  memiliki diameter 22 mm seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Kontak  probe  adalah  metode alternatif  untuk  koleksi  spektrum  secara laboratorium, karena pada spektrum SWIR dikumpulkan
ditemukan menunjukkan peningkatan sinyal terhadap noise/gangguan  di  atmosfer  (S:N)  rasio, standar  deviasi  yang  lebih  rendah  dan ketidakpastian,  serta  kurang  intrinsik  dari spektrum  yang  dikumpulkan  dengan
menggunakan teknik pengumpulan spectrum  yang  tradisional  (Mac  Arthur, 2007).  Spektrometer  dan  kontak  probe dihangatkan  sebelum  digunakan  masing- masing selama 90 menit dan 30 menit.
Pengukuran  referensi  warna  putih sebagai  standar  (white  reference)  juga dilakukan  sebelum  setiap  obyek  (daun masing-masing  pohon)  menjadi  sampel. Pengukuran  spektral  dilakukan  pada masing-masing  jenis  pohon  rata-rata  30  kali pengukuran.

## HASIL PENELITIAN
Sampel dari pengukuran pustaka spektrum  dari  10  species  pohon  dominan  di hutan gambut di Kalimantan Tengah ditunjukkan  pada  Gambar  3  dari  total  33 spesies selama survei lapangan dan pengukuran  secara  penuh  pada  rentang panjang  gelombang  350-2500  nm.  Definisi pohon  yang  dominan  adalah  pohon  (atau

## Gambar 1.  Lokasi penelitian di sebelah Selatan Kota Palangka Raya
semak)  dengan  tajuk  menerima  cahaya  penuh dari atas dan sebagian dari samping; biasanya lebih  besar  dari  rata-rata  pohon  atau  semak berdiri,  dengan  tajuk  yang  besar  di  atas tingkat  kanopi  pada umumnya  dan  yang berkembang  dengan  baik,  juga  kanopi  yang rapat pada bagian sisinya. Sebuah pohon yang dominan adalah berdiri tegak dari atas sampai sampai  bawah  tajuknya  yang  berada  di  atas semua  pohon  disekitarnya.  Dalam  beberapa kasus,  sejumlah  pohon  muda  dan  kuat  tetapi tidak tertutup oleh pohon dominan didekatnya.  Pohon  kecil  ini  mungkin  jauh lebih  pendek  dari  yang  dominan,  tapi  masih menerima  cahaya  penuh  dari  atas  dan sebagian dari sisi.
Dalam  lingkungan  terdekatnya  sendiri, pohon  muda  tersebut  termasuk  dalam  pohon dominan  dan  harus  dicatat  sebagaimana- mestinya  (Raulier et  al.,  2003;  Silman et  al., 2003).
Spektrum yang dihasilkan dalam penelitian  ini  menunjukkan  variasi  dasar dalam bentuk spektral dari panjang gelombang tampak sampai gelombang pendek inframerah (350-2500 nm). Pengukuran dilakukan  pada  33  spesies  pohon  hutan  rawa gambut  tropis  dari berbagai  lokasi  di  wilayah studi.  Gambar  4  juga  menyajikan  contoh- contoh  dari  spektral  reflektansi  dari  10  jenis pohon  dominan  gambut  hutan  pada  panjang gelombang  SWIR  (1000-1800  nm)  dengan berbagai  karakteristik  khusus,  yakni  pada jenis  Tumeh  (Combretocarpus  rotundatus) yang selalu mempunyai nilai reflektansi terendah dari jenis pohon lainnya seperti
belangeran (Shorea Belangeran), gerunggang (Cratoxylon sp.), jelutung  (Dyera  costulata), kayu hitam  (Dyospiros sp.), manggis hutan (Garcinia sp.),  ramin  (Gonystilus  bancanus), mahang (Macaranga sp.), nyatoh (Palaquium sp .), dan kayu pelawan (Tristania maingayi).
