## EKSPLORASI VISUALISASI SPASIO-TEMPORAL MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK QUANTUM GIS DAN PLUGINTIME MANAGER
Totok Wahyu Wibowo email: totok.wahyu@ugm.ac.id Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada Bulaksumur, Yogyakarta 55281Telp (0274) 6492340

## Abstrak
Peta  sangat  dibutuhkan  ketika  seseorang  ingin  memahami  pola  dan  hubungan  geospasial,  tetapi kebanyakan  peta  membatasi  hanya  kepada  satu  satuan  waktu  tertentu.  Beberapa  studi  tentang  kejadian atau  proses  geografis  akan  sulit  dilaksanakanjika  mengabaikan  aspek  waktu,  karena  banyak  tantangan penting  yang  dihadapi  manusia  saat  ini,  seperti  perubahan  iklim  global,  perkembangan  ekonomi,  dan kesehatan  membutuhkan  deteksi,  analisis  perubahan  dan  tren  untuk  membantu  pemecahan  masalah. Visualisasi  informasi  secara  spasio-temporal  dimungkinkan  dengan  menambahkan  kemampuan  animasi pada  peta.Perangkat  lunak Quantum  GIS (QGIS)  merupakan  salah  satu  pilihan  dalam  pengolahan  data geospasial dan  memiliki  kemampuan  untuk  menyajikan peta dalam animasi. Kemampuan tersebut tidak lain  karena  adanya plugin  TimeManager ,  yang  dapat  ditambahkan  oleh  pengguna.  Tulisan  ini  akan melakukan  eksplorasi  kemampuan plugin tersebut  untuk  menyajikan  peta  animasi  melalui  variasi  pada step size dan speed . Selain kedua hal tersebut akan dilakukan eksplorasi penyusunan peta animasi dengan efek offset dan penambahan layer data.
Kata Kunci :Peta Animasi, Spasio-temporal, QGIS, Time Manager.

## 1. Pendahuluan
Perubahan  merupakan  salah  satu  hal yang  menarik  untuk  dikaji  baik  secara keruangan ( spatial ) maupun tidak ( aspatial ).Berdasarkan perubahan yang terjadi dapat dirunut faktor-faktor penyebab perubahan  atau  seberapa  besar  perubahan yang terjadi.Jika ternyata dampak perubahan  tersebut  negatif,  dapat  dilakukan beberapa strategi untuk mengurangi dampaknya.Perubahan sendiri terikat dengan  waktu,  yang  dalam  hal  ini  terdapat perubahan  yang  bersifat  cepat  dan  ada  pula perubahan  yang  sifatnya  lambat.Dimensi waktu juga merupakan salah satu komponen penyusun  data  geospasial  di  samping dimensi  lokasi  dan  dimensi  atribut  [1]. Dengan  demikian  peta  dapat  digunakan untuk  mempelajari  proses  karena  dapat memberikan  presentasi  dan  pemahaman yang  lebih  baik,  terutama  untuk  perubahan terkait fenomena geografis.
Penyajian  informasi  perubahan  dapat dilakukan dengan menggunakan data geospasial  untuk  memudahkan  pemahaman pembaca.  Perspektif  ruang  yang  disajikan oleh  data  geospasial  akan  membantu pengguna  dalam  mengaitkannya  dengan
dunia  nyata.  Penyajian  fenomena  dinamis spatio-temporal  sebenarnya  telah  lama dipraktikkan oleh kartograf melalui peta dua dimensional[2].Pada  awal  tahun  1930-an, kartograf juga bereksperimen dengan
menambahkan dimensi waktu untuk merepresen-tasikan  proses  geografi  dinamis dengan tampilan peta animasi [3]. Perkembangan teknologi semakin memudah-kan kartograf untuk menggunakan media animasi dalam pembuatan  peta.Salah  satu  keunggulan menggunakan media animasi ialah pengguna  tidak  hanya  menerapkan  skema pengetahuan  spasial  namun  juga  skema temporal untuk menginterpretasikan kandungan informasi[4]. Meskipun demikian penyusunan peta animasi
merupakan  tantangan  bagi  kartograf  yang umumnya  terbiasa  dengan  penyusunan  peta statis [5]. Tidak seperti peta statis yang tidak berubah,  masing-masing  frame  dari  peta animasi  akan  tertampil  di  layar  secara singkat,  sehinggapengguna  peta  hanya memiliki  sedikit  waktu  untuk  melihat  peta secara rinci. Kunci penyusunan peta animasi yang baik ialah penyusunan pilihan interaksi yang sesuai bagi pembaca peta [5].
Dalam  kurun  waktu  15  tahun  terakhir telah  terjadi  perkembangan  yang  pesat dalam  hal  (i)  perangkat  lunak  untuk penyusunan  peta  animasi,  (ii)  komputer yang  semakin  murah,  (iii)  koneksi  internet yang  semakin  kuat  dan  luas,  dan  (iv) banyaknya data spasio-temporal yang
tersedia  dan  bersifat open  access [3].
Keempat faktor tersebut semakin mempermudah penyusunan peta
animasi.Dalam  hal  perangkat  lunak  pun, kini  terdapat  beragam  pilihan  dan  bahkan ada  pula  yang  bersifat open  source ,  salah satunya ialah Quantum GIS (QGIS).
QGIS  merupakan  perangkat  lunak Sistem  Informasi  Geografis  (SIG) open source yang  dilisensikan  di  bawah GNU General  Public  License .  Saat  ini  QGIS merupakan  proyek  resmi  dari Open  Source Geospatial Foundation (OSGeo). Salah satu keunggulan  QGIS  ialah  dapat  dipasang ( install )  pada  berbagai  sistem  operasi komputer, misalnya Linux, Unix, Mac OSX,
Windows, hingga Android,
serta mendukung  berbagai  macam  format  data vektor, raster, dan basisdata. Dalam pengembangannya,  QGIS  mengandalkan sukarelawan dalam bentuk kontribusi pengkodean, perbaikan cacat program ( bug ), pelaporan  cacat  program,  dokumentasi, advokasi, dan dukungan terhadap pengguna.
Perkembangan  QGIS  memang  berjalan lambat pada awalnya, hingga selama kurang lebih 7 tahun baru tercipta versi 1.0 dengan nama  kode  Kore.  tiga  tahun  kemudian, melalui versi 1.8 (Lisboa), QGIS mengalami peningkatan popularitas yang cukup signifikan,  oleh  karena  adanya  peningkatan pada  antarmuka  pengguna  yang  semakin ramah  pengguna  ( user  friendly ).  Kini pengembangan  QGIS  dibagi  menjadi  2 bagian,  yaitu  versi Long  Term  Release (LTR)  yang  akan  mendapatkan  dukungan dari  pengembang  dan  versi  terbaru  yang akan memiliki kemampuan paling mutakhir.
Kemampuan  QGIS  akan  bertambah dengan  adanya plugin yang  dapat  dipasang oleh pengguna sesuai kebutuhannya.
TimeManager ialah plugin yang  memiliki kemampuan  untuk  menambahkan  kontrol waktu terhadap data geospasial [6]. Pengguna  dapat  menghasilkan  rangkaian gambar  berdasarkan  pengaturan  kecepatan
( speed ) dan ukuran langkah ( step size ), lalu menyimpan  hasil  akhir  dalam  format video.Semua  keunggulan  tersebut  tersedia dengan kemudahan operasional penggunaannya. Peluang penggunaan plug-in TimeManager dalam  penyajian  peta  animasi memang  memudahkan  pengguna,  terutama bagi  pengguna  yang  ingin  menyajikan animasi sederhana. Dengan beberapa keterbatasan  yang  ada,  perlu  dilakukan eksplorasi kemampuan plugin TimeManager untuk menyajikan data geospasial secara spasio-temporal. 2. Metode Penelitian a. Data Data kejadian gempabumi yang diperoleh  dari United  States  Geological
Survey (USGS)  digunakan  sebagai  bahan penelitian. Perolehan data dilakukan melalui portal pencarian data gempabumi USGS.Data  gempabumi  di  Indonesia  dari tahun  2015-2018  yang  memiliki  magnitudo lebih dari 5 dipilih agar kuantitas data yang tidak  terlalu  banyak.Dengan  menggunakan kriteria  tersebut,  terdapat  767  kejadian gempabumi  yang  tersimpan  dalam server USGS.