Gambar 2. Survei lapangan, pengukuran dan pengumpulan data pustaka spektral
Jurnal Hutan Tropika (ISSN: 1693-7643) Vol. X No.2, Desember 2015. Hal. 1-7
Gambar 3. Reflektansi  spektral  dari  10  spesies  gambut  hutan  pada  rentang  panjang gelombang 350 nm – 2500 nm (atas) dan panjang gelombang SWIR 1000 nm – 1800 nm (bawah)
Seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar 3 dan Gambar 4, variabilitas yang disebabkan terutama  oleh  in-homogenitas  spasial  dari kanopi  dan  masing-masing  spesies.  Jika  kita membuat serangkaian
pengukuran spektrometer tanpa bergerak, maka variabilitas  (yang  disebabkan  oleh  gangguan atmosfer  dan  kemungkinan  perubahan  dalam pencahayaan) adalah beberapa kali lebih kecil (Abbasia et  al.,  2008;  Kuusk et  al., 2004). Namun, meskipun pengukuran spektral sangat penting,  sifat  optik  daun  saja  tidak  cukup untuk  secara  eksplisit  secara  spektral  mampu membedakan jenis pohon seperti di ekosistem gambut-hutan di Kalimantan Tengah. Sehingga  komponen  kanopi  lainnya  seperti cabang  kulit,  ranting  dan  pohon-pohon  di bawah  tajuk  harus  dipertimbangkan  untuk dilakukan pengukuran pustaka spektralnya.

## DISKUSI DAN KESIMPULAN
Pengukuran dan analisis spektral dilakukan  selama  kegiatan  survey  lapangan untuk  spektrum  33  jenis  pohon/vegetasi penutup hutan gambut tropis dan menemukan bahwa  spektrum  vegetasi  sangat  sensitif terhadap parameter lingkungan seperti kondisi daun,  parameter  fisiologis  dan  biokimia lainnya.  Koleksi  data  pustaka  spektral  adalah arsip  data  yang  terdiri  dari  tanda/karakterstik spektral  yang  diukur  pada bahan-bahan  alami dan/atau bahan buatan manusia yang terseleksi.  Data  pustaka  spektral  ini  ini  juga harus mencakup perekaman catatan meta-data (informasi) obyek yang dipilih tersebut.
Terdapat  dua  tujuan  potensial  prinsip dari  pengumpulan  koleksi  data  spektral ini, yakni:  penggunaan  data  dalam  penginderaan jauh  sebagai  pengukuran  cahaya/pantulan untuk  kalibrasi  in-situ,  dan end-members selection untuk  pengolahan  data  selanjutnya termasuk  analisis  citra  penginderaan  jauh (Selige et al., 2006).
Hasil  pengukuran  dan  analisis  data spektral  vegetasi  yang  diperoleh  langsung  di lapangan  dan  di  laboratorium  dapat  langsung diaplikasikan  ke  data  penginderaan  jauh,
khususnya menggunakan sensor hyperspektral.  Analisis  ini  juga  menyoroti integrasi  pengukuran  in-situ  dengan  data penginderaan jauh (airborne atau space-borne) untuk  identifikasi  secara  otomatis  dan diskriminasi  dari  berbagai  jenis/vegetasi  di wilayah studi.
Kegiatan update atau pembaharuan data pustaka  spektral  untuk  vegetasi  di  hutan gambut tropis telah menyediakan koleksi awal spektrum meliputi rentang panjang gelombang 350-2500  nm  yang  memungkinkan  untuk pemodelan vegetasi dan sifat dasar penutupan lahan  oleh  inferensi  statistik.  Penelitian  ini telah  menghasilkan  untuk  pertama  kali  data pustaka  spektral  dari  jenis  pohon  hutan  yang dominan  dari  gambut-hutan  di  Kalimantan Tengah (Indonesia) dengan mempertimbangkan  berbagai  variasi  spektral dari  vegetasi/species  yang  diharapkan  diukur dalam kondisi pencahayaan alami. Sementara  itu,  data  pustaka  spektral dari  pengukuran  langsung  di  lapangan  dan dari sensor
hyperspectral dapat mengumpulkan  data  reflektansi  spektral secara  terus  menerus  akan  memungkinkan klasifikasi  jenis/species  di  hutan  gambut tropis,  diskriminasi  spesies  tanaman/pohon (melalui  parameter  biofisik),  degradasi  hutan, jenis  tanah  dan  sebagainya.  Kegiatan  ini juga bisa  mendukung  terintegrasinya  Pengukuran, Pelaporan dan Verifikasi (MRV) dari Program Pengurangan  Emisi  dari  Deforestasi  dan Degradasi  Hutan  (REDD+)  di  Indonesia. Sistem pemantauan ini memungkinkan pengukuran yang kredibel, sehingga pelaporan  dan  verifikasi  kegiatan  REDD+ adalah  salah  satu elemen  yang  paling  penting untuk  keberhasilan  pelaksanaan  mekanisme REDD+ nantinya.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian  ini  didukung  oleh  Hokkaido University  melalui  JST-JICA  SATREPS Project Project  “ Wild  Fire  and  Carbon Management  in  Peat-Forest  in  Indonesia" (2009-2014) bekerja-sama dengan Universitas
Jurnal Hutan Tropika (ISSN: 1693-7643) Vol. X No.2, Desember 2015. Hal. 1-7
Palangka Raya (UNPAR) dan Badan Indonesia Pengkajian dan Penerapan
Teknologi  (BPPT).  Para  penulis  ingin mengucapkan terima kasih kepada Dr. Suwido
H.  Limin,  Ici  P.  Kulu,  Kitso  Kusin  dan  staf dari  Centre  for  International  Management  of Tropical  Peatland  (CIMTROP)  UNPAR,
Kalimantan Tengah, Indonesia untuk dukungan  dan  bantuan  mereka  selama  survey lapangan.