Data  yang  diunduh  dari server USGS kemudian  disimpan  dalam  tabel  dengan format comma separated value (CSV) yang di  dalamnya  terdapat  22  atribut  (kolom). Untuk  dapat  menyajikan  animasi  spasio- temporal, minimal dibutuhkan kolom waktu ( time ),  bujur  ( longitude )  dan  lintang ( latitude ).  Informasi  lain  seperti  magnitudo dan kedalaman dapat pula disajikan sebagai informasi tematik.
Tabel  data  gempabumi  dalam  format CSV  kemudian  dikonversi  menjadi  data shapefile (SHP)  dengan  menggunakan fasilitas  yang  terdapat  dalam  QGIS.  Pada awalnya  data  tabel  dipanggil  dengan menggunakan  fasilitas Add  delimited  text layer dengan  mengatur  definisi  geometri pada  titik  koordinat.  Data  sementara  yang tertampil kemudian diekspor menjadi format shapefile dengan dimensi titik.
Persebaran data gempabumi yang dapat dilihat pada Gambar 1.1, menunjukkan lebih banyak  kejadian  gempabumi  di  wilayah timur  Indonesia.Secara  lebih  rinci  terdapat
pengelompokan  pula  di  utara  Provinsi Sulawesi  Utara  dan  di  sebelah  selatan Provinsi Maluku.Lokasi tersebut merupakan pertemuan  antara  empat  lempeng  tektonik, yaitu  Eurasia,  Pasifik,  Australia,  dan Filipina  [7].  Seperti  diketahui  aktivitas gempabumi  tektonik  akan  terjadi  di  daerah pertemuan antar lempeng.
Gambar 1 Persebaran data gempabumi
b. Plugin Time Manager
Tujuan  utama  dari Plugin  Time Manager adalahuntuk menyediakan
penjelajahan  data  geospasial  yang  nyaman melalui aspek temporal. Plugin ini memiliki dependensi  Python  2.7  dan  tersimpan  di repositori  plugin  resmi  QGIS,  sehingga memudahkan pengguna untuk memasangnya.Sebagai  sarana  pengaturan, terdapat dock  widget yang  menyediakan tombol penggeser waktu dan dialog konfigurasi  data  ( settings ).Tampilan  awal dock  widget tersebut  dapat  dilihat  pada Gambar 2.
Gambar 2. Dock widget plugin Time Manager
Time  Manager hanya  mendukung  data geospasial  yang  memiliki timestamp atau penanda  waktu di  dalam  atributnya.  Format timestamp yang  dapat  diterima  oleh Time Manager sangat  beragam  dengan  berbagai pilihan durasi dan satuan waktu terkecil. Hal ini  semakin  memudahkan  pengguna  untuk
memanfaatkannya.  Berikut  ini  ialah  format timestamp tersebut: 1) %Y-%m-%d %H:%M:%S.%f 2) %Y-%m-%d %H:%M:%S 3) %Y-%m-%d %H:%M 4) %Y-%m-%dT%H:%M:%S 5) %Y-%m-%dT%H:%M:%SZ 6) %Y-%m-%dT%H:%M 7) %Y-%m-%dT%H:%MZ 8) %Y-%m-%d 9) %Y/%m/%d %H:%M:%S.%f 10) %Y/%m/%d %H:%M:%S 11) %Y/%m/%d %H:%M 12) %Y/%m/%d 13) %H:%M:%S 14) %H:%M:%S.%f 15) %Y.%m.%d %H:%M:%S.%f 16) %Y.%m.%d %H:%M:%S 17) %Y.%m.%d %H:%M 18) %Y.%m.%d 19) %Y%m%d%H%M%SED Format timestamp lain dapat pula ditambahkan pada daftar “ supported formats” yang terletak dalam file time_util.py . Time  Manager saat  ini  tidak mendukung format yang akan menempatkan menit atau detik sebelum jam. Time Manager telah  diuji  dengan  berbagai  format data seperti PostgreSQL, Spatialite, delimited text layer , dan shapefile (.shp).
Tampilan  animasi  dapat  diatur  dengan mengakses  tombol  pengaturan  ( settings ) yang terdapat dalam dock widget . Pengaturan  terbagi  menjadi  dua  bagian, yaitu  bagian Layers dan Animation  options
(Gambar  3).  Bagian layers digunakan  untuk menambahkan  data  dan  menentukan  cara animasinya, sementara itu bagian animation options digunakan untuk mengatur beberapa hal  umum  dalam  animasi  seperti  durasi setiap  frame, loop  animation ,  menampilkan penunjuk  waktu,  dan  menjalankan  animasi dengan timeline terbalik.
Gambar 3 Pengaturan animasi
Penambahan  data  dilakukan  dengan menggunakan tombol Add layer , yang mana pengguna  dapat  mengatur  data  apa  yang akan  dibuat  animasi  dan  kolom  mana  yang menyimpan  data timestamp (Gambar  4).
Data timestamp dibutuhkan untuk
menentukan Start  time dan End  time , meskipun untuk yang kedua opsional.Terdapat pula pilihan untuk melakukan  interpolasi  data,  yang  dalam ranah  animasi  umum  disebut  dengan  istilah tweening . Offset digunakan untuk
memberikan  jeda  jika  ingin  memberikan efek  pemunculan  dua atau lebih  data dalam satu animasi.

## Gambar 4 Pengaturan data untuk animasi
Hasil  animasi  dapat  disimpan  dalam bentuk picture  frame dan  video,  namun dukungan video hanya tersedia untuk sistem operasi Linux dan iOS. Pada sistem operasi Windows,  pilihan  penyimpanan  hanya tersedia picture frame saja.
c. Pengaturan Speed dan Step Size
Penyampaian  animasi  yang  efektif dilakukan melalui pengujian tampilan
animasi  yang  dihasilkan.Dua  hal  yang mempengaruhi  tampilan  animasi  ialah kecepatan  pergantian  antar frame ( speed )
dan jeda waktu nyata antar frame ( step size ). Waktu yang terlalu cepat untuk menampilkan  antar frame akan  semakin menyedot  perhatian  pembaca  sehingga dimungkinkan terdapat informasi yang tidak tersampaikan.  Di  sisi  lain  apabila  waktu antar  frame  terlalu  lambat,  maka  efek perubahan yang dihasilkan akan berkurang. Jeda  waktu  nyata  dijalankan  menurut hitungan  waktu  sebenarnya.Dalam  hal  ini diperlukan generalisasi yang cukup sehingga  dapat  dilihat  agregat  data,  dengan tetap memperhatikan kedetailan waktu yang telah  tersedia  dalam  data.  Kedua  hal  inilah yang  akan  dieksplorasi  dalam  rangka menampilkan data kejadian gempa bumi.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Berdasarkan  data  kejadian  gempabumi yang  diperoleh,  data  paling  awal  tertanggal 02-01-2015  pukul  20:11:08,  sementara  data terakhir  ialah  23-04-2018  pukul  08:13:58. Rentang  waktu  antara  keduanya  ialah  40 bulan.Gambar  1.5  menunjukkan  jumlah gempabumi  per  bulan  pada  setiap  tahun. Data  tahun  2018  menunjukkan  lonjakan jumlah  gempabumi  yang  cukup  signifikan dibandingkan  dengan  ketiga  tahun  yang lain.  Analisis  lebih  lanjut  menunjukkan bahwa  rata-rata  terdapat  18  kejadian gempabumi  per  bulan,  yang  mana  memiliki magnitudo  lebih  dari  5.  Data  rata-rata  ini dapat  digunakan  sebagai  acuan  untuk menentukan step size yang tepat.