## DAFTAR PUSTAKA
Abbasia, M., Schaepmanb, M.E., Darvishsefata, A., Bartholomeusb, H.M.,  Marvi  Mohajera,  M.R.  and Sobhania, H. (2008) Spectroradiometric measurements  of  tree  species  in  the
Caspian Forests of Iran. Proceedings of the International  Archives  of the
Photogrammetry,  Remote  Sensing  and
Spatial  Information  Sciences.  Vol.
XXXVII. Part B7. Beijing, China.
Alvin  Lau  and    Mazlan  Hashim  (2007)  The Design  and  Building  of  Spectral Library  of  Tropical  Rain  Forest  in Malaysia. Proceedings of the 28 th Asian Conference  on  Remote  Sensing,  Kuala Lumpur,  Malaysia,  12-16  November 2007. Asian  Association  of  Remote Sensing(AARS).
Kuusk,  A.,  Lang,  M.,  and  Nilson,  T.  (2004) Simulation of the reflectance of ground vegetation in sub-boreal forests. Agricultural  and  Forest  Meteorology
126, 33 – 46.
Danson, F.M., and Curran, P.J. (1993) Factors affecting  the  remotely  sensed  response of coniferous forest plantations. Remote Sensing of Environment 43 (1), 55 – 65.
Raulier,  F.,  Lambert,  Marie-Claude.,  Pothier,
D.,  and  Ung,  C.H.  (2003)  Impact  of dominant  tree  dynamics  on  site  index curves. Forest Ecology and Management 184, 65 – 78.
Mac  Arthur,  A.  (2007)  Field  Guide  for  the ASD  FieldSpec  Pro-White  Reference Mode. Version  2.  Natural Environment
Research  Council  Field  Spectroscopy
Facility.
Available online at http://fsf.nerc.ac.uk/resources/guides/pd f_guides/asd_guide_v2_wr.pdf, (accessed on 1 March 2012)
MacKinnon,  K.,  Hatta,  G.,  Halim,  H.  and Mangalik,  A. (1996) The  Ecology  of Kalimantan, pp. 802. Oxford University Press UK.
Silman,  M.R.,  Terborgh,  J.W.,  and  Kiltie,  R.
A.  (2003)  Population  regulation  of  a dominant  rain  forest  tree  by  a  major seed predator. Ecology 84 (2), 431 – 438. Pfitzner, K., Bollhöfer, A. and Carr, G. (2006) A standard design for
collectingvegetation  reference  spectra:
Implementation  and  implications  for data  sharing. Journal  of  Spatial Sciences 52, 79 – 92.
Raymond  F.  Kokaly,  Don  G.  Despain,  Roger N. Clark and Eric Livo (2003) Mapping vegetation  in  Yellowstone  National Park  using  spectral  feature  analysis  of AVIRIS  data. Remote  Sensing  of Environment 84, 437 – 456.
Selige,  T.,  Bohner,  J.  and  Schmidhalter,  U. (2006) High resolution topsoil mapping using  hyperspectral  image  and  field data in multivariate regression modeling  procedures. Geoderma 136,
235 – 244.
Shimada,  S., Takahashi,  H.,  Haraguchi,  A. and  Kaneko,  M.  (2001)  The  carbon content  characteristics  of  tropical  peats in  Central  Kalimantan,  Indonesia; Estimating  their  spatial  variability  in density. Biogeochemistry 53, 249 – 267. Weiss,  D.,  Shotyk,  W.,  Rieley,  J.,  Page, S., Gloor,  M.,  Reese,  S.  and  Martinez- Cortizas,  A.  (2002)  The  geochemistry of major and selected trace elements in a  forested  peat  bog,  Kalimantan,  SE Asia,  and  its  implications  for  past atmospheric dust deposition. Geochimica  et  Cosmochimica  Acta 66,
2307 – 2323.