## Gambar 5 Jumlah kejadian gempabumi
Satuan step  size yang  disediakan  oleh Time  Manager sangat  lengkap,  mulai  dari
hitungan mikrodetik hingga tahun. Berdasarkan nilai rata-rata kejadian
gempabumi  per  bulan  yang  telah  diperoleh, akan  dicobakan  tiga  variasi step  size ,  yaitu setiap 2 minggu, setiap 1 bulan, dan setiap 2 bulan.  Selain  melakukan  variasi  pada step size ,  dilakukan  variasi  pula  pada speed , yang  mana  akan  dicobakan  pada  500 milidetik, 750 milidetik, dan 1.000 milidetik. Visualisasi  data  gempabumi  ditujukan untuk memperlihatkan data historis kejadian,  sehingga  data  pada frame yang telah  berjalan  diharapkan  tetap  pada posisinya. Pengaturan terhadap hal ini dapat dilakukan  pada End  time yang  diubah menjadi No end time – accumulate features . Pada  posisi default , end  time terpilih  pada posisi Same as start yang berarti frame yang telah  berjalan  tidak  akan  ditampilkan  pada frame berikutnya.
Pengaturan step  size secara  langsung akan  mempengaruhi  jumlah frame yang dihasilkan  dalam  animasi.  Seperti  terlihat pada  Tabel  1.1,  semakin  dekat  jarak step size maka  jumlah frame akan  semakin banyak.  Perbedaan speed terbukti  tidak berpengaruh  terhadap  jumlah frame ,  karena pada  ketiga speed yang  dicobakan  selalu menghasilkan  jumlah frame yang  sama. Efek multiplikasi jumlah frame juga terlihat pada step  size yang  berbeda,  yang  tentunya memiliki hubungan terbalik.
Tabel  1 Hubungan  step  size  dan  speed  dengan jumlah frame yang dihasilkan
Step size 2 minggu  1 bulan  2 bulan Sp ee d 500 md 87 40 20 750 md 87 40 20 1.000 md 87 40 20
Secara  visual  aspek  animasi  yang nyaman  untuk  dilihat,  dihasilkan  oleh pengaturan step size 2 minggu. Penambahan data  gempabumi  terlihat  lebih  halus,  jika dibandingkan  dengan  kedua step  size lainnya. Nilai rata-rata kejadian gempabumi sebanyak 18 kejadian per bulan. Jika jumlah tersebut  disajikan  dalam  satu frame yang cukup luas, maka perubahan yang ditampilkan  akan  terkesan  terlalu  cepat. Pada  pengaturan step  size 2  minggu,  setiap
frame rata-rata akan mengalami pertambahan 9 kejadian gempa. Pertambahan jumlah titik gempa yang relatif lebih  kecil  ini  akan  menghasilkan  efek animasi yang lebih halus.
Pengamatan  efek speed terhadap  hasil animasi  hanya  dapat  dilakukan  pada  media digital.Secara  umum, speed 750  milidetik memberikan perimbangan kecepatan kepada pembaca  peta  animasi,  yang  mana  tidak terlalu cepat juga tidak terlalu lambat. Pada proses  pembuatan  peta  animasi  yang  lain, pengaturan  speed  dapat  dilakukan  dengan cara trial  and  error untuk  menentukan kecepatan  yang  tepat.  Hal  ini  disebabkan karena dalam penampilan animasi jenis data yang  akan  ditampilkan  juga  berpengaruh, sesuai dengan prinsip perubahan yang cepat atau yang lambat.
Eksplorasi visualisasi lebih lanjut dapat dilakukan dengan  menambahkan efek offset atau  menggunakan  teknik  interpolasi.  Efek offset yang dikombinasikan dengan penambahan layer data dapat membuat data geospasial  pada  peta  animasi  memiliki kesan  meninggalkan  jejak.  Jika  animasi dibuat  tanpa  efek  apapun,  maka  data geospasial  akan  terkesan  menumpuk  data. Hal  ini  mungkin  kurang  menarik  bagi pembaca.  Gambar  1.6  menujukkan  contoh penambahan  efek offset dan  penambahan layer pada peta animasi. Titik warna kuning menunjukkan  titik  kejadian  gempabumi pada  waktu  yang  tertera  di  kanan  bawah, sementara titik-titik putih merupakan kejadian gempabumi yang telah berlangsung.
Gambar .6 Peta animasi a) frame ke-25 dan b) ke-26, yang dibuat dengan menggunakan efek offset dan penambahan layer data.
Teknik tweening yang difasilitasi oleh plugin  Time  Manager melalui  interpolasi memiliki keterbatasan hanya dapat
digunakan  untuk  data  dengan  geometri  titik dan  dataset  berukuran  besar.  Pada  dasarnya untuk melakukan interpolasi tersebut dibutuhkan  minimal  dua  data  waktu,  yaitu awal  dan  akhir.  Algoritma  interpolasi  akan menentukan  pergerakan  dari  titik  awal menuju  titik  akhir  berdasarkan  posisi geometrisnya.  Namun  demikian  teknik  ini tidak tepat digunakan untuk data
gempabumi karena tidak diperlukan interpolasi pergerakan.

## 4. Kesimpulan
Pengaturan step size dapat ditentukan dengan memperhatikan nilai rata-rata jumlah kejadian data geospasial dalam suatu waktu. Jumlah yang ideal untuk pemunculan data dalam satu frame memang dipengaruhi oleh  data  geospasial  itu  sendiri.  Dari percobaan  yang  telah  dilakukan  pada  data kejadian  gempabumi,  menunjukkan  bahwa jumlah  yang  relatif  lebih  sedikit  akan memberikan  efek  animasi  yang  lebih nyaman  bagi  pembaca  peta.  Sementara  itu pengaturan speed ,  dapat  dilakukan  dengan cara trial  and  error untuk  menentukan  efek perubahan yang seimbang.
Plugin Time Manager mampu menyajikan  peta  animasi  dengan  sangat baik.  Fitur  yang  disediakan  pun  cukup menarik  untuk  perangkat  lunak open source .Pengguna dapat membuat peta animasi  sederhana,  selama  data  yang digunakan  memiliki timestamp .  Adanya fasilitas  efek offset ,  interpolasi,  penanganan
data raster dan layering ,  akan  memberikan keleluasaan bagi pembuat peta animasi. Beberapa  keterbatasan  yang  dijumpai pada plugin  Time  Manager diantaranya ialah:  a)  jika  format timestamp tidak  sesuai dengan  format  yang  ada  maka  diperlukan modifikasi  yang  tentunya  tidak  mudah  bagi orang yang awam, dan b) tidak adanya opsi untuk  ekspor  peta  animasi  dalam  format video  bagi  pengguna  dengan  sistem  operasi Windows .
5. Daftar Pustaka
[1] Kraak, M. dan Ormeling, F., Cartography: Visualization of Spatial Data .  Essex,  Pearson  Education Limited, 2010.
[2] Bertin,  J., Semiology  of  Graphics: Diagrams, networks, maps , Redlands, California, Esri Press, 2011.
[3] Harrower,  M.  and  Fabrikant,  S., The Role of Map Animation for Geographic Visualization , in Geographic  Visualization:  Concepts, Tools and Applications, West Sussex, John Wiley & Sons Ltd, 2008, pp. 49- 65 [4] Kraak, M., Edsall, R.dan MacEachren, A., " Cartographic Animation and Legends for Temporal Maps Exploration and or Interaction ," in 18th ICA International cartographic conference, Stockholm, 1997 [5] Kraak,  M., Cartography  and  the  Use of Animation , in Multimedia Cartography,  New  York,  Springer- Verlag  Berlin  Heidelberg,  1999,  pp.
173-180.
[6] Graser,  A., Free  and  Open  Source GIS Ramblings , 2011. [Daring]. URL: https://anitagraser.com/projects/time- manager/. [Diakses 2018].
[7] Oskin,  B., What  Is  Plate  Tectonics? , Livescience,  19  December  2017.
[Daring]. URL: https://www.livescience.com/37706- what-is-plate-tectonics.html.  [Diakses 30 April 2018]